저는 벤트의 규칙이 무엇을 의미하는지 알아 내려 노력하고 있습니다. 나는 그것에 대한 몇 가지 공식을 가지고 있으며, 가장 일반적인 공식도 이해하기 가장 어렵습니다.
원자의 특성은 전기 양성 치환체를 향한 궤도에 집중됩니다.
이것이 사실입니까? $ \ ce {H3CF} $를 고려하십시오.
탄소와 불소는 모두 대략 $ \ ce {sp ^ 3} $ 혼성화되어 있습니다. 탄소가 불소보다 전기 양성이라는 점을 감안할 때 탄소가 불소보다 전기 양성이기 때문에 $ \ ce {CF} $ 결합에 많은 s- 문자가 있고 대부분의 s- 캐릭터는 탄소 주위에 있습니까?
아니면 “전기 양성 치환체를 향한 궤도”에 대한 오해입니까? 불소는 $ \ ce {sp ^ 3} $ 혼성화되고이 궤도는 혼성 궤도의 큰 엽이 탄소를 향하고 있다는 점에서 탄소를 향해 “지향”됩니다. 그렇다면 전자 밀도는 불소 근처에 집중됩니까? 그게 더 말이 되니까요.
불소쪽으로 집중된이 s- 문자는 결합 각도에 어떤 영향을 미칩니 까? 나는 채권에 s- 문자가 많을수록 채권 각도가 더 커진다는 것을 이해합니다. $ \ ce {sp} $ 대 $ \ ce {sp ^ 2} $를 고려하십시오. 그러나 $ \ ce {C-F} $ 본드는 이제 탄소 주위에 s- 문자가 적기 때문에 $ \ ce {H-C-F} $ 본드 각도가 줄어들 수 있습니다. 맞습니까?
코멘트
- 불소는 확실히 sp3 혼성화가 아닙니다. 일반적으로 말단 원자는이 혼성화를 사용하지 않으며 항상 sp 혼성화됩니다.
- Martin '의 요점에 대해 자세히 설명하려면 기하학이 혼성화를 주도합니다. 혼성화는 기하학을 구동하지 않습니다.
- @MartinSo CF4 / CH4에서 말단 원자의 혼성화는 그렇게 될까요?
Answer
그것은 “Bent”의 규칙에 대한 훌륭하고 간결한 진술입니다. 물론 우리는 p 문자가 전기 음성 요소를 향한 궤도에 집중하는 경향이 있다고 정확하게 말할 수 있습니다. 우리는 아래에서 메틸 플루오 라이드를 조사 할 때이 후자의 표현을 사용할 것입니다. 그러나 먼저 정의를 조금 확장하여 모두에게 명확 해 지도록하겠습니다.
Bent의 규칙은 혼성화에 대해 말합니다. $ \ ce {XAY} $ 분자의 중심 원자 ($ \ ce {A} $).
$ \ ce {A} $는 $ \ ce {A} $를 형성하는 혼성 원자 궤도를 제공합니다. “$ \ ce {X} $ 및 $ \ ce {Y} $에 대한 채권의 일부입니다. Bent의 규칙에 따르면 $ \ ce {X} $ 및 \ 또는 $ \ ce {Y} $의 전기 음성도를 변경하면 $ \ ce {A} $는 더 많은 캐릭터가 배치되도록 궤도를 재혼 성화하는 경향이 있습니다. 더 전기 양성 치환체를 향한 궤도에서.
Bent의 법칙이 메틸 플루오 라이드의 예에 어떻게 적용될 수 있는지 살펴 보겠습니다. $ \ ce {CF} $ 결합에서 탄소 하이브리드 오비탈은 전기 음성 불소를 향하고 있습니다. 벤트의 규칙은이 탄소 하이브리드 오비탈이 우리가 예상했던 것보다 더 풍부 할 것이라고 제안합니다. 이 결합에 사용 된 탄소 하이브리드 궤도가 $ \ ce {sp ^ 3} $ 하이브리드 화되는 대신 더 많은 p 특성을 갖는 경향이 있으므로 $ \ ce {sp ^ 4} $ 하이브리드 화로 이동합니다.
이유가 무엇입니까? 의 궤도는 p 궤도보다 에너지가 낮습니다. 따라서 전자는 더 많은 특성을 가진 궤도에있을 때 더 안정적입니다 (더 낮은 에너지). $ \ ce {C-F} $ 결합의 두 전자는 전기 음성 불소 주변에서 더 많은 시간을 보내고 탄소 주변에서는 더 적은 시간을 보냅니다. 이것이 사실이라면, 안정화 할 전자 밀도가 많지 않은 탄소 하이브리드 궤도에서 귀중하고 저에너지의 궤도 특성을 “폐기”하는 이유는 무엇입니까? 대신 탄소 주변에 더 많은 전자 밀도를 갖는 탄소 하이브리드 궤도에 사용하기 위해 문자를 저장하십시오 (예 : $ \ ce {C-H} $ 결합). 따라서 Bent의 규칙의 결과로 $ \ ce {CF} $ 결합을 형성하는 데 사용되는 탄소 하이브리드 궤도에서 더 많은 p 문자와 $ \를 형성하는 데 사용되는 탄소 하이브리드 궤도에서 더 많은 s- 문자가 예상됩니다. ce {CH} $ 채권.
이 모든 것의 물리적으로 관찰 가능한 결과 는 우리가 기대하는 것입니다. $ \ ce {HCH} $ 각도는 109.5 °의 사면체 각도 (s 문자가 더 많이 반영됨)보다 크고 $ \ ce {HCF} $ 각도는 109.5 ° (p 문자가 더 많이 반영됨)보다 약간 작습니다. 본드 길이의 경우 $ \ ce {CH} $ 본드 (더 많은 문자)와 $ \ ce {CF} $ 본드 (더 많은 p 문자)의 연장이 예상됩니다.
