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- Die Antwort ist nicht ganz einfach, die Antwort auf Ihre Frage finden Sie dort deepblue.lib.umich.edu/bitstream/handle/2027.42/71115/… aber ich denke, das wäre es Besser, wenn jemand es dir auch erklären könnte. Ich habe momentan keine Zeit, aber im Vergleich zu Ethen gibt es einen Unterschied in der Energie bezüglich der Rotation der Einfachbindung. Es ist ein Atropisomer en.wikipedia.org/wiki/Atropisomer
- Die Konformation von Wasserstoffperoxid (H2O2) wird von den Einzelpaaren dominiert eher als die Wasserstoffatome. Anstelle der erwarteten Antikonformation im freien Zustand beträgt der Diederwinkel 94 °. Die Konformation von Wasserstoffperoxid ist daher weder verdeckt noch versetzt, sondern eine Zwischenstruktur. Im Festkörper ändern Wasserstoffbrücken die Form und die Winkel.
- Ich nehme an, Sie könnten mit Orbitalen / VSEPR argumentieren, dass Wasserstoff auf einem Sauerstoff mit einem einzigen Paar auf dem anderen Sauerstoff als ausgerichtet ist Als eine Art Wasserstoffbindung würde die planare Version erfordern, dass die Sauerstoffatome sp2-hybridisiert und nicht sp3-hybridisiert werden, was aufgrund der Abstoßung von Elektronenpaaren zugunsten von sp3 ungünstig ist.
- Vielleicht nützlich: Chemistry.stackexchange.com/a/69587/40029
Antwort
Wie in dem von @Shadock bereitgestellten Link angegeben, unterliegt Wasserstoffperoxid wie viele andere Moleküle einer behinderten Innenrotation. Wenn Sie die beiden OH-Gruppen gegeneinander um die O-O-Bindung drehen, erfordert dies abhängig vom relativen Winkel eine bestimmte Energie. In der verdeckten Konfiguration (OH-Gruppen, die in die gleiche Richtung zeigen) ist leicht zu erkennen, dass aufgrund der Paulli-Abstoßung ein Maximum im Potential vorhanden sein muss. In der verdeckten Konfiguration (beide OH-Gruppen zeigen in entgegengesetzte Richtungen) Es gibt ein weiteres Maximum, wenn Sie die beiden Dipole der Gruppen anti-ausrichten. Zwischen diesen Maxima finden Sie ein Minimum und das Potential kann als Fourier-Reihe im relativen Bindungswinkel
$$ erweitert werden V (\ gamma) = \ frac {V_2} {2} \ cos (2 \ gamma) + \ frac {V_4} {2} \ cos (4 \ gamma) + \ ldots $$
wobei $ V_2 $ und $ V_4 $ beziehen sich auf die Höhe der beiden Barrieren. Wenn die Barrieren unendlich hoch wären, würden die OH-Gruppen in einem der möglichen Minima als quantenharmonischer Oszillator wirken. Wenn andererseits die Barriere sehr klein wäre, würden sich die OH-Gruppen frei umeinander drehen. Im Fall von Wasserstoffperoxid ist die verdeckte Barriere so hoch, dass die OH-Gruppen sie kaum überschreiten können. Die untere Barriere ist eine andere Geschichte. Es ist hoch genug, um einige Schwingungsniveaus zu unterstützen, aber nicht hoch genug, um zu verhindern, dass die OH-Gruppen durch die Barriere tunneln, und infolgedessen werden diese Energieniveaus in zwei Teile geteilt. (Tatsächlich werden diese beiden Ebenen durch das Tunneln durch die höhere Barriere wieder aufgeteilt, aber da diese so hoch ist, ist die Aufteilung sehr gering). Mathematisch entspricht die Schrödinger-Gleichung für dieses periodische Potential der Mathieu-Gleichung (oder einer allgemeineren Hillschen Gleichung).
Im Fall von H $ _2 $ O $ _2 $ ist das Tunneln so schnell, dass das Molekül mit einer Periode von ~ 100 fs um die untere Barriere schwingt. Um die Polarität zu bestimmen, müssen Sie daher über diese Bewegung mitteln, was zu einer Nettopolarität führt.
Beachten Sie, dass, wenn Die Barriere wäre so hoch, dass das Tunneln ausreichend langsam wäre, H $ _2 $ O $ _2 $ wäre ein chirales Molekül!
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- Es tut mir ' leid, aber ich ' erhalte nicht das zweite Maximum. Warum erhöht Anti-Aligning der beiden Dipolgruppen das Potenzial?
- Ein intuitives Beispiel ist die Ausrichtung von zwei Stabmagneten. Wenn Sie die Pole in die gleiche Richtung ausrichten, haben Sie eine Anziehungskraft, während Sie ' eine abstoßende Kraft erfahren, wenn Sie anti Richten Sie sie aus, dh setzen Sie die beiden nach Norden oder nach Süden th Pole zusammen.