ジボランでバナナの結合を可能にするものは何ですか?

ジボランには、2つの3中心結合があり、それぞれが2つの電子だけで結合されているという興味深い特性があります(ウィキペディア)。これらは「バナナボンド」として知られています。

ある種の結合ハイブリダイゼーションが発生していると思いますが、ジオメトリは、Carbonが行っていることに精通しているものとは似ていないようです。どのようなハイブリダイゼーションであり、その理由は何ですか。この結合構造を持つ他の分子がたくさん(何かありますか?)見えませんか?

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回答

注意深く見てください。(歪んだ)四面体-3D空間のほぼ対称的な位置にある4つのグループ{*}。したがって、混成は$ sp ^ 3です。 $。

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ご覧のとおり、形状は歪んでいますが、四面体です。技術的には、バナナの結合は$ sp ^ 3 $に似た軌道で構成されていると言えますが、正確ではありません(2つの$ sp ^ {3.1} $軌道と2つの$ sp ^ {2.9} $軌道のように-混成軌道は波動関数を追加すると、係数をいつでも変更して適切な形状を与えることができます)。でも、これについてはよくわかりません。

$ \ ce {B} $には$ 2s ^ 22p ^ 1 $の価電子殻があるため、3つの共有結合によってオクテットが不完全になります。$ \ ce { BH3} $には空の$ 2p $軌道があります。この軌道は、既存の$ \ ce {BH} $ $ \ sigma $結合雲(近くの$ \ ce {BH3} $内)と重なり、3c2e結合を形成します。

3c2eジオメトリの化合物はもっとたくさんあるようです。「ボラン」の下に「完全な同族系列があることを完全に忘れていました」これらはすべて3c2e結合を持っています(同じ構造ではありませんが)

そして インジウムとガリウムの化合物もあります。これらは金属ですが、グループIIIAです。 $ \ ce {Al} $、それでも共有結合を形成します。

したがって、これが発生する基本的な理由は、不完全なオクテットがそれ自体を埋めたいためです。

「バナナ」は必ずしも 3c2e 結合だけのものではないことに注意してください。 div id = “aa590a8738″>

曲がった結合は「バナナ」結合と呼ばれます。

同様の構造に関して、$ \ ce {BeCl2} $と$ \ ce {AlCl3} $が思い浮かびますが、どちらも与格(配位)結合を介した構造を持っています。 。さらに、$ \ ce {BeCl2} $は平面です。

こっそりとウィキペディアをチェックします。ウィキペディアによると、$ \ ce {Al2(CH3)6} $の構造と結合タイプは似ています。

共有結合(空軌道の基準)を形成する$ \ leq3 $価電子を持つ元素($ \ ce {B} $グループはほとんど)が比較的少ないため、このような化合物は少なくなります。さらに、$ \ ce {Al} $は、共有結合とイオン結合の両方が好きな、厄介なケースです。また、このジオメトリ(バナナ結合または曲がった結合のいずれかによる)の場合、相対的なサイズも重要であると思います。$ \ ce {Cl} $は孤立電子対を持っていても、$ \ ce {BCl3} $はモノマーであるためです。

*たぶん、上部に原子がある四面体構造のビューに慣れていますか?水素が上部に来るまで、ホウ素原子を精神的に傾けます。これも四面体であることを認識してください。

コメント

  • どのように四面体を持つことができるかわかります形状ですが、ひずみのために'ではないようです。
  • @jonsca:歪んだ四面体。はい、ハイブリダイゼーションは

t正確に$ sp ^ 3 $(今後編集)

  • さらに言えば、ホウ素基要素によって形成されるかなりの数の化合物が3c2e結合を示します。多数のホウ素(ボランはすでに豊富な多様性を示しています!)とアルミニウム化合物の他に、ガリウムとインジウム化合物があります。 3c2e結合を表示します。例えばここここここここおよびここ。 'もっとあると確信しています…
  • ハイブリダイゼーションについて注意深く話す必要があります。これは、分子の特定の幾何学的組成から生じる特定の結合状況を説明する概念として使用できます。また、ほとんどの共有結合分子は、より中心的な結合を持っています。
  • AFAIK、バナナ結合は、金属カルボニルの水素化物と金属カルボニル自体で発生します。ただし、直接的なシグマ結合が伴います。
  • 回答

    これが量子論のプロットです。分子内の原子の数はあなたの質問に答えます。 $ \ ce {B2H6} $の結合パスを示しました。確かに、それらは「バナナのような」ものですが、興味深いことに、外側に湾曲しているシクロプロパンの場合とは異なり、内側に湾曲しています。

    (ハイブリダイゼーションは存在しません。また、「電子の数」(アリコートのように)を結合相互作用に帰するポイントがあるかどうかはわかりません。)

    また、結合パスを描画したことに注意してください。 Bと4つの類似した水素の間は固体(共有結合)であり、「ブリッジ」に沿った結合経路のセットは点線(共有結合ではない)です。これは、それぞれのボンク臨界点(黄色の球)での電子密度のラプラシアンの符号が反対であるためです。

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    コメント

    • 結合経路とは、原子間の最大電子密度の曲線を意味すると思いますか?
    • 技術的には、最も急な上昇です。 2つの原子をつなぐ電子密度を通る経路。
    • 理論のレベルを追加してください。ホウ素と水素の間に他にどのような結合があるのか、確かにイオン性ではないのかわかりません。
    • @Martin私は'のレベルを思い出せません。理論は、おそらくB3LYP / 6-31G *
    • ハイブリダイゼーション'は存在しません'は本当かもしれませんが、また、存在しません。この概念は説明に役立つので、ハイブリダイゼーションの見方が状況の物理化学から切り離された答えにつながる理由に対処することで、この答えを大幅に改善することができます。

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