Sterické číslo se rovná počtu $ \ sigma $ -bonds + počtu osamocených párů elektronů na centrálním atomu. Dává nám počet hybridizovaných orbitalů.
Výpočet je docela přímočarý, ale problém zde spočívá v tom, že člověk musí vždy nakreslit Lewisovu strukturu, než se skutečně dostane k výpočtu sterického čísla, a poté počet a typy hybridních orbitalů. I to je pro menší sloučeninu, stejně jako XeF $ _6 $, docela jednoduché, ale pokud jde o složité uhlovodíky, je to trochu obtížné.
Moje otázka je, že existuje nějaký známý (nebo ne tak dobře známá, ale funkční) zkratka k tomu, jak ušetřit čas? Bylo by skvělé, kdyby někdo mohl sdílet své nápady a pomoci mi.
Předem děkuji.
Komentáře
- Rád bych poukázal na to, že vaše první a druhá věta si odporují. Vezměte si například $ \ ce {SF4} $. Máme dvě 2 -electron-2-center (2e2c) $ \ ce {SF} $ $ \ sigma $ dluhopisy a jeden (také 4e3c $ \ ce {F \ bond {…} S \ bond {…} F} $ bond . Máme také jeden další osamělý pár. Vazba 4e3c je také $ \ sigma $ -symetrická. Proto máme tři nebo čtyři dluhopisy $ \ sigma $ – podle toho, jak počítáte – a tedy sterický počet čtyř nebo pěti. Síra je však hybridizována $ \ mathrm {sp ^ 2} $, tj. Hybridizace se účastní pouze tři orbitaly.
- Tato otázka byla zveřejněna dříve, než jsem se naučil d o konceptu banánových dluhopisů a dalších zvláštních dluhopisů, ve kterých je přítomno více center (například 4e3c a 2e3c). Předpokládal jsem proto, že ve všech sloučeninách se sterické číslo rovná počtu hybridizovaných orbitalů.
Odpověď
Krátká odpověď: ne.
Sterické číslo je vlastností atomu, nikoli sloučeniny. Musíte vědět, co atom spojil s daným atomem, abyste věděli jeho sterické číslo. U jednoduchých sloučenin můžete obvykle určit tato spojení, protože vzorec naznačuje centrální atom a okolní skupiny. U uhlovodíků a jiných organických sloučenin je třeba vzít v úvahu izomerismus. Vzhledem k schopnosti uhlíku vytvářet složité vazebné vzorce mohou dokonce i jednoduché vzorce produkovat slušný počet izomerů s různými vazebnými vzory a sterickými čísly.
Podívejme se na několik příkladů.
$ \ ce { C4H10} $
Tento vzorec odpovídá dvěma sloučeninám se zobrazenými strukturami:
V tomto případě mají obě sloučeniny všechny čtyři atomy uhlíku se stérickým počtem 4.
není vždy pravda, že sada uhlovodíkové izomery budou mít vždy stejné sterické číslo pro všechny atomy uhlíku nebo dokonce stejnou sadu sterických čísel.
$ \ ce {C4H8} $
Tento vzorec odpovídá šesti izomerům:
Všimněte si, že čtyři z tyto struktury mají dva atomy uhlíku se sterickým číslem 4 a dva atomy uhlíku se sterickým číslem 3. Další dva mají všechny čtyři atomy uhlíku se sterickým číslem 4.
Jakákoli metoda pro výpočet sterického čísla pro atomy uhlíku v organická sloučenina používající pouze vzorec selhat. Musíte prozkoumat strukturu.
Odpověď
Dobře … Našel jsem zkratku a chtěl bych ji sdílet, pokud je to užitečné pro ostatní. Tento vzorec je však použitelný pro molekuly pouze s jedním centrálním atomem.
Takto to jde :
-
Najít $ N = \ frac {V + M \ pm I} {2} $, kde $ V = n (\ ce {e -}) $, číslo valenčních elektronů centrálního atomu, které se rovná číslu skupiny podle starého systému IUPAC, $ M = n (\ text {atom}) $, počet jednomocných atomů přímo vázaných k němu a $ I $ je počet přítomných kladných nebo záporných nábojů (odečtěte jej, pokud je náboj kladný, a přidejte jej, pokud je náboj záporný). Toto $ N $ je sterické číslo.
-
Nyní najděte počet párů vazeb ($ BP $) elektronů, který se rovná počtu atomů obklopujících střed atom. To je však pro druh, jako je $ \ ce {H3BO3} $, což je ve skutečnosti $ \ ce {B (OH) 3} $, trochu obtížné, je-li psáno podle metody IUPAC, kdy se nejprve zapisují méně elektronegativní atomy.
-
Dále vyhledejte počet osamělých párů ($ LP $) elektronů, který se rovná $ N-BP $.
-
Nyní nakreslete strukturu atomu pomocí centrálního atomu, nakreslete kostru atomu pomocí sterického čísla a poté přiřaďte páry vazeb a páry k příslušným vazbám / atomům.
To je pro atom s jediným centrálním atomem.
Nyní pro uhlovodík, i když není možné získat tvar přímo z molekulárního vzorce, je možné najít jeho strukturu a hybridizaci tehdy a jen tehdy, pokud je k dispozici základní struktura atomu.
- Pro sloučeninu s jedinou vazbou $ \ sigma $ mezi atomy uhlíku je hybridizace $ sp ^ 3 $
- pro jeden $ \ sigma $ a jeden $ \ dluhopis pi $, je hybridizován $ sp ^ 2 $ a
- pro jeden dluhopis $ \ sigma $ a dva dluhopisy $ \ pi $ je hybridizován $ sp $.
Takže v zásadě neexistuje žádný vzorec pro uhlovodíky, ale existuje vzorec pro menší sloučeniny s jediným centrálním atomem
Odpověď
Učil jsem své studenty stejné zkratky od AbhigyanC, ale vyjádřil se trochu jinak. Používání stejných symbolů:
LP = (VMI) / 2
kde
LP = počet osamělých párů na centrálním atomu
V = č. Valenční elektrony přivedené centrálním atomem
M = počet vodíků nebo halogenů vázaných k centrálnímu atomu
I = náboj druhu
Jedná se o přeskupení formálního vzorce náboje a využívá následující další pozorování:
- Vodík vždy vytváří jednoduché vazby
- Halogeny vytvářejí jednoduché vazby, když jsou periferní (při nejméně dobré pro obecnou chemii)
- Čistý náboj lze přiřadit centrálnímu atomu, protože povolené periferní atomy nepřijímají nenulové formální náboje.
Samozřejmě sterické číslo je: N = M + LP
Tato zkratka mi umožňuje (a každému studentovi, který jej přijme) jednoduše se podívat na vzorec a přijít s predikcí VSEPR s jednoduchým mentálním výpočtem!