上の画像はもう見たはずですよね？
上の画像について簡単に説明します。
SO2 ルイス構造は、中心に硫黄 (S) 原子があり、その周りを 2 つの酸素 (O) 原子が取り囲んでいます。硫黄 (S) 原子と各酸素 (O) 原子の間には 2 つの二重結合があります。酸素 (O) 原子上には 2 つの非共有電子対があり、硫黄 (S) 原子上には 1 つの非共有電子対があります。
SO2 (二酸化硫黄) のルイス構造の上の画像から何も理解できなかった場合は、 SO2のルイス構造を描画する方法について段階的に詳細に説明しますので、そのままお付き合いください。
それでは、SO2 のルイス構造を描く手順に進みましょう。
SO2 ルイス構造を描画する手順
ステップ 1: SO2 分子内の価電子の総数を見つける
SO2 (二酸化硫黄) 分子内の価電子の総数を求めるには、まず硫黄原子と酸素原子に存在する価電子を知る必要があります。
(価電子は、原子の最も外側の軌道に存在する電子です。)
ここでは、周期表を使って硫黄と酸素の価電子を簡単に求める方法を説明します。
SO2 分子内の総価電子
→ 硫黄原子によって与えられる価電子:
硫黄は、周期表の第 16 族の元素です。 [1]したがって、硫黄に存在する価電子は6です。
上の画像に示すように、硫黄原子には 6 つの価電子が存在することがわかります。
→ 酸素原子によって与えられる価電子:
酸素は、周期表の第 16 族の元素です。 [2]したがって、酸素に存在する価電子は6です。
上の画像に示すように、酸素原子には 6 つの価電子が存在することがわかります。
それで、
SO2 分子内の総価電子= 1 つの硫黄原子によって供与された価電子 + 2 つの酸素原子によって供与された価電子 = 6 + 6(2) = 18 。
ステップ 2: 中心原子を選択する
中心原子を選択するには、最も電気陰性度の低い原子が中心に残ることを覚えておく必要があります。
ここで、与えられた分子は SO2 (二酸化硫黄) であり、これには硫黄 (S) 原子と酸素 (O) 原子が含まれています。
上の周期表の硫黄原子（S）と酸素原子（O）の電気陰性度の値を確認できます。
硫黄 (S) と酸素 (O) の電気陰性度の値を比較すると、硫黄原子の方が電気陰性度が低くなります。
ここで、硫黄 (S) 原子が中心原子であり、酸素 (O) 原子が外側の原子です。
ステップ 3: 各原子の間に電子対を配置して各原子を接続する
ここで、SO2 分子では、硫黄原子 (S) と酸素原子 (O) の間に電子対を置く必要があります。
これは、SO2 分子内で硫黄 (S) と酸素 (O) が化学結合していることを示しています。
ステップ 4: 外部原子を安定化します。残りの価電子対を中心原子に配置します。
このステップでは、外部原子の安定性をチェックする必要があります。
ここの SO2 分子のスケッチでは、外側の原子が酸素原子であることがわかります。
これらの外部酸素原子はオクテットを形成するため、安定しています。
さらに、ステップ 1 では、SO2 分子内に存在する価電子の総数を計算しました。
SO2 分子には合計18 個の価電子があり、上の図ではそのうち16 個だけが使用されています。
したがって、残っている電子の数 = 18 – 16 = 2 となります。
これら2 つの電子を、SO2 分子の上の図の中心の硫黄原子に配置する必要があります。
次のステップに進みましょう。
ステップ 5: 中心原子のオクテットを確認します。オクテットがない場合は、非共有電子対を移動して二重結合または三重結合を形成します。
このステップでは、中心の硫黄原子 (S) が安定であるかどうかを確認する必要があります。
中心の硫黄 (S) 原子の安定性を確認するには、それがオクテットを形成しているかどうかを確認する必要があります。
残念ながら、ここでは硫黄原子はオクテットを形成しません。硫黄は電子が6個しかなく、不安定です。
ここで、この硫黄原子を安定させるには、硫黄原子が 8 個の電子 (つまり 1 オクテット) を持つことができるように、外側の酸素原子の電子対をシフトする必要があります。
この電子対を移動させた後、中心の硫黄原子はさらに 2 個の電子を受け取り、その合計電子数は 8 個になります。
上の画像では、硫黄原子が 8 個の電子を持っているため、オクテットを形成していることがわかります。
それでは、SO2 のルイス構造が安定であるかどうかを確認する最後のステップに進みましょう。
ステップ 6: ルイス構造の安定性を確認する
これで、SO2 のルイス構造の安定性を確認する必要がある最後のステップに到達しました。
ルイス構造の安定性は、形式電荷概念を使用して検証できます。
つまり、SO2 分子に存在する硫黄原子 (S) と酸素原子 (O) の形式電荷を見つけなければなりません。
正式な税金を計算するには、次の式を使用する必要があります。
形式電荷 = 価電子 – (結合電子)/2 – 非結合電子
下の画像では、SO2 分子の各原子の結合電子と非結合電子の数を確認できます。
硫黄 (S) 原子の場合:
価電子 = 6 (硫黄は 16 族にあるため)
結合電子 = 6
非結合電子 = 2
二重結合した酸素 (O) 原子の場合:
価電子 = 6 (酸素は 16 族にあるため)
結合電子 = 4
非結合電子 = 4
単結合酸素 (O) 原子の場合:
価電子 = 6 (酸素は 16 族にあるため)
結合電子 = 2
非結合電子 = 6
| 正式な告発 | = | 価電子 | – | (結合電子)/2 | – | 非結合電子 | ||
| S | = | 6 | – | 6/2 | – | 2 | = | +1 |
| O (ダブルホップ) | = | 6 | – | 4/2 | – | 4 | = | 0 |
| O（単結合） | = | 6 | – | 2/2 | – | 6 | = | -1 |
上記の形式的な電荷計算から、硫黄 (S) 原子は+1の電荷を持ち、単結合酸素 (O) 原子は-1 の電荷を持っていることがわかります。
このため、上記で得られた SO2 のルイス構造は安定ではありません。
したがって、これらの電荷は、電子対を硫黄原子に向かって移動させることによって最小限に抑える必要があります。
電子対が酸素原子から硫黄原子に移動すると、SO2 のルイス構造はより安定になります。
上記の SO2 のルイス ドット構造では、結合電子の各ペア (:) を単結合 (|) として表すこともできます。そうすると、SO2 は次のようなルイス構造になります。
上記の手順をすべて完全に理解していただければ幸いです。
さらに練習して理解を深めたい場合は、以下にリストされている他のルイス構造を試してみてください。
理解を深めるために、次のルイス構造を試してください (または少なくとも見てください)。
