מבנה מרחבי של מולקולה

[genya96]

מבנה מרחבי של מולקולה

שלום חברים. אני שובר את הראש עם שתי השאלות הללו:
אני באמת לא מצליח להבין למה אני טועה בשאלה הראשונה, השתמשתי בשיטת האורביטליים המולקולרית, והגעתי למסקנה שהתשובה שסימנתי היא הנכונה, מסתבר שהיא לא נכונה.
בשאלה השנייה, בניתי מבנה לואיס, והגעתי למסקנה שהתשובה אמורה להיות זווית של 180 מעלות. טעיתי, לא היה מושג למה, אז חשבתי על הכיוון של זווית בת 109.5 מעלות, ושוב טעיתי. אני אשמח אם מישהו יושיט לי יד לעזרה בשאלות הללו:\

 

[Mניב]

מבנה מרחבי

שאלה ראשונה:

מצורפת דיאגרמת אורביטלים מולקולארים עבור N2
ניתן לראות כי ל N2 אין אלקטרונים בלתי מזווגים, ולכן אם נוסיף או ניגרע ממנו אלקטורן (כלומר ניצור קטיון או אניון) מספר האלקטורנים הבלתי מזווגים יהיה 1.
היות וצריך לסמן את המשפט הלא נכון הרי התשובה שסימנת נכונה.
המשפט הלא נכון הינו משפט מספר 1. לחנקן מולקולארי סדר קשר 3 ואילו לחנקן קטיוני סדר קשר 2.5. סדר קשר גדול= אנרגית קשר גדולה.

שאלה שניה
מפתרון מבנה לואיס של המולקולה ניתן לראות כי לN קשר כפול עם ה C וקשר בודד עם H כמו כן ל N זוג אלקטרונים גלומד.
N- קשור לשלושה כיוונים במרחב (ל-C, ל-H, ל-זוג אלקטורנים גלמוד) שלושה כיוונים כלומר היברידיזצית SP2 כלומר זווית מסדר גודל של 120 מעלות.
אך לא כל השותפים במרחב תופסים את אותו הנפח. זוג האלקטורנים הגלמוד הינו נפחי יותר ולכן הזווית תהייה קטנה מעט מ 120 מעלות.

 

[very slightly mad]

אוף עד שנזכרתי בססמא שלי

כבר ענית לו

&nbsp
ותוספת קטנה: זה שאטום יוצר קשר אחד בלבד לא אומר שהוא תמיד יהיה בזוית של 180 מעלות, כי לאטומים כמו חנקן וחמצן למשל יש זוגות אלקטרונים בלתי קושרים שגם משפיעים על המבנה המרחבי ( ישנה דחיה בינם לבין אלקטרונים אחרים). דוגמא מובהקת לכך זו מולקולת המים שגם אינה ישרה אלא מכופפת, וזה בגלל שלחמצן יש 2 זוגות של אלקטרונים בלתי קושרים.

 

[genya96]

תודה רבה, הבנתי, לא בטוח שעד הסוף..

התשובות אכן נכונות, אך אני לא בטוח שאני מבין עד הסוף את הנושא. נושא הכימיה הוא מאוד אבסטרקטי, ולכן קצת קשה להבנה(לפחות עבורי).
בשאלה השנייה, מסתבר שלא בניתי נכון את מבנה לואיס. מבנה הלואיס אותו בניתי היה קשר בודד בין H לN, קשר משולש בין N לC וקשר בודד בין C לO. הבנתי שחייבים לבדוק את המטען הפורמלי על כל אחד מן אטומי המולקולה, על מנת לוודא שקשר הלואיס נבנה נכונה. חשבתי שבניתי את הקשר באופן נכון, מכיוון שהשלמתי אוקטט לכל אחד מן האטומים. תקן אותי אם אני טועה, אחרי בניית קשרי לואיס, חייבים לוודא שהמטען הפורמלי על כל אחד מהאטומים הוא 0, או שלכל היותר אחד מן האטומים מכיל מטען פורמלי שונה מ-0, נכון?
עוד דבר, צירפת דיאגרמת אורביטלים-יש משהו שלא כלכך ברור לי לגבי דיאגרמת האורביטלים. יש מולקולות שעבורן זוג ה"פאי" (קושר ואנטי קושר) מופיע בחלק הפנימי, והסיגמות בחלק החיצוני, ויש דיאגרמות מהסוג שאתה צירפת, בהן יש פאי אחד חיצוני, ופאי אחד פנימי. לא כלכך הבנתי למה יש את השוני הזה בין הדיאגרמות..

 

[Mניב]

תשובותותו

כאשר יש מספר אפשרויות ליצור מספר מבנים שעונים על כלל האוקטט יש לבחור האפשרות עם המטען הפורמלאי הנמוך ביותר.
FC=V-N-B/2
FC- מטען פורמאלי, V- מספר אלקטרוני ערכיות (כלומר כמה אלקטורנים בקליפה חיצונית היו לאטום לפני הקשר, לפחמן-4, חנקן-5 וכו..), N- מספר אלקטורנים לא קושרים, B- מספר קשרים שיצר האטום.

לגבי אורביטלים מולקולארים. אורביטלים קושרים מסוג פאי הינם נמוכים באנרגיה באורביטל קושרי סיגמא (חיצוניים לפי האנלוגיה שלך) עד המולקולה הדו אטומית N2, עבור מולקולת O2 ו F2 אורביטלי פאי גבוהים באנרגיה מאורביטל סיגמא (כלומר פנימיים).
באופן פראקטי אין להיפוך זה משמעות לפתרון בעיות בכימיה כללית., היות והיפוך זה בין אורביטלי פאי לסיגמא מתרחש כאשר כל האורביטלים הקושרים מלאים ( ב N2 כל האורביטלים הקושרים מלאים).