Diborane are proprietatea interesantă de a avea două legături 3-centrate, care sunt ținute împreună de doar 2 electroni (a se vedea diagrama de mai jos, din Wikipedia ). Acestea sunt cunoscute sub numele de „obligațiuni pentru banane”.
Presupun că există un fel de transpirare a hibridizării legăturilor, dar geometria nu pare a fi similară cu orice știu că fac Carbon. Ce fel de hibridizare este și de ce Nu vedem multe (vreo?) alte molecule cu această structură de legătură?
Răspuns
Uită-te cu atenție, este tetraedric (distorsionat) – patru grupuri la poziții aproape simetric în spațiul 3D {*}. Deci hibridizarea este $ sp ^ 3 $.
După cum puteți vedea, forma este distorsionată, dar este tetraedrică. Din punct de vedere tehnic, se poate spune că obligațiunile banane sunt formate din orbitali similari cu $ sp ^ 3 $, dar nu exact (cum ar fi doi $ sp ^ {3.1} $ și doi $ sp ^ {2.9} $ orbitali – deoarece hibridizarea este doar adăugarea funcțiilor de undă, putem schimba oricând coeficienții pentru a da o geometrie adecvată). Nu sunt prea sigur de acest lucru.
$ \ ce {B} $ are o coajă de valență de $ 2s ^ 22p ^ 1 $, deci trei legături covalente îi conferă un octet incomplet. $ \ Ce { BH3} $ are un orbital gol de $ 2p $. Acest orbital se suprapune peste cloud-ul existent $ \ ce {BH} $ $ \ sigma $ (într-un $ \ ce {BH3} $ din apropiere) și formează o obligațiune 3c2e.
Se pare că există mult mai mulți compuși cu geometrie 3c2e . Am uitat complet că au existat întregi serii omoloage „sub” borani ” care au toate legături 3c2e (deși nu sunt aceeași structură)
Și există și compuși de indiu și galiu. Totuși grupul IIIA, deși acestea sunt metale. $ \ ce {Al} $, încă formează legături covalente.
Deci, motivul de bază al acestei întâmplări se datorează unui octet incomplet care dorește să se umple singur.
Rețineți că „banana” nu este neapărat numai pentru 3c2e . Orice obligațiune îndoită este numită obligațiune „banană”.
În ceea ce privește structurile similare, îmi vin în minte $ \ ce {BeCl2} $ și $ \ ce {AlCl3} $, dar ambele au structura prin legături date (coordonate) . În plus, $ \ ce {BeCl2} $ este plan.
Se strecoară și verifică Wikipedia. Wikipedia spune că $ \ ce {Al2 (CH3) 6} $ este similar în structură și tip de legătură.
Cred avem mai puțini astfel de compuși, deoarece există relativ puține elemente (grupul $ \ ce {B} $ destul de mult) cu electroni de valență $ \ leq3 $ care formează legături covalente (criterii pentru orbitalul gol). În plus, $ \ ce {Al} $ este un caz neclar – ca și legăturile covalente și ionice. De asemenea, pentru această geometrie (fie prin legături banane, fie prin legături dative), presupun că dimensiunile relative contează și – deoarece $ \ ce {BCl3} $ este un monomer chiar dacă $ \ ce {Cl} $ are o pereche solitară și poate forma o legătură dativă.
* Poate că sunteți obișnuiți cu vederea structurii tetraedrice cu un atom în partea de sus? Înclinați mental atomul de bor până când un hidrogen este sus. realizează că și acesta este tetraedric.
Comentarii
- Văd cum ar putea avea un tetraedru formă, dar se pare că nu ar ' t din cauza tulpinii.
- @jonsca: tetraedrică distorsionată. Da, se poate spune că hibridizarea nu este ' t exact $ sp ^ 3 $ (editare viitoare)
- De altfel: un număr bun de compuși formați din elementele grupului de bor prezintă legături 3c2e … În afară de multitudinea de bor (boranii prezintă deja o bogată diversitate!) Și compuși de aluminiu, există compuși de galiu și indiu care afișează obligațiuni 3c2e; de exemplu. în aici , aici , aici , aici și aici . Sunt ' sigur că sunt mai multe …
- Ar trebui să fim atenți vorbind despre hibridizare. Poate fi folosit ca un concept care explică o anumită situație de legătură care rezultă dintr-o anumită compoziție geometrică a unei molecule. De asemenea, majoritatea moleculelor legate covalent au legături mai mult centrale.
- AFAIK, legăturile banane se întâmplă în hidrurile carbonililor metalici și în carbonilii metalici înșiși. Totuși, acestea sunt însoțite de o legătură sigma directă.
Răspuns
Iată un complot al teoriei cuantice de atomi în molecule răspund la întrebarea dvs. Am arătat căile de obligațiuni de $ \ ce {B2H6} $. Într-adevăr, sunt „asemănătoare bananelor”, dar interesant sunt curbate spre interior, spre deosebire de cazul ciclopropanului care sunt curbate spre exterior.
(Hibridizarea nu există.De asemenea, nu sunt sigur dacă există un punct de atribuire a „numărului de electroni” – cum ar fi alicotiți – oricărei interacțiuni de legătură.)
De asemenea, observați că am trasat căile de legătură între B „s și cei patru hidrogeni similari ca solid (covalent) și setul de căi de legătură de-a lungul” podului „ca punctat (nu covalent). Acest lucru se datorează faptului că semnul Laplacienilor densității electronilor la punctele lor critice bonc (sfere galbene) sunt opuse.
Comentarii
- Prin căi de legătură, presupun că te referi la o curbă de densitate maximă a electronilor între atomi?
- Tehnic, cea mai abruptă ascensiune cale prin densitatea electronilor care leagă cei doi atomi.
- Ați putea adăuga un nivel teoretic, vă rog. Nu sunt sigur ce alt tip de legătură ar putea exista între bor și hidrogen, cu siguranță nu ionic.
- @Martin nu pot ' să amintesc care este nivelul de teoria este, probabil că B3LYP / 6-31G *
- Hidribizarea ' nu există ' poate fi adevărată, dar de asemenea, nu există. Conceptul este util pentru explicații, astfel încât acest răspuns ar putea fi mult îmbunătățit abordând de ce punctul de vedere al hibridizării duce la un răspuns disjunct de chimia fizică a situației.