Spørgsmål:
Hvad gør bananbindinger mulige i diboran?
jonsca
2012-05-04 05:13:18 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Diborane har den interessante egenskab at have to 3-centrerede bindinger, som hver kun holdes sammen af ​​kun 2 elektroner (se diagrammet nedenfor fra Wikipedia). Disse er kendt som "bananbindinger."

Jeg antager, at der er en slags obligationshybridisering, der finder sted, men geometrien ser ikke ud til at ligne noget, jeg er bekendt med, at Carbon gør. Hvilken form for hybridisering er det, og hvorfor ser vi ikke mange (nogen?) Andre molekyler med denne bindingsstruktur?

enter image description here

To svar:
#1
+35
ManishEarth
2012-05-04 06:10:21 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Se nøje, det er (forvrænget) tetraedrisk - fire grupper næsten symmetrisk i 3D-rummet {*}. Så hybridiseringen er $ sp ^ 3 $.

enter link description here

Som du kan se, er formen forvrænget, men den er tetrahedral. Teknisk set kan det siges, at bananobligationerne består af orbitaler svarende til $ sp ^ 3 $, men ikke ligefrem (som to $ sp ^ {3.1} $ og to $ sp ^ {2.9} $ orbitaler - da hybridisering bare er tilføjelse af bølgefunktioner, kan vi altid ændre koefficienterne for at give korrekt geometri). Jeg er dog ikke så sikker på dette.

$ \ ce {B} $ har en $ 2s ^ 22p ^ 1 $ valensskal, så tre kovalente obligationer giver den en ufuldstændig oktet. $ \ ce {BH3} $ har en tom $ 2p $ orbital. Denne orbital overlapper den eksisterende $ \ ce {BH} $ $ \ sigma $ obligationssky (i en nærliggende $ \ ce {BH3} $) og danner en 3c2e-obligation.

Det ser ud til, at der er meget flere forbindelser med 3c2e geometri. Jeg havde helt glemt, at der var hele homologe serier 'under' boraner ', som alle har 3c2e-bindinger (dog ikke den samme struktur)

Og der er indium- og galliumforbindelser som godt. Stadig gruppe IIIA, selvom disse er metaller. Jeg antager, at de, ligesom $ \ ce {Al} $, stadig danner kovalente obligationer.

Så den grundlæggende årsag til dette sker skyldes, at en ufuldstændig oktet ønsker at udfylde sig selv.

Bemærk, at "banan" ikke nødvendigvis kun er til 3c2e obligationer. Enhver bøjet obligation kaldes en "banan" -binding.

Med hensyn til lignende strukturer kommer $ \ ce {BeCl2} $ og $ \ ce {AlCl3} $ til at tænke på, men begge af dem har strukturen via dative (koordinat) obligationer. Derudover er $ \ ce {BeCl2} $ plan.

Sniger af og kontrollerer Wikipedia. Wikipedia siger $ \ ce {Al2 (CH3) 6} $ er ens i struktur og obligationstype.

Jeg antager, at vi har færre sådanne forbindelser, fordi der er relativt få elementer ($ \ ce {B} $ -gruppe stort set) med $ \ leq3 $ valenselektroner, der danner kovalente bindinger (kriterier for den tomme orbital). Derudover er $ \ ce {Al} $ en svær sag - det kan lide både kovalente og ioniske bindinger. Også for denne geometri (enten ved bananbindinger eller dativebindinger) antager jeg, at de relative størrelser også betyder noget - da $ \ ce {BCl3} $ er en monomer, selvom $ \ ce {Cl} $ har et ensomt par og kan danne en dativbinding.

* Måske er du vant til visningen af ​​tetraedral struktur med et atom i toppen? Vip boratom mentalt, indtil et brint er øverst. Du skal indse, at dette også er tetraedrisk.

