Pytanie:
Definicja gęstości elektronowej wiązań pojedynczych, podwójnych, potrójnych?
Michiel
2013-05-04 12:14:27 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Czytałem to pytanie i odpowiedź użytkownika EricBrown na nie i to spowodowało, że pomyślałem o kowalencyjnych wiązaniach chemicznych.

Zawsze uczono mnie, że pojedyncze wiązanie zawiera 2 sparowane elektrony, podwójne wiązanie 4 itd. ( Rysunki z kropkami Lewisa zawsze dobrze to pokazują). W swojej odpowiedzi Eric wspomina, że ​​cała definicja wiązań pojedynczych, podwójnych itp. Jest niejednoznaczna, ponieważ nie było pomiarów gęstości elektronów. To pojęcie wydaje mi się dziwne, ponieważ proste wyszukiwanie w Google daje mi takie artykuły: Jak podobieństwo jest jedna do drugiej? Miara podobieństwa gęstości elektronowej między dwiema strukturami molekularnymi Int. J. Quantum Chem. 1980, 17 (6), 1185-1189. Ale to sprawiło, że pomyślałem o sposobie definiowania różnych typów wiązań.

Przeczytałem trochę o teorii atomów w cząsteczkach i faktycznie ta teoria określa tylko 1 typ wiązania: linia o maksymalnej gęstości elektronowej między dwoma jądrami. Zgodnie z teorią linia ta jest unikalna dla danej pary jąder w danej cząsteczce. Mogę sobie wyobrazić, że cząsteczka, która ma wiązanie potrójne (6 elektronów wiążących w `` klasycznym '' teoretycznym sensie) miałaby stosunkowo dużą gęstość elektronów wzdłuż tej maksymalnej linii w porównaniu z np. pojedyncze wiązanie.

Moje pytanie brzmi: gdybyśmy byli w stanie zmierzyć gęstość elektronów w cząsteczce (prawda?), czy nie moglibyśmy tego użyć do określenia relacji między wartością maksymalnego elektronu gęstość a pojęcie wiązania pojedynczego, podwójnego czy potrójnego? A może wykorzystaj do tego rozrzut gęstości elektronów między jądrami?

W rzeczywistości gęstość elektronów „drugiego” i „trzeciego” wiązania ma węzeł w linii środkowej. Wiązania Pi i Delta zawsze tak. Zatem wiązanie potrójne nie ma większej gęstości elektronów wzdłuż linii środkowej niż wiązanie pojedyncze. Będzie miał wiele lokalnych maksimów o mniejszej gęstości i prawdopodobnie jedno globalne maksima; linia środkowa. Ale miłe pytanie, +1. Muszę o tym pomyśleć; chociaż wątpię, czy potrafię odpowiedzieć na to pytanie poza „tak powiedziała mechanika kwantowa”.
Dwa odpowiedzi:
Eric Brown
2013-05-04 22:57:35 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Poniżej znajdują się wykresy gęstości elektronów dla etanu, etenu i etyny z przesunięciem, obliczone z teorii struktury elektronowej. W przypadku etenu, który jest płaski, wyobraź sobie, że wodory wystają do przodu i do tyłu w papier, tak że wykresy konturowe powinny zawierać domniemane wiązania $ \ pi $. Jest to płaszczyzna ortogonalna, która nadal zawiera dwa atomy węgla.

Kilka uwag, które chciałbym poruszyć:

  1. Masz rację (w tym przypadku na pewno) że istnieje pewien związek między silniejszymi wiązaniami a wyższą gęstością elektronów w punkcie krytycznym wiązania CC $ (\ star) $. Zostało to odnotowane przez Badera i współpracowników.
  2. Nie ma żadnych dowodów (według moich oczu), że istnieją jakiekolwiek boczne interakcje orbitalne $ p $ tworzące obligacje $ \ pi $. Wyglądają jak pojedyncze obligacje $ \ sigma $!

Moje pytanie brzmi: gdzie narysujemy linię podziału w korelacji między gęstością elektronów w punkcie krytycznym wiązania, a tym, co stanowi pojedynczą, podwójną i potrójne wiązania?

enter image description here

Odpowiadając na @michaelm: Mogłem się tego spodziewać, gdyby na przykład eten miał „podwójne wiązanie” między atomami węgla:

enter image description here

jakiego programu używasz do generowania tego wykresu za pomocą QTAIM?
Niesamowite! Zastanawiam się też nad kodem QTAIM. Bardzo chciałbym się tym bawić. Zgadzam się, że na tym obrazku można by zdefiniować liczby dla wiązań pojedynczych, podwójnych i potrójnych, ale te prawdopodobnie byłyby błędne, gdybyś spojrzał na np. propanol, propenol i propynol
Napisałem to od podstaw w Mathematica. Na tym etapie jest to trochę „system ekspercki”, ale to najlepszy sposób (dla mnie) na uzyskanie precyzyjnej kontroli nad warstwami obliczeniowymi i prezentacyjnymi.
To wygląda pięknie. Zastanawiałem się, aby wbić gwóźdź do trumny mojej propozycji, czy możesz podać przykład cząsteczki, która ma albo (i) mniejszą gęstość elektronów w wersji z wiązaniem pojedynczym niż w wersji z wiązaniem podwójnym lub (ii) mniejszą gęstość elektronów na wiązaniu podwójnym niż etan w wiązaniu pojedynczym?
@michielm Myślę, że próbuję powiedzieć, że jeśli spojrzysz na gęstość elektronów, nie ma * żadnych * szczególnie wyróżniających cech między tym, co nazywamy pojedynczą, podwójną i potrójną! Wszystkie wyglądają prawie tak samo!
Cóż, tak, ale to znaczy, jeśli nadal próbujesz połączyć pojęcie podwójnego wiązania z 2 krytycznymi punktami. O co pytam, czy jest jakaś INNA charakterystyka (np. Maksymalna wartość gęstości elektronowej), której można użyć do rozróżnienia między klasycznymi koncepcjami wiązań pojedynczych, podwójnych i potrójnych
Niestety nie. Z punktu widzenia QTAIM argumenty dotyczące wielorakich więzi są w oku patrzącego. :-)
Szkoda! Dziękuję za wszystkie twoje wysiłki, dowiedziałem się wiele o QTAIM, co z pewnością przykuło moją uwagę
Ludzie często używają jednak innych technik * z * QTAIM, takich jak indeks delokalizacji, który wykorzystuje integrację nakładania się orbity na baseny atomowe, aby uzyskać miarę podobną do kolejności wiązań. Niestety, ponowne wprowadzenie orbitali nie jest metodą opartą wyłącznie na gęstości.
juanrga
2018-07-18 04:56:04 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Wiązania podwójne można wykryć na podstawie gęstości elektronów za pomocą metod funkcji lokalizacji elektronów (ELF).

To jest wykres dla domeny lokalizacji f w cząsteczce etylenu. Powierzchnie są kolorowane w zależności od basenu, do którego należą: purpurowy dla zbiorników rdzeniowych, jasnoniebieski dla wiązań CH i zielony dla wiązań bananowych CC.

enter image description here



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...