Mikä ' on H-C-H-sidekulma eteenissä?
On marraskuu 30, 2020 by adminHiili on hybridisoitunut $ \ mathrm {sp ^ 2} $ ja on siksi tasomainen, ja sen pitäisi teoriassa olla myös $ 120 ^ \ circ $. VSEPR-teoria viittaa kuitenkin siihen, että π -sidos tarvitsisi ”enemmän tilaa” suuremman elektronihylkyjen vuoksi. Seurauksena $ \ ce {H-C-H} $ -sidoskulma olisi pienempi. Koska π -sidos on kuitenkin molekyylin ulkopuolella, tapahtuuko tämä todella?
Vastaus
HCH-sidekulma eteenissä on noin 117 astetta ja HCC-kulma on noin 121,5 astetta. On kaksi syytä, jotka yhdessä selittävät tämän kulman muodonmuutoksen eteenissä.
Ensimmäinen , näistä sidoksista kulmat ja Coulsonin lause ( ref_1 , ref_2 ) voimme määrittää, että CH-sigma joukkolainat ovat hybridisoituneet $ \ ce {sp ^ {2.2}} $ ja CC-sigma-joukkolainat ovat hybridisoituneet $ \ ce {sp ^ {1.7}} $.
Näistä hybridisaatioindekseistä (indeksi on eksponentti) ”n” $ \ ce {sp ^ {n}} $ -lausekkeessa) näemme, että CC-sigmasidoksen s-merkkien sisältö on suurempi (1 osa s – 1,7 osaa p – 37% s) kuin CH-sidokset (1 s-osasta 2,2 osaan p – 31% s) .Koska CC-sidoksessa on enemmän s-merkkiä, sen energia on pienempi ja hiilisigmaelektronit pyrkivät virtaamaan kohti tätä pienemmän energian CC-sidosta. sisältää enemmän elektronitiheyttä kuin CH-sidokset, joten CC-sigmasidoksen ja CH-sigmasidoksen välinen elektronien hylkääminen on suurempi kuin kahden C-H-sidoksen välinen elektronien hylkääminen. Tästä syystä H-C-C-sidekulma avautuu hieman $ 120 ° -tyylisestä $ \ ce {sp ^ {2}} $ -hetkestä ja H-C-H-kulma sulkeutuu hieman sidossidoksen sähköstaattisten hylkimisten minimoimiseksi.
Toinen , steeriset tekijät (jotka ovat myös oikeastaan vain yksi tapa kuvata elektroni-elektroni-hylkäämistä) voi tulla myös peliin. Cis-HCCH-vety-vety-hylkääminen on missä tahansa määrin epävakaampaa kuin geminaalinen HCH-vety-veto, se auttaa myös lisäämään CCH-sidekulmaa ja kutistamaan HCH-sidekulmaa.
Kommentit
- Ensimmäinen väite ei ole täysin totta. Koska pi-sidos vaikuttaa sidosetäisyyteen, se vaikuttaa sigmasidoksen muodostavien orbitaalien päällekkäisyyteen, mikä vaikuttaa myös sigmasysteemiin, vaikka orbitaalit olisivatkin kohtisuorassa. Havainnointiselitys annetaan Bent ' -säännöllä .
- @Martin Erinomainen piste Martin , Muokkaan vastaustani '.
- Karkottavatko pi-elektronit CH-sigmaelektroneja?
- @Dissenter Kyllä.
- @Dissenter Pi-pilven " top " -elektronitiheys pyrkii torjumaan CH-sidoselektroneja ja työnnä alas; mutta pi-pilven " pohja " työntää heitä ylös. Symmetrisesti näiden vaikutusten on peruttava, ja tuloksena ei ole pi-pilvestä johtuvaa netto-ylöspäin suuntautuvaa C-H-muodonmuutosta. Myös symmetrian vuoksi pi-pilvi ei voi työntää CH-sidoksia ulos tai sisään.
Vastaa
voimakkaasti yksinkertaistavan VSEPR-mallin avulla voit päästä samaan johtopäätökseen toteamalla, että hiiliatomi on suurempi kuin vetyatomi, joten $ \ ce {CH2} $ -ryhmä vaatii enemmän tilaa kuin kukin vety. Voit verrata tätä etaaniin $ \ ce {H3C-CH3} $, jolla on $ \ angle (\ ce {HCC}) = 111,17 ^ \ circ $, poikkeaen hieman ihanteellisesta tetraedraalisesta kulmasta $ 109,5 ^ \ circ $, mutta ei π järjestelmä poikkeaman selittämiseksi. Jos tein matematiikan oikein, se tarkoittaa, että $ \ angle (\ ce {H-C-H}) = 107,72 ^ \ circ $. Etaanipoikkeama on itse asiassa suurempi kuin eteenissä, mikä viittaa siihen, että steeriset tekijät ovat hallitsevia.
Kuva 1: Etaanin rakenne mukaan lukien sidoksen pituudet ja kulmat. Otettu Wikipediasta , josta on saatavana täydellinen luettelo tekijöistä.
Vastaa