¿Qué hace que los enlaces de banano sean posibles en diborano?

Mire con atención, es «tetraédrico (distorsionado): cuatro grupos en posiciones casi simétricas en el espacio 3D {*}. Entonces la hibridación es $ sp ^ 3» $.

Como puede ver, la forma está distorsionada, pero es tetraédrica. Técnicamente, se puede decir que los enlaces de banano están formados por orbitales similares a $ sp ^ 3 $ pero no exactamente (como dos $ sp ^ {3.1} $ y dos $ sp ^ {2.9} $ orbitales, ya que la hibridación es solo Además de las funciones de onda, siempre podemos cambiar los coeficientes para obtener la geometría adecuada). Sin embargo, no estoy muy seguro de esto.

$ \ ce {B} $ tiene una capa de valencia de $ 2s ^ 22p ^ 1 $, por lo que tres enlaces covalentes le dan un octeto incompleto. $ \ Ce { BH3} $ tiene un orbital $ 2p $ vacío. Este orbital se superpone a la nube de enlace $ \ ce {BH} $ $ \ sigma $ existente (en un $ \ ce {BH3} $ cercano) y forma un enlace 3c2e.

Parece que hay muchos más compuestos con geometría 3c2e . Había olvidado por completo que había series homólogas completas «en» boranos » que tienen enlaces 3c2e (aunque no la misma estructura)

Y también hay compuestos de indio y galio. Aún grupo IIIA, aunque estos son metales. Supongo que, como $ \ ce {Al} $, todavía forman enlaces covalentes.

Entonces, la razón básica para que esto suceda se debe a que un octeto incompleto desea llenarse.

Tenga en cuenta que «banana» no es necesariamente solo para los enlaces 3c2e . Cualquiera enlace doblado es llamado enlace «banana».

Con respecto a estructuras similares, me vienen a la mente $ \ ce {BeCl2} $ y $ \ ce {AlCl3} $, pero ambos tienen la estructura a través de enlaces dativos (coordinados) . Además, $ \ ce {BeCl2} $ es plano.

Se escabulle y revisa Wikipedia. Wikipedia dice que $ \ ce {Al2 (CH3) 6} $ es similar en estructura y tipo de enlace.

Supongo tenemos menos de tales compuestos porque hay comparativamente pocos elementos ($ \ ce {B} $ grupo prácticamente) con $ \ leq3 $ electrones de valencia que forman enlaces covalentes (criterio para el orbital vacío). Además, $ \ ce {Al} $ es un caso dudoso: le gustan los enlaces covalentes e iónicos. Además, para esta geometría (ya sea por enlaces banana o por enlaces dativos), supongo que los tamaños relativos también importan, ya que $ \ ce {BCl3} $ es un monómero aunque $ \ ce {Cl} $ tiene un par solitario y puede formar un enlace dativo.

^{* ¿Quizás estás acostumbrado a la vista de la estructura tetraédrica con un átomo en la parte superior? darme cuenta de que esto también es tetraédrico.}

Comentarios

• Veo cómo podría tener un tetraédrico forma, pero parece que no ' t debido a la tensión.
• @jonsca: tetraédrico distorsionado. Sí, se puede decir que la hibridación no es ' t exactamente $ sp ^ 3 $ (editar próximamente)
• Para el caso: una buena cantidad de los compuestos formados por los elementos del grupo boro muestran enlaces 3c2e … Aparte de las multitudes de boro (¡los boranos ya muestran una rica diversidad!) Y compuestos de aluminio, hay compuestos de galio e indio que mostrar enlaces 3c2e; p.ej. en aquí , aquí , aquí , aquí y aquí . ' estoy seguro de que hay más …
• Se debe tener cuidado al hablar de hibridación. Puede usarse como un concepto que explique una determinada situación de enlace que resulta de una determinada composición geométrica de una molécula. Además, la mayoría de las moléculas unidas covalentes tienen enlaces más centrales.
• AFAIK, los enlaces de plátano se producen en hidruros de carbonilos metálicos y en los mismos carbonilos metálicos. Sin embargo, van acompañados de un enlace sigma directo.

Aquí hay un diagrama de la teoría cuántica de átomos en moléculas responde a tu pregunta. He mostrado las rutas de enlace de $ \ ce {B2H6} $. De hecho, son «parecidos a un plátano», pero curiosamente están curvados hacia adentro, a diferencia del caso del ciclopropano, que están curvados hacia afuera.

(La hibridación no existe.Además, «no estoy seguro de si tiene sentido atribuir» número de electrones «, como si fueran alícuotas, a cualquier interacción de enlace).

Además, observe que he dibujado las rutas de enlace entre los B «sy los cuatro hidrógenos similares como sólidos (covalentes), y el conjunto de rutas de enlace a lo largo del» puente «como puntos (no covalentes). Esto se debe a que el signo de los laplacianos de la densidad de electrones en sus respectivos puntos críticos bonc (esferas amarillas) son opuestos.

Comentarios

• Por caminos de enlace, ¿supongo que te refieres a una curva de máxima densidad de electrones entre átomos?
• Técnicamente, el ascenso más empinado camino a través de la densidad de electrones que conecta los dos átomos.
• ¿Podría agregar un nivel de teoría, por favor. No estoy seguro de qué otro tipo de enlace podría haber entre el boro y el hidrógeno, ciertamente no iónico.
• @Martin No puedo ' recordar cuál es el nivel de La teoría es, probablemente B3LYP / 6-31G *
• La hidribización ' no existe ' puede ser cierta, pero tampoco existe. El concepto es útil para las explicaciones, por lo que esta respuesta podría mejorarse en gran medida al abordar por qué la visión de la hibridación conduce a una respuesta disjunta de la química física de la situación.