Co ' je úhel vazby H-C-H v etenu?
On 30 listopadu, 2020 by adminUhlík je hybridizován $ \ mathrm {sp ^ 2} $, a proto je rovinný a měl by také teoreticky být $ 120 ^ \ circ $. Teorie VSEPR však naznačuje, že π vazba by „potřebovala více prostoru“ kvůli většímu odpuzování elektronů. V důsledku toho by byl úhel vazby $ \ ce {H-C-H} $ menší. Jelikož je však π vazba mimo rovinu molekuly, skutečně se to děje?
Odpovědět
Úhel vazby HCH v etenu je ca. 117 stupňů a úhel HCC je ca. 121,5 stupně. Existují dva důvody, které kombinují vysvětlení této úhlové deformace v etenu.
První z této vazby úhly a Coulsonova věta ( ref_1 , ref_2 ) můžeme určit, že CH sigma dluhopisy jsou $ \ ce {sp ^ {2.2}} $ hybridizovány a vazba CC sigma je $ \ ce {sp ^ {1.7}} $ hybridizována.
Z těchto indexů hybridizace (index je exponent „n“ ve výrazu $ \ ce {sp ^ {n}} $) vidíme, že vazba CC sigma má vyšší obsah s-znaků (1 díl s na 1,7 dílů p – 37% s) než vazby CH (1 část s na 2,2 části p – 31% s). Jelikož ve vazbě CC je více znaků s, je energie nižší a uhlíkové sigma elektrony budou mít tendenci proudit k této vazbě CC s nižší energií. V důsledku toho vazba CC sigma bude obsahovat větší hustotu elektronů než vazby CH. Proto bude odpuzování elektronů mezi vazbami CC sigma a vazbami CH sigma větší než odpuzování elektronů mezi dvěma C-H vazbami. Úhel vazby H-C-C se proto mírně otevře od ideálu $ \ ce {sp ^ {2}} $ 120 stupňů a úhel H-C-H se mírně uzavře, aby se minimalizovaly elektrostatické odpudivosti vazby.
Druhé , sterické faktory (které jsou ve skutečnosti jen dalším způsobem popisu odpuzování elektronů od elektronů) může také vstoupit do hry. Do jaké míry je odpuzování vodíku a vodíku cis HCCH destabilizující než geminální odpuzování vodíku a vodíku HCH, bude také sloužit ke zvýšení úhlu vazby CCH a zmenšení úhlu vazby HCH.
Komentáře
- První výrok není úplně pravdivý. Vzhledem k tomu, že pi-vazba ovlivňuje vzdálenost vazby, ovlivňuje překrytí orbitálů tvořících sigma-vazbu, a proto také ovlivňuje systém sigma, i když jsou orbitaly ortogonální. Vysvětlení pozorování je uvedeno u Bent ' s pravidla .
- @Martin Vynikající bod Martin , ' upravím svoji odpověď.
- Odrazují pi elektrony CH sigma elektrony?
- @Dissenter Ano, dělají.
- @Dissenter Hustota elektronů v " horní části " oblaku pi bude mít tendenci odpuzovat elektrony vázající CH a zatlačte dolů; ale " spodní " cloudu pi je posune nahoru. Díky symetrii se tyto efekty musí zrušit a výsledkem nebude žádná síťová deformace CH v důsledku oblaku pi. Kvůli symetrii také oblak pi nemůže tlačit CH vazby ven nebo dovnitř.
Odpovědět
Z hlediska silně zjednodušující model VSEPR, můžete dojít ke stejnému závěru tím, že si všimnete, že atom uhlíku je větší než atom vodíku, takže skupina $ \ ce {CH2} $ bude vyžadovat více prostoru než každý vodík. Můžete to porovnat s ethanem $ \ ce {H3C-CH3} $, který má $ \ angle (\ ce {HCC}) = 111,17 ^ \ circ $, mírně se odchylující od ideálního čtyřbokého úhlu $ 109,5 ^ \ circ $, ale ne π systém vysvětlující odchylku. Pokud jsem matematiku provedl správně, znamená to, že $ \ angle (\ ce {H-C-H}) = 107,72 ^ \ circ $. Odchylka v etanu je ve skutečnosti větší než v etenu, což naznačuje, že převažují sterické faktory.
Obrázek 1: Ethanova struktura včetně délek a úhlů vazby. Převzato z Wikipedie , kde je k dispozici úplný seznam autorů.
Napsat komentář