Kuinka sidokulmat määritetään?

toisiaan vastaavien atomien asemat kiteellisessä ristikossa (kiinteä) voidaan määrittää röntgenkristallografialla. Näistä asemista sidoksen pituudet ja sidekulmat voidaan myös laskea tarkasti.

Todennäköisesti mieleenpainuvin tapaus molekyylin geometrisen rakenteen ratkaisemisessa oli Franklin ja Gosling DNA: n röntgenkristallografia , tiedot, joita Watson ja Crick käyttivät myöhemmin DNA: n rakenteen mysteerin ratkaisemiseen.

Monille yksinkertaisille (binaarisille) yhdisteille molekyylimuodot ja sidoskulmat voidaan määrittää myös teoreettisesti (katso linkki).

Kommentit

• I ' haluaisin lisätä, että (yksinkertaisten) molekyylien sidoskulmat (samoin kuin sidospituudet) kaasufaasissa voidaan määrittää kiertospektroskopialla. Kun otetaan molekyylin kiertospektri, voidaan määrittää pyörimisvakiot, jotka riippuvat atomien massoista ja atomien suhteellisesta sijainnista. Kun yksi tai useampi atomi korvataan toisella isotoopilla (esim. D H: lle), Born-Oppenheimer-approksimaatio kertoo meille, että atomien suhteelliset sijainnit molekyylissä eivät muutu (elektronisessa SE: ssä kaikkien ytimien katsotaan olevan äärettömän massaisia) ensimmäiseen järjestykseen).
• Kiertovakiot muuttuvat tietysti ja niiden muutoksesta voidaan määrittää suhteelliset sijainnit. Tietenkin mitä suurempi molekyyli, sitä enemmän korvauksia tarvitaan. Tarvittavia yhtälöitä kutsutaan Kraitchman-yhtälöiksi.

Käytämme valenssi-kuori-elektroni-parin hylkäämistä ( VSEPR) -malli kovalenttisesti sitoutuneiden molekyylien ja ionien geometrian ennustamiseksi. Kun ennustettu malli ja kulmat on määritetty, teemme laskutoimituksia käyttäen ei-relativistista Schrodinger-yhtälöä molekyylin värähtelymoodien perusteella ja verrataan niitä spektroskooppisiin tietoihin sopimiseksi.

Lainaus kohteesta tämä opetusohjelma ,

VSEPR-malli voidaan selittää seuraavalla tavalla. Tiedämme, että atomilla on valenssielektronien ulkokuori. Nämä valenssielektronit voivat olla mukana yksittäisten, kaksois- tai kolmoissidosten muodostumisessa tai ne voivat olla jakamattomia. Jokainen elektronisarja, riippumatta siitä, ovatko ne jakamattomia vai sidoksissa, luo negatiivisesti varatun avaruusalueen. Olemme jo oppineet, että kuten syytteet karkottavat toisiaan. VSEPR-mallissa todetaan, että elektronin tai elektronipilven sisältävät alueet atomin ympärillä leviävät siten, että kukin alue on mahdollisimman kaukana muista.

Mainitset 109,5 asteen kulman. Tämä kulma viittaa rakenteisiin, joissa on neljä suuren elektronitiheyden aluetta keskiatomin ympärillä.

Seuraavat Lewis-rakenteet esittävät kolmea molekyyliä, joiden keskiatomia ympäröivät neljä suuren elektronitiheyden pilviä:

^Kuvalähde

Lainaus uudelleen täältä ,

Nämä molekyylit ovat samanlaisia siinä mielessä, että kutakin keskiatomia ympäröi neljä elektroniparia, mutta ne eroavat jakamattomien elektroniparien lukumäärästä keskiatomissa. Muista, että vaikka olemme piirtäneet ne tasoon, molekyylit ovat kolmiulotteisia ja atomit voivat olla paperin tason edessä tai takana. Minkä geometrian VSEPR-teoria ennustaa näille molekyyleille?

Ennustakaamme metaanin, CH4: n muoto. Metaanin Lewis-rakenne osoittaa keskeisen atomin, jota ympäröi neljä erillistä suurta elektronitiheyttä olevaa aluetta. Jokainen alue koostuu elektroniparista, joka sitoutuu hiiliatomiin vetyatomiin. VSEPR-mallin mukaan nämä suuren elektronitiheyden alueet leviävät keskushiiliatomista siten, että ne ovat mahdollisimman kaukana toisistaan.

Voit ennustaa tuloksena olevan muodon styroksilla. pallo tai vaahtokarkki ja neljä hammastikkua. Pistä hammastikku palloon varmistaen, että hammastikkien vapaat päät ovat mahdollisimman kaukana toisistaan. Jos olet asettanut ne oikein, kahden hammastikkunan välinen kulma on 109,5 °.Jos peität tämän mallin nyt neljällä kolmiomaisella paperilla, olet rakentanut neljäpuolisen kuvan, jota kutsutaan tavalliseksi tetraedriksi. Kuvassa 7.8 on esitetty (a) metaanin Lewis-rakenne, (b) neljän suuren elektronitiheyden alueen tetraedrinen järjestely keskeisen hiiliatomin ympärillä ja (c) tilaa täyttävä metaanimalli.

^Kuvalähde

Kun olet ennustanut sopivan sidekulman VSEPR-mallista, perustu tämän mallin perusteella , voidaan alkaa suorittaa molekyylin erilaisiin värähtelymoodeihin liittyvän energialaskennan käyttämällä ei-relativistista Schrodinger-yhtälöä. Sitten verrataan näitä tuloksia spektroskooppisissa tiedoissa havaittuihin arvoihin, jotka varmistavat, että malli on oikea.

Kommentit

• @ StarDrop, huomaa, että kun käytät tekstiä tai kuvia suoraan muilta sivustoilta, voit ainakin kuitata lähteen ja mainita sen. Ihannetapauksessa sinun on myös tarkistettava, että sisältö on asianmukaisesti lisensoitu, mutta lähteiden tunnustaminen on hyvä apuraha.