Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

9.6: Порівняння сірки з киснем

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    17854

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Розмір

    Таблиця\(\PageIndex{1}\) узагальнює порівняльні розміри кисню і сірки.

    Таблиця\(\PageIndex{1}\): Порівняння фізичних характеристик по кисню і сірці.
    Елемент Атомний радіус (Å) Ковалентний радіус (Å) Іонний радіус (Å) Радіус ван дер Ваал (Å)
    Кисень 0,48 0.66 1.40 1.52
    Сірка 0,88 1.05 1.84 1.80

    Електронегативність

    Сірка менш електронегативна, ніж кисень (2,4 і 3,5 відповідно) і як наслідок зв'язки з сіркою менш полярні, ніж відповідні зв'язки з киснем. Один істотний результат полягає в тому, що при менш полярному зв'язку S-H подальше водневе зв'язування слабкіше, ніж спостерігається з O-H аналогами. Подальшим наслідком нижньої електронегативності є те, що зв'язок S-O полярна.

    Утворені облігації

    Сірка утворює цілий ряд типів склеювання. Як і у випадку з киснем, переважає ступінь окислення -2. Наприклад, сірка утворює аналоги ефірів, тобто тіоефіри R-S-R. Однак, на відміну від кисню, сірка може утворювати більше двох ковалентних (недавальних) зв'язків, тобто в таких сполуках, як SF 4 і SF 6.

    Такі гіпервалентні сполуки спочатку вважалися обумовленими включенням орбіталів з низькою енергією d в гібриди (наприклад, sp 3 d 2 для SF 6); однак краща картина передбачає поєднання s і p Ортбіталі в склеюванні (рис.\(\PageIndex{1}\)). Будь-яке залучення орбіталів d обмежується поляризацією p орбіталів, а не прямим гідридизацією. У зв'язку з цим SF 6 представляє архетипічну гіпервалентну молекулу. Нарешті, сірка може утворювати кілька зв'язків, наприклад, Me 2 S=O.

    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Молекулярна орбітальна схема для SF 6.

    Катенація

    Катенація визначається як здатність хімічного елемента утворювати довгу ланцюгоподібну структуру за допомогою ряду ковалентних зв'язків. Ступінь катенації кисню обмежується озоном (O 3) та пероксидами (наприклад, R-O-O-R). На відміну від цього, хімія сірки багата утворенням множинних S-S-зв'язків.

    Хоча елементарна сірка існує як двоатомна молекула (тобто S 2) у газовій фазі при високих температурах, пари сірки складаються з суміші олігомерів (S 3 до S 8) як рівноваги, залежної від температури. У твердому стані домінує утворення Sn, а сірка існує як діапазон поліморфів, в яких розширений зв'язок S-S відбувається або в кільцях від 6 до 20 атомів (наприклад, рис.\(\PageIndex{2}\)) або ланцюгах (катенасірка).

    Рисунок\(\PageIndex{2}\): Структури двох поліморфів сірки: (а) циклогексасірки S 6, (b) циклооктасірки S 8 та (б) циклододекасірки S 12.

    Більш високий рівень катенації сірки обумовлений більшою міцністю зв'язку S-S (226 кДж/моль) порівняно з O-O зв'язком (142 кДж/моль). Загалом, очікується, що гомолептична міцність зв'язку зменшиться в період Періодичної таблиці. Причина несподіваної слабкості зв'язку O-O полягає в тому, що електронегативні атоми кисню відштовхують один одного і тим самим послаблюють зв'язок.