Comentários
- A resposta não é muito fácil, você pode encontrar a resposta para sua pergunta lá deepblue.lib.umich.edu/bitstream/handle/2027.42/71115/… , mas acho que seria melhor se alguém pudesse explicar também a você. Não tenho tempo agora, mas há diferença de energia na comparação com o eteno sobre a rotação na ligação simples. É um atropisômero en.wikipedia.org/wiki/Atropisomer
- A conformação do peróxido de hidrogênio (H2O2) é dominada pelos pares solitários em vez dos átomos de hidrogênio. Em vez da anti-conformação esperada no estado livre, o ângulo diedro é 94 °. A conformação do peróxido de hidrogênio, portanto, não é eclipsada nem escalonada, mas uma estrutura intermediária. Quando no estado sólido, a ligação de hidrogênio fará com que a forma e os ângulos mudem.
- Suponho que você poderia raciocinar com orbitais / VSEPR que para o hidrogênio em um oxigênio se alinhar com um par solitário no outro oxigênio como um tipo de ligação de hidrogênio, a versão planar exigiria que os oxigênios fossem hibridizados com sp2 em vez de hibridizados com sp3, o que é desfavorecido devido à repulsão do par de elétrons favorecendo sp3.
- Talvez útil: chemical.stackexchange.com/a/69587/40029
Resposta
Conforme declarado no link fornecido por @Shadock, o peróxido de hidrogênio, como muitas outras moléculas, está sujeito a uma rotação interna prejudicada. Quando você gira os dois grupos OH em relação um ao outro em torno da ligação O-O, isso requer uma certa energia dependendo do ângulo relativo. Na configuração eclipsada (grupos OH apontando na mesma direção), é fácil ver que deve haver um máximo no potencial devido à repulsão de Paulli. Na configuração anti-eclipsada (ambos os grupos OH apontando em direções opostas) há outro máximo quando você anti-alinha os dois dipolos dos grupos. Entre esses máximos, você encontrará um mínimo e o potencial pode ser expandido como uma série de Fourier no ângulo de ligação relativo
$$ V (\ gamma) = \ frac {V_2} {2} \ cos (2 \ gamma) + \ frac {V_4} {2} \ cos (4 \ gamma) + \ ldots $$
onde $ V_2 $ e $ V_4 $ estão relacionados às alturas das duas barreiras. Se as barreiras fossem infinitamente altas, os grupos OH atuariam como um oscilador harmônico quântico em um dos mínimos potenciais. Por outro lado, se a barreira fosse muito pequena, os grupos OH girariam livremente em torno uns dos outros. No caso do peróxido de hidrogênio, a barreira eclipsada é tão alta que os grupos OH dificilmente podem passar por cima / por ela. A barreira inferior é uma história diferente. É alto o suficiente para suportar alguns níveis vibracionais, mas não alto o suficiente para evitar que os grupos OH entrem em um túnel através da barreira e, como consequência, esses níveis de energia são divididos em dois. (Na verdade, esses dois níveis são novamente divididos pelo túnel através da barreira mais alta, mas como ela é tão alta, a divisão é muito pequena). Matematicamente, a equação de Schroedinger para este potencial periódico é equivalente à equação de Mathieu (ou mais geral equação de Hill).
No caso de H $ _2 $ O $ _2 $ o tunelamento é tão rápido, que a molécula vibra em torno da barreira inferior com um período de ~ 100 fs. Como consequência, para determinar a polaridade, você deve calcular a média desse movimento, resultando em uma polaridade líquida.
Observe que, se a barreira seria tão alta que o tunelamento seria suficientemente lento, H $ _2 $ O $ _2 $ seria uma molécula quiral!
Comentários
- Eu ' lamento, mas não ' não consigo o segundo máximo. Por que o anti-alinhamento dos dois grupos dipolo aumenta o potencial?
- Um exemplo intuitivo é o alinhamento de duas barras magnéticas; se você alinhar os pólos na mesma direção, terá uma força atrativa, enquanto ' experimentará uma força repulsiva ao usar alinhe-os, ou seja, coloque os dois norte ou sou os pólos juntos.