4.3 Valence bond theory: multiplebo

4.3 Valence bond theory: multiple
bonding in polyatomic molecules
In the previous section, we emphasized that hybridization of
some or all of the valence atomic orbitals of the central atom
in an XYn species provided a scheme for describing the XY

-bonding. In, for example, the formation of sp, sp2 and sp3
d
hybrid orbitals, some p or d atomic orbitals remain unhybridized
and, if appropriate, may participate in the formation of
-bonds. In this section we use the examples of C2H4, HCN
and BF3 to illustrate how multiple bonds in polyatomic
molecules are treated within VB theory. Before considering
the bonding in any molecule, the ground state electronic con-
figurations of the atoms involved should be noted.
C2H4
C [He]2s
2
2p2
H 1s
1
Ethene, C2H4, is a planar molecule (Figure 4.8a) with
CCH and HCH bond angles of 121.38 and 117.48
respectively. Thus, each C centre is approximately trigonal
planar and the
-bonding framework within C2H4 can be
described in terms of an sp2 hybridization scheme (Figure
4.8b). The three
-interactions per C atom use three of the
fo
four valence electrons, leaving one electron occupying the
unhybridized 2p atomic orbital. The interaction between
the two 2p atomic orbitals (Figure 4.8c) and the pairing of
the two electrons in these atomic orbitals generates a CC
-interaction. The bond order of the CC bond in C2H4 is
therefore 2, in keeping with Lewis structure 4.1. The -
component of the overall carbon–carbon bond is weaker
than the
-component and hence a C¼C double bond,
though stronger than a CC single bond, is not twice as
strong; the CC bond enthalpy terms in C2H4 and C2H6
are 598 and 346 kJ mol1 respectively.
C C
HCN
C [He]2s
2
2p2
N [He]2s
2
2p3
H 1s
1
Figure 4.9a shows the linear HCN molecule, a Lewis structure
(4.2) for which indicates the presence of an HC
single bond, a CN triple bond, and a lone pair of electrons
on N. An sp hybridization scheme is appropriate for both C
and N; it is consistent with the linear arrangement of atoms
around C and with the placement of the lone pair on N as far
away as possible from the bonding electrons. Figure 4.9b
shows the
-bonding framework in HCN (each region of
orbital overlap is occupied by a pair of electrons) and the
outward-pointing sp hybrid on N that accommodates the
lone pair. If we arbitrarily define the HCN axis as the z
axis, then after the formation of the
-interactions, a 2px
and a 2py atomic orbital remain on each of the C and N
atoms. Each atomic orbital contains one electron. Overlap
between the two 2px and between the two 2py orbitals
leads to two -interactions (Figure 4.9c). The overall CN
bond order is 3, consistent with Lewis structure 4.2.
BF3
B [He]2s
2
2p1
F [He]2s
2
2p5
Boron trifluoride (Figure 4.10a) is trigonal planar (D3h); sp2
hybridization is appropriate for the B atom. Each of the
three BF
-interactions arises by overlap of an sp2 hybrid
on the B atom with, for example, an sp2 orbital on the F
atom. After the formation of the
-bonding framework,
the B atom is left with an unoccupied 2p atomic orbital
lying perpendicular to the plane containing the BF3
molecule. As Figure 4.10b shows, this is ideally set up for
interaction with a filled 2p atomic orbital on one of the F
atoms to give a localized BF -interaction. Notice that
the two electrons occupying this -bonding orbital both
originate from the F atom. This picture of the bonding in
BF3 is analogous to one of the resonance forms shown in
pink in Figure 4.10c; all three resonance forms (see Section
1.12) are needed to account for the experimental observation
that all three BF bonds are of equal length (131 pm).
Worke

