S02 räumliche Struktur?
Hallo,
Ich weiß grundsätzlich wie man die räumlichen Strukturen angibt. Bei S02 jedoch, ging es nicht wie üblich. Im Internet habe ich dann eine gewinkelt Form gesehen, wobei die Elektronenpaare auch ganz anderes verteilt worden sind. Wie kommt auf das Ergebnis?
2 Antworten
Naja, grundsätzlich schaust du dir erstmal die Anzahl an Außenelektronen an. Schwefel hat genau wie Sauerstoff 6 Stück. Im SO2 musst du also 18 Elektronen verteilen und dabei auch die Oktettregel beachten. Machen also erstmal je eine Einfachbindung zwischen S und O, also O-S-O. Bleiben noch 14 Elektronen. Machen wir also Doppelbindungen draus, sprich O=S=O. Bleiben noch 10. Also geben wir den Sauerstoffatomen noch jeweils 2 freie Elektronenpaare. Damit wär die Oktettregel für die O erfüllt (4 Elektronen aus der Doppelbindung und 4 aus den freien Elektronenpaaren). Schwefel hat jetzt aber auch schon 8 durch die 2 Doppelbindungen. Was machen wir jetzt mit den übrigen 2 Elektronen?
Wir schieben eine Doppelbindung zu einem Sauerstoff, damit haben wir jetzt sowas O=S-O. Jetzt ist am Schwefel noch Platz für die übrigen 2 Elektronen als freies Elektronenpaar. Da Schwefel jetzt 3 "Bindungspartner" (die zwei O und das freie Elektronenpaar), ergibt sich gemäß VSEPR eine trigonal planare Struktur. Ähnlich wie beim Carbonat. Damit ist die SO2 Struktur dann gewinkelt., wenn man das freie Elektronenpaar nicht mit zeichnet.
Ja, du musst die Elektronen so verteilen, dass die Oktettregel für alle Atome erfüllt ist. Deswegen ergobt sich im Fall vom SO2 auch eine positive Ladung am S und eine negative am O, einfach weils nicht anders aufgeht.
Die Struktur bestimmt man nach VSEPR. Das besagt, dass sich Bindungspartner immer so weit wie möglich voneinander entfernen. Das Zentralatom (S) hat hier 3 Bindungspartner, die da mit rein spielen. Die beiden O und das freie Elektronenpaar. Aus drei Partner um das Zentralatom ergibt sich eine trigonal planare Struktur. (Siehst du hier, in der oberen Zeile, das zweite von links) die blaue Kugel in der Mitte ist das S, die rosa Kugeln sind die beiden O und das freie Elektronenpaar.
Und wenn ich jetzt bestimmen will, ob es sich um ein Dipol oder nichz handelt, wie gehe ich dann mit dem freien Elektronenpaar um? Ohne dies wäre es ein Dipol. Aber ich kann ja schlecht die Ladung eines freien elektronenpaars bestimmen?
Das freie Elektronenpaar kannst du da ignorieren. Bei Dipol kommts auf die Ladungsverteilung in de Bindungen an. Da spielen die freien Elektronenpaare keine Rolle.
Das ist richtig. Bei NO bleibt ein Elektron übrig. Deswegen ist das NO ein Radikal (weil es ein ungepaartes Elektron hat). Das sitzt am N. Daher hat N im NO formal nur 7 Elektronen.
SO₂ hat ein Elektronenpaar am S (und zwei 1½fachbindungen zwischen S und O). Also kommt so etwas wie ein grob gleichseitiges Dreieck heraus (unter Berücksichtigung des einsamen Elektronenpaars, das einen Eckpunkt des Dreiecks besetzt). man erwartet also eine gewinkelt Struktur mit grob 120° Winkel am S; der experimentelle Wert ist 119.5°, das stimmt also sehr gut.
Aber hat nicht s von Anfang an 2 freie elektronenpaare, wie kommt es jetzt dazu, dass es nur noch 1 ist?
Das mit den Eineinhalbfachbindungen habe ich mißverständlich geschrieben, also der Reihe nach:
Schwefel und Sauerstoff haben je 6 Valenzelektronen, insgesamt haben wir als 18 bzw. 9 Elektronenpaare. Für eine Lewisformel müssen wir das irgendwie auf die ATome verteilen. Dabei gibt es zwei Möglichkeiten:
- wir lassen dem Schwefel sein Oktett, dann hat er eine Doppelbindung, eine Einfachbindung und ein freies Elektronenpaar; zusätzlich gibt das eine positive Formalladung am S und eine negative am einfach gebundenen O (die Bindungselektronen zwischen den beiden stammen ja ausschließlich vom S, der dazu ein einsames Elektronenpaar aufgibt). Da beide Os gleichwertig sind, mittelt sich das per Mesomerie zu einer 1½fachbindung zwischen O und S aus.
- Für Ozon O₃, das gleich viele Valenzelektronen wie SO₂ hat, wäre das die einzig richtige Formel.
- Der Schwefel kann aber, weil er in dritten Periode steht, sein Oktett aufweiten. Wir können also ein Elektronenpaar vom einfach gebundenen Sauerstoff zu einer Bindung umfunktionieren und bekommen zwei S=O-Doppelbindungen. Dann hat der Schwefel 10 Elektronen, was ihm gut gefällt, und wir brauchen keine Formalladungen.
- Für beide Schreibweisen hat der Schwefel aber außer den beiden Os noch ein einsames Elektronenpaar, also landen wir wie oben beschrieben beim gleichseitigen Dreieck und OSO-Winkel von ca. 120°.
Beide Schreibweisen kannst Du hier sehen:
https://en.wikipedia.org/wiki/Sulfur_dioxide#Structure_and_bonding
Danke. Ich habe eine Sache noch nicht ganz verstanden: wie kommen wir dann auf gewinkelt? Ich habe immer gelernt, dass wenn das "A" Atom (in dem Falle Schwefel) 2 Bindungen und 2 freie Elektronenpaare hat, dann ist es gewinkelt?
BF₃ ist eine echte Elektronenpaarmangelverbindung, weil das Bor nicht ein Oktett sondern nur ein Sextett hat. Solche Verbindungen sind aber selten, weil die meisten Moleküle mit Elektronenpaarmangel sich sofort irgendetwas einfallen lassen, um aus diesem Elend herauszukommen (z.B. CH₂, das addiert sich sofort an irgendetwas, und wenn nichts da ist an sich selbst → C₂H₄ Ethen). Außerhalb der Borchemie sind stabile Elektronenpaarmangelverbindungen wirklich selten, und selbst BF₃ und auch BF₃ addiert sich liebend gerne als jedes freie Elektronenpaar, wenn es irgendwo eines finden kann.
Und woher weiß ich, wem ich die 2 freien Elektronen gebe? Auch einfach nach der Logik der Oktettregel?