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¿Por qué existen compuestos como SF6 y SF4 pero SH6 y SH4 no?

Ambos $\ce{SF6}$ y $\ce{SH6}$ y $\ce{SF4}$ y $\ce{SH4}$ tienen el mismo átomo central y la misma hibridación, pero mi profesor mencionó específicamente que $\ce{SH6}$ y $\ce{SH4}$ no existen. He buscado por todas partes pero no consigo averiguar por qué. Agradecería que me explicaran el problema.

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Jegschemesch Puntos 4093

La razón que no existen (o al menos no son la forma más estable) es porque la reacción de descomposición es exotérmica.

\begin{aligned}\ce{ (1) && SF6 &-> SF4 + F2\\ (2) && SH6 &-> SH2 + 2 H2 }\end{aligned}

Reacción $(2)$ es mucho más exotérmico que $(1)$ y se puede argumentar de dos maneras: o hay algo muy malo en los reactivos ( $\ce{SX6}$ ) o algo muy bueno sobre los productos.

Si se observa la fuerza de adhesión de $\ce{F-F}$ frente a las resistencias de los enlaces de $\ce{H-H}$ (cantidades conocidas) verá que $\ce{H2}$ tiene un vínculo mucho más fuerte que $\ce{F-F}$ .

Hay muchas razones para que $\ce{SH6}$ debería existir si se mira cuántas "ranuras" tiene el azufre. Si tiene seis ranuras para el flúor, entonces seguramente podría acomodar seis hidrógenos.

No quiero entrar en ello, pero tiendo a pensar que la "hipervalencia" roza la charlatanería, la preocupación por la no explicación. O bien los átomos quieren estar ahí porque su interacción es favorable electrostáticamente, o bien prefieren estar en otra configuración.

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Estoy completamente de acuerdo contigo en que la hipervalencia es casi una locura. Todo lo que tenemos son teorías aproximadas sobre lo que ocurre en estas moléculas. Dudo que nadie tenga una idea física real de lo que ocurre ahí dentro.

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@Bolt64 Desde que escribí mi respuesta he leído sobre QTAIM y la teoría relacionada y ahora efectivamente creo que la hipervalencia es más un modelo fenomenológico que otra cosa.

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Por cierto, ¿qué quiere decir que la hipervalencia roza la charlatanería? No entiendo muy bien a qué se refiere.

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Nate Eldredge Puntos 6908

Esto es causado por la molécula $\ce{SF6}$ ser hipervalente lo que significa que el elemento principal (en este caso el azufre) tiene más de 8 electrones de valencia.

La razón por la que esto puede suceder es extremadamente compleja y, para ser honesto, ni siquiera estoy seguro de que sea un asunto totalmente resuelto. Sí sé que el efecto está relacionado con el electronegatividad de los ligandos que es muy alta para $\ce{O}$ , $\ce{F}$ y $\ce{Cl}$ átomos y algo menos para $\ce{H}$ -atomos. Esto podría explicar por qué no ocurre con el hidrógeno, pero esto es sólo una especulación.

Una explicación increíblemente extensa de la hipervalencia (y de los fenómenos relacionados) puede encontrarse en este puesto

8 votos

La hipervalencia no es una respuesta. La comparación aquí es H contra F, no S contra O, así que la hipervalencia no tiene nada que ver. Las ideas relacionadas con la hipervalencia pueden ser relevantes o no.

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@Jeff - ¿dónde lees que comparo O con S? Comparo los ligandos altamente electronegativos (O, F, Cl) con el H que es menos electronegativo.

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De todos modos, desde que escribí la respuesta he llegado a creer que la hipervalencia es sólo un modelo fenomenológico que puede explicar algunos de los symptoms' of breaking of the regla del octeto" pero no explica en absoluto las razones

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Dan Puntos 356

Como dijo michielm, es por la electronegatividad. El enlace $\ce{S-F}$ está fuertemente polarizado hacia el flúor (~más electrones están cerca del flúor), mientras que el $\ce{S-H}$ se polariza hacia el azufre.

En $\ce{SH6}$ molécula habría una densidad de electrones muy alta alrededor del azufre. Esto aumentaría tanto la repulsión electrostática de los electrones como la energía cinética relacionada con la ocupación de los orbitales atómicos superiores (este es un argumento de mano).

De forma más rigurosa, puede explicarse mediante una combinación lineal de orbitales atómicos (LCAO), el método Hartree-Fock (HF) o la teoría funcional de la densidad (DFT). El aumento de la repulsión electrostática corresponde al término de Hartree en HF o DFT. Pero aún más importante es la energía cinética debida al principio de exclusión de Pauli y al requisito de ortogonalización de los orbitales de cada electrón (resp. pares de espín). La ortogonalización requiere un cierto número de nodos en la función de onda. Cada uno de estos nodos aumenta la energía orbital (similar a los estados de la partícula en la caja).

Desde el punto de vista del LCAO, esto puede verse como la contribución de los orbitales atómicos superiores (orbitales d, por ejemplo) a los orbitales moleculares de enlace.

En el caso de $\ce{SF6}$ la contribución de los orbitales atómicos del azufre a los estados de enlace es menor (porque la mayoría de los electrones están localizados en los fluoros). Por ello, la energía de los orbitales moleculares de enlace no aumenta mucho ni por la repulsión de Coulomb ni por la energía cinética de los orbitales atómicos superiores del azufre.

También se puede dar un argumento muy aproximado utilizando Modelo Thomas-Fermi donde la energía cinética de los electrones es proporcional a $\rho^{5/3}$ . Sin embargo, el modelo Thomas-Fermi no es apropiado para las moléculas.

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Jörg W Mittag Puntos 1171

La hipervalencia es una un tema un tanto delicado ya que hay fuertes defensores de la oposición tanto para el campamento de hibridación y el Campo de enlace de 3 centros y 4 electrones .

Aunque no está directamente relacionado con los compuestos de tu pregunta, te indicaré un divertido libro de Errol Lewars sobre el análisis computacional de moléculas poco comunes: Maravillas del modelado . Si bien parte de ella no aparece en Google Books, una buena parte del capítulo correspondiente está allí. De hecho, incluso menciona los hidruros superiores teóricos de los elementos del segundo período.

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link.springer.com/book/10.1007/978-1-4020-6973-4 es el enlace a la editorial. Acabo de leer algo de él y pensé que valdría la pena probarlo. Las dos teorías que has presentado no son mutuamente excluyentes. Ambas tratan de combinaciones lineales de orbitales atómicos.

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pratik Puntos 153

Como el azufre pertenece al grupo 16 de la tabla periódica, su configuración electrónica es ns²np, puede mostrar estados de oxidación +2,+4 , +6 y -2. El SF6 existe pero el SH6 no porque el flúor es el elemento más electronegativo de la tabla periódica, su tamaño es extremadamente pequeño por lo que tiene mayor poder de polarización, pero si vemos en el SH6 entonces llegamos a saber que la electronegatividad del azufre es mucho más que la del hidrógeno, el hidrógeno no tiene suficiente carga nuclear (carga nuclear efectiva) y su electronegatividad tampoco es mucha, por lo que el SH6 no se puede formar.

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