Diboranella on mielenkiintoinen ominaisuus, että sillä on kaksi 3-keskistä sidosta, joita kumpikin pitää yhdessä vain 2 elektronilla (katso alla oleva kaavio kohdasta Wikipedia ). Nämä tunnetaan nimellä ”banaanilainat”.
Oletan, että jonkinlainen sidoshybridisaatio kulkee, mutta geometria ei näytä olevan samanlainen kuin mikä tahansa, mitä tunnen hiilen tekevän. Millaista hybridisaatiota se on ja miksi eikö näemme monia (mitään?) muita molekyylejä, joilla on tämä sidosrakenne?
Vastaa
Katso tarkkaan, se on (vääristynyt) tetraedrinen – neljä ryhmää lähes symmetrisesti 3D-avaruudessa {*}. Joten hybridisaatio on $ sp ^ 3 $.
Kuten näette, muoto on vääristynyt, mutta se on tetraedrinen. Teknisesti banaanisidosten voidaan sanoa koostuvan kiertoradoista, jotka ovat samanlaisia kuin $ sp ^ 3 $, mutta eivät täsmälleen (kuten kaksi $ sp ^ {3.1} $ ja kaksi $ sp ^ {2.9} $ kiertoradaa – koska hybridisaatio on vain aaltotoimintojen lisääminen, voimme aina muuttaa kertoimia oikean geometrian saamiseksi). En ole siitä kuitenkaan liian varma.
$ \ ce {B} $: lla on $ 2s ^ 22p ^ 1 $ valenssikuori, joten kolme kovalenttia sidosta antaa sille epätäydellisen oktetin. $ \ Ce { BH3} $: lla on tyhjä $ 2p $ kiertorata. Tämä kiertorata menee päällekkäin olemassa olevan $ \ ce {BH} $ $ \ sigma $ joukkovelkakirjapilven kanssa (läheisessä $ \ ce {BH3} $) ja muodostaa 3c2e-sidoksen. p>
Näyttää siltä, että on paljon enemmän yhdisteitä, joilla on 3c2e-geometria . Unohdin täysin, että boraanien alla oli kokonaisia homologisia sarjoja joilla kaikilla on 3c2e-sidoksia (vaikkakaan ei ole sama rakenne)
Ja on myös indium- ja galliumyhdisteitä. Silti ryhmä IIIA, vaikka nämä ovatkin metalleja. Luulen, että ne, kuten $ \ ce {Al} $ muodostavat edelleen kovalenttisia joukkovelkakirjoja.
Joten tämän syynä on epätäydellinen oktetti, joka haluaa täyttää itsensä.
Huomaa, että ”banaani” ei välttämättä koske vain 3c2e joukkovelkakirjoja. Mikä tahansa taipunut sidos on kutsutaan ”banaaniksi”.
Samankaltaisten rakenteiden osalta mieleen tulevat $ \ ce {BeCl2} $ ja $ \ ce {AlCl3} $, mutta molemmilla on rakenne datiivisilla (koordinaatti) joukkovelkakirjoilla. . Lisäksi $ \ ce {BeCl2} $ on tasainen.
Hiipii ja tarkistaa Wikipedian. Wikipedian mukaan $ \ ce {Al2 (CH3) 6} $ on rakenteeltaan ja joukkolainatyypiltään samanlainen.
Luulen meillä on vähemmän tällaisia yhdisteitä, koska alkuaineita ($ \ ce {B} $ -ryhmä melko paljon) on $ valc-elektroneilla, jotka muodostavat kovalenttisia sidoksia (tyhjän kiertoradan kriteerit). Lisäksi $ \ ce {Al} $ on epäselvä tapaus – se pitää sekä kovalenttisista että ionisidoksista. Lisäksi tälle geometrialle (joko banaanilainoilla tai datatiivisilla joukkovelkakirjoilla) oletetaan, että myös suhteelliset koot ovat tärkeitä – koska $ \ ce {BCl3} $ on monomeeri, vaikka $ \ ce {Cl} $: lla on yksinäinen pari ja voi muodostaa datatiivisen sidoksen.
* Ehkä olet tottunut tetraedraalisen rakenteen näkymään atomin ollessa ylhäällä? Kallista booriatomia henkisesti, kunnes vety on ylhäällä. ymmärrä, että tämä on myös tetraedrinen.
Kommentit
- Ymmärrän, miten sillä voisi olla tetraedraali muoto, mutta näyttää siltä, että se ei ' t johtuisi kannasta.
- @jonsca: vääristynyt tetraedrinen. Kyllä, voidaan sanoa, että hybridisaatio ei ole ' t täsmälleen $ sp ^ 3 $ (muokkaa tulevaa)
- Siitä huolimatta: hyvä määrä booriryhmäelementtien muodostamia yhdisteitä näyttää 3c2e-sidoksia … Boorin (boraanien monimuotoisuus on jo nyt!) Ja alumiiniyhdisteiden lukumäärän lisäksi on gallium- ja indiumyhdisteitä, jotka näyttää 3c2e-joukkovelkakirjat; esimerkiksi. täällä , täällä , täällä , täällä ja täällä . Olen ' varma, että niitä on enemmänkin.
- Hybridisaatiosta tulisi olla varovainen. Sitä voidaan käyttää käsitteenä, joka selittää tietyn sitoutumistilanteen, joka johtuu molekyylin tietystä geometrisesta koostumuksesta. Myös useimmilla kovalenttisesti sitoutuneilla molekyyleillä on enemmän keskisidoksia.
- AFAIK, banaanisidoksia tapahtuu metallikarbonyylien hydrideissä ja itse metallikarbonyyleissä. Niihin liittyy kuitenkin suora sigmasidos.
Vastaus
Tässä on kvanttiteorian juoni molekyylien atomien joukosta vastaa kysymykseesi. Olen osoittanut $ \ ce {B2H6} $: n joukkovelkakirjopolut. Ne ovat todellakin ”banaanimaisia”, mutta mielenkiintoisella tavalla ne ovat kaarevat sisäänpäin, toisin kuin ulospäin kaarevat syklopropaanit.
(Hybridisaatiota ei ole olemassa.En myöskään ole varma, onko jokin sidosvuorovaikutus jossain kohdassa ”elektronien lukumäärä” – kuten ne ovat alikvootteja.)
Huomaa myös, että olen piirtänyt sidontareitit B: n ja neljän samankaltaisen vedyn välillä kiinteänä (kovalenttina) ja sidosreittien joukko ”siltaa” pitkin pisteviivana (ei kovalenttisena). Tämä johtuu siitä, että laplakialaisten merkki elektronitiheydestä niiden vastaavissa kriittisissä pisteissä (keltaisissa palloissa) on vastakkainen.
Kommentit
- Sidosreiteillä oletan tarkoittavan atomien välisen elektronien tiheyden käyrää?
- Teknisesti jyrkempi nousu polku kahden atomin yhdistävän elektronitiheyden läpi.
- Voisitteko lisätä teoreettisen tason, kiitos. En ole varma, millaista muuta sidosta boorin ja vedyn välillä voi olla, ei todellakaan ioninen.
- @Martin En voi ' muistaa, mikä teoria on, luultavasti B3LYP / 6-31G *
- Hydrointia ' ei ole olemassa ' voi olla totta, mutta sitä ei myöskään ole olemassa. Käsitteestä on hyötyä selityksissä, joten tätä vastausta voitaisiin parantaa huomattavasti käsittelemällä, miksi hybridisaation näkemys johtaa siihen, että vastaus eroaa tilanteen fyysisestä kemiallisuudesta.