Jak określić długość i kąt wiązania w sprzężonym układzie pi (polimetine)?

A więc jakie są średnie długości wiązań i kąty wiązań w tej cząsteczce i jak są one obliczane?

1,3-butadien powinien służyć jako rozsądny model dla twojego pracy.

W literaturze możemy znaleźć długości wiązań. długość wiązania podwójnego węgiel-węgiel wynosi 1,338 Å, co jest typowe dla wiązania podwójnego ( odniesienie ). Długość pojedynczego wiązania węgiel-węgiel wynosi 1,454 Å, krócej niż oczekiwano z powodu rezonansu. Wszystkie węgle są zhybrydyzowane $ \ ce {sp ^ 2} $, co oznacza, że wszystkie kąty wiązania powinny wynosić ~ 120 °.

Korzystając z tych informacji i dodawania wektorów, możesz określić długość dowolnego polimetine.

Komentarze

• 1.338 Â to 0,1338 nm, prawda? Wtedy każde wiązanie podwójne to 0,1338nm * sin (60 °) = 0,1159nm, a każde pojedyncze wiązanie to 0,1454nm * sin (60 ° ) = 0,1259 nm rzutowane na oś przez łańcuch cząsteczki. To doprowadziłoby mnie do wniosku, że moja cząsteczka powyżej (4 wiązania C = C i 4 wiązania C-C) ma około 0,9672 nm długości. A może źle cię zrozumiałem?
• Zaraz w nm. Czy nie można ' nie po prostu dodać pełnej długości wiązania C = C plus 0,1454 * cos (60 °)?
• Nie ' nie sądzę. Potrzebuję długości cząsteczki, czyli odległości między atomami C na każdym końcu, zakładając, że cząsteczka ma naprzemienne kierunki kąta wiązania (wygląda jak przykładowy obraz dodany do pytania).
• Twój sposób sprawia, że wyczuwam i otrzymuję tę samą ostateczną liczbę co ty.
• @InternetGuy Nie, struktury rezonansowe wymagające rozdzielenia ładunków nie liczą się prawie tak samo, jak neutralne struktury rezonansowe, jeśli chodzi o opisanie cząsteczki.

Pomyśl o łańcuchu trójkątów.

Biorąc pod uwagę, że znana jest odległość między C1 i C2 (= $ a $), odległość między C2 a C3 (= $ b $) oraz kąt wiązania $ \ gamma $ , odległość między C1 i C3 wynosi

$ c = \ sqrt {a ^ 2 + b ^ 2 -2ab \ cos \ gamma} $

(reguła cosinus)

Jeśli masz licencję witryny (lub torrent) na używanie ChemDraw, możesz wygenerować model 3D takiej struktury i zoptymalizuj go, aby znaleźć najbardziej stabilną konfigurację. Zapewni to kąty wiązania na każdym z nich z wysokim stopniem dokładności. Możesz użyć funkcji MM2, aby zoptymalizować i znaleźć długości wiązań. ChemDraw przedstawi prostą listę. Może również generować rotację wiązań, ale można się założyć, że sprzężony układ pi pozostanie płaski, ponieważ bariera energetyczna dla rotacji wokół wiązań węglowych sp2 jest bardzo wysoka.

Jeśli użyjesz prostego jednowymiarowego model cząstki w pudełku, długość L " pudełka " byłaby długością układu sprzężonego. To byłaby ścieżka, wzdłuż której elektrony są sprzężone. Nie jest to dokładnie postrzępiona linia między wszystkimi atomami węgla sp2, ale jest dość blisko, więc możesz powiedzieć L = (liczba wiązań w układzie sprzężonym) x (średnia długość tych wiązań). Zwróć uwagę, że to ABSOLUTNIE NIE jest to odległość między C1-C3-C5-itd. węgle, o których wspomniał drugi facet – nie sądzę, żeby dokładnie rozumiał, co próbujesz obliczyć.

Korzystając z tego modelu, możesz obliczyć długość fali maksymalnej absorpcji na podstawie liczb kwantowych HOMO-LUMO przejścia. Spójrz na równanie:

W tym równaniu nf i ni są elektronicznymi liczbami kwantowymi końcowego i stany początkowe elektronu przechodzącego, h jest stałą Plancka, m jest masą elektronu, a L jest takie, jak opisano wcześniej. Wielkość w nawiasach upraszcza się do N + 1, ponieważ ni = N / 2 i nf = N / 2 + 1, gdzie N to liczba elektronów pi w układzie sprzężonym. Aby zrozumieć to koncepcyjnie, stan podstawowy cząsteczki zostanie zapełniony tak, że najniższe poziomy energii N / 2 zostaną wypełnione (ponieważ elektrony wypełniają je parami ), a wszystkie wyższe poziomy energii będą puste.Kiedy pochłania światło, jeden z jego elektronów przeskakuje z najwyższego poziomu energii wypełnienia (HOMO, przy ni = N / 2) do najniższego poziomu bez wypełnienia (LUMO, gdzie nf = N / 2 + 1). Ważne jest, aby zrozumieć, że promowany elektron nie może po prostu pominąć poziomu energii, więc jeśli znasz liczbę elektronów pi, wiesz również, jakie będzie przejście HOMO-LUMO. Jeśli możesz policzyć liczbę elektronów pi w układzie sprzężonym (np. 1,6-difenylo-1,3,5 heksatrien ma 3 podwójne wiązania w swoim pudełku, co oznacza 6 elektronów pi), możesz użyć tego równania do znajdź żądaną długość fali maksymalnej absorpcji. Z pewnością widzieliście już klasyczne równanie:

gdzie c to prędkość światła. Jeśli podstawimy to w pierwszym równaniu powinieneś być w stanie obliczyć długość fali maksymalnej absorpcji. Uważaj na swoje jednostki!