Ve formamidu se dusíky zdají být hybridizovány $ \ ce {sp ^ 3} $, což znamená čtyřbokou geometrii. Analýza však ukazuje, že molekula je ve skutečnosti téměř rovinná s úhly vazby blízko 120 stupňů.
EDIT: jak navrhuje Martin a další plakát, hybridizace je hrubý koncept. Možná by tedy hybridizace dusíku po další analýze měla být nejlépe popsána někde mezi $ \ ce {sp ^ 3} $ a $ \ ce {sp ^ 2} $. To by však stále vyžadovalo rovinnost, správně? Pi vazby jsou tvořeny nad a pod párováním elektronů v p-orbitálech; účinné vazby je dosaženo, když jsou tyto p-orbitaly vzájemně paralelní.
Myslím si, že to má co do činění s charakterem částečné dvojné vazby v molekule (také se zdá, že je to iontový charakter molekuly – pravděpodobně kvůli účinkům dusíku a kyslíku přitahujícím elektrony) .
Toto je standardní odpověď. Mohla by však hrát roli i intramolekulární vodíková vazba? Mezi periferním vodíkem na dusíku a kyslíku existuje vodíková vazba? Nemohlo by to také pomoci dosáhnout 120 ° úhlu vazby?
Komentáře
- Co mi připadá divné, je tvůj návrh, že by vodíková vazba OH mohla být zapojte se: žádný z vodíků není nikde poblíž kyslíku, a i kdyby tomu tak bylo, netuším, proč byste ' očekávali, že to podpoří rovinnost . Možná jste si vytvořili nesprávné intuice o vodíkových vazbách, které byste možná chtěli zkontrolovat a případně se je pokusit odnaučit.
Odpovědět
Většina amidů je planárních (ze sterických důvodů může být omezení zrušeno), a proto je také formamid.
Uhlík je očividně hybridizován $ \ ce {sp ^ 2} $ ( protože tento koncept je zde velmi dobře použitelný), proto je jeho uspořádání ligandů v jedné rovině se zhruba 120 $ ^ \ circ $ úhly. Přirozeně by se předpokládalo, že dusík bude hybridizován $ \ ce {sp ^ 3} $, což je případ většiny aminů. Inverzní bariéra pro tyto molekuly je však (v závislosti na substituentech) velmi nízká. $$ \ ce {[NH3] ^ {pyr-top} < = > [NH3] ^ {TS-plan} < = > [NH3] ^ {pyr-bot}} $$ Pro dusík, který znamená přechod z $ \ ce {sp ^ 3} $ to $ \ ce {sp ^ 2} $ a zpět. Nyní můžete stabilizovat zprostředkovanou strukturu konjugací, a to je přesně tento případ. Ve vašem grafu to odkazuje na záznam 2. To způsobí, že dusík bude s největší pravděpodobností hybridizovat $ \ ce {sp ^ 2} $ a osamocený pár vstupního bude v orbitálu $ \ ce {p} $.
Konjugace probíhá tak, jak je uvedeno ve vašem grafu překrytím tohoto orbitálu s antibondingem $ \ pi ^ * ~ \ ce {C-O} $ orbital. To způsobí, že se zvýší objednávka dluhopisů $ \ ce {N-C} $, zatímco $ \ ce {C-O} $ BO se musí snížit.
Všechny tyto rezonanční struktury jsou pouze popisem extrémních stavů, pravda leží mezi nimi. Následující schéma zvažuje ty nejběžnější a přidává třetí, které by mohlo vysvětlit přemístění (netradičním Lewisovým způsobem) až do určitého vizuálního bodu.
V molekulární orbitální teorii můžete formovat 3-středové orbitaly ze všech molekul kolmých na molekulární pláň. Pokud zvolíte toto letadlo jako $ xy $, budou přispívající orbitaly $ \ ce {p _ {$ z $}} $. Následující schéma může toto tvrzení podporovat, dipikované orbitaly byly získány výpočtem BP86 / cc-PVTZ. (HOMO je osamělý pár kyslíku v rovině.)
I když rozhodně neexistuje nitromolekulární vodíková vazba ($ d (\ ce {OH} \ přibližně 2,57 $ na stejné úrovni), bude určitě existovat také přitažlivost mezi dluhopisy $ \ ce {CO} $ a $ \ ce {NH} $, které pomohou stabilizovat planaritu. O tom se nebudu podrobně zabývat, protože by to znamenalo vymanit se z velmi praktického konceptu hybridizace.