طاقة السندات مقابل طول السندات


الاجابه 1:

هذا في الواقع سؤال عظيم. إنه شيء تدرسه دائمًا في المدرسة الثانوية ، ولكن بدون تفسير كثير. في مرحلة ما ، يبدو الأمر "بديهيًا".

TL ؛ DR: في حين أن الروابط الأقصر تكون أقوى بشكل عام [1] ، فإن هذا ليس صحيحًا كقاعدة نهائية - هناك استثناءات. انظر على سبيل المثال ، هذه المقالة التي توضح أن سلسلة من الفستق بدائل الفلور لا تتبع هذا الاتجاه [2].

إجابة طويلة: تحذير - رياضيات المستقبل!

بالنسبة لأولئك الذين ليس لديهم حرية الوصول إلى المجلات الأكاديمية ، هنا هو الأساس المنطقي الذي قدمه Huggins في [1]. فيما يلي مزيج من الاقتباسات المباشرة من Huggins وبعض إعادة الصياغة من جانبي ، بما في ذلك إزالة المراجع.

من المعقول نظريًا وتجريبيًا تجريبيًا جيدًا أنه ، إذا كانت الأشياء الأخرى متساوية ، كلما زادت طاقة الرابطة كلما كانت المسافة بين الذرات أقصر. طاقة الرابطة ناقص مجموع طاقة التنافر وطاقة الجذب (السلبية) ، عندما يكون الجزيء في أدنى حالة طاقة له ، أي عندما تكون المسافة بين الذرات r_ {AB}
D_ {AB} = -E \؛ \؛ \ text {when} r = r_ {AB}
E = E_ {rep} + E_ {att}
من المتوقع أن تتفاوت طاقة التنافر ، التي ترجع بشكل أساسي إلى تداخل السحب الإلكترونية للذرتين المعنيتين ، مع المسافة بين الذرات بطريقة تعتمد فقط قليلاً على طبيعة وحجم الجذب بين الذرات. استخدام قانون النفور الأسي لبورن وماير
E_ {rep} (r) = E ^ * _ {rep} e ^ {a (r ^ * _ {ab} - r)}

حيث E ^ * _ {rep} و a هي ثوابت يفترض أن تكون متماثلة لجميع المركبات. من ناحية أخرى ، يتم حساب ثابت r ^ * _ {AB} بشكل إضافي بناءً على هوية الذرتين - أي r ^ * _ {AB} = r ^ * _ A + r ^ * _ B حيث هذه r ^ * هي شيء يشبه نصف القطر الأيوني للذرات المعنية. يطلق عليها هوجينز اسم "نصف قطر الطاقة الثابتة" للذرات المعنية. يُطلق على المتغير D_ {AB} "طاقة التفكك" وهو في الحقيقة قوة الرابطة فقط.

يُفترض أيضًا أن الجزء الجذاب من طاقة الرابطة يكون أسيًا. بالعودة إلى الاقتباسات ، يقول هوجينز

بعد مورس ، تم استخدام تعبير أسي أيضًا لطاقة الجذب
E_ {att} (r) = E '_ {att} e ^ {a' (r_e - r)}
لا تحتوي الثوابت E '_ {att} و a على نفس القيم للجزيئات المختلفة أو للجزيء نفسه في حالات الطاقة المختلفة.

هنا ، r_e هو طول رابطة التوازن (وهو لا يساوي بالضرورة r ^ * _ {AB} ، مجموع نصف القطر الأيوني). عند التوازن ، يمكن دمج هذه المعادلات ، مما ينتج D_ {AB} = -E '_ {att} - E ^ * _ {rep} e ^ {a (r ^ * _ {AB} - r_e)}

لكي تكون r = r_e نقطة توازن ، يجب أن يكون لدينا \ frac {dE (r)} {dr} \ Big | _ {r = r_e} = 0. وبالتالي يمكننا استنتاج -E '_ {att} = \ frac {a} {a '} E ^ * _ {rep} e ^ {a (r ^ * _ {AB} - r_e)}. بتوصيل هذا في معادلتنا لطاقة التفكك ، D_ {AB} ، نحصل عليها

D_ {AB} = (\ frac {a} {a '} - 1) E ^ * _ {rep} e ^ {a (r ^ * _ {AB} - r_e)}

إعادة ترتيب هذا التعبير ، لدينا ركلة!

r_e = r ^ * _ {AB} - \ frac {1} {a} \ ln D_ {AB} + \ left (\ frac {\ ln \ left (\ frac {a} {a '} - 1 \ right) + \ ln E ^ * _ {rep}} {a} \ right)

كل الأشياء الموجودة بين قوسين على الجانب الأيمن هي مجرد ثابت كبير. إذن ما أظهرناه هو أن طول رابطة التوازن يسير ناقصًا سجل طاقة التفكك. هذا يعني أنه ، إذا كانت الأشياء الأخرى متساوية ، إذا كانت طاقة التفكك أعلى ، فسيكون طول الرابطة أصغر.

وقد أثبتت هذه العلاقة ، على الأقل من الناحية النوعية ، الكثير من الأبحاث التجريبية. العلاقة بين طول الرابطة وطاقة تفكك الرابطة جيدة جدًا عبر مجموعة من المركبات. لكنها ليست مثالية. هناك استثناءات. على سبيل المثال ، تُظهر الحسابات الميكانيكية الكمومية عالية المستوى على ديستانان ، Sn2H6 ، ونظائرها المفلورة أنه كلما استبدلت المزيد من الفلور للهيدروجين ، تنخفض طاقة التفكك دون تغييرات كبيرة في طول الرابطة [2]. ينسب المؤلفون هذه العلاقة بدلاً من ذلك إلى التغييرات في حرف s مقابل p في رابطة Sn-Sn.

[1] ML Huggins، "Atomic Radii. IV. اعتمادية المسافة البينية على طاقة السندات" ، J. Am. كيم. Soc. 1953 ، 75 ، 4126 http: //

dx.doi.org/10.1021/ja01113a002

[2] كاوب ، م ؛ ميتز ، ب ؛ ستول ، إتش ، "انهيار ارتباط قوة الترابط بين السندات: دراسة حالة" ، Angewandte Chemie Int. إد. 39 http: //

dx.doi.org/10.1002/1521-3773(20001215)39:24

<4607 :: AID-ANIE4607>

3.0.CO ؛ 2-L

الاجابه 2:

إذا كنت تحب شخصًا ما ، فإنك تعانقه / تقربه إليك ، لذا فأنت أقرب إليه من احترامه لشخص غريب بسيط. وبنفس الطريقة ، تبقى ذرتان قريبتين من بعضهما البعض عندما تكون روابطهما قوية. الأمر كله يتعلق بالكيمياء! :)