Elektronmikroskop kan ikke tydelig skildre den eksakte formen og strukturen til atomer og molekyler, selv om det viser et vagt, overskyet bilde. I AP-kjemiklassen min lærte jeg at bindingsvinkelen til noen molekyler er 109,5 grader. Hvordan bestemmes denne bindingsvinkelen så presist, hvis bindingene ikke kan observeres nøyaktig gjennom et mikroskop?
Kommentarer
- no.wikipedia.org/wiki/Molecular_geometry
Svar
posisjoner av atomer henholdsvis i et krystallgitter (fast) kan bestemmes ved røntgenkrystallografi. Fra disse posisjonene kan bindingslengder og bindingsvinkler også beregnes nøyaktig.
Sannsynligvis det mest minneverdige tilfellet med å løse den geometriske strukturen til et molekyl var Franklin og Gosling «s røntgenkrystallografi av DNA , informasjon senere brukt av Watson og Crick for å løse mysteriet med DNAs struktur.
For mange enkle (binære) forbindelser molekylære former og bindingsvinkler kan også bestemmes teoretisk (se lenke).
Kommentarer
- I ' ønsker å legge til at bindingsvinkler (så vel som bindingslengder) av (enkle) molekyler i gassfasen kan bestemmes ved rotasjonsspektroskopi. Når man tar rotasjonsspekteret til et molekyl, kan man bestemme rotasjonskonstantene som avhenger av massene til atomene og atomenes relative posisjon. Når ett eller flere atomer er substituert med en annen isotop (f.eks. D for H), forteller Born-Oppenheimer-tilnærmingen oss at atomenes relative posisjoner i molekylet ikke endres (i den elektroniske SE anses alle kjerner å ha uendelig masse til første orden).
- Rotasjonskonstantene endrer kurs og fra endringen i de relative posisjonene kan bestemmes. Jo større molekylet er, jo flere erstatninger er det nødvendig. Likningene som trengs kalles Kraitchman-ligningene.
Svar
Vi bruker elektronpar-frastøtelse med valens-skall ( VSEPR) -modell for å forutsi geometrien til kovalent bundet molekyler og ioner. Etter at den forutsagte modellen og vinklene er bestemt, utfører vi beregninger ved hjelp av den ikke-relativistiske Schrodinger-ligningen basert på vibrasjonsmodusene til molekylet og sammenligner de med de spektroskopiske dataene for enighet. fdbc3aa6cc «>
denne opplæringen ,
VSEPR-modellen kan forklares på følgende måte. Vi vet at et atom har et ytre skall av valenselektroner. Disse valenselektronene kan være involvert i dannelsen av enkelt-, dobbelt- eller trippelbindinger, eller de kan ikke deles. Hvert sett med elektroner, enten de ikke er delte eller i en binding, skaper et negativt ladet område av rommet. Vi har allerede lært at like kostnader frastøter hverandre. VSEPR-modellen sier at de forskjellige regionene som inneholder elektroner eller elektronskyer rundt et atom spres ut slik at hver region er så langt fra de andre som mulig.
Du nevner en vinkel på 109,5 grader. Denne vinkelen refererer til strukturer med fire regioner med høy elektrontetthet rundt det sentrale atomet.
Følgende Lewis-strukturer viser tre molekyler hvis sentrale atom er omgitt av fire skyer med høy elektrontetthet:
Sitat igjen fra her ,
Disse molekylene er like ved at hvert sentrale atom er omgitt av fire elektronpar, men de varierer i antall ikke-delte elektronpar på det sentrale atomet. Husk at selv om vi har tegnet dem i et plan, er molekylene tredimensjonale og atomer kan være foran eller bak papiret. Hvilken geometri forutsier VSEPR-teorien for disse molekylene?
La oss forutsi formen på metan, CH4. Lewis-strukturen til metan viser et sentralt atom omgitt av fire separate regioner med høy elektrontetthet. Hver region består av et par elektroner som binder karbonatomet til et hydrogenatom. I henhold til VSEPR-modellen spredes disse regionene med høy elektrondensitet fra det sentrale karbonatomet på en slik måte at de er så langt fra hverandre som mulig.
Du kan forutsi den resulterende formen ved hjelp av styrofoam ball eller marshmallow og fire tannpirker. Stikk tannpirkerne i ballen, og pass på at de frie endene på tannpirkerne er så langt fra hverandre som mulig. Hvis du har plassert dem riktig, vil vinkelen mellom to tannpirkere være 109,5 °.Hvis du nå dekker denne modellen med fire trekantede papirstykker, vil du ha bygget en firesidig figur som kalles en vanlig tetraeder. Figur 7.8 viser (a) Lewis-strukturen for metan, (b) det tetraedriske arrangementet av de fire regionene med høy elektrondensitet rundt det sentrale karbonatomet, og (c) en romfyllingsmodell av metan.
Når du forutser riktig bindingsvinkel fra VSEPR-modellen, basert på denne modellen , kan man begynne å utføre beregninger av energi assosiert med forskjellige vibrasjonsmodi av molekylet ved hjelp av den ikke-relativistiske Schrodinger-ligningen. Man sammenligner deretter resultatene med de verdiene som er observert i spektroskopiske data som verifiserer at modellen er riktig.
Kommentarer
-
@StarDrop, merk at når du bruker tekst eller bilder direkte fra andre nettsteder, er det minste du kan gjøre å erkjenne kilden og sitere den. Du bør ideelt sett også sjekke at innholdet er riktig lisensiert, men det er godt stipend å anerkjenne kildene dine.