Hva gjør bananbindinger mulig i diboran?

Se nøye ut, det er (forvrengt) tetraedral – fire grupper på nesten symmetrisk plassering i 3D-rommet {*}. Så hybridiseringen er $ sp ^ 3 $.

Som du ser, er formen forvrengt, men den er tetrahedral. Teknisk sett kan det sies at bananobligasjonene består av orbitaler som ligner på $ sp ^ 3 $, men ikke akkurat (som to $ sp ^ {3.1} $ og to $ sp ^ {2.9} $ orbitaler – siden hybridisering bare er tillegg av bølgefunksjoner, kan vi alltid endre koeffisientene for å gi riktig geometri). Jeg er ikke så sikker på dette.

$ \ ce {B} $ har et valensskall på $ 2s ^ 22p ^ 1 $, så tre kovalente obligasjoner gir det en ufullstendig oktett. $ \ Ce { BH3} $ har en tom $ 2p $ bane. Denne bane overlapper den eksisterende $ \ ce {BH} $ $ \ sigma $ obligasjonsskyen (i en nærliggende $ \ ce {BH3} $), og danner en 3c2e obligasjon.

Det ser ut til at det er mange flere forbindelser med 3c2e geometri . Jeg glemte helt at det var hele homologe serier «under» boraner » som alle har 3c2e-bindinger (men ikke den samme strukturen)

Og det er også indium- og galliumforbindelser. Fortsatt gruppe IIIA, selv om dette er metaller. Jeg antar at de, som $ \ ce {Al} $, danner fremdeles kovalente obligasjoner.

Så den grunnleggende årsaken til at dette skjer skyldes at en ufullstendig oktett ønsker å fylle seg selv.

Merk at «banan» ikke nødvendigvis bare er for 3c2e obligasjoner. Alle bent bond er kalt en «banan» -binding.

Når det gjelder lignende strukturer, kommer $ \ ce {BeCl2} $ og $ \ ce {AlCl3} $ til tankene, men begge har strukturen via dative (koordinat) obligasjoner . I tillegg er $ \ ce {BeCl2} $ plan.

Smyger seg av og sjekker Wikipedia. Wikipedia sier $ \ ce {Al2 (CH3) 6} $ er lik i struktur og obligasjonstype.

antar jeg vi har færre slike forbindelser fordi det er relativt få elementer ($ \ ce {B} $ -gruppe ganske mye) med $ \ leq3 $ valenselektroner som danner kovalente bindinger (kriterier for den tomme orbitalen). I tillegg er $ \ ce {Al} $ en uheldig sak – den liker både kovalente og ioniske bindinger. Også for denne geometrien (enten av bananbindinger eller av dativbindinger) antar jeg at de relative størrelsene også har betydning – siden $ \ ce {BCl3} $ er en monomer selv om $ \ ce {Cl} $ har et ensomt par og kan danne en dativbinding.

^{* Kanskje du er vant til visningen av tetraedral struktur med et atom øverst? Vipp boratomet mentalt til et hydrogen er oppe. Du bør innser at dette også er tetraeder.}

Kommentarer

• Jeg ser hvordan det kunne ha et tetraeder form, men det virker som om det ikke ville ' t på grunn av belastningen.
• @jonsca: Forvrengt tetrahedral. Ja, man kan si at hybridiseringen ikke er ' t nøyaktig $ sp ^ 3 $ (rediger kommende)
• For den saks skyld: et stort antall forbindelser dannet av borgruppeelementene viser 3c2e-bindinger … Bortsett fra mengden bor (boranene viser allerede et rikt mangfold!) Og aluminiumforbindelser, er det gallium- og indiumforbindelser som vise 3c2e obligasjoner; f.eks. i her , her , her , her og her . Jeg ' er sikker på at det er flere …
• Man bør være forsiktig med å snakke om hybridisering. Det kan brukes som et konsept som forklarer en viss bindingssituasjon som skyldes en bestemt geometrisk sammensetning av et molekyl. Også de fleste kovalente bundne molekyler har mer senterbindinger.
• AFAIK, bananbindinger skjer i hydrider av metallkarbonyler og i metallkarbonyler selv. De er imidlertid ledsaget av direkte sigma-binding.

Her er en oversikt over kvanteteorien of Atoms in Molecules svar på ditt spørsmål. Jeg har vist obligasjonsstiene på $ \ ce {B2H6} $. Faktisk er de «bananlignende», men interessant er de buet innover, i motsetning til tilfellet med cyklopropan som er buet utover.

(Hybridisering eksisterer ikke.Jeg er ikke sikker på om det er et poeng å tilskrive «antall elektroner» – som de er alikvoter – til enhver bindingsinteraksjon.)

Legg også merke til at jeg har tegnet bindingsbanene. mellom Bene og de fire like hydrogenene som faste (kovalente), og settet med bindingsveier langs «broen» som stiplet (ikke kovalent). Dette er fordi tegnet på laplacierne av elektrontettheten ved deres respektive bonc-kritiske punkter (gule kuler) er motsatt.

Kommentarer

• Med bindingsveier antar jeg at du mener en kurve med maksimal elektrondensitet mellom atomer?
• Teknisk sett er den bratteste oppstigningen vei gjennom elektrontettheten som forbinder de to atomene.
• Kan du legge til teoretisk nivå, takk. Jeg er ikke sikker på hvilken annen type bånd det kan være mellom bor og hydrogen, absolutt ikke ionisk.
• @Martin Jeg kan ' t husker hva nivået på teorien er, sannsynligvis er B3LYP / 6-31G *
• Hydribisering ' eksisterer ikke ' kan være sant, men det eksisterer heller ikke. Konseptet er nyttig for forklaringer, så dette svaret kan forbedres sterkt ved å adressere hvorfor synet på hybridisering fører til et svar som er usammenhengende fra den fysiske kjemien i situasjonen.