Co umožňuje banánové obligace v diboranu?

Podívejte se pozorně, je to (zkreslený) čtyřboký – čtyři skupiny v téměř symetrických pozicích v 3D prostoru {*}. Takže hybridizace je $ sp ^ 3 $.

Jak vidíte, tvar je zkreslený, ale je čtyřstěnný. Technicky lze říci, že banánové dluhopisy jsou složeny z orbitalů podobných $ sp ^ 3 $, ale ne přesně (jako dva $ sp ^ {3.1} $ a dva $ sp ^ {2,9} $ orbitaly – protože hybridizace je jen Kromě vlnových funkcí můžeme vždy změnit koeficienty, abychom získali správnou geometrii). Nejsem si tím příliš jistý.

$ \ ce {B} $ má valenční prostředí $ 2s ^ 22p ^ 1 $, takže tři kovalentní vazby mu dávají neúplný oktet. $ \ Ce { BH3} $ má prázdný orbitál $ 2p $. Tento orbitál překrývá existující cloud dluhopisů $ \ ce {BH} $ $ \ sigma $ (v nedalekém $ \ ce {BH3} $) a vytváří vazbu 3c2e.

Zdá se, že existuje mnohem více sloučenin s geometrií 3c2e . Úplně bych zapomněl, že pod „borany“ byly celé homologní řady. které všechny mají vazby 3c2e (i když ne stejnou strukturu).

A existují také sloučeniny india a gália. Stále skupina IIIA, i když se jedná o kovy. $ \ ce {Al} $, stále tvoří kovalentní vazby.

Takže základní příčinou tohoto jevu je neúplný oktet, který se chce naplnit.

Upozorňujeme, že „banán“ nemusí být nutně pouze pro dluhopisy 3c2e . Jakékoli ohnutá vazba je nazývá se „banánový“ dluhopis.

Pokud jde o podobné struktury, přijdou na mysl $ \ ce {BeCl2} $ a $ \ ce {AlCl3} $, ale oba mají strukturu prostřednictvím dativních (souřadnicových) dluhopisů . Navíc je $ \ ce {BeCl2} $ rovinné.

Vyplíží se a zkontroluje Wikipedii. Wikipedia říká, že $ \ ce {Al2 (CH3) 6} $ má podobnou strukturu a typ vazby.

Myslím, že máme méně takových sloučenin, protože existuje poměrně málo prvků (skupina $ \ ce {B} $) s valenčními elektrony $ \ leq3 $, které tvoří kovalentní vazby (kritéria pro prázdný orbitál). Navíc je $ \ ce {Al} $ pochybný případ – má rád kovalentní i iontové vazby. Také pro tuto geometrii (buď banánovými vazbami nebo dativními vazbami) předpokládám, že na relativních velikostech záleží také – protože $ \ ce {BCl3} $ je monomer, přestože $ \ ce {Cl} $ má osamělý pár a může vytvořit dativní vazbu.

^{* Možná jste zvyklí na pohled na čtyřboká strukturu s atomem nahoře? Mentálně nakloňte atom boru, dokud nebude nahoře vodík. Měli byste uvědomte si, že toto je také čtyřboká.}

Komentáře

• Vidím, jak může mít čtyřboký tvar, ale zdá se, že by to nebylo ' t kvůli napětí.
• @jonsca: Zkreslená čtyřboká. Ano, dá se říci, že hybridizace není ' t přesně $ sp ^ 3 $ (upravit nadcházející)
• A na tom záleží: velký počet sloučenin vytvořených prvky skupiny boru zobrazuje vazby 3c2e … Kromě zástupů boru (borany již vykazují bohatou rozmanitost!) A sloučenin hliníku existují sloučeniny gália a india, které zobrazit vazby 3c2e; např. zde , zde , zde , zde a zde . Jsem si ' jistý, že jich je více …
• Při hybridizaci je třeba dávat pozor. Může být použit jako koncept vysvětlující určitou vazebnou situaci, která je výsledkem určitého geometrického složení molekuly. Také většina kovalentně vázaných molekul má více středových vazeb.
• AFAIK, banánové vazby se vyskytují v hydridech kovových karbonylů a v samotných kovových karbonylech. Jsou však doprovázeny přímou vazbou sigma.

Zde je graf kvantové teorie atomů v molekulách vám odpoví na otázku. Ukázal jsem cesty dluhopisů $ \ ce {B2H6} $. Ve skutečnosti jsou „podobné banánu“, ale je zajímavé, že jsou zakřivené směrem dovnitř, na rozdíl od cyklopropanu, který je zakřivený směrem ven.

(Hybridizace neexistuje.Také si nejsem jistý, jestli existuje nějaký bod připisující „počet elektronů“ – jako jsou alikvoty – jakékoli vazebné interakci.)

Všimněte si také, že jsem nakreslil vazebné cesty mezi B a čtyřmi podobnými vodíky jako pevné (kovalentní) a množina vazebných cest podél „můstku“ jako tečkovaná (ne kovalentní). Je to proto, že znaménko Laplaciánů hustoty elektronů v jejich příslušných bonc kritických bodech (žluté koule) je opačné.

Komentáře

• Cestami vazeb předpokládám, že máte na mysli křivku maximální elektronové hustoty mezi atomy?
• Technicky nejstrmější výstup cesta hustotou elektronů spojující dva atomy.
• Můžete přidat úroveň teorie, prosím. Nejsem si jistý, jaký jiný druh vazby by mohl existovat mezi borem a vodíkem, určitě ne iontový.
• @Martin si ' nepamatuji, jaká je úroveň Teorie je pravděpodobně B3LYP / 6-31G *
• Hydribizace ' neexistuje ' může být pravda, ale také neexistuje. Koncept je užitečný pro vysvětlení, takže tato odpověď by mohla být značně vylepšena řešením toho, proč pohled na hybridizaci vede k odpovědi oddělené od fyzikální chemie situace.