El paso a paso o código que hallarás en este artículo es la resolución más sencilla y efectiva que hallamos a esta duda o dilema.
Solución:
Solución 1:
Es mucho más fácil explicarlo con un ejemplo más simple: $ceO3$ molécula. Tiene estructura de resonancia híbrida de $ceO=O+-O-$ y su espejo. Y, por supuesto, el átomo central tiene un estado de hibridación $sp^2$. Un enlace aquí es un enlace covalente normal y otro enlace es dativo: un par de electrones se dona al orbital vacante del átomo $ceO$ con todos los electrones emparejados. en $ceH2SO4$ molécula a enlaces son covalentes simples ($ceS-OH$ unos) y dos son dativos ($ceSO$ unos). Un concepto común de desemparejamiento de electrones, que yo sepa, se demuestra roto por cálculos de química cuántica y experimentos espectrales para compuestos hipervalentes de $ceP$ y $ceS$.
Un ejemplo un poco más interesante es la molécula $ceXeF2$, donde se forman enlaces $ceF-Xe-F$ de tres átomos y cuatro electrones, que se puede considerar como un híbrido razonable de estructura $ce F-Xe+ F-$ y su espejo $ceF- Xe+-F$
Por supuesto, este esquema aún está lejos de ser perfecto, ya que la realidad es mucho más complicada, pero si no deseas tomar un curso de química cuántica, debería ser suficiente. Sin embargo, recomendaré buscar “MO modelo LCAO”: es bastante simple y muy útil. También se usa a menudo en libros y artículos de química avanzada.
Solución 2:
La explicación de Permeakra es acertada, pero realmente no entendí bien el resultado hasta que visité la página de Wikipedia sobre Sulfato.
El sello central de la pregunta y la confusión era por qué una configuración de diez electrones adoptaría una configuración sp3 que refleja más un octeto. Esta fue una fuente de confusión que se remonta a Gilbert Lewis, quien originalmente propuso el ajuste de la estructura a continuación de una hibridación sp3 (modelo 2):
Linus Pauling interviene para proponer que dos de los orbitales d juegan un papel que sugiere que debería haber una hibridación sp3d2. Entonces surge el problema con el papel de los enlaces Pi y cómo encajan en la estructura con la propuesta de que los orbitales p ocupados se superponen con los orbitales d vacíos.
En última instancia, a partir de los cálculos computacionales, resulta que el azufre sí está cargado y hay muy poco carácter pi. Como se concluye en ¿Qué tan relevantes son los enlaces dobles S=O y P=O para la descripción de las moléculas ácidas H2SO3, H2SO4 y H3PO4, respectivamente?, el modelo 1 con enlaces S=O es una completa basura, aunque así es como enseñamos en la escuela secundaria. y química universitaria.
Solución 3:
Supongo que una forma alternativa de hacer esta pregunta es ¿cuál es la hibridación de H2SO4?
Una mejor manera de preguntar esto podría ser: “¿Cuál es la hibridación del átomo de azufre en el sulfato de hidrógeno?”
El átomo de azufre tiene un enlace con otros cuatro átomos en esta molécula. Debido a que los electrones intentan mantenerse lo más alejados posible entre sí de acuerdo con la teoría de repulsión del par de electrones de la capa de valencia (VSEPR), los otros átomos se separarán lo más posible, lo que da como resultado enlaces que están a 109.5 grados de distancia entre sí. Si se tratara de una disposición plana cuadrada, los enlaces solo estarían separados 90 grados, lo que no es tan satisfactorio como lo proporcionaría la disposición tetraédrica.
Según mi libro, si el número de pares efectivos es 4, el arreglo es tetraédrico y, por lo tanto, la hibridación requerida es $sp^3$
Fuente: Zumdahl, Zumdahl, Química: un primer acercamiento a los átomos
ISBN-13: 978-0840065322
Esto ciertamente responde a la pregunta, pero ¿por qué?
Tiene que ver con los orbitales moleculares, y cómo contienen solo una cierta cantidad de electrones, y prefieren distribuirse uniformemente porque en el mundo cuántico, los electrones tienden a preferir el estado de energía más bajo posible. Una vez que se ocupa el enlace sigma, que es el primer orbital denominado orbital s, los electrones terminan ocupando los orbitales p, y cuando los electrones se comparten a través de estos orbitales, se denominan enlaces pi, en realidad forman un orbital completamente nuevo, un orbital molecular, que permite compartir electrones entre dos átomos. Permítame referirlo a este sitio web para ayudarlo a mostrarle visualmente lo que está sucediendo.
Solución 4:
Al final, no hay forma de predecir la estructura de una molécula dada. Sí, con experiencia uno puede adivinar correctamente en muchos casos, pero no en todos.
La forma en que todo esto funciona es primero encontrar la estructura y luego segundo elabore el esquema de unión que da esta estructura. En principio se puede hacer un ab initio cálculo mecánico cuántico, pero eso no es realmente práctico para moléculas con una buena cantidad de electrones como $ce(NH3)2SO4$. Por lo tanto, la mayoría de las veces se utiliza un procedimiento de aproximación.
Hay dos aproximaciones simples. Uno son los orbitales moleculares, el otro es la aproximación LCAO (combinación lineal de orbitales atómicos). Describen lo mismo pero usan un lenguaje diferente. La elección de cuál usar depende de la persona que quiere la respuesta.
Como ejemplo de todo esto, intente predecir el enlace y la estructura de $ceH3PO4$ sin saber la respuesta.
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