Длина связи
В молекулярной геометрии длина связи или расстояние связей определяется как среднее расстояние между ядрами двух священных атомов в молекуле . Это передаваемое свойство связи между атомами фиксированных типов, относительно независимо от остальной части молекулы.
Объяснение
[ редактировать ]Длина связи связана с порядком связи : когда больше электронов участвуют в формировании связи, связь короче. Длина связи также обратно связана с прочностью связи и энергией диссоциации связи : все остальные факторы равны, более сильная связь будет короче. В связи между двумя одинаковыми атомами половина расстояния связи равна ковалентному радиусу .
Длина связей измеряется в твердой фазе с помощью рентгеновской дифракции или аппроксимируется в газовой фазе с помощью микроволновой спектроскопии . Связь между данной парой атомов может варьироваться между различными молекулами. Например, углерод с водородными связями в метане отличается от таковых в метилхлориде . Однако можно сделать обобщения, когда общая структура такая же.
Длина связей углерода с другими элементами
[ редактировать ]Таблица с экспериментальными отдельными связями для углерода с другими элементами приведена ниже. Длина связи приведена в пикометрах . По приближению расстояние связей между двумя разными атомами - это сумма отдельных ковалентных радиусов (они приведены в статьях химических элементов для каждого элемента). качестве общей тенденции расстояния связей уменьшаются по ряду в периодической таблице и увеличивают группу В . Эта тенденция идентична тенденции атомного радиуса .
| Связанный элемент | Длина связи ( PM ) | Группа |
|---|---|---|
| ЧАС | 106–112 | группа 1 |
| Быть | 193 | группа 2 |
| Мг | 207 | группа 2 |
| Беременный | 156 | Группа 13 |
| Ал | 224 | Группа 13 |
| В | 216 | Группа 13 |
| В | 120–154 | Группа 14 |
| И | 186 | Группа 14 |
| С | 214 | Группа 14 |
| Пб | 229 | Группа 14 |
| Не | 147–210 | Группа 15 |
| П | 187 | Группа 15 |
| Как | 198 | Группа 15 |
| Сб | 220 | Группа 15 |
| С | 230 | Группа 15 |
| А | 143–215 | Группа 16 |
| С | 181–255 | Группа 16 |
| Герметичный | 192 | группа 6 |
| С | 198–271 | Группа 16 |
| А | 205 | Группа 16 |
| Для | 208 | группа 6 |
| В | 206 | группа 6 |
| Фон | 134 | Группа 17 |
| Калькуляция | 176 | Группа 17 |
| Бренд | 193 | Группа 17 |
| я | 213 | Группа 17 |
Длина связей в органических соединениях
[ редактировать ]Длина связи между двумя атомами в молекуле зависит не только от атомов, но и от таких факторов, как орбитальная гибридизация и электронная и стерическая природа заместителей . Длина связи углерода -углерода (C - C) в алмазе составляет 154 вечера. Обычно считается средней длиной для отдельной связи с углеродной углеродом, но также является самой большой длиной связи, которая существует для обычных углеродных ковалентных связей. Поскольку одна атомная единица длины (то есть радиус бор) составляет 52,9177 вечера, длина связи C - C составляет 2,91 атомных единиц или приблизительно три радиуса Бора.
Необычно длинные длины связи существуют. Текущий держатель записей для самой длинной связи с CC с длиной 186,2 вечера составляет 1,8 бис (5-гидроксидибензо [A, D] циклогептипен-5-ил) нафталин, [ 2 ] Одна из многих молекул в категории гексарильских этанов , которые являются производными, основанными на гексафенилетановом скелете. Бонд расположена между углеродами C1 и C2, как показано на картинке ниже.
Другим заметным соединением с необычайной длиной связи CC является трициклобутабензол о длине связи 160 , в котором сообщается вечера. Самая длинная связь CC в категории циклобутабензола составляет 174 вечера на основе рентгеновской кристаллографии . [ 3 ] В этом типе соединения кольцо циклобутана приведет к принудительному углам на 90 ° на атомах углерода, соединенном с бензольным кольцом, где они обычно имеют углы 120 °.
Существование очень длинной длины связи C-C до 290 вечера утверждается в димере двух тетрацианоэтилена- дианионов, хотя это касается двухэлектрон-4-центрированной связи. [ 4 ] [ 5 ] Этот тип связи также наблюдался в нейтральных феналенильных димерах. Длина связи этих так называемых «Блинных связей» [ 6 ] до 305 вечера.
Также возможны более короче, чем в среднем расстояния связи C-C: алкены и алкины имеют длину связи соответственно 133 и 120 вечера из-за увеличения S-символа сигма -связи . В бензоле все связи имеют одинаковую длину: 139 вечера. Углеродные одноуглеродные отдельные связи Увеличение S-Шарактер также заметен в центральной связи диацетилена ( 137 вечера) и связи с определенным димером тетраэдранов (144 вечера).