Jeg kan se, hvordan det * kunne * have en tetraederform, men det ser ud til, at det ikke ville være på grund af belastningen.
@jonsca: forvrænget tetraedral. Ja, man kan sige, at hybridiseringen ikke ligefrem er $ sp ^ 3 $ (rediger kommende)
For den sags skyld: et stort antal af de forbindelser, der dannes af borgruppeelementerne, viser 3c2e-bindinger ... Bortset fra de mange bor (boranerne viser allerede en rig mangfoldighed!) Og aluminiumforbindelser er der gallium- og indiumforbindelser, der viser 3c2e obligationer; f.eks. i [her] (http://dx.doi.org/10.1002/hc.10120), [her] (http://dx.doi.org/10.1016/0009-2614 (93) 85386-3), [ her] (http://dx.doi.org/10.1021/ic50205a044), [her] (http://dx.doi.org/10.1021/ja00176a020) og [her] (http://dx.doi.org /10.1021/ja020348p). Jeg er sikker på, at der er flere ...
Man skal være forsigtig med at tale om hybridisering. Det kan bruges som et koncept, der forklarer en bestemt bindingssituation, der skyldes en bestemt geometrisk sammensætning af et molekyle. Også de fleste kovalente bundne molekyler har mere-centerbindinger.
AFAIK, bananbindinger sker i hydrider af metalcarbonyler og i metalcarbonyler selv. De ledsages dog af direkte sigma-binding.
Noget, jeg fandt rigtig interessant ved B2H6, er, at B-H-bindingspolariteten er omvendt. Resonans gør 3c2e-brobrint delvis ladet positivt, selvom dets elektronegativitet er større end bor. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/80/Diborane_resonance.svg Dette kom op i et nyligt papir, hvor de demonstrerede en ny type H-obligation. I indledningen viste de, at B-H-pi-interaktioner kunne forekomme med B2H6 og benzen på grund af denne omvendte polaritet (men komplekset kunne kun eksistere ved meget lav temperatur)
#2
+21
Eric Brown
2013-05-05 00:02:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Her er et plot af Quantum Theory of Atoms in Molecules svar på dit spørgsmål. Jeg har vist obligationsstierne på $ \ ce {B2H6} $. Faktisk er de "bananlignende", men interessant nok er de buede indad, i modsætning til tilfældet med cyclopropan, som er buet udad.

(Hybridisering findes ikke. Jeg er heller ikke sikker på, om der er en punkt tilskrive "antal elektroner" - ligesom de er alikvoter - til enhver bindingsinteraktion.)

Bemærk også, at jeg har tegnet bindingsvejene mellem B'erne og de fire lignende hydrogener som faste ( kovalent) og sættet af bindingsstier langs "broen" som punkteret (ikke kovalent). Dette skyldes, at tegnene på laplacierne på elektrondensiteten ved deres respektive bonc-kritiske punkter (gule sfærer) er modsatte.

enter image description here

Ved bindingsstier antager jeg, at du mener en kurve med maksimal elektrondensitet mellem atomer?
Teknisk set er den stejleste stigningsvej gennem elektrondensiteten, der forbinder de to atomer.
Kan du tilføje teoretisk niveau, tak. Jeg er ikke sikker på, hvilken anden form for binding der kan være mellem bor og brint, bestemt ikke ionisk.
@Martin Jeg kan ikke huske, hvad teorieniveauet er, sandsynligvis B3LYP / 6-31G *
Hydribisering 'eksisterer ikke' kan være sandt, men det findes heller ikke. Konceptet er nyttigt til forklaringer, så dette svar kan forbedres i høj grad ved at tage fat på, hvorfor synspunktet på hybridisering fører til et svar, der ikke er sammenhængende med situationens fysiske kemi.
Hvor er der også 16 atomer til beskrivelse af et 10-atomsystem her?


Denne spørgsmål og svar blev automatisk oversat fra det engelske sprog.Det originale indhold er tilgængeligt på stackexchange, som vi takker for den cc by-sa 3.0-licens, den distribueres under.
Loading...