Длина скрепления - Bond length
В молекулярная геометрия, длина облигации или же расстояние связи определяется как среднее расстояние между ядрами двух связанный атомы в молекула. Это передаваемое имущество связи между атомами фиксированного типа, относительно независимыми от остальной части молекулы.
Объяснение
Длина скрепления относится к ордер на облигации: когда больше электроны участвуют в образовании связи, связь короче. Длина связи также обратно пропорциональна прочность сцепления и энергия диссоциации связи: при прочих равных условиях более сильная облигация будет короче. В связи между двумя идентичными атомами половина расстояния связи равна ковалентный радиус.
Длины связей измеряются в твердой фазе с помощью дифракция рентгеновских лучей, или аппроксимируется в газовой фазе микроволновая спектроскопия. Связь между данной парой атомов может различаться между разными молекулами. Например, углерод-водородные связи в метан отличаются от тех, что в метилхлорид. Однако можно делать обобщения, когда общая структура остается той же.
Связь длины углерода с другими элементами
Таблица с экспериментальными одинарные облигации для углерода к другим элементам[1] приведен ниже. Длины скреплений указаны в пикометры. По приближению расстояние связи между двумя разными атомами - это сумма индивидуальных ковалентные радиусы (они приведены в химический элемент статьи для каждого элемента). Как общая тенденция, расстояния между облигациями снижаться через ряд в периодическая таблица и увеличивать вниз группа. Эта тенденция идентична тенденции радиус атома.
| Связанный элемент | Длина скрепления (вечера ) | Группа |
|---|---|---|
| ЧАС | 106–112 | группа 1 |
| Быть | 193 | группа 2 |
| Mg | 207 | группа 2 |
| B | 156 | группа 13 |
| Al | 224 | группа 13 |
| В | 216 | группа 13 |
| C | 120–154 | группа 14 |
| Si | 186 | группа 14 |
| Sn | 214 | группа 14 |
| Pb | 229 | группа 14 |
| N | 147–210 | группа 15 |
| п | 187 | группа 15 |
| В качестве | 198 | группа 15 |
| Sb | 220 | группа 15 |
| Би | 230 | группа 15 |
| О | 143–215 | группа 16 |
| S | 181–255 | группа 16 |
| Cr | 192 | группа 6 |
| Se | 198–271 | группа 16 |
| Te | 205 | группа 16 |
| Пн | 208 | группа 6 |
| W | 206 | группа 6 |
| F | 134 | группа 17 |
| Cl | 176 | группа 17 |
| Br | 193 | группа 17 |
| я | 213 | группа 17 |
Длина связи в органических соединениях
Длина связи между двумя атомами в молекуле зависит не только от атомов, но и от таких факторов, как орбитальная гибридизация и электронные и стерический характер заместители. В связь углерод – углерод (C – C) длина ромба 154 пм. Обычно она считается средней длиной одинарной углерод-углеродной связи, но также является самой большой длиной связи, которая существует для обычных углеродных ковалентных связей. Поскольку одна атомная единица длины (т. Е. Радиус Бора) равна 52,9177 пм, длина связи C – C составляет 2,91 атомных единиц, или приблизительно три радиуса Бора.
Необычно длинные связи действительно существуют. В одном комплексе, трициклобутабензол сообщается, что длина облигации составляет 160 пм. Текущий рекордсмен - еще один циклобутабензол длиной 174 пм на основе Рентгеновская кристаллография.[2] В этом типе соединений циклобутановое кольцо будет воздействовать на атомы углерода, соединенные с бензольным кольцом, под углом 90 °, где они обычно имеют углы 120 °.
Существование очень длинной связи C – C, до 290 пм, утверждается в димер из двух тетрацианоэтилен дианионов, хотя это касается связи 2-электрон-4-центр.[3][4] Этот тип соединения также наблюдался в нейтральных феналенил димеры. Длина облигаций этих так называемых "блинов"[5] до 305 часов.
Также возможны более короткие, чем средние, расстояния связи C – C: алкены и алкины иметь длину облигаций соответственно 133 и 120 пм в связи с увеличением s-персонаж из сигма-облигация. В бензол все облигации имеют одинаковую длину: 139 пм. Одинарные углерод-углеродные одинарные связи увеличенный s-характер также заметен в центральной связи диацетилен (137 часов вечера) и некоего димер тетраэдрана (144 вечера).
