Hogyan lehet meghatározni a kötés hosszát és szöget egy konjugált pi-rendszerben (polimetin)?

Tehát mekkora átlagos kötési hosszúság és kötési szög van ebben a molekulában, és hogyan számítják ki őket?

Az 1,3-butadién ésszerű modellként szolgál munka.

A kötéshosszakat az irodalomban találhatjuk meg. a szén-szén kettős kötés hossza 1,338 Å, amely kettős kötésre jellemző ( hivatkozás ). A szén-szén egyszeres kötés hossza 1,454 Å, rövidebb a vártnál a rezonancia miatt. Az összes szén $ \ ce {sp ^ 2} $ hibridizálva van, ami azt jelenti, hogy az összes kötési szögnek ~ 120 ° -nak kell lennie.

Ezen információk és vektorok hozzáadásával meghatározhatja bármelyik hosszát polimetin.

Megjegyzések

• 1.338 Â 0,1338 nm, igaz? Ekkor minden kettős kötés 0.1338nm * sin (60 °) = 0.1159nm, és minden egyes kötés 0.1454nm * sin (60 ° ) = 0,1259nm, a molekulaláncon keresztül a tengelyre vetítve. Ez arra a következtetésre vezetne, hogy a fenti molekulám (4 C = C és 4 C-C kötések) körülbelül 0,9672 nm hosszú. Vagy félreértettem?
• Közvetlenül a nm-en. Nem lehet ' t hozzáadni a teljes C = C kötés hosszát plusz 0,1454 * cos (60 °)?
• Nem hiszem, hogy '. Szükségem van a molekula hosszúságára, amely a C atom közötti távolság mindkét végén, feltéve, hogy a molekulának váltakozó kötési szöge van (úgy néz ki, mint a kérdéshez hozzáadott példa kép).
• Az utad teszi értelemben, és ugyanazt a végső számot kapom, mint te.
• @InternetGuy Nem, a töltésszétválasztással járó rezonancia struktúrák a molekula leírása szempontjából nem számítanak annyira, mint a semleges rezonancia struktúráknak.

Gondolkodjon háromszögláncban.

Tekintettel arra, hogy a C1 és C2 (= $ a $), a C2 és C3 (= $ b $) és a $ \ gamma $ kötési szög közötti távolság ismert , a C1 és a C3 közötti távolság

$ c = \ sqrt {a ^ 2 + b ^ 2 -2ab \ cos \ gamma} $

(koszinusz-szabály)

Ha van webhelylicence (vagy torrent) a ChemDraw használatához, létrehozhat egy ilyen struktúrájú 3D modellt, és ptimizálja, hogy megtalálja a legstabilabb konfigurációt. Ez nagy pontossággal megadja a kötés szögeit mindegyiken. Az MM2 funkció segítségével optimalizálhatja és megtalálja a kötéshosszakat is. A ChemDraw egy egyszerű listát ad. Kötéselfordulásokat is generálhat, de meg lehet fogadni, hogy a konjugált pi rendszer sík marad, mivel az sp2 szénkötések körüli forgás energiagátja nagyon magas.

Ha egyszerű egydimenziós A részecske-dobozban modell esetén a " doboz " L hossza a konjugált rendszer hossza lenne. Ez lenne az út, amelyen az elektronok konjugálódnak. Ez nem pontosan az összes sp2 szénatom közötti szaggatott vonal, de meglehetősen szoros, így mondhatja L = (kötések száma konjugált rendszerben) x (ezen kötések átlagos hossza). Ne feledje, hogy ez FELTÉTLEN NEM a C1-C3-C5 stb. Távolsága. szénhidrátok, amelyeket a másik srác említett – nem hinném, hogy pontosan érti, amit megpróbálsz kiszámítani. átmenetek. Nézze meg az egyenletet:

Ebben az egyenletben nf és ni a végleges és egy átmenő elektron kezdeti állapota, h Planck állandója, m az elektron tömege, L pedig a korábban leírtak szerint. A zárójelben lévő mennyiség N + 1-re egyszerűsödik, mivel ni = N / 2 és nf = N / 2 + 1, ahol N a pi elektronok száma a konjugált rendszerben. Ennek koncepcionális megértése érdekében egy molekula alapállapotát úgy töltjük fel, hogy az N / 2 legalacsonyabb energiaszintek kitöltődjenek (mivel az elektronok párban töltik meg ), és minden magasabb energiaszint üres lesz.Amikor elnyeli a fényt, egyik elektronja a legmagasabb kitöltött energiaszintről (HOMO, ni = N / 2-vel) a legalacsonyabb kitöltetlen szintre ugrik (LUMO, nf = N / 2 + 1). Fontos megérteni, hogy ha egy elektront támogatnak, akkor az egyszerűen nem hagyhatja ki az energiaszintet, tehát ha tudja a pi elektronok számát, akkor azt is, hogy mi lesz a HOMO-LUMO átmenet. Ha meg tudja számolni a pi elektronok számát a konjugált rendszerben (például az 1,6-difenil-1,3,5 hexatrién dobozában 3 kettős kötés van, ami 6 pi elektronot jelent), akkor ezt az egyenletet használhatja keresse meg a maximális abszorpció kívánt hullámhosszát. Biztosan látta a klasszikus egyenletet:

ahol c a fénysebesség. Ha helyettesíti ezt az első egyenletbe kell tudnia oldani a maximális abszorpció hullámhosszán. Ne feledje egységeit!