Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

6.4: Базисний набір

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    28303

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Використовуючи інформацію про обертальний бар'єр бутану, який становить близько 4,5 ккал/моль, ми можемо додати більше інформації до нашого базового набору. Ми також будемо використовувати інформацію з інших джерел для побудови більш повної картини.

    • У етані немає стеричного штаму, тому що водні занадто далеко один від одного, щоб тіснитися один від одного.
    • У пропані (CH 3 CH 2 CH 3) водні на першому і третьому вуглеці знаходяться близько один до одного, але навряд чи викликають скупчення.
    • У анти-конформері бутану немає стеричного штаму, тому що метильні групи знаходяться далеко один від одного.
    • У найменш стабільному затемненому конформері бутану, з затемненими метилами, є близько 1,5 ккал/моль стеричного штаму. Стерики 1,5 ккал плюс крутіння 3 ккал дорівнює обертальному бар'єру.
    • У конформері gauche бутану немає кручення, але кількість стериків, здається, лише трохи менше, ніж коли метили затемнюються.

    Одним з простих методів оцінки стеричного штаму, без запам'ятовування великої таблиці інформації, є використання методу підрахунку атомів. Підрахуйте від одного водню, до наступного атома, і так далі до іншого водню, який, здається, може взаємодіяти з першим. У етану це відстань становить чотири атоми (H-C-C-H). У пропані його п'ять. У бутані його шість. Потенційна стерична взаємодія в бутані відповідно називається взаємодією шести атомів. Базисний набір, який використовується в цьому методі, наведено в таблиці нижче.

    Таблиця\(\PageIndex{1}\). Базисний набір підрахунку атомів для оцінки енергії деформації

    Тип штаму Енергія деформації (ккал/моль)
    крутіння (затемнені три пари суміжних зв'язків) 3
    4-атомні стерики 0
    5-атомні стерики 0.1
    6-атомні стерики, гауш 1
    6-атомні стерики, затемнені 1.5
    7-атомні стерики, гауш 3

    Зверніть увагу, що метильна (CH 3) група завжди може обертатися, тому кілька воднів на одній метильній групі потенційно можуть взаємодіяти з декількома водневими генами на іншій, але не одночасно. Потрібно лише враховувати повноцінні взаємодії, які могли б відбуватися одночасно.

    Вправа\(\PageIndex{1}\)

    Розраховують деформацію кручення в наступних випадках.

    Вправа 6.4.1, а через ч.

    Відповідь

    Відповіді на вправу 6.4.1.

    Вправа\(\PageIndex{2}\)

    Знайдіть всі 6 взаємодій атомів на наступних малюнках.

    Вправа 6.4.2, що показує масив проекцій Ньюмена та системи крісел.

    Відповідь

    Відповіді на вправу 6.4.2. Групи зі стеричною перешкодою - коло червоним кольором. Там, де немає груп зі стеричними перешкодами, червоним кольором пишеться «None».

    Вправа\(\PageIndex{3}\)

    Намалюйте проекції Ньюмена кожні 60° для наступних молекул. Оцініть енергію деформації для кожної проекції Ньюмена, знайденої обертанням навколо зв'язку C2-C3. Використовуйте базовий набір в таблиці СА1. Ділянка енергії деформації проти двогранного кута і мітки

    1. 2-метилпропан (СН 3 СН (СН 3) СН 3)
    2. 2,3-диметилбутан (СН 3 СН (СН 3) СН (СН 3) СН 3)
    3. пентан (СН 3 СН 2 СН 2 СН 2 СН 3)
    Відповідь a:

    Вправа 6.4.3, відповідь а. всі максимуми енергії деформації, виявлені при 60, 180 і 300 градусах, мають однакову амплітуду 3,2 ккал/моль. Мінімуми - при 0 ккал/моль і при 0, 120, 240 та 360 градусах обертання.

    Відповідь б:

    Вправа 6.4.3, відповідь б. максимуми енергії деформації при 60 і 180 градусах однакові амплітуди 4,7 ккал/моль. Мінімуми при 0, 240 і 360 градусах обертання - 3ккал/моль; мінімум при 120 градусах - 2 ккал/моль. Максимум при 300 градусах - 6 ккал/моль.

    Відповідь c:

    Вправа 6.4.3, відповідь c. максимуми енергії деформації при 60 і 300 градусах однакові амплітуди 3,2 ккал/моль. Мінімуми при 0 і 360 градусах обертання складають 0 ккал/моль; мінімуми при 120 і 240 градусах - 1 ккал/моль. Максимум при 180 градусах - 4,5 ккал/моль.