В пропионитрил в циано группа отводит электроны, что также приводит к уменьшению длины связи (144 мкм). Сжатие связи C – C также возможно путем применения напряжение. Существует необычное органическое соединение, называемое In-метилциклофан с очень коротким расстоянием связи 147 пм для метильной группы, зажатой между триптицен и фенильную группу. В in silico в эксперименте расстояние связи в 136 пм было оценено для неопентан заперт в фуллерен.[6] Наименьшая теоретическая одинарная связь C – C, полученная в этом исследовании, составляет 131 пм для гипотетического производного тетраэдрана.[7]
В том же исследовании также было установлено, что растяжение или сжатие связи C – C в этан молекула к 17:00 требуется 2,8 или 3,5 кДж /моль, соответственно. Растяжение или сжатие той же связи на 15 мкм потребовало приблизительно 21,9 или 37,7 кДж / моль.
| C – H | Длина (вечера ) | C – C | Длина (м) | Множественные облигации | Длина (м) |
|---|---|---|---|---|---|
| зр3-ЧАС | 110 | зр3–Sp3 | 154 | Бензол | 140 |
| зр2-ЧАС | 109 | зр3–Sp2 | 150 | Алкен | 134 |
| sp – H | 108 | зр2–Sp2 | 147 | Алкин | 120 |
| зр3–Sp | 146 | Аллен | 130 | ||
| зр2–Sp | 143 | ||||
| sp – sp | 137 |
Рекомендации
- ^ Справочник по химии и физике (65-е изд.). CRC Press. 1984-06-27. ISBN 0-8493-0465-2.
- ^ Фумио Тода (апрель 2000 г.). «Нафтоциклобутены и бензодициклобутадиены: синтез в твердом состоянии и аномалии длин связей». Европейский журнал органической химии. 2000 (8): 1377–1386. Дои:10.1002 / (SICI) 1099-0690 (200004) 2000: 8 <1377 :: AID-EJOC1377> 3.0.CO; 2-I. Архивировано из оригинал на 2012-06-29.
- ^ Novoa J. J .; Lafuente P .; Дель Сесто Р. Э .; Миллер Дж. С. (2001-07-02). «Исключительно длинные (2,9 Å) связи C – C между [TCNE]− Ионы: двухэлектронные, четырехцентровые π*–Π* Соединение C – C в π- [TCNE]22−". Angewandte Chemie International Edition. 40 (13): 2540–2545. Дои:10.1002 / 1521-3773 (20010702) 40:13 <2540 :: AID-ANIE2540> 3.0.CO; 2-O. Архивировано из оригинал на 2012-06-29.
- ^ Lü J.-M .; Росоха С.В .; Кочи Дж. К. (2003). «Стабильные (с длинными связями) димеры посредством количественной самоассоциации различных катионных, анионных и незаряженных радикалов: структуры, энергия и оптические переходы». Варенье. Chem. Soc. 125 (40): 12161–12171. Дои:10.1021 / ja0364928. PMID 14519002.
- ^ Suzuki S .; Morita Y .; Fukui K .; Sato K .; Shiomi D .; Takui T .; Накасудзи К. (2006). "Ароматичность димера нейтрального феналенильного радикала, связанного с блинчиками, по данным МС и ЯМР спектроскопии и анализа NICS". Варенье. Chem. Soc. 128 (8): 2530–2531. Дои:10.1021 / ja058387z. PMID 16492025.
- ^ Хантли Д. Р .; Markopoulos G .; Донован П. М .; Скотт Л. Т .; Хоффманн Р. (2005). «Выдавливание облигаций C – C». Angewandte Chemie International Edition. 44 (46): 7549–7553. Дои:10.1002 / anie.200502721. PMID 16259033.
- ^ Мартинес-Гуахардо Дж .; Дональд К. Дж .; Wittmaack B.K .; Васкес М. А .; Мерино Г. (2010). «Еще короче: сжатие одинарных облигаций C – C». Органические буквы. 12 (18): 4058–61. Дои:10.1021 / ol101671m. PMID 20718457.
- ^ Фокс, Мэри Энн; Уайтселл, Джеймс К. (1995). Organische Chemie: Grundlagen, Mechanismen, Bioorganische Anwendungen. Springer. ISBN 978-3-86025-249-9.