「解説」SF4は安定な分子として存在するのに対し、OF4分子は存在しない

SF₄は安定して存在する一方で、OF₄は存在しない理由を説明するには、それぞれの分子の構造、結合性、電子配置を考慮する必要があります。

原子の大きさと電子配置

硫黄S

硫黄原子は酸素原子よりも大きく、電子殻が多いため、より多くの電子を保持し、結合を形成する余地があります。

硫黄は第3周期の元素で、d軌道を持つため、拡張八電子（8つ以上の電子）を取ることができます。これにより、硫黄は6つの結合を形成することが可能です。

酸素O

酸素は第2周期の元素で、d軌道を持ちません。

そのため、酸素原子は拡張八電子を取ることができず、通常は2つの結合を形成するのが一般的です。

酸素原子が4つの結合を形成することは非常に不安定であり、実際に存在することは困難です。

結合エネルギーと電子対反発

SF4

硫黄原子は、4つのフッ素原子と結合し、1つの孤立電子対を持つため、三角双錐形（シーソー型）の構造を取ります。

この構造は比較的安定であり、フッ素原子の電気陰性度によって形成される強い結合エネルギーも寄与しています。

OF4

仮に酸素が4つのフッ素原子と結合した場合、酸素原子は孤立電子対を持たず、非常に不安定な構造を取ることになります。

さらに、酸素原子の小さな半径と高い電気陰性度により、フッ素との結合が非常に弱くなります。これは、分子全体の安定性を低下させる要因となります。

フッ素の性質

フッ素は非常に電気陰性度が高く、他の元素と結合する際に強い引力を持ちます。

硫黄はこの引力に耐えることができますが、酸素は耐えられず、結果としてOF₄分子は形成されません。

結論

以上の理由から、

SF₄分子ではS上のオクテット則の拡張が可能である。

しかし、Oは第２周期元素なのでオクテットを超えることができない。

よって、

SF₄は安定して存在する一方で、OF₄は存在しないのです。

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