Comments
- Bent '의 규칙은 전체 결합이 아닌 결합의 일부인 하이브리드 궤도를 말합니다. 1) 원자는 s 문자를 현명하게 분할하기 위해 하이브리드 궤도를 재혼 성화 할 것입니다 (예 :벤트 '의 규칙을 따르려면 전자 밀도가 낮은 궤도에 비해 전자 밀도가 더 높은 궤도에서 더 많은 s 문자 (궤도 안정화)를 사용하고 2) 모두에서 s 문자 콘텐츠를 사용합니다. 주어진 원자에 대한 하이브리드 궤도의 합은 1이어야합니다.
- (1) 재혼 성화와 같은 것은 특정 결합 상황의 결과 인 수학적 개념이기 때문에 없습니다. (2) 구부러진 '의 규칙은 하이브리드 궤도에 특별히 적용되지 않고 원자 궤도의 선형 조합에 적용됩니다. (작지만 정의 된 차이입니다.) (3) 규칙이 선험적이지 않고 훨씬 더 일반적인 관찰입니다.
- @Martin 1) I " 이해 ",하지만 편리한 단어입니다. 물 분자가 진동하고 HOH 각도가 변하면 산소 주변의 전자 분포가 변합니다. 진동 중에 산소가 재혼 성화된다고 말하고 싶습니다. 저에게있어 '는 전자 밀도의 변화와 그에 따른 물리적 특성의 변화를 나타내는 간단한 방법입니다. 2) 탄소 sp3 하이브리드 궤도는 탄소 2s와 2p AO의 선형 조합이라고 생각했습니다. 제가 ' 틀렸다면 조금 더 자세히 설명해 주시겠습니까? 3) 동의합니다. 원래 게시물의 경향이라고 말하려했지만 잊어 버렸습니다. 수정하고 추가했습니다.
- @AnuragBaundwal 예, $ \ ce {CH3F} $의 $ \ ce {CF} $ 채권 길이는 $ \ ce {CF4} $의 채권 길이 (오후 139시)보다 깁니다. (132 pm). $ \ ce {CH3F} $ (오후 108.7)의 $ \ ce {CH} $ 채권 길이는 메탄 (오후 109.1)보다 약간 짧습니다.
- 왜 ' sp5가 아닙니다 …… 어떻게 sp4로 결정 했습니까?
답변
Bent의 규칙에 대한 Wikipedia 기사 (특히 정의 단락)를 읽었습니까?이 내용이 내용을 잘 설명한다고 생각합니다. $ \ ce {H3CF} $의 예에서 $ \ ce {H} $는 $ \ ce {C} $보다 전기 양성이 더 높고 $ \ ce {F} $는 $ \ ce {C} $보다 전기 음성이 더 높습니다. , $ \ ce {CH4} $에서와 같이 $ \ ce {C} $ 원자가 시작점으로 $ \ mathrm {sp} ^ 3 $ 혼성화된다는 가정을 사용하여 Bent의 규칙은 $ \ ce $ \ ce {C} $와 $ \ ce {H} $ 사이의 결합을 형성하는 데 사용되는 {C} $-오비탈은 “순수”$ \ mathrm {sp} ^ 3 $ 오비탈이 아니지만 더 높은 $를 포함합니다. \ mathrm {s} $ 문자 반면 $ \ ce {C} $와 $ \ ce {F} $ 사이의 결합을 형성하는 데 사용되는 $ \ ce {C} $-궤도는 더 높은 $ \ mathrm {p를 포함합니다. “순수한”$ \ mathrm {sp} ^ 3 $ 궤도보다} $ 문자. 결합 각도와 관련하여 : 결합 각도에 대한 Bent의 규칙의 결과는 Wikipedia 기사에서도 잘 설명됩니다.
댓글
- 높은 H ' s가 전자 밀도를 안정화 할 수 없기 때문에 CH 결합의 특성이고, 불소가 전자를 더 잘 안정화 할 수 있기 때문에 CF 결합의 p 특성이 더 높습니까?
- @ Dissenter 본질적으로 그렇습니다. 동등한 sp ³ 궤도를 4 개의 치환체 모두로 향하게하는 대신 CH 결합쪽으로 s 특성을 이동하면 근처의 전자 밀도가 증가하기 때문에 이러한 결합이 크게 안정화됩니다. ) 탄소, CF 결합에서 s 문자를 멀어지게하면 결합의 전자 밀도가 더 적은 양으로 에너지가 증가합니다. 그 결합 '의 전자 밀도는 어쨌든 더 많은 전기 음성 F에 더 국지화되어 탄소에서.
- 궤도의 방향을 어떻게 결정합니까? 감독입니까?
- @Dissenter 유대 파트너에 관한 것입니다. 중심 원자 C에 대해 서로 다른 결합 파트너 (예 : 전기 양성 A 및 전기 음성 B)가있는 경우 결합 / 결합 궤도는 C에서 A 보다 더 많은 특성 을 갖습니다. 예상하고 C에서 B로 결합은 예상보다 문자가 적습니다 . 따라서 s 특성은 전기 양성 치환체를 향한 결합 / 궤도에 집중됩니다. 이것이 바로 " 지시적 "라는 단어가 정의에 사용되는 의미입니다.
- @Dissenter 예, s 궤도는 " 핵에 더 가깝게 침투하여 " 높은 전기 음성도가 p 궤도보다 더 강하게 영향을 미치기 때문입니다.