Mi ' s a H-C-H kötés szöge eténben?
On november 30, 2020 by adminA szén $ \ mathrm {sp ^ 2} $ hibridizált, ezért sík, és elméletileg szintén $ 120 ^ \ circ $. A VSEPR elmélet azonban azt sugallja, hogy a π kötésnek “nagyobb helyre lenne szüksége” a nagyobb elektron-taszítás miatt. Ennek következtében a $ \ ce {H-C-H} $ kötési szög kisebb lenne. Mivel azonban a π kötés kívül esik a molekula síkján, ez valóban megtörténik?
Válasz
A HCH kötési szög eténben kb. 117 fok, a HCC-szög pedig kb.: 121,5 fok. Két oka van annak, hogy megmagyarázza ezt az eténben jelentkező szögeltérést.
Első , ezekből a kötésekből szögek és Coulson tétel ( ref_1 , ref_2 ) meghatározhatjuk, hogy a CH szigma a kötvények $ \ ce {sp ^ {2.2}} $ hibridizáltak, a CC sigma kötés pedig $ \ ce {sp ^ {1.7}} $ hibridizált.
Ezekből a hibridizációs indexekből (az index a kitevő) “n” a $ \ ce {sp ^ {n}} $ kifejezésben) azt látjuk, hogy a CC sigma kötésnek magasabb s-karakteres tartalma van (1 rész s és 1.7 rész p – 37% s), mint a CH kötések (1 s-től 2,2 részig p – 31% s). Mivel a CC-kötésben több s karakter van, alacsonyabb az energiája, és a szén-sigma elektronok hajlamosak áramlani az alacsonyabb energiájú CC-kötés felé. nagyobb elektronsűrűséget tartalmaz, mint a CH kötések, ezért a CC sigma kötés és a CH sigma kötések közötti elektron taszítás nagyobb lesz, mint az elektron taszítása a két C-H kötés között. Ezért a H-C-C kötés szöge kissé kinyílik a 120 ° -os $ \ ce {sp ^ {2}} $ ideális értéktől, és a H-C-H szög kissé leáll annak érdekében, hogy minimalizálják a kötés-kötés elektrosztatikus taszításait.
Második szterikus tényezők (amelyek valójában csak egy másik módja az elektron-elektron taszítás leírásának) szintén szóba jöhet. Bármilyen mértékben a cisz-HCCH-hidrogén-hidrogén-taszítás destabilizálóbb, mint a geminalis HCH-hidrogén-hidrogén-taszítás, a CCH-kötés szögének növelését és a HCH-kötés szögének csökkentését is szolgálja.
Megjegyzések
- Az első állítás nem teljesen igaz. Mivel a pi-kötés befolyásolja a kötés távolságát, ez befolyásolja a sigma-kötést alkotó pályák átfedését, így a sigma-rendszert is befolyásolja, még akkor is, ha a pályák merőlegesek. Megfigyelési magyarázatot adunk Bent ' s szabály -kal.
- @Martin Kiváló pont Martin , Én ' szerkesztem a válaszomat.
- A pi elektronok taszítják a CH sigma elektronokat?
- @Dissenter Igen, nem.
- @Dissenter A pi felhő " top " elektronsűrűsége hajlamos lesz taszítani a CH kötő elektronokat és nyomja lefelé; de a pi felhő " alsó " fel fogja tolni őket. Szimmetria alapján ezeknek az effektusoknak meg kell szűnniük, és az eredmény nem eredményezi a pi felhő miatti nettó fel-le C-H deformációt. A szimmetria miatt a pi felhő sem tudja kitolni vagy beemelni a CH kötéseket.
Válasz
az erősen leegyszerűsítő VSEPR modell, ugyanarra a következtetésre juthat, ha megjegyzi, hogy a szénatom nagyobb, mint a hidrogénatom, így a $ \ ce {CH2} $ csoport több helyet igényel, mint minden hidrogén. Összehasonlíthatja ezt a $ \ ce {H3C-CH3} $ etánnal, amelynek $ \ angle (\ ce {HCC}) = 111,17 ^ \ circ $ értéke kissé eltér a 109,5 $ ideális tetraéderes szögtől, de nem π rendszer az eltérés magyarázatára. Ha jól végeztem a matematikát, ez azt jelenti, hogy $ \ angle (\ ce {H-C-H}) = 107,72 ^ \ circ $. Az etánban az eltérés valójában nagyobb, mint az eténben, ami arra utal, hogy a szterikus tényezők dominálnak.
1. ábra: Ethane szerkezete, ideértve a kötés hosszát és szögeit is. A Wikipédiából származik, ahol a szerzők teljes listája elérhető.
Vélemény, hozzászólás?