Hvordan bestemmes bindingsvinkler?

positioner af atomer i forhold til hinanden i et krystalgitter (fast stof) kan bestemmes ved røntgenkrystallografi. Fra disse positioner kan bindingslængder og bindingsvinkler også beregnes nøjagtigt.

Sandsynligvis det mest mindeværdige tilfælde af løsning af den geometriske struktur af et molekyle var Franklin og Gosling “s røntgenkrystallografi af DNA , oplysninger, der senere blev brugt af Watson og Crick til at løse mysteriet med DNAs struktur.

For mange enkle (binære) forbindelser molekylære former og bindingsvinkler kan også bestemmes teoretisk (se link).

Kommentarer

• I ' vil gerne tilføje, at bindingsvinkler (såvel som bindingslængder) af (enkle) molekyler i gasfasen kan bestemmes ved rotationsspektroskopi. Når man tager et molekylers rotationsspektrum, kan man bestemme de rotationskonstanter, der afhænger af atommasserne og atomernes relative position. Når et eller flere atomer er substitueret med en anden isotop (f.eks. D for H), fortæller Born-Oppenheimer-tilnærmelsen os, at atomernes relative positioner i molekylet ikke ændres (i det elektroniske SE anses alle kerner for at have uendelig masse til første orden).
• Rotationskonstanterne ændrer kurs og fra ændringen i disse kan de relative positioner bestemmes. Jo større molekylet er, jo flere substitutioner er det naturligvis nødvendigt. De nødvendige ligninger kaldes Kraitchman-ligningerne.

Vi bruger valence-shell elektron-par frastødning ( VSEPR) -model til at forudsige geometrien af kovalent bundne molekyler og ioner. Efter at den forudsagte model og vinkler er bestemt, udfører vi beregninger ved hjælp af den ikke-relativistiske Schrodinger-ligning baseret på vibrationstilstandene i molekylet og sammenligner dem med de spektroskopiske data for enighed.

Citering fra denne vejledning ,

VSEPR-modellen kan forklares på følgende måde. Vi ved, at et atom har en ydre skal af valenselektroner. Disse valenselektroner kan være involveret i dannelsen af enkelt-, dobbelt- eller tredobbeltbindinger, eller de kan ikke deles. Hvert sæt elektroner, uanset om de er delte eller i en binding, skaber et negativt ladet område af rummet. Vi har allerede lært, at lignende afgifter afviser hinanden. VSEPR-modellen siger, at de forskellige regioner, der indeholder elektroner eller elektronskyer omkring et atom, spredes, så hver region er så langt fra de andre som muligt.

Du nævner en vinkel på 109,5 grader. Denne vinkel refererer til strukturer med fire regioner med høj elektrondensitet omkring det centrale atom.

Følgende Lewis-strukturer viser tre molekyler, hvis centrale atom er omgivet af fire skyer med høj elektrondensitet:

^Billedkilde

Citerer igen fra her ,

Disse molekyler er ens, idet hvert centralt atom er omgivet af fire elektronpar, men de adskiller sig i antallet af ikke-delte elektronpar på det centrale atom. Husk, at selvom vi har tegnet dem i et plan, er molekylerne tredimensionelle, og atomer kan være foran eller bag papirets plan. Hvilken geometri forudsiger VSEPR-teorien for disse molekyler?

Lad os forudsige formen af metan, CH4. Lewis-strukturen af metan viser et centralt atom omgivet af fire separate regioner med høj elektrondensitet. Hver region består af et par elektroner, der binder carbonatomet til et hydrogenatom. I henhold til VSEPR-modellen spredes disse regioner med høj elektrondensitet fra det centrale kulstofatom på en sådan måde, at de er så langt fra hinanden som muligt.

Du kan forudsige den resulterende form ved hjælp af styrofoam kugle eller skumfidus og fire tandstikkere. Stik tandstikkerne ind i kuglen, og sørg for, at de frie ender af tandstikkerne er så langt fra hinanden som muligt. Hvis du har placeret dem korrekt, vil vinklen mellem to tandstikkere være 109,5 °.Hvis du nu dækker denne model med fire trekantede stykker papir, har du bygget en firesidet figur kaldet en almindelig tetraeder. Figur 7.8 viser (a) Lewis-strukturen for methan, (b) det tetraedriske arrangement af de fire regioner med høj elektrontæthed omkring det centrale carbonatom og (c) en rumfyldningsmodel af methan.

^Billedkilde

Når du forudsiger den korrekte bindingsvinkel fra VSEPR-modellen, baseret på denne model , kan man begynde at udføre beregninger af energi associeret med forskellige vibrationsmetoder i molekylet ved hjælp af den ikke-relativistiske Schrodinger-ligning. Man sammenligner derefter disse resultater med de værdier, der er observeret i spektroskopiske data, der bekræfter, at modellen er korrekt.

Kommentarer

• @ StarDrop, bemærk at når du bruger tekst eller billeder direkte fra andre websteder, er det mindste du kan gøre at anerkende kilden og citere den. Du bør ideelt set også kontrollere, at indholdet er korrekt licenseret, men det er godt stipendium at anerkende dine kilder.