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- La risposta non è abbastanza semplice, puoi trovare la risposta alla tua domanda lì deepblue.lib.umich.edu/bitstream/handle/2027.42/71115/… ma immagino che sarebbe meglio se qualcuno potesse spiegarlo anche a te. Non ho tempo in questo momento, ma cè una differenza di energia rispetto alletene riguardo alla rotazione sul singolo legame. È un atropisomero en.wikipedia.org/wiki/Atropisomer
- La conformazione del perossido di idrogeno (H2O2) è dominata dalle coppie solitarie piuttosto che gli atomi di idrogeno. Invece della prevista anti conformazione nello stato libero, langolo diedro è 94 °. La conformazione del perossido di idrogeno non è quindi né eclissata né sfalsata ma una struttura intermedia. Quando nello stato solido il legame a idrogeno farà cambiare la forma e gli angoli.
- Suppongo che potresti ragionare con orbitali / VSEPR che per lidrogeno su un ossigeno si allinei con una coppia solitaria sullaltro ossigeno come una sorta di legame a idrogeno, la versione planare richiederebbe che gli ossigeni fossero ibridati sp2 anziché ibridati sp3, il che è sconsigliato a causa della repulsione della coppia di elettroni che favorisce sp3.
- Forse utile: chemistry.stackexchange.com/a/69587/40029
Risposta
Come affermato nel link fornito da @Shadock, il perossido di idrogeno, come molte altre molecole, è soggetto a rotazione interna ostacolata. Quando si ruotano i due gruppi OH luno rispetto allaltro attorno al legame O-O, ciò richiede una certa energia a seconda dellangolo relativo. Nella configurazione eclissata (gruppi OH che puntano nella stessa direzione), è facile vedere che ci deve essere un massimo nel potenziale dovuto alla repulsione di Paulli. Nella configurazione anti-eclissata (entrambi i gruppi OH puntano in direzioni opposte) cè un altro massimo quando si anti allinea i due dipoli dei gruppi. Tra questi massimi, troverai un minimo e il potenziale può essere espanso come una serie di Fourier nellangolo di legame relativo
$$ V (\ gamma) = \ frac {V_2} {2} \ cos (2 \ gamma) + \ frac {V_4} {2} \ cos (4 \ gamma) + \ ldots $$
dove $ V_2 $ e $ V_4 $ sono relativi alle altezze delle due barriere. Se le barriere fossero infinitamente alte, i gruppi OH agirebbero come un oscillatore armonico quantistico in uno dei minimi potenziali. Daltra parte, se la barriera fosse molto piccola, i gruppi OH ruoterebbero liberamente luno intorno allaltro. Nel caso del perossido di idrogeno, la barriera eclissata è così alta che i gruppi OH difficilmente riescono a superarla / attraversarla. La barriera inferiore è una storia diversa. È abbastanza alto da supportare alcuni livelli vibrazionali, ma non abbastanza da impedire ai gruppi OH di entrare in tunnel attraverso la barriera e, di conseguenza, questi livelli di energia sono divisi in due. (In effetti, questi due livelli sono nuovamente divisi dal tunneling attraverso la barriera più alta, ma poiché questa è così alta la divisione è molto piccola). Matematicamente, lequazione di Schroedinger per questo potenziale periodico è equivalente allequazione di Mathieu (o più generale equazione di Hill).
Nel caso di H $ _2 $ O $ _2 $ il tunneling è così veloce, che la molecola vibra attorno alla barriera inferiore con un periodo di ~ 100 fs. Di conseguenza, per determinare la polarità, è necessario calcolare la media su questo movimento, ottenendo una polarità netta.
Nota che, se la barriera sarebbe così alta che il tunneling sarebbe sufficientemente lento, H $ _2 $ O $ _2 $ sarebbe una molecola chirale!
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- ' Mi dispiace ma ' non ottiene il secondo massimo. Perché anti-allineare i due gruppi di dipoli aumenta il potenziale?
- Un esempio intuitivo è lallineamento di due barre magnetiche; se allinei i poli nella stessa direzione, hai una forza attrattiva mentre ' sperimenterai una forza repulsiva quando fai allinearli, cioè mettere i due nord o sud esimo poli insieme.