Jak určit délku a úhel vazby v konjugovaném systému pí (polymethine)?

Takže jaké jsou průměrné délky vazeb a úhly vazeb v této molekule a jak se počítají?

1,3-butadien by měl sloužit jako rozumný model pro váš práce.

Délky vazeb najdete v literatuře. délka dvojné vazby uhlík-uhlík je 1,338 Å, typická pro dvojnou vazbu ( reference ). Délka jednoduché vazby uhlík-uhlík je 1,454 Å, kratší, než se očekávalo kvůli rezonanci. Všechny uhlíky jsou hybridizovány $ \ ce {sp ^ 2} $, což znamená, že všechny úhly vazby by měly být ~ 120 °.

Pomocí těchto informací a přidání vektoru můžete určit délku libovolného uhlíku. polymethine.

Komentáře

• 1,338 Â mají 0,1338 nm, že? Pak je každá dvojná vazba 0,13388nm * sin (60 °) = 0,1159 nm a každá jednotlivá vazba je 0,1454nm * sin (60 ° ) = 0,1259 nm promítnutý k ose řetězcem molekul. To by mě vedlo k závěru, že moje molekula nahoře (4 C = C a 4 C-C vazby) je dlouhá asi 0,9672 nm. Nebo jsem vám nerozuměl?
• Přímo na nm. Nelze ' přidat pouze celou délku vazby C = C plus 0,1454 * cos (60 °)?
• Nemyslím si '. Potřebuji délku molekuly, což je vzdálenost mezi atomem C na každém konci, za předpokladu, že molekula má střídavé směry úhlu vazby (vypadá jako ukázkový obrázek přidaný k otázce).
• Vaše cesta dělá smysl a já dostanu stejné konečné číslo jako vy.
• @InternetGuy Ne, rezonanční struktury zahrnující oddělení náboje nepočítají zdaleka tolik jako neutrální rezonanční struktury, pokud jde o popis molekuly.

Přemýšlejte v řetězci trojúhelníků.

Vzhledem k tomu, že vzdálenost mezi C1 a C2 (= $ a $), vzdálenost mezi C2 a C3 (= $ b $) a úhel vazby $ \ gamma $ jsou známé , vzdálenost mezi C1 a C3 je

$ c = \ sqrt {a ^ 2 + b ^ 2 -2ab \ cos \ gamma} $

(kosinové pravidlo)

Pokud máte licenci k webu (nebo torrent) k používání ChemDraw, můžete vygenerovat 3D model takové struktury a o ptimize to najít nejstabilnější konfiguraci. Poskytne vám úhly spojení na každém z nich s vysokou mírou přesnosti. Pomocí funkce MM2 můžete také optimalizovat a najít délky vazeb. ChemDraw vám dá jednoduchý seznam. Může také generovat rotace vazeb, ale můžete se vsadit, že konjugovaný systém pí zůstane rovinný, protože energetická bariéra rotace kolem uhlíkových vazeb sp2 je velmi vysoká.

Pokud použijete jednoduchou jednorozměrnou modelu částice v krabici by délka L " boxu " byla délkou konjugovaného systému. To by byla cesta, po které jsou konjugovány elektrony. Není to přesně zubatá čára mezi všemi uhlíky sp2, ale je to docela blízko, takže můžete říci L = (počet vazeb v konjugovaném systému) x (průměrná délka těchto vazeb). Všimněte si, že to NENÍ absolutně vzdálenost mezi C1-C3-C5 atd. uhlíky, které ten druhý zmínil – nemyslím si, že přesně rozumí tomu, co se snažíte vypočítat.

Pomocí tohoto modelu můžete z kvantových čísel HOMO-LUMO vypočítat vlnovou délku maximální absorpce. přechody. Podívejte se na rovnici:

V této rovnici nf a ni jsou elektronická kvantová čísla konečné a počáteční stavy přechodného elektronu, h je Planckova konstanta, m je hmotnost elektronu a L je popsáno výše. Množství v závorkách se zjednodušuje na N + 1, protože ni = N / 2 a nf = N / 2 + 1, kde N je počet pí elektronů v konjugovaném systému. Abychom tomu porozuměli koncepčně, základní stav molekuly bude naplněn tak, že budou naplněny nejnižší energetické úrovně N / 2 (protože elektrony je plní ve dvojicích ) a všechny vyšší energetické úrovně budou prázdné.Když absorbuje světlo, jeden z jeho elektronů skočí z nejvyšší úrovně naplněné energie (HOMO, s ni = N / 2) na nejnižší nevyplněnou hladinu (LUMO, s nf = N / 2 + 1). Je důležité si uvědomit, že pokud je elektron podporován, nemůže jednoduše přeskočit energetickou hladinu, takže pokud znáte počet pí elektronů, víte také, jaký bude přechod HOMO-LUMO. Pokud můžete spočítat počet pí elektronů v konjugovaném systému (např. 1,6-difenyl-1,3,5 hexatrien má ve svém boxu 3 dvojné vazby, což znamená 6 pí elektronů), můžete použít tuto rovnici k najděte požadovanou vlnovou délku maximální absorpce. Určitě jste již viděli klasickou rovnici:

kde c je rychlost světla. toto do první rovnice, kterou byste měli být schopni vyřešit pro vlnovou délku maximální absorpce. Pamatujte na své jednotky!