În formamidă, azotii par a fi $ \ ce {sp ^ 3} $ hibridizați, implicând geometrie tetraedrică. Cu toate acestea, analiza arată că molecula este de fapt foarte aproape plană, cu unghiuri de legătură apropiate de 120 de grade.
EDIT: așa cum sugerează Martin și un alt poster, hibridizarea este un concept dur. Deci, probabil, hibridizarea azotului după o analiză ulterioară ar trebui descrisă cel mai bine ca undeva între $ \ ce {sp ^ 3} $ și $ \ ce {sp ^ 2} $. Cu toate acestea, acest lucru ar necesita încă planaritate, corect? Legăturile Pi se formează prin asocierea electronilor de mai sus și de dedesubt în orbitali p; o legătură eficientă se realizează atunci când acești orbitali p sunt paraleli unul față de celălalt.
Cred că acest lucru are legătură cu caracterul parțial de dublă legătură din moleculă (pare, de asemenea, un anumit caracter ionic al moleculei – probabil datorită efectelor de retragere a electronilor ale azotului și oxigenului) .
Acesta este răspunsul standard. Cu toate acestea, legătura intramoleculară de hidrogen ar avea și ea un rol? Există o legătură de hidrogen între hidrogenul periferic pe azot și oxigen? Acest lucru nu ar putea ajuta, de asemenea, la realizarea unghiurilor de legătură de 120 de grade?
Comentarii
- Ceea ce mi se pare ciudat este sugestia dumneavoastră că legătura cu hidrogen OH ar putea fi implicat: niciunul dintre hidrogeni nu este nicăieri lângă oxigenul și, chiar dacă ar fi, nu am idee de ce ' te aștepți ca să promovezi planaritatea S-ar putea să fi acumulat câteva intuiții incorecte despre legăturile de hidrogen pe care ați putea dori să le examinați și, eventual, să încercați să le învățați.
Răspuns
Majoritatea amidelor sunt plane (din motive sterice restricția poate fi ridicată) și la fel este și formamida.
Carbonul este evident $ \ ce {sp ^ 2} $ hibridizat ( deoarece acest concept este foarte bine aplicabil aici), prin urmare organizarea liganzilor acestuia într-un singur plan cu aproximativ $ 120 ^ \ circ $ unghiuri. Bineînțeles, s-ar presupune că azotul este hibridizat $ \ ce {sp ^ 3} $, ceea ce este cazul majorității aminelor. Cu toate acestea, bariera de inversiune pentru aceste molecule este (în funcție de substituenți) foarte scăzută. $$ \ ce {[NH3] ^ {pyr-top} < = > [NH3] ^ {TS-plan} < = > [NH3] ^ {pyr-bot}} $$ Pentru azotul înseamnă a merge de la $ \ ce {sp ^ 3} $ la $ \ ce {sp ^ 2} $ și înapoi din nou. Acum puteți stabiliza structura intermediată prin conjugare, și acesta este exact cazul aici. În graficul dvs., se referă la intrarea 2. Acest lucru determină cel mai probabil ca azotul să fie de hibridizare $ \ ce {sp ^ 2} $, iar perechea de intrare singură ar fi într-un orbital $ \ ce {p} $.
Conjugarea are loc așa cum este indicat în diagrama dvs. prin suprapunerea acelui orbital cu orbitalul anti-legare $ \ pi ^ * ~ \ ce {C-O} $. Acest lucru determină creșterea ordinului de obligațiuni $ \ ce {N-C} $, în timp ce $ \ ce {C-O} $ BO trebuie să scadă.
Toate acele structuri de rezonanță sunt doar descrieri ale stărilor extreme, adevărul stă între ele. Următoarea schemă consideră cele mai frecvente și adaugă o a treia, care ar putea explica delocalizarea (într-un mod netradițional Lewis) până la un anumit punct vizual.
În teoria orbitalelor moleculare puteți forma orbitali cu 3 centri din toate moleculele perpendiculare pe câmpia moleculară. Dacă alegeți ca acest avion să fie $ xy $, atunci orbitalele care contribuie vor fi $ \ ce {p _ {$ z $}} $. Următoarea schemă poate susține această afirmație, orbitalii descriși au fost obținuți printr-un calcul BP86 / cc-PVTZ. (HOMO este o pereche singură de oxigen în plan.)
Deși nu există cu siguranță o legătură de hidrogen intra moleculară ($ d (\ ce {OH} \ aproximativ 2,57 $ același nivel), cu siguranță va exista și o atracție între obligațiunea $ \ ce {CO} $ și $ \ ce {NH} $ care va ajuta la stabilizarea planarității. Dar Nu voi intra în detalii despre acest lucru, deoarece ar implica ruperea de la conceptul de hibridizare foarte la îndemână.