Diboran hat die interessante Eigenschaft, zwei 3-zentrierte Bindungen zu haben, die jeweils nur von 2 Elektronen zusammengehalten werden (siehe das folgende Diagramm von Wikipedia ). Diese sind als „Bananenbindungen“ bekannt.
Ich gehe davon aus, dass sich eine Art Bindungshybridisierung abspielt, aber die Geometrie scheint nicht mit allem vergleichbar zu sein, was ich mit Carbon kenne. Was für eine Hybridisierung ist das und warum Sehen wir nicht viele (irgendwelche?) andere Moleküle mit dieser Bindungsstruktur?
Antwort
Schauen Sie genau hin, es ist (verzerrt) tetraedrisch – vier Gruppen an nahezu symmetrischen Positionen im 3D-Raum {*}. Die Hybridisierung ist also $ sp ^ 3 $.
Wie Sie sehen können, ist die Form verzerrt, aber tetraedrisch. Technisch gesehen kann man sagen, dass die Bananenbindungen aus Orbitalen bestehen, die $ sp ^ 3 $ ähnlich sind, aber nicht genau (wie zwei $ sp ^ {3.1} $ und zwei $ sp ^ {2.9} $ Orbitale – da Hybridisierung gerecht ist Durch Hinzufügen von Wellenfunktionen können wir die Koeffizienten jederzeit ändern, um die richtige Geometrie zu erhalten. Ich bin mir dessen jedoch nicht sicher.
$ \ ce {B} $ hat eine Valenzschale von $ 2s ^ 22p ^ 1 $, sodass drei kovalente Bindungen ein unvollständiges Oktett ergeben. $ \ Ce { BH3} $ hat ein leeres $ 2p $ -Orbital. Dieses Orbital überlappt die vorhandene $ \ ce {BH} $ $ \ sigma $ -Bindungswolke (in einem nahe gelegenen $ \ ce {BH3} $) und bildet eine 3c2e-Bindung.
Es scheint, dass es viel mehr Verbindungen mit 3c2e-Geometrie gibt . Ich hatte völlig vergessen, dass es unter „Boranen“ ganze homologe Reihen gab. die alle 3c2e-Bindungen haben (obwohl nicht die gleiche Struktur)
Und es gibt auch Indium- und Galliumverbindungen. Immer noch Gruppe IIIA, obwohl dies Metalle sind. Ich denke, sie mögen $ \ ce {Al} $ bilden immer noch kovalente Bindungen.
Der Hauptgrund dafür liegt in einem unvollständigen Oktett, das sich selbst füllen möchte.
Beachten Sie, dass „Banane“ nicht unbedingt nur für 3c2e Anleihen gilt. Beliebige gebogene Bindung ist wird als „Bananen“ -Bindung bezeichnet.
In Bezug auf ähnliche Strukturen fallen $ \ ce {BeCl2} $ und $ \ ce {AlCl3} $ ein, aber beide haben die Struktur über Dativ- (Koordinaten-) Bindungen . Außerdem ist $ \ ce {BeCl2} $ planar.
schleicht sich ab und überprüft Wikipedia. Wikipedia sagt, dass $ \ ce {Al2 (CH3) 6} $ in Struktur und Bindungstyp ähnlich ist.
Ich denke Wir haben weniger solche Verbindungen, weil es vergleichsweise wenige Elemente ($ \ ce {B} $ -Gruppe) mit $ \ leq3 $ -Valenzelektronen gibt, die kovalente Bindungen bilden (Kriterien für das leere Orbital). Außerdem ist $ \ ce {Al} $ ein zweifelhafter Fall – es mag sowohl kovalente als auch ionische Bindungen. Auch für diese Geometrie (entweder durch Bananenbindungen oder durch Dativbindungen) sind vermutlich auch die relativen Größen von Bedeutung – da $ \ ce {BCl3} $ ein Monomer ist, obwohl $ \ ce {Cl} $ ein einzelnes Paar hat und kann eine Dativbindung bilden.
* Vielleicht sind Sie an die Ansicht einer tetraedrischen Struktur mit einem Atom oben gewöhnt? Kippen Sie das Boratom mental, bis ein Wasserstoff oben ist. Sie sollten Erkenne, dass dies auch tetraedrisch ist.
Kommentare
- Ich sehe, wie es tetraedrisch sein könnte Form, aber es scheint, als würde es aufgrund der Belastung nicht ' t sein.
- @jonsca: Verzerrte Tetraeder. Ja, man kann sagen, dass die Hybridisierung nicht ' t genau $ sp ^ 3 $ (Bearbeitung bevorstehend)
- Übrigens: Eine gute Anzahl der von den Borgruppenelementen gebildeten Verbindungen weist 3c2e-Bindungen auf … Neben der Vielzahl von Bor (die Borane weisen bereits eine reiche Vielfalt auf!) Und Aluminiumverbindungen gibt es Gallium- und Indiumverbindungen, die 3c2e-Bindungen anzeigen; z.B. in hier , hier , hier , hier und hier . Ich ' bin mir sicher, dass es noch mehr gibt …
- Man sollte vorsichtig sein, wenn man über Hybridisierung spricht. Es kann als Konzept verwendet werden, das eine bestimmte Bindungssituation erklärt, die sich aus einer bestimmten geometrischen Zusammensetzung eines Moleküls ergibt. Auch die meisten kovalent gebundenen Moleküle haben mehr zentrierte Bindungen. AFAIK, Bananenbindungen treten in Hydriden von Metallcarbonylen und in Metallcarbonylen selbst auf. Sie werden jedoch von einer direkten Sigma-Bindung begleitet.
Antwort
Hier ist eine Darstellung der Quantentheorie of Atoms in Molecules beantworten Ihre Frage. Ich habe die Bindungspfade von $ \ ce {B2H6} $ gezeigt. In der Tat sind sie „bananenartig“, aber interessanterweise sind sie nach innen gekrümmt, im Gegensatz zu Cyclopropan, das nach außen gekrümmt ist.
(Hybridisierung existiert nicht.Außerdem bin ich mir nicht sicher, ob es sinnvoll ist, einer Bindungswechselwirkung „Anzahl der Elektronen“ – wie Aliquots – zuzuweisen.)
Beachten Sie auch, dass ich die Bindungspfade gezeichnet habe zwischen den B „s und den vier ähnlichen Wasserstoffatomen als fest (kovalent) und dem Satz von Bindungspfaden entlang der“ Brücke „als gepunktet (nicht kovalent). Dies liegt daran, dass das Vorzeichen der Laplace-Werte der Elektronendichte an ihren jeweiligen kritischen Punkten (gelbe Kugeln) entgegengesetzt ist.
Kommentare
- Mit Bindungspfaden meine ich eine Kurve der maximalen Elektronendichte zwischen Atomen?
- Technisch gesehen der steilste Aufstieg Pfad durch die Elektronendichte, die die beiden Atome verbindet.
- Könnten Sie bitte die theoretische Ebene hinzufügen? Ich bin mir nicht sicher, welche andere Art von Bindung es zwischen Bor und Wasserstoff geben könnte, sicherlich nicht ionisch.
- @Martin Ich kann mich ' nicht erinnern, wie hoch die Konzentration ist Theorie ist, wahrscheinlich B3LYP / 6-31G *
- Hydribisierung ' existiert nicht ' kann wahr sein, aber es existiert auch nicht. Das Konzept ist nützlich für Erklärungen, daher könnte diese Antwort erheblich verbessert werden, indem angesprochen wird, warum die Sichtweise der Hybridisierung zu einer Antwort führt, die nicht mit der physikalischen Chemie der Situation übereinstimmt.