Zijn moleculen met bindingsorden van minder dan één stabiel? Mijn professor merkte op dat ze “nauwelijks leefden”, maar wat bedoelt hij wetenschappelijk?
Ik weet dat moleculen met fractionele bindingsorden groter dan één kunnen bestaan – dwz stikstofoxide heeft een bindingsorde van 2,5 (via MO-berekeningen) en het bestaat prima.
Dat geldt ook voor moleculen met fractionele bindingsorden onder één, gewoon erg onstabiel?
Opmerkingen
- Xenon Fluoride en de meest nobele gasverbindingen zouden een bindingsorde van 1/2 hebben en op zichzelf zijn ze redelijk stabiel, hoewel ze dat zijn enkele van de sterkst organiserende agenten.
- @ user2617804 Mogelijk moet u een bewerkte versie van deze opmerking kopiëren, verwijderen en opnieuw posten. Op de een of andere manier werd " oxideren " " organiseren van ".
Answer
Moleculen met een binding van orde lager dan 1 kunnen perfect stabiel zijn, in die zin dat hun resulterende moleculaire structuur in een energetisch potentieel goed ligt. Strikt genomen is het voldoende dat bij $ T = \ pu {0 K} $ en bij afwezigheid van enige interactie met materie of velden, het molecuul niet spontaan uiteenvalt. Het is echter niet nodig om zo ver te gaan om een dergelijk molecuul tegen ontbinding te beschermen; er zijn voorbeelden van soorten die chemisch belangrijk zijn in normale laboratoriumomstandigheden.
Als alle andere dingen gelijk zijn, is het waar dat soorten met bindingsorden kleiner dan 1 relatief onstabiel zijn. Dit komt voornamelijk doordat de fractionele binding relatief zwak is (er is relatief weinig activeringsenergie nodig om te breken, dwz een kleinere $ E_ \ mathrm {a} $), en omdat het molecuul in de meeste gevallen kan reageren met andere stoffen op een manier die producten vormen met alle covalente bindingen van bindingsorde 1 of hoger (waardoor de exergoniciteit van de meeste reacties toeneemt, dwz een negatiever $ \ Delta_ \ mathrm {r} G $).
Omdat de kinetische barrière voor reactie relatief laag is, en de thermodynamische drang naar reactie relatief hoog, hebben soorten met een bindingsvolgorde lager dan 1 de neiging om wat extra bescherming tegen de wereld nodig te hebben om heel te blijven. diborane en trimethylaluminium zijn bijvoorbeeld verbindingen met bindingen van orde 0,5, en hoewel ze voor onbepaalde tijd stabiel wanneer ze zuiver zijn, ontbranden spontaan in lucht door blootstelling aan zuurstof en vocht. Zoals terecht opgemerkt in de commentaren, vereisen edelgasverbindingen fractionele bindingsvolgorden, maar toch kunnen verschillende verbindingen worden verkregen en opgeslagen (vooral xenonverbindingen), hoewel ze de neiging hebben om gevoelig te zijn voor vocht en verwarming. Boor is ook verantwoordelijk voor een zeer interessante klasse van verbindingen waarin veel booratomen aan elkaar hechten in kooiachtige structuren met een zeer gecompliceerde binding, in welke fractionele volgorde obligaties zijn betrokken. Sommige van de grotere en meer symmetrische structuren kunnen relatief stabiel zijn, vooral met voldoende substituenten.
In de ruimte is er eigenlijk niet veel van wat dan ook, dus je zou kunnen verwachten dat sommige moleculen met fractionele bindingsorden rondzweven. Inderdaad, je kunt de triwaterstofkation , dat eigenlijk een van de meest voorkomende ionen in het heelal is!
Opmerkingen
- Dank je. Ik stel dat mijn leraar het bij het verkeerde eind heeft. Ik ' ben nog steeds aan het proberen om zijn exacte verklaring te vinden, maar ik zal het in de tussentijd verifiëren met klasgenoten.
- @Nicolau: Hoe zit het met resonantiehybriden? Ook zij hebben fractionele bindingsvolgorden, maar zijn ' niet dat ze stabieler zouden moeten zijn?
- @Kaumudi Resonantie is prima. Er is niets speciaals aan fractionele bindingsorders in het algemeen (zelfs het concept van bindingsvolgorde staat ter discussie). Het enige wat ik zeg is dat moleculen die bijzonder zwakke bindingen bevatten (wat meestal het geval is voor lagere bindingen). dan 1) hebben de neiging om onstabiel te zijn met betrekking tot een veelvoud aan reacties die producten kunnen vormen die over het algemeen een sterkere binding hebben (covalent, ionisch of anderszins). Geen mysterie hier.