I formamid ser nitrogenerne ud til at være $ \ ce {sp ^ 3} $ hybridiseret, hvilket antyder tetrahedral geometri. Analyse viser imidlertid, at molekylet faktisk er næsten plan med bindingsvinkler tæt på 120 grader.
EDIT: som foreslået af Martin og en anden plakat, er hybridisering et groft begreb. Så måske bør hybridisering af nitrogen ved yderligere analyse bedst beskrives som et sted imellem $ \ ce {sp ^ 3} $ og $ \ ce {sp ^ 2} $. Dette vil dog stadig kræve planaritet, ikke? Pi-bindinger dannes gennem ovenstående og nedenunder elektronparring i p-orbitaler; effektiv binding opnås, når disse p-orbitaler er parallelle i forhold til hinanden.
Jeg tænker, at dette har at gøre med den delvise dobbeltbindingskarakter i molekylet (synes også at være en eller anden ionisk karakter af molekylet – sandsynligvis på grund af elektron-tilbagetrækningseffekter af nitrogen og ilt) .
Dette er standardsvaret. Ville intramolekylær hydrogenbinding dog også spille en rolle? Kunne ikke ” t der er en hydrogenbinding mellem det perifere brint på nitrogenet og iltet? Kunne ikke dette også hjælpe med at opnå de 120 graders bindingsvinkler?
Kommentarer
- Hvad der synes mig er underligt, er dit forslag om, at OH-hydrogenbinding måske være involveret: ingen af hydrogenerne er nogen steder nær iltet, og selvom de var, har jeg ingen idé om, hvorfor du ' forventer at fremme planariteten . Du har muligvis opbygget nogle forkerte intuitioner om brintbindinger, som du måske vil gennemgå og muligvis forsøge at fjerne.
Svar
De fleste amider er plane (på grund af steriske grunde kan begrænsningen løftes) og det samme gælder også formamid.
Kulstof er åbenlyst $ \ ce {sp ^ 2} $ hybridiseret ( da dette koncept er meget godt anvendeligt her), organiseres det derfor liganderne i et plan med ca. $ 120 ^ \ circ $ vinkler. Naturligvis antager man, at kvælstof er $ \ ce {sp ^ 3} $ hybridiseret, hvilket er tilfældet for de fleste aminer. Inversionsbarrieren for disse molekyler er imidlertid (afhængig af substituenterne) meget lav. $$ \ ce {[NH3] ^ {pyr-top} < = > [NH3] ^ {TS-plan} < = > [NH3] ^ {pyr-bot}} $$ For kvælstof betyder det at gå fra $ \ ce {sp ^ 3} $ til $ \ ce {sp ^ 2} $ og tilbage igen. Du kan nu stabilisere den mellemliggende struktur med konjugering, og det er nøjagtigt tilfældet her. I dit diagram henviser det til post 2. Dette får kvælstof sandsynligvis til at være af $ \ ce {sp ^ 2} $ hybridisering, og det eneste par indgangsparti en vil være i en $ \ ce {p} $ orbital.
Bøjningen sker som angivet i dit diagram ved overlapningen af den orbital med den antikondenserende $ \ pi ^ * ~ \ ce {C-O} $ orbital. Dette får $ \ ce {N-C} $ obligationsordren til at stige, mens $ \ ce {C-O} $ BO skal falde.
Alle disse resonansstrukturer er kun beskrivelser af ekstreme stater, sandheden ligger imellem dem. Følgende skema betragter de mest almindelige og tilføjer en tredje, der kan forklare delokalisering (på en ikke-traditionel Lewis-måde) op til et bestemt visuelt punkt.
I molekylær orbitalteori kan du danne 3-center orbitaler fra alle molekyler vinkelret på molekylær sletten. Hvis du vælger dette fly til at være $ xy $, vil de bidragsydende orbitaler være $ \ ce {p _ {$ z $}} $. Den følgende ordning understøtter muligvis denne påstand, de dobbelte orbitaler blev opnået ved en BP86 / cc-PVTZ-beregning. (HOMO er et ensartet iltpar i planet.)
Mens der bestemt ikke er nogen intramolekylær hydrogenbinding ($ d (\ ce {OH} \ ca. 2,57 $ samme niveau), vil der også helt sikkert være en attraktion mellem $ \ ce {CO} $ og $ \ ce {NH} $ obligationen, der hjælper med at stabilisere planariteten. Jeg vil ikke gå i detaljer om det, fordi det ville indebære at bryde væk fra det meget praktiske hybridiseringskoncept.