I formamid ser nitrogenene ut til å være $ \ ce {sp ^ 3} $ hybridisert, noe som antyder tetrahedral geometri. Analyse viser imidlertid at molekylet faktisk er nesten plan med bindingsvinkler nær 120 grader.
EDIT: som foreslått av Martin og en annen plakat, er hybridisering et grovt konsept. Så kanskje hybridisering av nitrogen ved videre analyse best skal beskrives som et sted mellom $ \ ce {sp ^ 3} $ og $ \ ce {sp ^ 2} $. Dette vil imidlertid fortsatt kreve planaritet, ikke sant? Pi-bindinger dannes gjennom ovennevnte og under elektronparing i p-orbitaler; effektiv binding oppnås når disse p-orbitalene er parallelle i forhold til hverandre.
Jeg tenker at dette har å gjøre med den delvise dobbeltbindingskarakteren i molekylet (synes også å være noe ionisk karakter til molekylet – sannsynligvis på grunn av elektronuttrekkende effekter av nitrogen og oksygen) .
Dette er standardsvaret. Ville imidlertid intramolekylær hydrogenbinding også spille en rolle? Kunne du ikke » t Det er en hydrogenbinding mellom det perifere hydrogenet på nitrogenet og oksygenet? Kunne ikke dette også hjelpe med å oppnå de 120 graders bindingsvinkler?
Kommentarer
- Det som synes meg er rart er ditt forslag om at OH-hydrogenbinding kan være involvert: ingen av hydrogenene er i nærheten av oksygenet, og selv om de var det, aner jeg ikke hvorfor du ' forventer at for å fremme planaritet . Du har kanskje bygget opp noen feilaktige intuisjoner om hydrogenbindinger som du kanskje vil gjennomgå og muligens prøve å avlære.
Svar
De fleste amidene er plane (på grunn av steriske årsaker kan begrensningen løftes) og det er også formamid.
Karbonet er åpenbart $ \ ce {sp ^ 2} $ hybridisert ( ettersom dette konseptet er veldig godt anvendelig her), og organisere dets ligander i ett plan med omtrent $ 120 ^ \ circ $ vinkler. Naturligvis vil man anta at nitrogenet er $ \ ce {sp ^ 3} $ hybridisert, noe som er tilfelle for de fleste aminer. Inversjonsbarrieren for disse molekylene er imidlertid (avhengig av substituentene) veldig lav. $$ \ ce {[NH3] ^ {pyr-top} < = > [NH3] ^ {TS-plan} < = > [NH3] ^ {pyr-bot}} $$ For nitrogenet som betyr å gå fra $ \ ce {sp ^ 3} $ til $ \ ce {sp ^ 2} $ og tilbake igjen. Du kan nå stabilisere den mellomliggende strukturen med konjugering, og det er nøyaktig tilfelle her. I diagrammet refererer det til oppføring 2. Dette fører til at nitrogenet mest sannsynlig er av $ \ ce {sp ^ 2} $ hybridisering, og at det eneste paret for oppføring en vil være i en $ \ ce {p} $ omløp.
Bøyningen skjer som angitt i diagrammet ditt ved overlappingen av den banen med den antikondenserende $ \ pi ^ * ~ \ ce {C-O} $ orbitalen. Dette fører til at $ \ ce {N-C} $ obligasjonsordren øker, mens $ \ ce {C-O} $ BO må reduseres.
Alle disse resonansstrukturene er bare beskrivelser av ekstreme stater, sannheten ligger mellom dem. Følgende skjema vurderer de vanligste og legger til en tredje, som kan forklare delokalisering (på en ikke-tradisjonell Lewis-måte) opp til et visuelt synspunkt.
I molekylær orbitalteori kan du danne 3-senter orbitaler fra alle molekyler vinkelrett på molekylær slette. Hvis du velger dette flyet til å være $ xy $, vil de bidragende orbitalene være $ \ ce {p _ {$ z $}} $. Følgende ordning kan støtte dette kravet, de neddypede orbitalene ble oppnådd ved en BP86 / cc-PVTZ-beregning. (HOMO er et ensomt par oksygen i planet.)
Selv om det absolutt ikke er noen intramolekylær hydrogenbinding ($ d (\ ce {OH} \ ca. 2,57 $ samme nivå), vil det også absolutt være en attraksjon mellom $ \ ce {CO} $ og $ \ ce {NH} $ obligasjonen som hjelper til med å stabilisere planariteten. Jeg vil ikke gå i detalj om det, fordi det vil innebære å bryte vekk fra det veldig praktiske hybridiseringskonseptet.