راهنمایی کوتاه: SO₂ سه پیوند اشتراکی میدهد تا اتمها به آرایش گاز نجیب (هشتتایی) برسند.
گامبهگام:
- ۱) شمارش الکترونهای ظرفیت: ابتدا الکترونهای ظرفیت هر اتم را میشماریم. گوگرد (S) در گروه ۱۶ است و ۶ الکترون ظرفیت دارد. اکسیژن (O) هم در گروه ۱۶ است و هر اتم اکسیژن ۶ الکترون ظرفیت دارد. در کل: ۶ + (۶ × ۲) = ۱۸ الکترون ظرفیت.
- ۲) قراردادن اتمها و پیوندهای اولیه: اتم گوگرد را در مرکز قرار میدهیم و دو اتم اکسیژن را با پیوندهای یگانه به آن وصل میکنیم. هر پیوند یگانه ۲ الکترون مصرف میکند (دو الکترون مشترک). پس با دو پیوند، ۴ الکترون مصرف شده و ۱۴ الکترون باقی میماند.
- ۳) توزیع الکترونهای باقیمانده: الکترونهای باقیمانده را ابتدا روی اتمهای اکسیژن قرار میدهیم تا به قاعده هشتتایی (اکتت) برسند. هر اکسیژن در پیوند یگانه، ۲ الکترون از پیوند دارد و به ۶ الکترون غیرمشترک دیگر نیاز دارد تا به ۸ برسد. پس روی هر اکسیژن ۶ الکترون غیرمشترک (سه جفت الکترون) قرار میدهیم. این کار ۱۲ الکترون مصرف میکند.
- ۴) بررسی اکتت اتم مرکزی: اکنون گوگرد فقط ۲ الکترون از پیوندهای یگانه دارد (هر پیوند یک الکترون برای گوگرد حساب میشود). پس گوگرد فقط ۲ الکترون دارد و به قاعده اکتت نرسیده است. برای رفع این مشکل، یکی از جفتهای الکترون غیرمشترک اکسیژن را به صورت پیوند داتیو (پیوندی که هر دو الکترون از یک اتم میآید) با گوگرد به اشتراک میگذاریم. این کار یک پیوند دوگانه بین گوگرد و یکی از اکسیژنها ایجاد میکند.
- ۵) شمارش نهایی پیوندها: در ساختار نهایی، گوگرد با یک اکسیژن یک پیوند دوگانه (شامل یک پیوند سیگما و یک پیوند پی) و با اکسیژن دیگر یک پیوند یگانه دارد. اما پیوند یگانه دوم هم با استفاده از یک جفت الکترون غیرمشترک از همان اکسیژن، به پیوند دوگانه تبدیل میشود تا ساختار متقارنتری حاصل شود. در واقع، در ساختار رزونانسی SO₂، دو فرمول لوییس داریم که در هر کدام گوگرد با یک اکسیژن پیوند دوگانه و با اکسیژن دیگر پیوند یگانه دارد. اما به طور میانگین، هر پیوند S-O دارای مرتبه پیوند ۱.۵ است. بنابراین، در مجموع، گوگرد سه پیوند اشتراکی (مجموع پیوندهای سیگما و پی) با دو اتم اکسیژن برقرار میکند: یک پیوند دوگانه (معادل دو پیوند اشتراکی) و یک پیوند یگانه (معادل یک پیوند اشتراکی).
- ۶) تأیید قاعده اکتت: در این ساختار، گوگرد با داشتن سه پیوند اشتراکی (که ۶ الکترون برای آن فراهم میکند) و یک جفت الکترون غیرمشترک، در مجموع ۸ الکترون در لایه ظرفیت خود دارد و به قاعده اکتت میرسد. هر اتم اکسیژن نیز یا با دو پیوند (در پیوند دوگانه) و دو جفت الکترون غیرمشترک، یا با یک پیوند و سه جفت الکترون غیرمشترک، به قاعده اکتت میرسد.
پاسخ نهایی: SO₂ سه پیوند اشتراکی میدهد زیرا اتم گوگرد برای رسیدن به آرایش پایدار گاز نجیب (هشت الکترون در لایه ظرفیت) نیاز دارد با دو اتم اکسیژن پیوند برقرار کند. از آنجا که گوگرد ۶ الکترون ظرفیت دارد، با تشکیل یک پیوند دوگانه (دو پیوند اشتراکی) با یک اکسیژن و یک پیوند یگانه (یک پیوند اشتراکی) با اکسیژن دیگر، در مجموع سه پیوند اشتراکی ایجاد میکند و به قاعده اکتت میرسد. این ساختار به صورت رزونانسی نمایش داده میشود و پیوندها بین پیوند یگانه و دوگانه در نوسان هستند.
مثال مشابه: مولکول O₃ (ازن) نیز ساختار مشابهی دارد. اتم مرکزی اکسیژن با دو اتم اکسیژن دیگر پیوند برقرار میکند و در مجموع پیوندهای اشتراکی ایجاد میشود تا قاعده اکتت برقرار شود.
اگر میخواهی بیشتر یاد بگیری: میتوانی ساختار لوییس مولکولهای دیگری مانند CO₂ (که در آن کربن با دو پیوند دوگانه، در مجموع چهار پیوند اشتراکی میدهد) یا NO₂ را رسم کنی و تعداد پیوندهای اشتراکی را مقایسه کنی. همچنین مفهوم رزونانس در شیمی را مطالعه کن.
