Zgodnie z teorią VSEPR hybrydyzacja atomu centralnego powinna być sp. Jednak mój nauczyciel mówi, że istnieje prawie 100% znak s na orbicie węglowym, który wiąże się z wodorem z innych powodów. Nie mogłem zrozumieć, dlaczego tak się dzieje. Można myśleć o tym jako o azocie, który polaryzuje atom węgla, ale czy nie powinien obniżać charakteru s wiązania C-H? Czego mi brakuje?
Czy jest to oparte na obliczeniach kwantowych (które wykraczają poza mój zakres), jak zwraca uwagę komentator?
Komentarze
- Ok, nie ma potrzeby przepraszać. Teraz znak s i p jest używany w odniesieniu do orbitali, a nie atomów i na pewno nie cząsteczek; niezależnie od tego, jak orbitale są hybrydyzowane, węgiel zawsze ma jeden orbitale si trzy orbitale p. Orbitale mogą mieć różne ilości znaków s i p.
- Poprawiłem kilka niespójności i błędów w moim pytaniu, sprawdź je, przepraszam i dziękuję.
- @orthocresol czy możesz rzucić trochę światła na to
- Nie ' przepraszam, ale ' nie mam uprawnień. Powiem, że jestem nieco sceptyczny co do tego twierdzenia twojego nauczyciela (po pierwsze, jest ono całkowicie bezpodstawne, a po drugie, dlaczego powinien występować różnica w wiązaniu H – C w H – C≡N i H – C≡CH? Nikt nie odważyłby się powiedzieć, że to drugie jest nie sp hybrydyzowane), ale nie ośmielę się powiedzieć, że jest to złe bez pewnych dowodów, i Nie mam teraz ' czasu na wykonywanie obliczeń chemii kwantowej.
- Po pierwsze, to, co mówisz o N, polaryzuje węgiel. bardziej elektroujemne … Jeśli tak jest, wiązania wzdłuż C — > N będą miały więcej znaków p, a aby skompensować znak s, C – > H, s ' znak rośnie. Wykonując podstawowe obliczenia na oprogramowaniu obliczeniowym, faktycznie fakt, że charakter wzrósł przy wiązaniu CH … ALE twierdzenie o prawie 100% jest błędne … (moje obliczenia pokazują prawie 55% s), co jest prawie tak samo stare sp hybrid.
Odpowiedź
$ \ ce {HCN} $ i $ \ ce {HC # CH} $ są liniowe, potrójne, z $ π $ system składający się z dwóch prostopadłych obligacji $ π $ . Byłyby symetryczne w $ \ ce {HC # CH} $ i lekko zniekształcone w $ \ ce {HCN} $ i zostawiają dwa orbitale dla systemu sigma.
W $ \ ce {HCN} $ hybrydyzujemy / łączymy dwa pozostałe orbitale na atomie węgla, które tworzą dwa orbitale wiążące, jeden z wodorem, a drugi z atomem po drugiej stronie węgla (a $ \ ce {C} $ lub $ \ ce {N} $ ). Naturalna pierwsza kombinacja to 50 $ – 50 $ podzielony na dwie $ \ mathrm {sp} $ orbitale, jeden skierowany do $ \ ce {H} $ , a drugi skierowany do klasy $ \ ce {N} $ .
W większości przypadków to wystarczy, ale jeśli będziesz wybredny, możesz wskazać, że elektroujemności $ \ ce {H} $ i $ \ ce {N} $ są zupełnie inne ( $ \ ce {H} $ 2,1 $ , $ \ ce {C} $ 2,5 $ , $ \ ce {N} $ 3,0 USD ), więc azot będzie ciągnął wiązanie $ \ mathrm {sp} $ bardziej niż wodór w swojej klasie $ \ ce {sp} $ bond, więc 50 $ – 50 $ split zmienia się na być może 70 $ – 30 $ (czy twój nauczyciel powiedział $ ~ 100 \% $ – $ 0 \% $ ?), co oznacza, że wodór dostaje się mniej z orbitalu węgla (tj. mniej $ \ mathrm p $ -character, more $ \ mathrm s $ -character z orbitali węglowych), podczas gdy azot dostaje więcej węgla „s $ \ mathrm p $ -orbital.
Jeśli tak jest, $ \ ce {H} $ atom w $ \ ce {HCN} $ powinien być łatwiejszy do usunięcia niż atom H w $ \ ce {HC #CH} $ .Wydaje się, że to prawda: $ pK_ \ mathrm a $ acetylenu to 24 $ (co jest uważane za być dość kwaśnym jak na węglowodór), podczas gdy $ pK_ \ mathrm a $ kwasu cyjanowodorowego wynosi 9,21 $ , dużo bardziej kwaśny (chociaż słaby kwas pod każdym innym względem).
Twój nauczyciel wskazał na coś interesującego, ale dokładny współczynnik podziału pozostaje do obliczenia.