Commentaires
- La réponse nest pas assez facile, vous pouvez trouver la réponse à votre question ici deepblue.lib.umich.edu/bitstream/handle/2027.42/71115/… mais je suppose que ce serait mieux si quelquun pouvait vous lexpliquer aussi. Je nai pas le temps pour le moment, mais il y a une différence dénergie par rapport à léthène concernant la rotation sur la liaison simple. Cest un atropisomère en.wikipedia.org/wiki/Atropisomère
- La conformation du peroxyde dhydrogène (H2O2) est dominée par les paires isolées plutôt que les atomes dhydrogène. Au lieu de lanti-conformation attendue à létat libre, langle du dièdre est de 94 °. La conformation du peroxyde dhydrogène nest donc ni éclipsée ni décalée mais une structure intermédiaire. À létat solide, la liaison hydrogène entraînera une modification de la forme et des angles.
- Je suppose que vous pourriez raisonner avec des orbitales / VSEPR que pour lhydrogène sur un oxygène pour saligner avec une paire isolée sur lautre oxygène comme une sorte de liaison hydrogène, la version planaire exigerait que les oxygènes soient hybrides sp2 plutôt que sp3 hybrides, ce qui est défavorable en raison de la répulsion des paires délectrons favorisant sp3.
- Peut-être utile: chemistry.stackexchange.com/a/69587/40029
Réponse
Comme indiqué dans le lien fourni par @Shadock, le peroxyde dhydrogène, comme beaucoup dautres molécules, est sujet à une rotation interne entravée. Lorsque vous faites pivoter les deux groupes OH lun par rapport à lautre autour de la liaison O-O, cela nécessite une certaine énergie en fonction de langle relatif. Dans la configuration éclipsée (groupes OH pointant dans la même direction), il est facile de voir quil doit y avoir un maximum dans le potentiall en raison de la répulsion Paulli. Dans la configuration anti-éclipsé (les deux groupes OH pointant dans des directions opposées) il y a un autre maximum lorsque vous anti-aligner les deux dipôles des groupes. Entre ces maxima, vous trouverez un minimum et le potentiel peut être étendu comme une série de Fourier dans langle de liaison relatif
$$ V (\ gamma) = \ frac {V_2} {2} \ cos (2 \ gamma) + \ frac {V_4} {2} \ cos (4 \ gamma) + \ ldots $$
où $ V_2 $ et $ V_4 $ sont liés aux hauteurs des deux barrières. Si les barrières étaient infiniment élevées, les groupes OH agiraient comme un oscillateur harmonique quantique dans lun des minima potentiels. Dun autre côté, si la barrière était très petite, les groupes OH tourneraient librement les uns autour des autres. Dans le cas du peroxyde dhydrogène, la barrière éclipsée est si élevée que les groupes OH peuvent difficilement la traverser / la traverser. La barrière inférieure est une autre histoire. Il est suffisamment élevé pour supporter quelques niveaux de vibration, mais pas assez pour empêcher les groupes OH de traverser la barrière et, par conséquent, ces niveaux dénergie sont divisés en deux. (En fait, ces deux niveaux sont à nouveau séparés par le tunnel à travers la barrière supérieure, mais comme il est si élevé, le fractionnement est très faible). Mathématiquement, léquation de Schroedinger pour ce potentiel périodique est équivalente à léquation de Mathieu (ou plus générale léquation de Hill).
Dans le cas de H $ _2 $ O $ _2 $ le tunnelage est si rapide, que la molécule vibre autour de la barrière inférieure avec une période de ~ 100 fs. Par conséquent, pour déterminer la polarité, vous devez faire la moyenne de ce mouvement, ce qui donne une polarité nette.
Notez que, si la barrière serait si haute que le tunneling serait suffisamment lent, H $ _2 $ O $ _2 $ serait une molécule chirale!
Commentaires
- Je ' désolé mais je ne ' pas obtenir le deuxième maximum. Pourquoi anti-aligner les deux groupes de dipôles augmente le potentiel?
- Un exemple intuitif est l’alignement de deux barres aimantées; si vous alignez les pôles dans la même direction, vous avez une force d’attraction alors que vous ' subirez une force répulsive lorsque vous les aligner, cest-à-dire mettre les deux nord ou sou e pôles ensemble.