Pytanie:
Dlaczego nie istnieje tetrajod?
chemistrylove
2017-05-24 21:27:22 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Napotkałem pytanie, które mówi, że po wykonaniu struktury Lewisa $ \ ce {IF3} $, co zrobiłem, wyjaśniam, dlaczego $ \ ce {I4} $ nie istnieje.

Nie wiem, jak można to wyjaśnić. Pomyślałem, że może ma to związek z orbitaliami walencyjnymi jodu, które są zhybrydyzowane lub nie są zbyt duże, w wyniku czego różne orbitale musiałyby się nakładać i nakładać. Ale znowu nie jestem pewien.

Istnieje anion $ \ ce {I4 ^ 2 -} $.
Myślę, że ze względu na duży rozmiar atomu jodu, centralny jod nie może pomieścić innych 3 atomów jodu (jak również 2 samotnych par elektronów). Istnieje duże prawdopodobieństwo, że atomy jodu liganda ulegną odpychaniu przestrzennemu, stąd cząsteczka $ I_4 $ nie istnieje!
@chail10 https: // pl.wikipedia.org / wiki / Jod wielojodkowy może koordynować 3 inne atomy jodu. Również elementy nie są pisane wielkimi literami.
@Mithoron Tak, nie byłem tego pewien i dlatego nie wysłałem tego jako odpowiedź! Dzięki za referencje.
Jeden odpowiedź:
levineds
2017-05-25 02:47:18 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Chociaż prawdą jest, że istnieją polijodki, jon $ \ ce {I4 ^ 2 -} $ ma zupełnie inną geometrię niż cząsteczka $ \ ce {IF3} $. Jon jest najłatwiej postrzegany jako dwie cząsteczki jodu przyczepione na końcach, a zespół jest związany, ponieważ dwa dodatkowe elektrony są wpuszczane w kombinację fazową orbitalu $ \ ce {I (p_z) -I (p_z)} $ antybakteryjnego po obu stronach . Jest to wiązanie między fragmentami i przeciwdziałanie w tych fragmentach. Ponieważ poszczególne cząsteczki nie mogą nic zrobić z dodatkowymi dwoma elektronami, najlepiej jest po prostu pozostać razem i ustabilizować je razem.

Dlaczego nie ma $ \ ce {I4} $, czyli izostrukturalne do $ \ ce {IF3} $, to dlatego, że stabilność międzyhalogenu jest silnie uzależniona od jonowego charakteru wiązań. Niedawna praca [1,2] wykazała, że ​​wiązanie w halogenach jest zdominowane przez oddziaływania "przesunięcia ładunku", w których podstawowy stan kowalencyjny jest stabilizowany przez stany jonowe, w których oba elektrony wiązania są przenoszone do jednego z atomów (np. $ \ ce {FF} $ jest stabilizowane przez stany $ \ ce {F + -F -} $ i $ \ ce {F ^ - F +} $). Ta stabilizacja jest spowodowana silnie elektroujemnymi atomami. Stabilność wyższych interhalogenów zależy od tej stabilizacji „przesunięcia ładunku”. Ponieważ I jest dużo mniej elektroujemny niż F, ta stabilizacja przesunięcia ładunku jest znacznie słabsza (i jest to również powód, dla którego prawie wszystkie wyższe interhalogeny mają fluor jako partnera wiążącego). Ponieważ ta stabilizacja przesunięcia ładunku jest nieobecna, 4 jody są znacznie szczęśliwsze, gdy rozpadają się na 2 cząsteczki $ \ ce {I2} $.

  1. Sason Shaik, David Danovich, Wei Wu i Philippe C. Hiberty, Nature Chemistry 2009, 1 , 443 - 449. DOI: 10.1038 / nchem.327
  2. Daniel S. Levine, Paul R. Horn, Yuezhi Mao i Martin Head-Gordon, J. Chem. Theory Comput. 2016, 12 (10), 4812–4820. DOI: 10.1021 / acs.jctc.6b00571
Podczas gdy jest to przesunięcie ładunku dla F2, fluorki są opisane za pomocą 3-środkowych wiązań 2-elektronowych. Wydaje mi się, że nadal twoja argumentacja pozostaje aktualna.
Jest to (nowoczesna) teoria wiązania walencyjnego w porównaniu z rozbieżnością teorii MO w nomenklaturze. Jak zauważyłeś, oba są równoważnymi i równie ważnymi reprezentacjami.
3c 4-elektron, przepraszam i tak, wygląda.
Zgoda na @levineds. Obecnie czytam * Valency and Bonding * Weinholda, a wiązanie 3c4e wygląda bardzo podobnie do podzbioru wiązania z przesunięciem ładunku.
$ \ ce {I4} $ z pewnością jest minimum na powierzchni energii potencjalnej, aczkolwiek nie jest izostrukturalne do $ \ ce {IF3} $, ponieważ ta pierwsza ma symetrię $ D_ \ mathrm {3h} $, a nie tylko $ C_ \ mathrm { 2v} $ podobnie jak to drugie. Na (co prawda śmiesznie niskim DF-BP86 / def2-SVP) poziomie teorii jest on nawet niższy w energii elektronowej niż zdysocjowane cząsteczki $ \ ce {I2} $. Oczywiście wyjaśnienie oparte wyłącznie na efektach elektronicznych, takie jak „wyjaśnienie przesunięcia ładunku”, ale nie ograniczające się do niego, nie może być wystarczającym powodem. A to, że nie zostało zaobserwowane, nie oznacza, że ​​nie może istnieć.
Chociaż jest to minimum lokalne, nie ma ono życia. Na znacznie lepszym poziomie teorii ($ \ omega $ B97M-V / cc-pvdz z relatywistycznym pseudopotencjałem małego rdzenia Stuttgart Drezno) struktura $ D_ {3h} $ \ ce {I4} $ jest o 30 kcal / mol wyższa energii niż dwie cząsteczki $ \ ce {I2} $. W połączeniu z dużym zyskiem entropii wynikającym z rozdzielenia na dwie cząsteczki, swobodna energia Gibbsa separacji jest dość niska. Również najniższy mod drgań $ \ ce {I4} $ (13 cm-1) jest drogą reakcji do separacji, więc jest kinetycznie łatwy. Podane wyjaśnienie może w pełni wyjaśnić nieistnienie tej cząsteczki.
Aby wyjaśnić, nie ma czasu życia w żadnej rozsądnej temperaturze, ponieważ bariera dla fragmentacji jest bardzo mała i jest wiele dziesiątek kcal / mol powyżej oddzielonych 2 $ \ ce {I2} $, a więc nie jest to stan zaludnienia (zgodnie z termodynamiką Boltzmanna dystrybucja, której $ \ ce {I4} $ i 2 $ \ ce {I2} $ byłyby posłuszne).


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...