Sind Moleküle mit Bindungsordnungen kleiner als eins stabil? Mein Professor bemerkte, dass sie „kaum am Leben“ seien, aber was meint er wissenschaftlich?
Ich weiß, dass Moleküle mit gebrochenen Bindungsordnungen größer als eins existieren können – dh Stickoxide haben eine Bindungsordnung von 2,5 (durch MO-Berechnungen) und sie existieren in Ordnung.
So sind es auch Moleküle mit fraktionierten Bindungsordnungen unter einer nur sehr instabil?
Kommentare
- Xenonfluorid und die edelsten Gasverbindungen hätten eine Bindungsordnung von 1/2 und sind für sich genommen ziemlich stabil, obwohl sie es sind Einige der stärksten Organisationsagenten.
- @ user2617804 Möglicherweise müssen Sie eine bearbeitete Version dieses Kommentars kopieren, löschen und erneut veröffentlichen. Irgendwie wurde " Oxidation " zu " Organisation ".
Antwort
Moleküle mit einer Ordnungsbindung unter 1 können in diesem Sinne vollkommen stabil sein dass ihre resultierende Molekülstruktur in einem energetischen Potentialtopf liegt. Genau genommen reicht es aus, dass sich das Molekül bei $ T = \ pu {0 K} $ und ohne Wechselwirkungen mit Materie oder Feldern nicht spontan zerlegt. Es besteht jedoch keine Notwendigkeit, so weit zu gehen, um ein solches Molekül vor Zersetzung zu schützen; Es gibt Beispiele für Arten, die unter normalen Laborbedingungen chemisch wichtig sind.
Wenn alle anderen Dinge gleich sind, sind Arten mit Bindungsordnungen unter 1 relativ instabil. Dies liegt hauptsächlich daran, dass die fraktionierte Bindung vergleichsweise schwach ist (zum Brechen ist vergleichsweise wenig Aktivierungsenergie erforderlich, dh ein kleineres $ E_ \ mathrm {a} $), und dass das Molekül in den meisten Fällen mit anderen Substanzen so reagieren kann, dass bilden Produkte mit allen kovalenten Bindungen der Bindungsordnung 1 oder höher (Erhöhung der Exergonizität der meisten Reaktionen, dh eines negativeren $ \ Delta_ \ mathrm {r} G $).
Da die kinetische Barriere für die Reaktion vergleichsweise niedrig und der thermodynamische Antrieb für die Reaktion vergleichsweise hoch ist, benötigen Spezies mit einer Bindungsordnung unter 1 tendenziell einen zusätzlichen Schutz gegen die Welt, um in einem Stück zu bleiben. Beispielsweise sind Diboran und Trimethylaluminium Verbindungen, die Bindungen in der Größenordnung von 0,5 besitzen und unbegrenzt sind Wenn sie rein sind, entzünden sie sich spontan an der Luft , wenn sie Sauerstoff und Feuchtigkeit ausgesetzt werden. Wie in den Kommentaren zu Recht ausgeführt, erfordern Edelgasverbindungen fraktionierte Bindungsordnungen, es können jedoch mehrere Verbindungen erhalten und gelagert werden (insbesondere Xenonverbindungen), obwohl sie dazu neigen, gegenüber Feuchtigkeit und Erwärmung empfindlich zu sein. Bor ist auch verantwortlich für eine sehr interessante Klasse von Verbindungen , in der viele Boratome in käfigartigen Strukturen mit sehr komplizierter Bindung in fraktionierter Reihenfolge aneinander binden Anleihen sind beteiligt. Einige der größeren und symmetrischeren Strukturen können relativ stabil sein, insbesondere mit geeigneten Substituenten.
Im Weltraum gibt es wirklich nicht viel von irgendetwas, so dass Sie erwarten könnten, einige Moleküle mit gebrochenen Bindungsordnungen zu finden. In der Tat kann man die Trihydrogen-Kation , das tatsächlich eines der häufigsten Ionen im Universum ist!
Kommentare
- Danke Angenommen, mein Lehrer liegt falsch. Ich ' versuche immer noch, seine genaue Aussage zu finden, aber ich werde mich in der Zwischenzeit mit Klassenkameraden verifizieren.
- @Nicolau: Was ist mit Resonanzhybride? Auch sie haben fraktionierte Bindungsordnungen, aber ' sollen sie nicht stabiler sein?
- @Kaumudi Resonanz ist in Ordnung. Fraktionale sind nichts Besonderes Bindungsordnungen im Allgemeinen (sogar das Konzept der Bindungsordnung steht zur Debatte). Alles, was ich ' sage, ist, dass Moleküle besonders schwache Bindungen enthalten (was normalerweise bei niedrigeren Bindungsordnungen der Fall ist als 1) neigen dazu, in Bezug auf instabil zu sein eine Vielzahl von Reaktionen, die Produkte bilden können, die insgesamt eine stärkere Bindung aufweisen (kovalent, ionisch oder auf andere Weise). Kein Geheimnis hier.