Liczba steryczna jest równa liczbie $ \ sigma $ -bonds + liczbie samotnych par elektronów w atomie centralnym. Daje nam liczbę zhybrydyzowanych orbitali.
Obliczenie tego jest dość proste, ale problem polega na tym, że zawsze należy narysować Strukturę Lewisa, zanim będzie można faktycznie obliczyć liczbę steryczną, a następnie liczbę i typy orbitali hybrydowych. Nawet to jest dość proste w przypadku mniejszego związku, nawet takiego jak XeF $ _6 $, ale jeśli chodzi o złożone węglowodory, jest to trochę trudne.
Moje pytanie brzmi, czy jest jakiś dobrze znany (lub nie tak dobrze znany, ale działający) skrót do zrobienia tego, aby zaoszczędzić czas? Byłoby wspaniale, gdyby ktoś mógł podzielić się swoimi pomysłami i pomóc mi.
Z góry dziękuję.
Komentarze
- Chciałbym zaznaczyć, że Twoje pierwsze i drugie zdanie są ze sobą sprzeczne. Weźmy na przykład $ \ ce {SF4} $. Mamy dwa 2 -electron-2-center (2e2c) $ \ ce {SF} $ $ \ sigma $ obligacje i jedną (również 4e3c $ \ ce {F \ bond {…} S \ bond {…} F} $ bond Mamy też jedną dodatkową samotną parę. Wiązanie 4e3c jest również $ \ sigma $ -symetryczne. Dlatego mamy trzy lub cztery obligacje $ \ sigma $ – w zależności od tego, jak policzysz – a więc liczbę steryczną cztery lub pięć. Jednak siarka jest hybrydyzowana $ \ mathrm {sp ^ 2} $, tzn. Tylko trzy orbitale biorą udział w hybrydyzacji.
- To pytanie zostało wysłane, zanim się nauczyłem d o koncepcji wiązań bananowych i innych specjalnych wiązań, w których występuje wiele centrów (np. 4e3c i 2e3c). Dlatego założyłem, że we wszystkich związkach liczba steryczna jest równa liczbie zhybrydyzowanych orbitali.
Odpowiedź
Krótka odpowiedź: nie.
Liczba steryczna jest właściwością atomu, a nie związku. Musisz wiedzieć, jaki atom jest połączony z danym atomem, aby poznać jego liczbę steryczną. W przypadku prostych związków zwykle można określić te połączenia, ponieważ wzór sugeruje atom centralny i otaczające je grupy. W przypadku węglowodorów i innych związków organicznych należy wziąć pod uwagę izomię. Biorąc pod uwagę zdolność węgla do tworzenia skomplikowanych wzorów wiązań, nawet proste wzory mogą dawać sporą liczbę izomerów o różnych wzorach wiązań i liczbach sterycznych.
Spójrzmy na kilka przykładów.
$ \ ce { C4H10} $
Ta formuła odpowiada dwóm związkom o przedstawionej strukturze:
W tym przypadku oba związki mają wszystkie cztery atomy węgla z liczbą steryczną 4.
nie zawsze jest prawdą, że zbiór Izomery węglowodorów będą zawsze miały tę samą liczbę steryczną dla wszystkich atomów węgla lub nawet ten sam zestaw liczb sterycznych.
$ \ ce {C4H8} $
Ten wzór odpowiada sześciu izomerom:
Zwróć uwagę, że cztery z te struktury mają dwa atomy węgla o liczbie sterycznej 4 i dwa atomy węgla o liczbie sterycznej 3. Pozostałe dwie mają wszystkie cztery atomy węgla o liczbie sterycznej 4.
Dowolna metoda obliczania liczby sterycznej atomów węgla w związek organiczny przy użyciu tylko wzoru będzie zawieść. Musisz zbadać strukturę.
Odpowiedź
W porządku… Znalazłem skrót i chciałbym się nim podzielić na wypadek, gdyby był przydatny dla innych. Jednak ten wzór ma zastosowanie do cząsteczek mających tylko jeden atom centralny.
Oto jak to działa :
-
Znajdź $ N = \ frac {V + M \ pm I} {2} $, gdzie $ V = n (\ ce {e -}) $, liczba elektronów walencyjnych centralnego atomu, który jest równy liczbie grup według starego systemu IUPAC, $ M = n (\ text {atom}) $, liczba atomów jednowartościowych bezpośrednio z nim związanych, a $ I $ to liczba obecnych ładunków dodatnich lub ujemnych (odejmij, jeśli ładunek jest dodatni i dodaj, jeśli ładunek jest ujemny). To $ N $ to liczba steryczna.
-
Teraz znajdź liczbę par wiązań ($ BP $) elektronów, która jest równa liczbie atomów otaczających centralną atom. Jest to jednak trochę trudne dla gatunku takiego jak $ \ ce {H3BO3} $, który w rzeczywistości jest $ \ ce {B (OH) 3} $, gdy jest zapisywany zgodnie z metodą IUPAC, polegającą na zapisywaniu najpierw mniej elektroujemnych atomów.
-
Następnie znajdź liczbę samotnych par ($ LP $) elektronów, która jest równa $ N-BP $.
-
Teraz narysuj strukturę atomu, używając atomu centralnego, narysuj szkielet atomu za pomocą liczby sterycznej, a następnie przypisz pary wiązań i pary samotne do odpowiednich wiązań / atomów.
To dotyczy atomu z jednym centralnym atomem.
W przypadku węglowodoru, chociaż nie jest możliwe uzyskanie kształtu bezpośrednio z wzoru cząsteczkowego, możliwe jest znalezienie jego struktury i hybrydyzacji wtedy i tylko wtedy, gdy zapewniona jest podstawowa struktura atomu.
- Dla związku z pojedynczym wiązaniem $ \ sigma $ między atomami węgla, hybrydyzacja wynosi $ sp ^ 3 $
- Dla jednego $ \ sigma $ i jednego $ \ pi $ bond, jest hybrydyzowana $ sp ^ 2 $, a
- Dla jednej obligacji $ \ sigma $ i dwóch $ \ pi $ jest to hybrydyzacja $ sp $.
Zasadniczo nie ma wzoru na węglowodory, ale istnieje wzór dla mniejszych związków z pojedynczym atomem centralnym only.
Odpowiedź
Uczyłem moich uczniów tego samego skrótu autorstwa AbhigyanC, ale wyrażałem się nieco inaczej. Używając tych samych symboli:
LP = (VMI) / 2
gdzie
LP = Liczba samotnych par na centralnym atomie
V = liczba elektronów walencyjnych wniesionych przez atom centralny
M = liczba wodorów lub halogenów związanych z atomem centralnym
I = ładunek gatunków
Jest to rearanżacja formalnego wzoru na ładunek i wykorzystuje następujące dodatkowe obserwacje:
- Wodór zawsze tworzy pojedyncze wiązania
- Halogeny tworzą pojedyncze wiązania, gdy są na obwodzie (w najmniej wystarczająco dobry dla chemii ogólnej)
- Ładunek netto można przypisać do atomu centralnego, ponieważ dozwolone atomy peryferyjne nie przyjmują niezerowych ładunków formalnych
Oczywiście liczba steryczna to: N = M + LP
Ten skrót pozwala mi (i każdemu uczniowi, który go przyjmuje) po prostu spojrzeć na wzór i wymyślić prognozę VSEPR za pomocą prostego obliczenia w pamięci!