硫酸の構造

硫酸はなぜ二重結合をしているのでしょうか？？
H-O-O-S-O-O-H　とはならないんでしょうか？
この結合でも安定すると思うのですが・・
回答お願いします

No.4 回答者： usokoku 回答日時： 2007/08/19 17:31

２番です。

３番の方の「O-O単結合は比較的不安定です」の内容を構造で考えてみましょう。
楽にするために、120どにした、CHD2-CHD2分子を考えてください。
O-Oたん結合の場合に、結合に関係していない電子雲の大きさは、結合しているO-H距離よりも多少(たしか2-3割)大きいです。
C-D結合がこの結合に関与していない部分とすると、左側のCDと右側のCDがけっこうぶつかってしまいます。
温度が低いとC-D伸縮運動が少ないですから、あまりぶつからないでしょう。

No.3 回答者： Ichitsubo 回答日時： 2007/08/16 20:49

ついでながら……。

O-O単結合は比較的不安定です。
#1w-palaceさんのご指摘の通り、過酸化水素H-O-O-Hなどの過酸化物に見られる構造です。過酸化物が不安定で反応性が高いのはこのO-O単結合のキレやすさに由来します。

さらに、H-O-O-S-O-O-Hでは硫酸イオンSO4^2-の安定性が説明できないのです。

No.2 回答者： usokoku 回答日時： 2007/08/16 17:31

＞でも安定すると思うの

安定しません。
多少の簡略化をしますので、「正確な内容はシュレジンカー方程式を解いて」と答えるしかないのですが、イメージ的には。

O-o-s-o-o

は、SP3混成軌道の形に電子運が存在する。
Sの非結合電子雲は巨大(m軌道？？名称忘却、最外殻が一回り大きいので)。
角度は105-120どですから、Sの左右のOの非結合電子雲は避けられても、その外側のOの非結合電子雲がSの軌道とぶつかってしまうでしょう。

No.1 回答者： w-palace 回答日時： 2007/08/15 22:04

S=Oのように二重結合で表すのは便宜的なものであり、配位結合で表すことも可能です。

したがって、それを二重結合といってしまうのは乱暴すぎます。仮に二重結合のように扱うとしても、C=O二重結合とはかなり違うものだと考えるべきです。
たとえば、ケトンなどでC=O二重結合を考えてもオクテット則は成立しますが、S=Oを二重結合と考えれば、イオウ原子でオクテット則が成り立ちません。これにはd軌道が関与していることになります。

また、ポーリングの考え方によれば、同種の原子間の結合よりも異種の原子間の結合の方が強くなるとのことです。理由は、異種原子間では電気陰性度の差によって結合に極性が生じ、それが安定化の原因になるということだそうです。詳細はややこしいですが。
つまり、O-O結合は比較的不安定であり、S-O結合の方が好ましいということにもなります。まあ、-O-O-という構造は過酸化物で見られますが、それが現に不安定であることはよく知られていますよね。
要は、結合の数が合えば良いというわけではないということです。