Ce ' este unghiul de legătură H-C-H în etenă?
On noiembrie 30, 2020 by adminCarbonul este $ \ mathrm {sp ^ 2} $ hibridizat și, prin urmare, este plan și ar trebui, de asemenea, să fie teoretic $ 120 ^ \ circ $. Cu toate acestea, teoria VSEPR sugerează că legătura π ar „avea nevoie de mai mult spațiu” din cauza repulsiei mai mari a electronilor. În consecință, unghiul de legătură $ \ ce {H-C-H} $ ar fi mai mic. Cu toate acestea, întrucât legătura π este în afara planului moleculei, se întâmplă acest lucru?
Răspuns
Unghiul de legătură HCH în etenă este ca. 117 grade și unghiul HCC este ca. 121,5 grade. Există două motive care se combină pentru a explica această deformare unghiulară în etenă.
Mai întâi , din aceste legături unghiuri și teorema lui Coulson ( ref_1 , ref_2 ) putem determina că sigma CH obligațiunile sunt $ \ ce {sp ^ {2.2}} $ hibridizate, iar obligațiunea sigma CC este $ \ ce {sp ^ {1.7}} $ hibridizată.
Din acești indici de hibridizare (indicele este exponentul „n” în expresia $ \ ce {sp ^ {n}} $) vedem că legătura sigma CC are un conținut mai mare de caractere s (1 parte s până la 1,7 părți p – 37% s) decât legăturile CH (1 de la s la 2,2 părți p – 31% s). Deoarece există mai mult caracter în legătura CC, aceasta are o energie mai mică, iar electronii carbon sigma vor tinde să curgă către această legătură CC cu energie mai mică. În consecință, legătura CC sigma va conține mai multă densitate de electroni decât legăturile CH. Prin urmare, repulsia electronilor între legătura CC sigma și legăturile CH sigma va fi mai mare decât repulsia electronică între cele două legături C-H. Prin urmare, unghiul de legătură H-C-C se va deschide ușor din idealul $ \ ce {sp ^ {2}} $ de 120 de grade, iar unghiul H-C-H se va închide ușor pentru a minimiza repulsiile electrostatice de legătură de legătură.
Al doilea , factori sterici (care sunt, de asemenea, doar un alt mod de a descrie repulsia electron-electron) poate intra și în joc. În orice măsură repulsia cis HCCH hidrogen-hidrogen este mai destabilizantă decât repulsia geminală HCH hidrogen-hidrogen, va servi, de asemenea, pentru a crește unghiul de legătură CCH și a micșora unghiul de legătură HCH.
Comentarii
- Prima afirmație nu este pe deplin adevărată. Deoarece legătura pi influențează distanța de legătură, aceasta influențează suprapunerea orbitalilor care formează legătura sigma, prin urmare influențând și sistemul sigma, chiar dacă orbitalii sunt ortogonali. O explicație observațională este dată cu regula Bent ' .
- @Martin Excelent punct Martin , ' voi edita răspunsul meu.
- Electronii pi resping electronii CH sigma?
- @Dissident Da, da.
- @Dissenter Densitatea electronilor din " sus " din norul pi va tinde să respingă electronii de legătură CH și împinge în jos; dar " partea de jos " a norului pi îi va împinge în sus. Prin simetrie, aceste efecte trebuie anulate și rezultatul nu este o deformare netă C-H în sus din jos din cauza norului pi. De asemenea, datorită simetriei, norul pi nu poate împinge legăturile CH în afară sau înăuntru.
Răspuns
În termeni de modelul puternic simplificator VSEPR, ați putea ajunge la aceeași concluzie observând că un atom de carbon este mai mare decât un atom de hidrogen, deci grupul $ \ ce {CH2} $ va solicita mai mult spațiu decât fiecare hidrogen. Puteți compara acest lucru cu etanul $ \ ce {H3C-CH3} $, care are $ \ angle (\ ce {HCC}) = 111,17 ^ \ circ $, ușor deviat de la unghiul tetraedric ideal de 109,5 $ ^ \ circ $, dar nu π sistem pentru a explica abaterea. Dacă am făcut corect matematica, asta înseamnă că $ \ angle (\ ce {H-C-H}) = 107,72 ^ \ circ $. Abaterea în etan este de fapt mai mare decât cea din etenă, sugerând că predomină factorii sterici.
Figura 1: Structura etanului, incluzând lungimile și unghiurile de legătură. Luat din Wikipedia , unde este disponibilă o listă completă a autorilor.
Lasă un răspuns