Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

3.2.4: Ліганд Закрити Упаковка

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    33306

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

    Вступ

    Теорія закритої упаковки лігандів (LCP) є довільною до VSEPR, за винятком того, що LCP фокусується на відштовхуванні між підвісними атомами («зовнішніми» атомами, які безпосередньо не пов'язані один з одним), а не на фокусуванні на хімічному середовищі навколо центрального атома в молекулі. І моделі LCP, і VSEPR були розроблені Робертом Гіллеспі.

    Модель LCP передбачає, що ліганди (або підвісні атоми) «упаковуються» якомога ближче навколо центрального атома. Даний ліганд матиме певний атомний радіус при з'єднанні з центральним атомом. Відстань між двома лігандами навколо одного і того ж центрального атома - це просто сума атомних радіусів кулонних атомів. Тому для певного набору лігандів навколо певного центрального атома відстані ліганд-лігандів є постійними, незважаючи на координаційне число або кути зв'язку. Іншими словами, для серії подібних молекул з однаковим центральним атомом, тоді як кути зв'язку та відстані зв'язку підвісних атомів можуть змінюватися, відстані між двома кулонними атомами залишаються однаковими.

    Теорія упаковки тісного ліганду

    За даними LCP, відстані між двома підвісними атомами схожі...

    • навіть при зміні стеричного числа
    • навіть при зміні кутів зв'язку
    • Причина: підвісні атоми «пакують» навколо центрального атома.

    Ліганд Близько упаковки та відстані зв'язку

    Якщо відстань між незв'язаними атомами залишається постійною навіть при зміні кутів зв'язку, то довжина зв'язку між кулоном і центральним атомом повинна змінюватися для розміщення. Наприклад,\(\ce{PF4+}\) і\(\ce{PF3O}\) мають практично однакові\(\ce{F - F}\) відстані 238 і 237 вечора відповідно. Як і очікувалося від VSEPR, кут\(\ce{F - P - F}\) зв'язку в\(\ce{PF4+}\) становить 109,5°. Кут\(\ce{F - P - F}\) зв'язку в\(\ce{PF3O}\) (101,1°) менший через посилене відштовхування подвійного зв'язку кисню. Тому довжини зв'язку P-F повинні бути різними. Насправді відстані зв'язку P-F становлять 145,7 вечора\(\ce{PF4+}\) і 154 вечора в\(\ce{PF3O}\).

    Знімок екрана 2020-11-23 в 9.42.04 PM.png
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Молекулярні структури\(\ce{PF4+}\) і\(\ce{PF3O}\). Відстані між сусідніми атомами F подібні у двох молекулах, тоді як довжина зв'язків та кути відрізняються. \(\ce{PF4+}\)Іон має довжину\(\ce{P - F}\) зв'язку 145,7 вечора, кут\(\ce{F - P - F}\) зв'язку 109,5° та відстань 238 вечора між сусідніми атомами F. \(\ce{PF3O}\)Молекула має довжину\(\ce{P - F}\) зв'язку 154 вечора, кут\(\ce{F - P - F}\) зв'язку 101,1° та відстань 237 вечора між сусідніми атомами F. (CC-BY-NC-SA; Кетрін Хаас)

    Взаємозв'язок між кутами зв'язку, довжиною зв'язків та близькою відстані упаковки описується прямокутною тригонометрією (нагадаємо SOA-CAH-TOA). У прямокутному трикутнику гіпотенуза - найдовша сторона, протилежна прямому куту. Для будь-якого з двох інших кутів у трикутнику кут (\(\theta\)) і довжини сторін (протилежних і прилеглих до\(\theta\)) пов'язані тригометричними функціями, показаними на малюнку\(\PageIndex{2}\).

    Знімок екрана 2020-06-25 о 3.58.37 PM.png
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Візуальне зображення SOA-CAH-TOA. (CC-BY-NC-SA; Кетрін Хаас)

    У випадку молекули ми можемо застосувати прямокутну тригонометрію, уявляючи, що кут зв'язку розділений на два прямі кути, як показано на малюнку\(\PageIndex{2}\). Гіпотенуза трикутників - це довжина зв'язку, протилежна сторона - одна половина відстані близької упаковки, і\(\theta\) становить половину кута зв'язку.

    Знімок екрана 2020-06-25 о 4.03.35 PM.png
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Ілюстрація того, як прямокутна тригонометрія може бути застосована для визначення кута зв'язку, довжини зв'язку або відстані між сусідніми атомами: будь-який кут зв'язку можна розділити на два прямі кути, де довжина зв'язку - гіпотенуза, відстань між сусідами вдвічі протилежна сторона, і кут зчеплення в два рази\(\theta\). (CC-BY-NC-SA; Кетрін Хаас)
    Вправа\(\PageIndex{1}\)

    Відстань між атомами F становить 212 пм в обох\(\ce{NF4+}\) і\(\ce{NF3}\). Кути зв'язку становлять 109,5° та 102,3° відповідно. Які очікувані довжини\(\ce{N - F}\) облігацій?

    Відповідь

    Знімок екрана 2020-06-25 о 4.27.17 PM.png

    Фактичні виміряні довжини зв'язку 130pm для\(\ce{NF4+}\) і 136.5 вечора для\(\ce{NF3}\).

    Джерела та ресурси