Jak określa się kąty wiązania?

pozycje atomów względem siebie w sieci krystalicznej (ciało stałe) można określić metodą krystalografii rentgenowskiej. Z tych pozycji można również dokładnie obliczyć długości i kąty wiązań.

Prawdopodobnie najbardziej pamiętnym przypadkiem rozwiązania struktury geometrycznej cząsteczki był Franklin i Gosling „krystalografia rentgenowska DNA , informacje wykorzystane później przez Watsona i Cricka do rozwiązania tajemnicy struktury DNA.

Dla wielu prostych (binarnych) związków kształty molekularne i kąty wiązań można również określić teoretycznie (patrz link).

Komentarze

• I ' d lubię dodać, że kąty wiązań (jak również długości wiązań) (prostych) cząsteczek w fazie gazowej można określić za pomocą spektroskopii rotacyjnej. Biorąc widmo rotacyjne cząsteczki, można określić stałe rotacyjne zależne od mas atomów i ich względnych pozycji. Kiedy jeden lub więcej atomów zostanie zastąpionych innym izotopem (np. D zamiast H), przybliżenie Borna-Oppenheimera mówi nam, że względne pozycje atomów w cząsteczce nie zmieniają się (w elektronowym SE wszystkie jądra są uważane za nieskończoną masę do pierwszego rzędu).
• Stałe obrotowe zmieniają kurs, a od ich zmiany można określić względne pozycje. Oczywiście im większa cząsteczka, tym więcej potrzeba podstawień. Potrzebne równania nazywamy równaniami Kraitchmana.

Używamy odpychania par elektronów walencyjno-powłokowych ( VSEPR) do przewidywania geometrii kowalencyjnie związanych cząsteczek i jonów. Po określeniu przewidywanego modelu i kątów wykonujemy obliczenia przy użyciu nierelatywistycznego równania Schrodingera w oparciu o tryby oscylacyjne cząsteczki i porównujemy je z danymi spektroskopowymi w celu uzgodnienia.

Cytując z ten samouczek ,

Model VSEPR można wyjaśnić w następujący sposób. Wiemy, że atom ma zewnętrzną powłokę elektronów walencyjnych. Te elektrony walencyjne mogą brać udział w tworzeniu wiązań pojedynczych, podwójnych lub potrójnych lub mogą być niewspółdzielone. Każdy zestaw elektronów, czy to niewspółdzielonych, czy w wiązaniu, tworzy ujemnie naładowany obszar przestrzeni. Dowiedzieliśmy się już, że podobne ładunki odpychają się. Model VSEPR stwierdza, że różne regiony zawierające elektrony lub chmury elektronów wokół atomu są rozmieszczone tak, że każdy region jest jak najdalej od pozostałych.

Wspominasz o kącie 109,5 stopnia. Ten kąt odnosi się do struktur z czterema regionami o wysokiej gęstości elektronów wokół centralnego atomu.

Poniższe struktury Lewisa przedstawiają trzy cząsteczki, których centralny atom jest otoczony czterema chmurami o dużej gęstości elektronowej:

^{Źródło obrazu}

Cytując ponownie z tutaj ,

Te cząsteczki są podobne pod tym względem, że każdy centralny atom jest otoczony czterema parami elektronów, ale różnią się liczbą niedzielonych par elektronów w centralnym atomie. Pamiętaj, że chociaż narysowaliśmy je na płaszczyźnie, cząsteczki są trójwymiarowe, a atomy mogą znajdować się przed lub za płaszczyzną papieru. Jaką geometrię przewiduje teoria VSEPR dla tych cząsteczek?

Przeanalizujmy kształt metanu, CH4. Struktura Lewisa metanu przedstawia centralny atom otoczony czterema oddzielnymi regionami o dużej gęstości elektronowej. Każdy region składa się z pary elektronów łączących atom węgla z atomem wodoru. Zgodnie z modelem VSEPR, te obszary o dużej gęstości elektronowej rozchodzą się od centralnego atomu węgla w taki sposób, że znajdują się jak najdalej od siebie.

Wynikowy kształt można przewidzieć za pomocą styropianu kulka lub ptasie mleczko i cztery wykałaczki. Wbij wykałaczki w kulkę, upewniając się, że wolne końce wykałaczek znajdują się jak najdalej od siebie. Jeśli umieściłeś je prawidłowo, kąt między dowolnymi dwoma wykałaczkami będzie wynosił 109,5 °.Jeśli teraz pokryjesz ten model czterema trójkątnymi kawałkami papieru, utworzysz czteroboczną figurę zwaną regularnym czworościanem. Rysunek 7.8 przedstawia (a) strukturę Lewisa dla metanu, (b) tetraedryczne rozmieszczenie czterech regionów o wysokiej gęstości elektronowej wokół centralnego atomu węgla oraz (c) model wypełnienia przestrzeni metanu.

^{Źródło obrazu}

Po przewidzeniu odpowiedniego kąta wiązania z modelu VSEPR, a następnie na podstawie tego modelu , można przystąpić do obliczeń energii związanej z różnymi modami drgań cząsteczki przy użyciu nierelatywistycznego równania Schrodingera. Następnie porównuje się te wyniki z wartościami zaobserwowanymi w danych spektroskopowych, które potwierdzają poprawność modelu.

Komentarze

• @ StarDrop, pamiętaj, że używając tekstu lub obrazów bezpośrednio z innych witryn, przynajmniej możesz podać źródło i zacytować je. Najlepiej byłoby również sprawdzić, czy treść jest odpowiednio licencjonowana, ale warto poznać źródła.