谁能帮忙解释一下三氧化硫的成键方式?

谁能帮忙解释一下三氧化硫的成键方式?
根据VSEPR理论计算可知S是SP2杂化,平面三角形结构,只想问问在SP2轨道上有一个成对电子,这样如何与氧成键?有些人说是另一个氧提供了空P轨道而与S形成配位化合物,那氧原子上的空P轨道是从哪里来的?还有人说是一个π4 6 的共轭体系,每个氧原子提供一个单电子参与共轭,还有S提供三个电子,究竟是怎样提供的?毕竟S发生了SP2杂化以后,未参与杂化的P轨道与剩下的那个所谓的未成键电子并不是在同一平面内,怎样形成共轭体系呢?我的猜想是:硫原子中一个3P电子激发到3d轨道上去,然后再发生SP2杂化,这样可能吗?或者说是有空的3d轨道参与配位,不过那样就不是平面三角形了.总之我猜测三氧化硫的成键与S的3d轨道有关,具体有没有还想问问各位高手,如果有是怎样的关系,如果没有,以上两种观点哪个最准确,我的疑问又怎样能解释通,好纠结啊.
xtalt 1年前 已收到1个回答 举报

kyengg 幼苗

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根据VSEPR理论,SO3 AX3E0,可知S是sp2杂化,平面三角形结构.3个SP2轨道上有2个单电子(分别和两个氧(为方便不妨假定为A和B)形成2个sigma键)和一个孤对电子,这个sp2孤对,和第3个氧形成配键.硫还有另外一个孤对,在未杂化的p轨道上,这个p轨道和sp2平面垂直,这个p孤对,和氧A的一个单p电子和氧B的一个单p电子,形成π4 6 的共轭体系,可知,这个体系是垂直于sp2平面的.
现在开始解释你的一些问题:
1、有些人说是另一个氧提供了空P轨道而与S形成配位化合物,那氧原子上的空P轨道是从哪里来的?氧的电子构型是2s(2)2p(2)2p(1)2p(1),在成键的过程中,变成了2s(2)2p(2)2p(2)2p(0),这样就有一个空的p轨道了,接受硫的sp2的那个孤对电子.
2、还有人说是一个π4 6 的共轭体系,每个氧原子提供一个单电子参与共轭,还有S提供三个电子,究竟是怎样提供的?毕竟S发生了SP2杂化以后,未参与杂化的P轨道与剩下的那个所谓的未成键电子并不是在同一平面内,怎样形成共轭体系呢?我想在上面,我已经解释的很清楚了.各种化学理论,都有一定的适用范围.杂化轨道理论+大π键共轭体系,对于SO3的π4 就是这样的.但是,这个组合理论,不能解释为什么三个S-O键的键长相同!因为根据这个理论,S和氧A氧B的距离是相等的,而和氧C的距离是不同的,因为键的类型不同!
3、硫原子中一个3P电子激发到3d轨道上去,然后再发生SP2杂化,这样可能吗?或者说是有空的3d轨道参与配位,不过那样就不是平面三角形了.总之猜测三氧化硫的成键与S的3d轨道有关.首先,现在无机化学上普遍接受的一个观点就是,硫的3d轨道确实参与成键了,因为现在硫周围有2(配键) + 6(大π) + 2(S-O单键) + 2(S-O单键) = 12 个电子,但3s3p最多8个,于是有4个电子在3d轨道.但并没有人去深究一下(也许有,我不知道),我觉得有两个原因(1)杂化轨道的精髓在于将电子配成对,注重的主要是共价键的饱和性、杂化后的轨道的等价性方向性和元素的最大成键能力,比如碳元素,外层4个电子,通过杂化就可以形成4个键;硫元素,sp3d2 最多可以形成6个键.元素最外围是否8个电子(含外来电子),杂化理论其实不在乎;(2)还有一种更简单的解释方法,可以使得SO3中的硫还保持8个电子.做法如下:还是sp2杂化的S和对应的3个氧ABC,先画S-->O(氧C原子)配键 (于是硫周围有2个电子了),然后S=O(氧A原子)双键和S-O(氧B原子)单键 (于是此时硫周围有8个电子了!),最后在硫上写个正电荷,在氧B原子上加个负电荷.这样画,硫周围就真的只有8个电子了.由于氧ABC轮换对称,所以三个氧等价,S-O距离相同.这种做法,有机化学上常用,这样符合8禺律,也很简明.如我所言,化学理论不是万能的,或多或少,都有例外或缺陷的,比如实际存在的CH5(+)离子,就只能用分子轨道理论来解释,但是这个理论依靠大量的复杂的计算,对于复杂的分子或者重元素,计算结果的误差太大,不实用,也不简单.
还有不明白的地方,请继续提问.

1年前

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