Hur bestäms bindningsvinklar?

positioner av atomer respektive i ett kristallgitter (fast) kan bestämmas genom röntgenkristallografi. Från dessa positioner kan bindningslängder och bindningsvinklar också beräknas exakt.

Förmodligen det mest minnesvärda fallet för att lösa en molekyls geometriska struktur var Franklin och Gosling ”Röntgenkristallografi av DNA , information som senare används av Watson och Crick för att lösa mysteriet med DNA: s struktur.

För många enkla (binära) föreningar molekylära former och bindningsvinklar kan också bestämmas teoretiskt (se länk).

Kommentarer

• I ' vill lägga till att bindningsvinklar (såväl som bindningslängder) av (enkla) molekyler i gasfasen kan bestämmas med rotationsspektroskopi. När man tar rotationsspektrumet för en molekyl kan man bestämma de rotationskonstanter som beror på atommassorna och atomenas relativa positioner. När en eller flera atomer är substituerade med en annan isotop (t.ex. D för H) berättar Born-Oppenheimer-approximationen att atomernas relativa positioner i molekylen inte förändras (i den elektroniska SE anses alla kärnor ha oändlig massa till första ordningen).
• Rotationskonstanterna ändras naturligtvis och från förändringen i dessa kan de relativa positionerna bestämmas. Naturligtvis, ju större molekyl, desto fler substitutioner behövs. Ekvationerna som behövs kallas Kraitchman-ekvationerna.

Vi använder valens-skal-elektronparavstötning ( VSEPR) -modell för att förutsäga geometrin hos kovalent bundna molekyler och joner. Efter att den förutspådda modellen och vinklarna har bestämts utför vi beräkningar med den icke-relativistiska Schrodinger-ekvationen baserat på molekylens vibrationslägen och jämför dem med spektroskopiska data för överenskommelse.

Citering från denna handledning ,

VSEPR-modellen kan förklaras på följande sätt. Vi vet att en atom har ett yttre skal av valenselektroner. Dessa valenselektroner kan vara involverade i bildandet av enkel-, dubbel- eller trippelbindningar, eller de kan inte delas. Varje uppsättning elektroner, oavsett om de inte är delade eller i en bindning, skapar ett negativt laddat område av rymden. Vi har redan lärt oss att likadana avgifter stöter bort varandra. VSEPR-modellen anger att de olika regionerna som innehåller elektroner eller elektronmoln runt en atom sprids ut så att varje region är så långt från de andra som möjligt.

Du nämner en vinkel på 109,5 grader. Denna vinkel avser strukturer med fyra regioner med hög elektrontäthet runt den centrala atomen.

Följande Lewis-strukturer visar tre molekyler vars centrala atom är omgiven av fyra moln med hög elektrontäthet:

^Bildkälla

Citera igen från här ,

Dessa molekyler är lika i och med att varje centralatom omges av fyra elektronpar, men de skiljer sig åt i antalet odelade elektronpar på den centrala atomen. Kom ihåg att även om vi har ritat dem i ett plan, är molekylerna tredimensionella och atomer kan vara framför eller bakom papperet. Vilken geometri förutsäger VSEPR-teorin för dessa molekyler?

Låt oss förutsäga formen av metan, CH4. Lewis-strukturen av metan visar en central atom omgiven av fyra separata regioner med hög elektrontäthet. Varje region består av ett par elektroner som binder kolatomen till en väteatom. Enligt VSEPR-modellen sprids dessa regioner med hög elektrontäthet ut från den centrala kolatomen på ett sådant sätt att de är så långt ifrån varandra som möjligt.

Du kan förutsäga den resulterande formen med hjälp av styrofoam boll eller marshmallow och fyra tandpetare. Peka tandpetarna i bollen och se till att de fria ändarna på tandpetarna är så långt ifrån varandra som möjligt. Om du har placerat dem korrekt kommer vinkeln mellan två tandpetare att vara 109,5 °.Om du nu täcker den här modellen med fyra trekantiga pappersbitar, har du byggt en fyrsidig figur som kallas en vanlig tetraeder. Figur 7.8 visar (a) Lewis-strukturen för metan, (b) det tetraedriska arrangemanget för de fyra regionerna med hög elektrontäthet runt den centrala kolatomen, och (c) en rymdfylld modell av metan.

^Bildkälla

När du förutsäger lämplig bindningsvinkel från VSEPR-modellen baserat på den här modellen kan man börja utföra beräkningar av energi associerad med olika vibrationssätt i molekylen med den icke-relativistiska Schrodinger-ekvationen. Man jämför sedan dessa resultat med de värden som observerats i spektroskopiska data som verifierar att modellen är korrekt.

Kommentarer

• @ StarDrop, notera att när du använder text eller bilder direkt från andra webbplatser är det minsta du kan göra att bekräfta källan och citera den. Du bör helst också kontrollera att innehållet är korrekt licensierat, men det är bra stipendium att erkänna dina källor.