Reacties
- Het antwoord is niet helemaal eenvoudig, je kunt het antwoord op je vraag daar vinden deepblue.lib.umich.edu/bitstream/handle/2027.42/71115/… maar ik denk dat het zo zou zijn beter als iemand het u ook zou kunnen uitleggen. Ik heb nu geen tijd, maar er is verschil in energie in vergelijking met etheen over de rotatie op de enkele binding. Het is een atropisomeer en.wikipedia.org/wiki/Atropisomeer
- De conformatie van waterstofperoxide (H2O2) wordt gedomineerd door de eenzame paren in plaats van de waterstofatomen. In plaats van de verwachte anti-conformatie in de vrije toestand is de tweevlakshoek 94 °. De conformatie van waterstofperoxide is daarom niet verduisterd of versprongen, maar een tussenliggende structuur. In vaste toestand zal waterstofbinding ervoor zorgen dat de vorm en hoeken veranderen.
- Ik veronderstel dat je met orbitalen / VSEPR zou kunnen redeneren dat waterstof op de ene zuurstof op één lijn komt te staan met een eenzaam paar op de andere zuurstof als een soort waterstofbinding, zou de vlakke versie vereisen dat de zuurstofatomen sp2-gehybridiseerd worden in plaats van sp3-gehybridiseerd, wat ongunstig is vanwege de afstoting van elektronenparen ten gunste van sp3.
- Misschien nuttig: chemistry.stackexchange.com/a/69587/40029
Antwoord
Zoals vermeld in de link van @Shadock, is waterstofperoxide, net als veel meer andere moleculen, onderhevig aan interne rotatie. Wanneer je de twee OH-groepen ten opzichte van elkaar rond de O-O-binding draait, kost dit een bepaalde energie afhankelijk van de relatieve hoek. In de verduisterde configuratie (OH-groepen wijzen in dezelfde richting), is het gemakkelijk te zien dat er een maximum moet zijn in de potentiaal vanwege de Paulli-afstoting. In de anti-verduisterde configuratie (beide OH-groepen wijzen in tegengestelde richting) er is nog een maximum als je de twee dipolen van de groepen anti-uitlijnt. Tussen deze maxima vind je een minimum en het potentieel kan worden uitgebreid als een Fourier-reeks in de relatieve bindingshoek.
$$ V (\ gamma) = \ frac {V_2} {2} \ cos (2 \ gamma) + \ frac {V_4} {2} \ cos (4 \ gamma) + \ ldots $$
waar $ V_2 $ en $ V_4 $ zijn gerelateerd aan de hoogte van de twee barrières. Als de barrières oneindig hoog waren, zouden de OH-groepen fungeren als een kwantumharmonische oscillator in een van de potentiële minima. Aan de andere kant, als de barrière erg klein was, zouden de OH-groepen vrij om elkaar heen draaien. In het geval van waterstofperoxide is de verduisterde barrière zo hoog dat de OH-groepen er nauwelijks over / doorheen kunnen. De onderste barrière is een ander verhaal. Het is hoog genoeg om een paar trillingsniveaus te ondersteunen, maar niet hoog genoeg om te voorkomen dat de OH-groepen door de barrière tunnelen en als gevolg daarvan worden deze energieniveaus in tweeën gesplitst. (In feite worden deze twee niveaus weer opgesplitst door het tunnelen door de hogere barrière, maar aangezien dit zo hoog is, is de splitsing erg klein). Wiskundig gezien is de Schroedinger-vergelijking voor dit periodieke potentieel equivalent aan de Mathieu-vergelijking (of meer algemene Hills-vergelijking).
In het geval van H $ _2 $ O $ _2 $ is het tunnelen zo snel, dat het molecuul rond de onderste barrière trilt met een periode van ~ 100 fs. Als gevolg hiervan moet je om de polariteit te bepalen over deze beweging het gemiddelde nemen, wat resulteert in een netto polariteit.
Merk op dat, als de barrière zou zo hoog zijn dat het tunnelen langzaam genoeg zou zijn, H $ _2 $ O $ _2 $ zou een chiraal molecuul zijn!
Opmerkingen
- Het spijt me ' m sorry, maar ik ' kan het tweede maximum niet halen. Waarom vergroot het afstemmen van de twee dipoolgroepen het potentieel?
- Een intuïtief voorbeeld is de uitlijning van twee staafmagneten; als u de polen in dezelfde richting uitlijnt, heeft u een aantrekkingskracht, terwijl u ' een afstotende kracht zult ervaren wanneer u lijn ze uit, dat wil zeggen, zet de twee noord of sou de polen bij elkaar.