Cum se determină unghiurile de legătură?

The pozițiile atomilor respectivi între ele într-o rețea cristalină (solidă) pot fi determinate prin cristalografie cu raze X. Din aceste poziții, lungimile de legătură și unghiurile de legătură pot fi calculate de asemenea cu precizie.

Probabil cel mai memorabil caz de rezolvare a structurii geometrice a unei molecule a fost Franklin și Gosling Cristalografia cu raze X a ADN-ului , informații folosite ulterior de Watson și Crick pentru a rezolva misterul structurii ADN-ului.

Pentru mulți compuși simpli (binari) formele moleculare și unghiurile de legătură pot fi, de asemenea, determinate teoretic (vezi link).

Comentarii

• I ' aș dori să adăugăm că unghiurile de legătură (precum și lungimile legăturilor) ale moleculelor (simple) din faza gazoasă pot fi determinate prin spectroscopie de rotație. Când se ia spectrul de rotație al unei molecule, se pot determina constantele de rotație care depind de masele atomilor și de pozițiile relative ale atomilor. Când unul sau mai mulți atomi sunt înlocuiți cu un alt izotop (de exemplu, D pentru H) aproximarea Born-Oppenheimer ne spune că pozițiile relative ale atomilor din moleculă nu se schimbă (în SE-ul electronic toate nucleele sunt considerate a fi de masă infinită la ordinea întâi).
• Constantele de rotație se schimbă desigur și de la schimbarea celor pot fi determinate pozițiile relative. Desigur, cu cât este mai mare molecula, cu atât sunt necesare mai multe substituții. Ecuațiile necesare se numesc ecuații Kraitchman.

Folosim repulsia în perechi de electroni cu valență-coajă ( Model VSEPR) pentru a prezice geometria moleculelor și a ionilor legați covalent. După ce se determină modelul și unghiurile prezise, efectuăm calcule folosind ecuația Schrodinger nerelativistă bazată pe modurile vibraționale ale moleculei și le comparăm cu datele spectroscopice pentru acord.

Citând din acest tutorial ,

Modelul VSEPR poate fi explicat în felul următor. Știm că un atom are o carcasă exterioară de electroni de valență. Acești electroni de valență pot fi implicați în formarea legăturilor simple, duble sau triple sau pot fi nepartajate. Fiecare set de electroni, indiferent dacă este împărtășit sau legat, creează o regiune de spațiu încărcată negativ. Am aflat deja că asemenea acuzații se resping reciproc. Modelul VSEPR afirmă că diferitele regiuni care conțin electroni sau nori de electroni în jurul unui atom se întind astfel încât fiecare regiune să fie cât mai departe posibil de celelalte.

Menționezi un unghi de 109,5 grade. Acest unghi se referă la structuri cu patru regiuni de înaltă densitate electronică în jurul atomului central.

Următoarele structuri Lewis prezintă trei molecule al căror atom central este înconjurat de patru nori cu densitate mare de electroni:

^{Sursa imaginii}

Citând din nou din aici ,

Aceste molecule sunt asemănătoare prin faptul că fiecare atom central este înconjurat de patru perechi de electroni, dar diferă prin numărul de perechi de electroni nepartajate de pe atomul central. Amintiți-vă că, deși le-am desenat într-un plan, moleculele sunt tridimensionale și atomii pot fi în fața sau în spatele planului hârtiei. Ce geometrie prezice teoria VSEPR pentru aceste molecule?

Să prezicem forma metanului, CH4. Structura Lewis a metanului arată un atom central înconjurat de patru regiuni separate cu densitate mare de electroni. Fiecare regiune constă dintr-o pereche de electroni care leagă atomul de carbon de un atom de hidrogen. Conform modelului VSEPR, aceste regiuni cu densitate ridicată de electroni se răspândesc din atomul central de carbon în așa fel încât să fie cât mai îndepărtate una de cealaltă.

Puteți prevedea forma rezultată folosind o poliuretan bilă sau marshmallow și patru scobitori. Împingeți scobitorii în minge, asigurându-vă că capetele libere ale scobitorilor sunt cât mai departe unul de celălalt. Dacă le-ați poziționat corect, unghiul dintre oricare două scobitori va fi de 109,5 °.Dacă acoperiți acum acest model cu patru bucăți de hârtie triunghiulare, veți fi construit o figură pe patru fețe numită tetraedru obișnuit. Figura 7.8 prezintă (a) structura Lewis pentru metan, (b) dispunerea tetraedrică a celor patru regiuni cu densitate mare de electroni în jurul atomului central de carbon și (c) un model de metan cu umplere de spațiu.

^{Sursa imaginii}

Odată ce ați prezis unghiul de legătură corespunzător din modelul VSEPR, apoi pe baza acestui model , se poate începe efectuarea calculelor de energie asociate cu diferite moduri vibraționale ale moleculei folosind ecuația Schrodinger non-relativistă. Apoi, comparăm aceste rezultate cu acele valori observate în datele spectroscopice care verifică dacă modelul este corect.

Comentarii

• @ StarDrop, rețineți că atunci când utilizați text sau imagini direct de pe alte site-uri, cel mai puțin pe care îl puteți face este să recunoașteți sursa și să o citați. În mod ideal, ar trebui să verificați și dacă conținutul este licențiat corespunzător, dar este o bună știință să vă recunoașteți sursele.