Qual è ' langolo di legame H-C-H nelletene?
Su Novembre 30, 2020 da adminIl carbonio è $ \ mathrm {sp ^ 2} $ ibridato ed è quindi planare e dovrebbe anche, teoricamente, essere $ 120 ^ \ circ $. Tuttavia, la teoria VSEPR suggerisce che il legame π “avrebbe bisogno di più spazio” a causa della maggiore repulsione degli elettroni. Di conseguenza langolo di legame $ \ ce {H-C-H} $ sarebbe minore. Tuttavia, poiché il legame π è fuori dal piano della molecola, ciò accade effettivamente?
Risposta
Langolo di legame HCH in etene è ca. 117 gradi e langolo HCC è ca. 121,5 gradi. Ci sono due ragioni che si combinano per spiegare questa deformazione angolare nelletene.
Primo , da questi legami angoli e teorema di Coulson ( ref_1 , ref_2 ) possiamo determinare che il sigma CH le obbligazioni sono $ \ ce {sp ^ {2.2}} $ ibridate e lobbligazione CC sigma è $ \ ce {sp ^ {1.7}} $ ibridata.
Da questi indici di ibridazione (lindice è lesponente “n” nellespressione $ \ ce {sp ^ {n}} $) vediamo che il legame CC sigma ha un contenuto di caratteri s più elevato (da 1 parte sa 1,7 parti p – 37% s) rispetto ai legami CH (1 parti sa 2.2 parti p – 31% s). Poiché cè più carattere s nel legame CC, è inferiore in energia e gli elettroni sigma carbonio tenderanno a fluire verso questo legame CC a energia inferiore. Di conseguenza, il legame sigma CC conterrà più densità di elettroni rispetto ai legami CH. Pertanto, la repulsione elettronica tra il legame sigma CC e i legami sigma CH sarà maggiore di la repulsione elettronica tra i due legami C-H. Quindi langolo di legame H-C-C si aprirà leggermente dallideale $ \ ce {sp ^ {2}} $ di 120 gradi e langolo H-C-H si chiuderà leggermente per ridurre al minimo le repulsioni elettrostatiche di legame-legame.
Secondo , fattori sterici (che sono anche solo un altro modo di descrivere la repulsione elettrone-elettrone) può anche entrare in gioco. Nella misura in cui la repulsione cis idrogeno-idrogeno HCCH è più destabilizzante della repulsione geminale HCH idrogeno-idrogeno, servirà anche per aumentare langolo di legame CCH e ridurre langolo di legame HCH.
Commenti
- La prima affermazione non è del tutto vera. Poiché il legame pi influenza la distanza del legame, influenza la sovrapposizione degli orbitali che formano il legame sigma, influenzando quindi anche il sistema sigma, anche se gli orbitali sono ortogonali. Una spiegazione osservativa viene fornita con la Bent ' s regola .
- @Martin Excellent point Martin , ' modifico la mia risposta.
- Gli elettroni pi respingono gli elettroni sigma CH?
- @Dissenter Sì, lo fanno.
- @Dissenter La densità di elettroni nel " top " della nube di pi tenderà a respingere gli elettroni di legame CH e spingere verso il basso; ma il " inferiore " della nuvola pi li spinge verso lalto. Per simmetria questi effetti devono annullarsi e il risultato non è una deformazione C-H netta up-down dovuta alla nuvola pi. Inoltre, a causa della simmetria, la nuvola pi non può spingere fuori o dentro i legami CH.
Risposta
In termini di il modello VSEPR fortemente semplificante, si potrebbe arrivare alla stessa conclusione notando che un atomo di carbonio è più grande di un atomo di idrogeno, quindi il gruppo $ \ ce {CH2} $ richiederà più spazio di ogni idrogeno. Puoi confrontarlo con ethane $ \ ce {H3C-CH3} $, che ha $ \ angle (\ ce {HCC}) = 111,17 ^ \ circ $, leggermente deviante dallangolo tetraedrico ideale di $ 109,5 ^ \ circ $ ma no π per spiegare la deviazione. Se ho fatto i calcoli correttamente, significa che $ \ angle (\ ce {H-C-H}) = 107,72 ^ \ circ $. La deviazione delletano è in realtà maggiore di quella delletene, suggerendo che predominano i fattori sterici.
Figura 1: Struttura di etano comprese lunghezze e angoli di legame. Tratto da Wikipedia , dove è disponibile un elenco completo degli autori.
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