Czy cząsteczki z rzędami wiązań mniejszymi niż jeden są stabilne? Mój profesor powiedział, że byli „ledwo żywi”, ale co on ma na myśli naukowo?
Wiem, że cząsteczki z ułamkowymi rzędami wiązań większymi niż jeden może istnieć – tj. tlenek azotu ma wiązanie rzędu 2,5 (według obliczeń MO) i istnieje w porządku.
Więc są cząsteczki z ułamkowymi rzędami wiązań poniżej jednego są po prostu bardzo niestabilne?
Komentarze
- Fluorek ksenonu i najszlachetniejsze związki gazowe miałyby wiązanie rzędu 1/2 i same w sobie są dość stabilne, chociaż są jedni z najsilniejszych agentów organizacyjnych.
- @ user2617804 Może być konieczne skopiowanie, usunięcie i ponowne opublikowanie zmodyfikowanej wersji tego komentarza. W jakiś sposób " utlenianie " stało się " organizując ".
Odpowiedź
Cząsteczki posiadające wiązanie rzędu poniżej 1 mogą być całkowicie stabilne w sensie że ich wynikowa struktura molekularna leży w potencjale energetycznym. Ściśle mówiąc, wystarczy, że przy $ T = \ pu {0 K} $ i przy braku jakichkolwiek interakcji z materią lub polami, cząsteczka nie rozpadnie się spontanicznie. Jednak nie ma potrzeby posuwać się aż tak daleko, aby chronić taką cząsteczkę przed rozkładem; istnieją przykłady gatunków, które są ważne chemicznie w zwykłych warunkach laboratoryjnych.
Przy wszystkich innych rzeczach równych prawdą jest, że gatunki z rzędami wiązań poniżej 1 są stosunkowo niestabilne. Dzieje się tak głównie dlatego, że wiązanie ułamkowe jest stosunkowo słabe (wymaga stosunkowo małej energii aktywacji do zerwania, tj. Mniejszego $ E_ \ mathrm {a} $), a także dlatego, że w większości przypadków cząsteczka może reagować z innymi substancjami w taki sposób, że tworzą produkty ze wszystkimi wiązaniami kowalencyjnymi rzędu 1 lub wyższego (zwiększając egzergoniczność większości reakcji, tj. bardziej ujemne $ \ Delta_ \ mathrm {r} G $).
Ponieważ bariera kinetyczna reakcji jest stosunkowo niska, a termodynamiczny popęd reakcji jest stosunkowo wysoki, gatunki z rzędem wiązań poniżej 1 zwykle potrzebują dodatkowej ochrony przed światem, aby pozostać w jednym kawałku. Na przykład diboran i trimetyloglin to związki posiadające wiązania rzędu 0,5 i chociaż są nieograniczone stabilne, gdy są czyste, samorzutnie zapalają się w powietrzu pod wpływem tlenu i wilgoci. Jak słusznie wskazano w komentarzach, związki gazów szlachetnych wymagają ułamkowych rzędów wiązań, ale można uzyskać i przechowywać kilka związków (zwłaszcza związki ksenonu), chociaż są one wrażliwe na wilgoć i ogrzewanie. Bor jest również odpowiedzialny za bardzo interesującą klasę związków , w których wiele atomów boru łączy się ze sobą w strukturach przypominających klatkę z bardzo skomplikowanymi wiązaniami, w których porządek ułamkowy obligacje są zaangażowane. Niektóre z większych i bardziej symetrycznych struktur mogą być stosunkowo stabilne, zwłaszcza z odpowiednimi podstawnikami.
W kosmosie naprawdę niewiele jest wokół, więc można by się spodziewać, że znajdziesz cząsteczki z ułamkowymi rzędami wiązań pływającymi wokół. Rzeczywiście, można znaleźć trihydrogen kation , który jest właściwie jednym z najpowszechniejszych jonów we Wszechświecie!
Komentarze
- Dziękuję. przypuszczam, że mój nauczyciel się myli. ' Nadal próbuję znaleźć jego dokładne stwierdzenie, ale w międzyczasie będę weryfikować z kolegami z klasy.
- @Nicolau: A co z hybrydy rezonansowe? One również mają ułamkowe rzędy obligacji, ale czy nie ' t powinny być bardziej stabilne?
- @Kaumudi Rezonans jest w porządku. Nie ma nic specjalnego w ułamkowym generalnie porządek wiązań (nawet koncepcja kolejności wiązań jest przedmiotem debaty). Wszystko ' m powiedziałem, że cząsteczki zawierające szczególnie słabe wiązania (co zwykle ma miejsce w przypadku niższych rzędów wiązań niż 1) są niestabilne w odniesieniu do wiele reakcji zdolnych do tworzenia produktów, które mają ogólnie silniejsze wiązania (kowalencyjne, jonowe lub inne). Żadnej tajemnicy.