Het tekenen van de Lewisstructuur van zwaveltrioxide (SO3) en het bepalen van de covalentie van zwavel vereist een systematische aanpak, waarbij rekening wordt gehouden met de octetregel en de mogelijkheid van een uitgebreid octet voor zwavel.
Lewisstructuur van SO3 opstellen
Volg deze stappen om de Lewisstructuur van SO3 te tekenen:
-
Bereken het totale aantal valentie-elektronen:
- Zwavel (S) heeft 6 valentie-elektronen.
- Zuurstof (O) heeft 6 valentie-elektronen.
- Totaal: 1×6(S)+3×6(O)=24 valentie-elektronen.
-
Teken het skelet van het molecuul:
- Zwavel (S) is het minst elektronegatieve atoom en staat in het midden.
- Verbind S met de drie O-atomen met enkelvoudige bindingen:
O - S - O
|
O
-
Verdeel de overige valentie-elektronen:
- We hebben 3 enkelvoudige bindingen gebruikt, dus 3×2=6 elektronen.
- Er zijn nog 24−6=18 elektronen over.
- Verdeel deze 18 elektronen over de buitenste O-atomen om hun octet te vullen. Elk O-atoom heeft nu 2 elektronen (van 1 binding), dus heeft nog 6 elektronen (3 vrije elektronenparen) nodig.
- 3×6=18 elektronen. Dit past precies.
- Er blijven 0 elektronen over voor het centrale S-atoom.
De Lewisstructuur ziet er nu zo uit:
..Ö..
|
..Ö-S-Ö..
..
-
Controleer de octetregel en pas aan:
- Elk O-atoom heeft 8 elektronen om zich heen (2 van de binding + 6 vrije elektronen). Dit voldoet aan de octetregel.
- Het S-atoom heeft 3 bindingen, dus 6 elektronen om zich heen. Dit voldoet niet aan de octetregel.
- Zwavel (S) is een element uit periode 3 en kan zijn octet uitbreiden (meer dan 8 elektronen om zich heen hebben). Om de formele ladingen te minimaliseren en een stabielere, symmetrische structuur te krijgen (wat past bij het dipoolmoment van 0 van SO3), vormen we dubbele bindingen.
- Door van elk van de drie vrije elektronenparen van de O-atomen één elektronenpaar te gebruiken om een dubbele binding met S te vormen, krijgen we de meest stabiele structuur.
-
Definitieve Lewisstructuur:
De meest stabiele Lewisstructuur van SO3, die ook past bij het dipoolmoment van 0, heeft drie dubbele bindingen tussen zwavel en elk zuurstofatoom:
..Ö=S=Ö..
||
Ö..
In deze structuur heeft elk O-atoom 2 bindingen en 2 vrije elektronenparen (8 elektronen). Het S-atoom heeft 3 dubbele bindingen, dus 12 elektronen om zich heen (een uitgebreid octet). Alle formele ladingen zijn 0.
Covalentie van zwavel in SO3 bepalen
De covalentie van een atoom is het aantal atoombindingen dat dat atoom aangaat.
- Kijk naar het zwavelatoom (S) in de definitieve Lewisstructuur van SO3 (met drie dubbele bindingen).
- Het zwavelatoom gaat drie dubbele bindingen aan met de zuurstofatomen.
- Elke dubbele binding telt als 2 atoombindingen.
De covalentie van zwavel in SO3 is dus 3×2=6.
Ruimtelijke structuur van SO3
Om de ruimtelijke structuur te bepalen, kijken we naar het omringingsgetal van het centrale zwavelatoom in de definitieve Lewisstructuur:
- Aantal gebonden atomen: 3 (drie O-atomen).
- Aantal vrije elektronenparen op S: 0.
- Omringingsgetal: 3+0=3.
Bij een omringingsgetal van 3 is de ruimtelijke bouw trigonaal planair en de bindingshoeken zijn 120 graden. Deze symmetrische bouw zorgt ervoor dat de dipoolmomenten van de S=O bindingen elkaar opheffen, wat resulteert in een netto dipoolmoment van 0, zoals vermeld in Binas.
Scheikunde