A formamidban a nitrogének látszólag hibridizálódtak, ami tetraéderes geometriát jelent. Az elemzés azonban azt mutatja, hogy a molekula valójában majdnem sík, a kötésszöge pedig közel 120 fok.
SZERKESZTÉS: amint azt Martin és egy másik poszter javasolja, a hibridizáció durva fogalom. Tehát talán a nitrogén hibridizációját további elemzéssel lehet a legjobban úgy jellemezni, hogy valahol a $ \ ce {sp ^ 3} $ és $ \ ce {sp ^ 2} $ között helyezkedik el. Ehhez azonban még mindig szükség lenne planaritásra, igaz? A p-pályákon a fenti és a lenti elektron-párosítás révén kialakulnak pi-kötések; a hatékony kötés akkor érhető el, ha ezek a p-pályák párhuzamosak egymással szemben.
Úgy gondolom, hogy ennek köze van a részleges kettős kötés karakteréhez a molekulában (úgy tűnik, hogy ez is valamilyen ionos karakter a molekulában – valószínűleg a nitrogén és az oxigén elektronelvonó hatása miatt) .
Ez a szokásos válasz. Azonban a molekulán belüli hidrogénkötés is szerepet játszana? Nem lehet ” t van-e hidrogénkötés a nitrogén perifériás hidrogénje és az oxigén között? Ez nem segíthet a 120 fokos kötési szögek elérésében is?
Megjegyzések
- Ami furcsának tűnik, az a javaslatod, hogy az OH hidrogénkötés lehet vegyen részt: egyik hidrogén sem sehol az oxigén közelében, és még ha lenne is, akkor fogalmam sincs, miért gondolja ', hogy ez elősegíti a planaritást . Lehet, hogy felépített néhány helytelen megérzést a hidrogénkötésekről, amelyeket érdemes áttekintenie és esetleg megpróbálhatna megtanulni.
Válasz
Az amidok többsége sík (szterikus okok miatt a korlátozás feloldódhat), így a formamid is.
A szén nyilvánvalóan $ \ ce {sp ^ 2} $ hibridizált ( mivel ez a koncepció itt nagyon jól alkalmazható), ezért ligandumait egy síkba szervezzük, nagyjából $ 120 ^ \ circ $ szögekkel. Természetesen azt feltételezzük, hogy a nitrogén $ \ ce {sp ^ 3} $ hibridizálódik, ami a legtöbb amin esetében érvényes. Azonban ezeknek a molekuláknak az inverziós gátja (a szubsztituensektől függően) nagyon alacsony. $$ \ ce {[NH3] ^ {pyr-top} < = > [NH3] ^ {TS-terv} < = > [NH3] ^ {pyr-bot}} $$ A nitrogén esetében ez azt jelenti, hogy a $ \ ce {sp ^ 3} $ – $ \ ce {sp ^ 2} $ és újra. Most már konjugációval stabilizálhatja a közvetített struktúrát, és ez pontosan így van itt. A diagramodban ez a 2. bejegyzésre utal. Ez a nitrogén valószínűleg $ \ ce {sp ^ 2} $ hibridizációhoz vezet, és az egyetlen belépő pár egy $ \ ce {p} $ pályán lenne.
A konjugáció az ábrán látható módon történik, az adott pálya átfedésével az ellenálló $ \ pi ^ * ~ \ ce {C-O} $ pályával. Ez a $ \ ce {N-C} $ kötvény megbízás növekedését eredményezi, míg a $ \ ce {C-O} $ BO csökkenését.
Mindezek a rezonancia struktúrák csak a szélsőséges állapotok leírását jelentik, az igazság közöttük rejlik. A következő séma figyelembe veszi a leggyakoribbakat, és hozzáad egy harmadikat, amely magyarázatot adhat a delokalizációra (nem hagyományos Lewis-féle módon) egy bizonyos vizuális pontig.
A molekulapálya-elméletben a molekuláris síkra merőleges összes molekulából 3-központú pályákat alakíthat ki. Ha ezt a síkot $ xy $ -nak választja, akkor a járulékos pályák $ \ ce {p _ {$ z $}} $ lesznek. A következő séma támasztja alá ezt az állítást, a dipdikált pályákat BP86 / cc-PVTZ számítással nyertük. (A HOMO egy síkban elhelyezkedő magányos oxigénpár.)
Bár bizonyosan nincs molekulán belüli hidrogénkötés ($ d (\ ce {OH} \ kb. 2,57 $ azonos szinten), a $ \ ce {CO} $ és a $ \ ce {NH} $ kötvény között minden bizonnyal vonzerő is lesz, ami stabilizálja a planaritást. De Ezt nem részletezem, mert ez a nagyon hasznos hibridizációs koncepciótól való elszakadást jelentené.