スルホン酸分子軌道の形

質問

ベンゼンスルホン酸（Ａｒ－ＳＯ３-）は、
ＳやＯにｐ軌道やｄ軌道、混成軌道を描くと、互いにどのように結合を描けるのでしょうか？
Ｓから四方に平面になりますか？
どなたかお願いします。

回答No.2

noname#160321 · ベストアンサー

>>ＳやＯにｐ軌道やｄ軌道、混成軌道を描くと、互いにどのように結合を描けるのでしょうか？
Ｓですが、ｄ軌道を考える方法と考えない方法と二つあります。考えない方法の方が簡単で、特に矛盾はないようです(今まで聞いたことがない)。
その場合Ｓは3sと3pから四つのsp3を作り、ベンゼン環とは単結合しています。
三つの酸素のうち一つは単結合(その酸素上に陰イオンが乗る)あと二つの酸素とは配位結合(Ｓの電子対が酸素に配位する)と考えます。
もちろん三つの酸素は等価なので「極限構造」が三つあり、負電荷は三つの酸素上に分散されることになります。この対称性の高さのためスルフォン酸は強酸となります。
硫酸イオン(SO4(2-))では完全な正四面体構造になりこの極めて高い対称性が高い酸強度の一つの原因です。過塩素酸(HClO4)も同じ対称性のため強い酸となります。

お礼

ありがとうございます。
強酸となる理由もあわせてわかりました。

回答No.3

anthracene

No.2の方のアドバイスへの補足です。
確かにS原子上のd軌道を混成軌道に加えるやり方もあって、これによってSの価電子が8個を超えてしまう矛盾を説明することもあります。
しかしこういった手法は数十年前までのやり方で、現在では理論計算の結果から、典型元素ではd軌道を混成に加えるのはエネルギー的に非常に不利で、考える必要は無いことが分かっています。
ですので、No.2の方のおっしゃるとおり、sとp軌道で考えて問題は無いですし、そちらの方が正しい説明です。
今でも無機化学の教科書だと堂々とd軌道混成で説明されてるのを良く見ますが、間違いです。
典型元素化学の教科書にはちゃんとした説明が載ってます。

お礼

ｄ軌道は考えなくてよかったのですね。
具体的で分かりやすい説明ありがとうございます。

回答No.1

anthracene

平面ではなくて、テトラヘドラル（四面体）になります。Sの四つのsp3混成軌道でまわりの四つの置換基（フェニル基、O、O、OH）と結合を作るという形です。あるいは、PhSOHという化学種（スルフェン酸）のS上の二つのローンペア（非共有電子対）がそれぞれ酸素原子に配位結合でくっついた形、ともいえます。この場合でも、ローンペアはもともとSのsp3混成軌道に入っていたので、構造は同じになります。

お礼

わかりやすい説明ありがとうございます。