Hvad gør bananbindinger mulige i diboran?

Se nøje, det er (forvrænget) tetraeder – fire grupper næsten symmetrisk i 3D-rummet {*}. Så hybridiseringen er $ sp ^ 3 $.

Som du kan se, er formen forvrænget, men den er tetrahedral. Teknisk set kan det siges, at bananobligationerne består af orbitaler svarende til $ sp ^ 3 $, men ikke ligefrem (som to $ sp ^ {3.1} $ og to $ sp ^ {2.9} $ orbitaler – da hybridisering bare er tilføjelse af bølgefunktioner, kan vi altid ændre koefficienterne for at give korrekt geometri). Jeg er dog ikke alt for sikker på dette.

$ \ ce {B} $ har en $ 2s ^ 22p ^ 1 $ valensskal, så tre kovalente obligationer giver den en ufuldstændig oktet. $ \ Ce { BH3} $ har en tom $ 2p $ orbital. Denne orbital overlapper den eksisterende $ \ ce {BH} $ $ \ sigma $ obligationssky (i en nærliggende $ \ ce {BH3} $) og danner en 3c2e-obligation.

Det ser ud til, at der er meget flere forbindelser med 3c2e geometri . Jeg glemte fuldstændigt, at der var hele homologe serier “under” boraner ” som alle har 3c2e-bindinger (dog ikke den samme struktur)

Og der er også indium- og galliumforbindelser. Stadig gruppe IIIA, selvom disse er metaller. Jeg tror de kan lide $ \ ce {Al} $, danner stadig kovalente obligationer.

Så den grundlæggende årsag til dette sker på grund af en ufuldstændig oktet, der ønsker at udfylde sig selv.

Bemærk, at “banan” ikke nødvendigvis kun er til 3c2e obligationer. Enhver bøjet obligation er kaldes en “banan” -binding.

Med hensyn til lignende strukturer kommer $ \ ce {BeCl2} $ og $ \ ce {AlCl3} $ til at tænke på, men begge har strukturen via dative (koordinat) obligationer . Derudover er $ \ ce {BeCl2} $ plan.

Sniger af og kontrollerer Wikipedia. Wikipedia siger $ \ ce {Al2 (CH3) 6} $ er ens i struktur og obligationstype.

Jeg tror vi har færre sådanne forbindelser, fordi der er relativt få grundstoffer ($ \ ce {B} $ gruppe stort set) med $ \ leq3 $ valenselektroner, der danner kovalente bindinger (kriterier for den tomme orbital). Derudover er $ \ ce {Al} $ en svær sag – det kan lide både kovalente og ioniske bindinger. Også for denne geometri (enten ved bananbindinger eller dative obligationer) antager jeg, at de relative størrelser også betyder noget – da $ \ ce {BCl3} $ er en monomer, selvom $ \ ce {Cl} $ har et ensomt par og kan danne en dativbinding.

^{* Måske er du vant til udsigten til tetraedral struktur med et atom øverst? Vip boratomet mentalt, indtil et brint er øverst. Du burde indse, at dette også er tetraeder.}

Kommentarer

• Jeg kan se, hvordan det kunne have et tetraeder form, men det ser ud til, at det ikke ville ' t på grund af stammen.
• @jonsca: Forvrænget tetrahedral. Ja, man kan sige, at hybridiseringen ikke er ' t nøjagtigt $ sp ^ 3 $ (rediger kommende)
• For den sags skyld: et stort antal af forbindelserne dannet af borgruppeelementerne viser 3c2e-bindinger … Bortset fra de mange bor (boranerne viser allerede en rig mangfoldighed!) Og aluminiumforbindelser, er der gallium- og indiumforbindelser, der vise 3c2e obligationer; for eksempel. i her , her , her , her og her . Jeg ' er sikker på, at der er flere …
• Man skal være forsigtig med at tale om hybridisering. Det kan bruges som et koncept, der forklarer en bestemt bindingssituation, der skyldes en bestemt geometrisk sammensætning af et molekyle. Også de fleste kovalente bundne molekyler har mere-centerbindinger.
• AFAIK, bananbindinger sker i hydrider af metalcarbonyler og i metalcarbonyler selv. De ledsages dog af direkte sigma-binding.

Her er et plot af kvanteteorien af atomer i molekyler svar på dit spørgsmål. Jeg har vist obligationsstierne på $ \ ce {B2H6} $. Faktisk er de “bananlignende”, men interessant nok er de buede indad, i modsætning til tilfældet med cyclopropan, som er buet udad.

(Hybridisering eksisterer ikke.Jeg er heller ikke sikker på, om der er et punkt med at tilskrive “antal elektroner” – ligesom de er alikvoter – til enhver bindingsinteraktion.)

Bemærk også, at jeg har tegnet bindingsveje mellem Berne og de fire lignende hydrogener som faste (kovalente) og sættet af bindingsveje langs “broen” som punkteret (ikke kovalent). Dette skyldes, at tegnene på laplacierne på elektrondensiteten ved deres respektive bonc-kritiske punkter (gule kugler) er modsatte.

Kommentarer

• Med bindingsstier antager jeg, at du mener en kurve med maksimal elektrondensitet mellem atomer?
• Teknisk set den stejleste stigning sti gennem elektrondensiteten, der forbinder de to atomer.
• Kan du tilføje teoretisk niveau, tak. Jeg er ikke sikker på, hvilken anden form for binding der kan være mellem bor og brint, bestemt ikke ionisk.
• @Martin Jeg kan ' ikke huske, hvad niveauet af teorien er, sandsynligvis B3LYP / 6-31G *
• Hydribisering ' findes ikke ' kan være sandt, men det findes heller ikke. Konceptet er nyttigt til forklaringer, så dette svar kan forbedres i høj grad ved at tage fat på, hvorfor synspunktet på hybridisering fører til et svar, der ikke er sammenhængende med situationens fysiske kemi.