Quel ' est langle de liaison H-C-H dans léthène?
On novembre 30, 2020 by adminLe carbone est $ \ mathrm {sp ^ 2} $ hybridé et est donc planaire et devrait aussi, en théorie, être de 120 $ ^ \ circ $. Cependant, la théorie VSEPR suggère que la liaison π « aurait besoin de plus despace » en raison dune plus grande répulsion délectrons. En conséquence, langle de liaison $ \ ce {H-C-H} $ serait plus petit. Cependant, comme la liaison π est hors du plan de la molécule, cela se produit-il réellement?
Réponse
Langle de liaison HCH dans léthène est ca. 117 degrés et langle HCC est ca. 121,5 degrés. Il y a deux raisons qui se combinent pour expliquer cette déformation angulaire en éthène.
Premier , à partir de ces liaisons angles et le théorème de Coulson « s ( ref_1 , ref_2 ) nous pouvons déterminer que le sigma CH les obligations sont $ \ ce {sp ^ {2.2}} $ hybridées et la liaison CC sigma est $ \ ce {sp ^ {1.7}} $ hybridée.
À partir de ces indices dhybridation (lindice est lexposant « n » dans lexpression $ \ ce {sp ^ {n}} $), nous voyons que la liaison sigma CC a un contenu en caractères s plus élevé (1 partie s à 1,7 partie p – 37% s) que les liaisons CH (1 Comme il y a plus de caractère s dans la liaison CC, elle est plus faible en énergie et les électrons de carbone sigma auront tendance à sécouler vers cette liaison CC à plus faible énergie. Par conséquent, la liaison CC sigma contiendra plus de densité électronique que les liaisons CH. Par conséquent, la répulsion électronique entre la liaison CC sigma et les liaisons CH sigma sera supérieure la répulsion délectrons entre les deux liaisons C-H. Par conséquent, langle de liaison H-C-C souvrira légèrement à partir de lidéal $ \ ce {sp ^ {2}} $ de 120 degrés et langle H-C-H se fermera légèrement afin de minimiser les répulsions électrostatiques de liaison-liaison.
Deuxième , facteurs stériques (qui ne sont aussi en réalité quune autre façon de décrire la répulsion électron-électron) peuvent également entrer en jeu. Dans la mesure où la répulsion hydrogène-hydrogène cis-HCCH est plus déstabilisante que la répulsion hydrogène-hydrogène géminée HCH, elle servira également à augmenter langle de liaison CCH et à réduire langle de liaison HCH. >
- La première affirmation nest pas entièrement vraie. Puisque la liaison pi influence la distance de liaison, elle influence le chevauchement des orbitales formant la liaison sigma, influençant ainsi également le système sigma, même si les orbitales sont orthogonales. Une explication observationnelle est donnée avec la règle de Bent ' .
- @Martin Excellent point Martin , Je ' modifierai ma réponse.
- Les électrons pi repoussent-ils les électrons CH sigma?
- @Dissenter Oui, ils le font.
- @Dissenter La densité électronique dans le " top " du nuage pi aura tendance à repousser les électrons de liaison CH et pousser le bas; mais le " bas " du nuage pi les poussera vers le haut. Par symétrie, ces effets doivent sannuler et le résultat nest pas une déformation C-H nette de haut en bas due au nuage pi. En raison également de la symétrie, le nuage pi ne peut pas pousser les liaisons CH vers lextérieur ou lintérieur.
Réponse
En termes de le modèle VSEPR fortement simplifiant, vous pourriez arriver à la même conclusion en notant quun atome de carbone est plus grand quun atome dhydrogène, donc le groupe $ \ ce {CH2} $ demandera plus despace que chaque hydrogène. Vous pouvez comparer cela à léthane $ \ ce {H3C-CH3} $, qui a $ \ angle (\ ce {HCC}) = 111,17 ^ \ circ $, sécartant légèrement de langle tétraédrique idéal de 109,5 $ ^ \ circ $ mais non π système pour expliquer lécart. Si jai fait le calcul correctement, cela signifie que $ \ angle (\ ce {H-C-H}) = 107,72 ^ \ circ $. Lécart de léthane est en fait plus grand que celui de léthane, ce qui suggère que les facteurs stériques prédominent.
Figure 1: La structure de léthane, y compris les longueurs et angles de liaison. Tiré de Wikipedia , où une liste complète des auteurs est disponible.
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