Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

6.5: Правила Уейда

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    17610

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

    Кен Вейд (рис.\(\PageIndex{1}\)) розробив метод прогнозування форм скупчень бурану; однак він може бути використаний для широкого спектру заміщених боранів (таких як карборани), а також інших класів кластерних сполук.

    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Хімік Кен Уейд FRS.

    Правила Уейда використовуються для раціоналізації форми скупчень бурану шляхом обчислення загальної кількості скелетних електронних пар (SEP), доступних для кластерного зв'язку. При використанні правил Уейда ключовим є розуміння структурних взаємозв'язків різних боран (рис.\(\PageIndex{2}\)).

    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Структурний зв'язок між closo, nido та арахно борани (і гетерозаміщені борани). Діагональні лінії з'єднують види, які мають однакову кількість скелетних електронних пар (SEP). Атоми водню, крім каркаса B-H, опущені. Червоний атом опускається першим, зелений атом видаляється другим. Адаптовано з R.W. Рудольфа, Acc. Хім. Рез., 1976, 9, 446.

    Загальна методика, якої слід дотримуватися при застосуванні правил Уейда, полягає в наступному:

    1. Визначте загальну кількість валентних електронів за хімічною формулою, тобто 3 електронів на B, і 1 електрон на H.
    2. Відніміть 2 електрони для кожної одиниці B-H (або C-H в карборані).
    3. Розділіть кількість інших електронів на 2, щоб отримати кількість скелетних електронних пар (SEP).
    4. Кластер з n вершинами (тобто n атомів бору) і n +1 SEP для зв'язку має тісну структуру.
    5. Кластер з n -1 вершинами (тобто n -1 атомами бору) і n +1 SEP для зв'язку має нідоструктуру.
    6. Кластер з n -2 вершинами (тобто n -2 атомами бору) і n +1 SEP для зв'язку має арахно-структуру.
    7. Кластер з n -3 вершинами (тобто n -3 атомами бору) і n +1 SEP для зв'язку має гіфоструктуру.
    8. Якщо кількість атомів бору (тобто n) більше, ніж n +1 SEP, то зайвий бор займає положення обмеження на трикутній фазі.

    Яка структура Б 5 Н 11?

    1. Загальна кількість валентних електронів = (5 х В) + (11 х Н) = (5 х 3) + (11 х 1) = 26
    2. Кількість електронів для кожної одиниці B-H = (5 x 2) = 10
    3. Кількість скелетних електронів = 26 — 10 = 16
    4. Число СЕП = 16/2 = 8
    5. Якщо n +1 = 8 і n -2 = 5 атомів бору, то n = 7
    6. Структура n = 7 є п'ятикутною біпірамідою (рис.\(\PageIndex{2}\)), тому B 5 H 11 - арахно, засноване на п'ятикутній біпіраміді з відсутніми двома вершинами (рис.\(\PageIndex{3}\)).
    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Куля і палиця представлення структури Б 5 Н 11.

    Яка структура Б 5 Н 9?

    1. Загальна кількість валентних електронів = (5 х В) + (9 х Н) = (5 х 3) + (9 х 1) = 24
    2. Кількість електронів для кожної одиниці B-H = (5 x 2) = 10
    3. Кількість скелетних електронів = 24 — 10 = 14
    4. Число СЕП = 14/2 = 7
    5. Якщо n +1 = 7 і n -1 = 5 атомів бору, то n = 6
    6. Структура n = 6 - восьмигранна (рис.\(\PageIndex{2}\)), тому B 5 H 9 - нідоструктура, заснована на восьмигранній структурі з відсутньою однією вершиною (рис.\(\PageIndex{4}\)).
    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Куля і палиця представлення структури Б 5 Н 9.
    Приклад\(\PageIndex{1}\)

    Яка структура Б 6 Н 6 2-?

    Рішення

     
     

    У таблиці\(\PageIndex{1}\) наведено зведення буранового кластера із загальною формулою B n H n x- та їх структурами, визначеними правилами Уейда.

    Таблиця\(\PageIndex{1}\): Правила Уейда для борана.
    Тип Базова формула Приклад Кількість вертикалей Кількість вакансій Кількість е- в B + заряду Кількість склеювальних МО
    Closo Б н Н Н 2- Б 6 Н 6 2- п 0 3м + 2 п + 1
    Нідо Б н Н Н 4- Б 5 Ч 9 п + 1 1 3н + 4 п + 2
    Арачно Б н Н Н 6- Б 4 Ч 10 п + 2 2 3 + 6 п + 3
    Гіфо Б н Н 8- Б 5 Ч 11 2- п + 3 3 3м + 8 п + 4

    Бібліографія

    • Рудольф Р.В., Док. Хім. Рез., 1976, 9, 446.
    • Уейд К.М., адв. ін.г. Хім. Радіохім. , 1976, 18, 1.