Ossigeno e zolfo a confronto

L’ossigeno e lo zolfo sono elementi del Gruppo 16 della Tavola Periodica ed hanno configurazione elettronica rispettivamente 1s2,2s2,2p4 e 1s2,2s2,2p6, 3s2,3p4 e pertanto presentano due elettroni spiati nel livello p.

L’ossigeno ha numeri di ossidazione + 2,+ 1, – 1, -2 mentre lo zolfo ha numeri di ossidazione + 6, +5, + 4, + 3, +2, +1, -1, -2.

Lo zolfo forma molti composti analoghi a quelli dell’ossigeno come si può vedere in tabella:

Composti dell’ossigeno Composti dello zolfo
Na2O (ossido di disodio) Na2S ( solfuro di sodio)
H2O  (acqua) H2S ( solfuro di idrogeno)
CO2 ( biossido di carbonio) CS2 ( solfuro di carbonio)
OCN (cianato) SCN (tiocianato)
OC(NH2)2 (urea) SC(NH2)2 (tiourea)

 

Nonostante queste analogie vi sono delle differenze tra la chimica dello zolfo e quella dell’ossigeno.

Le motivazioni che spiegano le differenze tra ossigeno e zolfo sono dovute ai seguenti fattori:

1)      il doppio legame ossigeno-ossigeno è molto più forte rispetto a quello zolfo-zolfo

2)      il legame semplice zolfo-zolfo è circa il doppio rispetto a quello ossigeno-ossigeno

3)      lo zolfo è meno elettronegativo dell’ossigeno

4)      lo zolfo, contrariamente all’ossigeno, può espandere il suo guscio di valenza

 

La ragione per la quale il doppio legame ossigeno-ossigeno è molto più forte rispetto a quello zolfo-zolfo è dovuta alle dimensioni dei rispettivi raggi atomici: infatti il rapporto tra i raggi atomici dei due elementi è dato da: raggio dello zolfo/ raggio dell’ossigeno = 0.104 nm/ 0.066 nm= 1.58

Ciò implica che il raggio atomico dello zolfo è di circa il 60% maggiore rispetto al raggio dell’ossigeno ed è pertanto più difficoltoso per gli atomi di zolfo, rispetto a quelli di ossigeno,  a giungere così vicini da formare  doppi legami S=S.

Lo zolfo, pur potendo formare doppi legami, come in SO2 e CS2, questi sono molto più deboli rispetto ai doppi legami che l’ossigeno forma in composti come in CO2.

Infatti l’entalpia di dissociazione del doppio legame C=S è di 477 kJ/mol mentre quella del doppio legame C=O è di 745 kJ/mol.

Pertanto l’ossigeno forma una molecola biatomica in cui è presente un doppio legame ossigeno-ossigeno mentre lo zolfo forma una molecola ciclica costituita da 8 atomi di zolfo legati tra loro da un legame semplice:

s8

Le molecole di S8 si aggregano per dar luogo a cristalli: la forma più stabile fino a 95°C  è quella rombica, poi fino a 119°C assume la forma monoclina mentre al di sopra di tale temperatura fonde.  Lo zolfo rombico si presenta in cristalli con abito bipiramidale e in aggregati granulari, mentre lo zolfo monoclino si trova, in genere nelle incrostazioni. Lo zolfo pertanto dà luogo al fenomeno del polimorfismo.

Poiché lo zolfo è molto meno elettronegativo rispetto all’ossigeno forma prevalentemente composti in cui ha numero di ossidazione positivo contrariamente all’ossigeno che ha numero di ossidazione positivo solo nel difluoruro di ossigeno OF2

Numeri di ossidazione dello zolfo

Numero di ossidazione esempi
-2 Na2S, H2S
-1 Na2S2, H2S2
0 S8
+ 1 S2Cl2
+ 2 S2O32-
+ 3 S2O42-
+ 4 SF4, SO2, H2SO3
+ 5 S2O62-
+ 6 SF6, SO3, H2SO4

 

Un’altra importante differenza tra l’ossigeno e lo zolfo è dovuta al fatto che lo zolfo, contrariamente all’ossigeno, può espandere il suo guscio di valenza.

Infatti l’ossigeno reagisce  il fluoro secondo la reazione:

O2(g) + 2 F2(g)→ 2 OF2(g)

e la reazione non può procedere oltre in quanto l’ossigeno ha completato il suo ottetto atomico

of2

lo zolfo reagendo con il fluoro può formare sia SF4 che SF6 secondo le reazioni:

S8(s) + 16 F2(g) → 8 SF4(g)

S8(s) + 24 F2(g) → 8 SF6(g)

in quanto lo zolfo può espandere il suo guscio di valenza contornandosi di 10 o anche di 12 elettroni.

 

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Author: Chimicamo

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