Jak se určují úhly vazby?

The polohy atomů navzájem příslušných v krystalové mřížce (pevné látce) lze určit rentgenovou krystalografií. Z těchto pozic lze také přesně vypočítat délky a úhly vazeb.

Pravděpodobně nejpamátnějším případem řešení geometrické struktury molekuly byl Franklin a Gosling „Rentgenová krystalografie DNA , informace, které později použili Watson a Crick k vyřešení záhady struktury DNA.

Pro mnoho jednoduchých (binárních) sloučenin molekulární tvary a úhly vazeb lze také určit teoreticky (viz odkaz).

Komentáře

• I ' d bych rád dodal, že úhly vazby (stejně jako délky vazeb) (jednoduchých) molekul v plynné fázi lze určit rotační spektroskopií. Když vezmeme rotační spektrum molekuly, můžeme určit rotační konstanty, které závisí na hmotnosti atomů a relativních polohách atomů. Když je jeden nebo více atomů nahrazeno jiným izotopem (např. D pro H), Born-Oppenheimerova aproximace nám říká, že relativní polohy atomů v molekule se nemění (v elektronickém SE jsou všechna jádra považována za nekonečná do prvního řádu).
• Rotační konstanty se samozřejmě mění a ze změny v nich lze určit relativní polohy. Čím větší je molekula, tím více substitucí je samozřejmě potřeba. Potřebné rovnice se nazývají Kraitchmanovy rovnice.

Používáme odpuzování elektronových párů pomocí valence-skořápky ( VSEPR) model pro predikci geometrie kovalentně vázaných molekul a iontů. Po určení predikovaného modelu a úhlů provedeme výpočty pomocí nerelativistické Schrodingerovy rovnice založené na vibračních režimech molekuly a porovnáme je se spektroskopickými údaji pro shodu.

Citace z tento výukový program ,

Model VSEPR lze vysvětlit následujícím způsobem. Víme, že atom má vnější obal valenčních elektronů. Tyto valenční elektrony mohou být zapojeny do tvorby jednoduchých, dvojitých nebo trojných vazeb, nebo mohou být nesdíleny. Každá sada elektronů, ať už nesdílená nebo ve vazbě, vytváří záporně nabitou oblast vesmíru. Už jsme se naučili, že podobné poplatky se navzájem odpuzují. Model VSEPR uvádí, že různé oblasti obsahující elektrony nebo elektronové mraky kolem atomu se rozprostírají tak, že každá oblast je co nejdále od ostatních.

Zmínil jste úhel 109,5 stupňů. Tento úhel odkazuje na struktury se čtyřmi oblastmi s vysokou hustotou elektronů kolem centrálního atomu.

Následující Lewisovy struktury ukazují tři molekuly, jejichž centrální atom je obklopen čtyřmi oblaky s vysokou hustotou elektronů:

^{Zdroj obrázku}

Citace znovu od zde ,

Tyto molekuly jsou podobné v tom, že každý centrální atom je obklopen čtyřmi páry elektronů, liší se však počtem nesdílených elektronových párů na centrálním atomu. Pamatujte, že i když jsme je nakreslili do roviny, molekuly jsou trojrozměrné a atomy mohou být před nebo za rovinou papíru. Jakou geometrii předpovídá teorie VSEPR pro tyto molekuly?

Předpovídejme tvar metanu, CH4. Lewisova struktura metanu ukazuje centrální atom obklopený čtyřmi samostatnými oblastmi s vysokou hustotou elektronů. Každá oblast se skládá z dvojice elektronů vázajících atom uhlíku k atomu vodíku. Podle modelu VSEPR se tyto oblasti s vysokou elektronovou hustotou šíří z centrálního atomu uhlíku tak, aby byly co nejdále od sebe.

Výsledný tvar můžete předpovědět pomocí polystyrenu míč nebo marshmallow a čtyři párátka. Píchněte párátka do míče a ujistěte se, že volné konce párátka jsou od sebe co nejdále. Pokud jste je umístili správně, bude úhel mezi dvěma párátky 109,5 °.Pokud nyní pokryjete tento model čtyřmi trojúhelníkovými kousky papíru, postavíte čtyřstrannou figurku zvanou pravidelný čtyřstěn. Obrázek 7.8 ukazuje (a) Lewisovu strukturu metanu, (b) čtyřboké uspořádání čtyř oblastí s vysokou elektronovou hustotou kolem centrálního atomu uhlíku a (c) model metanu vyplňujícího prostor.

^{Zdroj obrázku}

Jakmile předpovídáte vhodný úhel vazby z modelu VSEPR, pak na základě tohoto modelu , lze začít provádět výpočty energie spojené s různými vibračními režimy molekuly pomocí nerelativistické Schrodingerovy rovnice. Jeden pak porovná tyto výsledky s těmi hodnotami pozorovanými ve spektroskopických datech, která ověřují správnost modelu.

Komentáře

• @ StarDrop, mějte na paměti, že při použití textu nebo obrázků přímo z jiných webů můžete udělat jen to, že potvrdíte zdroj a uvedete jej. V ideálním případě byste měli také zkontrolovat, zda je obsah řádně licencován, ale je dobré stipendium uznat vaše zdroje.