¿Es la pirita (FeS₂) un compuesto iónico o covalente?

Question

He buscado por toda la web y encontrado muchas explicaciones diversas, pero ninguna de ellas concluye exactamente si $\ce{FeS2}$ (sólido - pirita) es un compuesto covalente o iónico.

Por la electronegatividad, debería ser covalente ya que $\Delta\chi=0.7$, que es menor que $1.5$ y por lo tanto se dice que forma enlaces covalentes y, por lo tanto, es un compuesto covalente.

Por la definición de enlaces iónicos, que son enlaces entre un metal y un elemento no metal (mientras que los enlaces covalentes son enlaces entre elementos no metales), debería ser un compuesto iónico.

¿Alguien sabe cuál de esos es 'verdadero', o mejor aún, si hay otra explicación más detallada?

Answer 1

Parece que has caído en la trampa de pensar que los enlaces iónicos y covalentes son fundamentalmente diferentes. No lo son, son simplemente dos extremos de un espectro, que tiene una división arbitraria en algún punto intermedio en un régimen iónico y covalente. Esto se explica en las respuestas a esta pregunta.

En el caso de la pirita, tenemos un catión relativamente duro, con un radio iónico pequeño y una carga de +2, y un anión bastante grande, con una carga de -2. Por lo tanto, habrá un grado significativo de carácter covalente en los enlaces Fe-S debido al efecto de polarización del catión sobre el anión. Esto se confirma con resultados experimentales y cálculos teóricos que sugieren que la carga en Fe es aproximadamente +2/3 y la carga en S es aproximadamente -1/3. Esto es significativamente menos que las cargas esperadas de +2 y -1 de un modelo puramente iónico, lo que indica que hay una significativa compartición de electrones. Esto está respaldado por mediciones y cálculos de la densidad electrónica, que muestran una densidad electrónica significativa entre los átomos.

Referencia: http://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2014/sc/c3sc52977k

Answer 2

Su definición de enlace iónico es incorrecta, ya que cationes poliatómicos no metálicos (por ejemplo, amonio) forman compuestos iónicos. El enlace iónico es la atracción electrostática de cationes y aniones formando una red gigante regular. Los compuestos de metales de transición no tienen redes iónicas de empaquetamiento compacto simple ya que prefieren compuestos de compuestos de coordinación debido a las energías de los orbitales d. Aquí está la estructura de la pirita:

Nota que el hierro tiene geometría octaédrica y el azufre tiene tetraédrica. Estas son las geometrías más comunes en la química de coordinación.

Answer 3

Comentario largo:

La primera respuesta es bastante buena y estoy de acuerdo en la covalencia relativa. Pero tanto la primera como la segunda respuesta omiten la discusión de las claras unidades de disulfuro dentro de FeS2. Pareciendo pensar que esto es solo un problema de enlace entre Fe y S. Las unidades de persulfuro son una de las cosas más icónicas e importantes que debes saber sobre FeS2 (pirita) en comparación con FeS.

Y la segunda respuesta da una imagen confusa e incluso un comentario incorrecto sobre la coordinación de los átomos de azufre (aparentemente de la imagen). La confusión es que lo que parece átomos de azufre en realidad son unidades de disulfuro (pero dibujadas como átomos), en esa imagen de Wiki.

Aquí tienes una mejor imagen de Wiki sobre los enlaces, que muestra claramente unidades de disulfuro (es decir, interacciones significativas de azufre azufre de primer vecino):

https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Crystal_structure_of_Pyrite#/media/File:Pyrite_crystal_structure_(Bayliss_1977)_along_a_axis.png