В пропионитриле группа Cyano снимает электроны, что также приводит к снижению длины связи (144 вечера). Сжатие связи C - C также возможно при применении деформации . Необычное органическое соединение существует, называемое метилциклофном с очень короткой связи в 147 вечера для метильной группы, сжимаемой между триптикеном и фенильной группой. В эксперименте в Силико дистанция связи 136 вечера было оценено для неопентана, заблокированного в фуллере . [ 7 ] Самая маленькая теоретическая единственная связь C - C, полученная в этом исследовании, составляет 131 вечера для гипотетического производного тетраэдрана. [ 8 ]
В том же исследовании также подсчитано, что растяжение или сжимание связи C - C в молекуле этана на 5 часов вечера требовалось 2,8 или 3,5 кДж / моль соответственно. Растяжение или сжимание той же связи на 15:00 требовалось около 21,9 или 37,7 кДж/моль.
| C - H. | Длина ( PM ) | C - C. | Длина (PM) | Несколько связей | Длина (PM) |
|---|---|---|---|---|---|
| шрифт 3 -ЧАС | 110 | шрифт 3 –Sp 3 | 154 | Бензол | 140 |
| шрифт 2 -ЧАС | 109 | шрифт 3 –Sp 2 | 150 | Алкен | 134 |
| Sp - H. | 108 | шрифт 2 –Sp 2 | 147 | Алкин | 120 |
| шрифт 3 –Sp | 146 | Только | 130 | ||
| шрифт 2 –Sp | 143 | ||||
| Sp - sp | 137 |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Справочник по химии и физике (65 -е изд.). CRC Press . 1984-06-27. ISBN 0-8493-0465-2 .
- ^ Юсуке Ишигаки, Такуя Симаджири, Такаши Такеда, Рё Катуно, Таканори Сузуки (апрель 2018 г.). «Нафтоциклобутены и бензодициклобутадиены: синтез в твердом состоянии и аномалии в длине связей» . Химический 4 (4): 795–806. doi : 10.1016/j.chempr.2018.01.011 . HDL : 2115/73547 .
{{cite journal}}: Cs1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Фумио Тода (апрель 2000 г.). «Нафтоциклобутены и бензодициклобутадиены: синтез в твердом состоянии и аномалии в длине связей» . Европейский журнал органической химии . 2000 (8): 1377–1386. doi : 10.1002/(SICI) 1099-0690 (200004) 2000: 8 <1377 :: AID-EJOC1377> 3.0.CO; 2-I . Архивировано из оригинала 2012-06-29.
- ^ Новоа JJ; Lafuente P.; Шестого короля; Миллер JS (2001-07-02). "Исключительно длинные (2,9 Å) C - C связи Beteween [TCNE] − Ионы: двухэлектронный, четыре центра π * - с * Связь C-C в π- [TCNE] 2 2− " . Angewandte Chemie International Edition . 40 (13): 2540–2545. DOI : ; 2-O . /1521-3773 (20010702) 40:13 <2540 :: Aid-Anie2540> 3.0.co 10.1002 2012-06-29.
- ^ Lü J.-M.; Roskha SV; Кочи Дж.К. (2003). «Стабильные (длинные) димеры посредством количественной самоассоциации различных катионных, анионных и не заряженных -рдикалов: структуры, энергетика и оптические переходы». J. Am. Химический Соц 125 (40): 12161–12171. doi : 10.1021/ja0364928 . PMID 14519002 .
- ^ Suzuki S.; Морита Y.; Fukui K.; Сато К.; Шиоми Д.; Takui T.; Накасуджи К. (2006). «Ароматичность на димере нейтрального феналенилового радикала, связанного с связью с нейтральным, изученным с помощью MS и ЯМР-спектроскопий и анализа NICS». J. Am. Химический Соц 128 (8): 2530–2531. doi : 10.1021/ja058387z . PMID 16492025 .
- ^ Хантли доктор; Markopoulos G.; Донован ПМ; Скотт LT; Хоффманн Р. (2005). "Стимуя C - C связки" . Angewandte Chemie International Edition . 44 (46): 7549–7553. doi : 10.1002/anie.200502721 . PMID 16259033 .
- ^ Martinez-Guajardo G.; Дональд К.Дж; Wittmaack BK; Васкес Ма; Мерино Г. (2010). «Скорее короче: составьте отдельные связи C - C». Органические буквы . 12 (18): 4058–61. doi : 10.1021/ol101671m . PMID 20718457 .
- ^ Фокс, Мэри Энн; WhiteSell, James K. (1995). Органическая химия: основы, механизмы, биоорганические применения . Спрингер. ISBN 978-3-86025-249-9 .