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

4.3 วาเลนซ์บอนด์ทฤษฎี: หลายพันธะในโมเลกุลหลายวาเลนซ์ในส่วนก่อนหน้านี้ เราเน้นที่ hybridization ของบางส่วนหรือทั้งหมดของ orbitals อะตอมวาเลนซ์ของอะตอมกลางในการ XYn พันธุ์ให้โครงร่างสำหรับอธิบาย XY-พันธะ ในการ เช่น sp, sp2 และ sp3dhybrid orbitals บาง orbitals อะตอม p หรือ d ยังคง unhybridizedและ ถ้าเหมาะสม อาจมีส่วนร่วมในการก่อตัวของ-พันธบัตร ในส่วนนี้ เราใช้ตัวอย่างของ C2H4, HCNและ BF3 เพื่อแสดงวิธีพันธบัตรหลายในหลายวาเลนซ์โมเลกุลได้รับการปฏิบัติภายในทฤษฎี VB ก่อนที่จะพิจารณาพันธะในโมเลกุลใด ๆ ดินรัฐอิเล็กทรอนิกส์ con-ควรสังเกต figurations ของอะตอมที่เกี่ยวข้องC2H4C [เขา] 2s22p 2ชม. 1S1Ethene, C2H4 เป็นระนาบโมเลกุล (รูปที่ 4.8 a) ด้วยCCH และ HCH พันธบัตรมุม 121.38 และ 117.48ตามลาดับ ดังนั้น แต่ละศูนย์ C เป็นประมาณ trigonalระนาบ และกรอบพันธะภายใน C2H4 สามารถที่จะอธิบายในแง่แบบแผน sp2 hybridization (รูปการ4.8b) . ปฏิสัมพันธ์สาม - ต่อ C อะตอมใช้สามตัวfo4 อิเล็กตรอน ทิ้งในอิเล็กตรอนหนึ่งตัวunhybridized p 2 อะตอมออร์บิทัล การโต้ตอบระหว่างorbitals อะตอมสอง 2 p (4.8 รูป c) และจับคู่ของอิเล็กตรอนสองใน orbitals อะตอมเหล่านี้สร้างเป็น CC-การโต้ตอบ เป็นพันธะของพันธะ CC ใน C2H4ดังนั้น 2 รักษาโครงสร้างของลูอิส 4.1 -ส่วนประกอบของพันธะคาร์บอนคาร์บอนโดยรวมจะอ่อนแอกว่ากว่า - ส่วนประกอบ และจึง เป็น C¼C คู่พันธะว่าดีกว่า CC พันธะเดี่ยว ไม่เป็นสองเท่าแข็งแรง เงื่อนไข CC บอนด์เอนทาลปีใน C2H4 และ C2H6มี 598 และ 346 mol1 kJ ตามลำดับC CHCNC [เขา] 2s22p 2N [เขา] 2s22p 3ชม. 1S1รูป 4.9a แสดงเชิงโมเลกุล HCN ลูอิสโครงสร้าง(4.2) สำหรับที่ว่า มี HCพันธะเดี่ยว พันธะสาม CN และโหลนคู่ของอิเล็กตรอนบน n แบบแผนการ hybridization sp เหมาะสมสำหรับทั้ง Cและ N ก็สอดคล้องกับการจัดเรียงอะตอมเชิงเส้นรอบ C และตำแหน่งของคู่โดด ๆ บน N เท่าห่างที่สุดจากพันธะอิเล็กตรอน รูป 4.9bแสดง - ยึดกรอบใน HCN (แต่ละภูมิภาคของโคจรทับซ้อนถูกครอบครอง โดยคู่ของอิเล็กตรอน) และไฮบริดสลี sp ชี้ออกด้านนอกบน N ที่รองรับการคู่โดด ๆ ถ้าเรากำหนดแกน HCN เป็น z โดยพลการแกน แล้วหลังจากการก่อตัวของการ - โต้ตอบ ใน 2pxและออร์บิทัลอะตอม 2py ยังคงอยู่ในแต่ละ C และ Nอะตอม แต่ละออร์บิทัลอะตอมประกอบด้วยอิเล็กตรอนหนึ่ง ทับซ้อนระหว่าง 2px สอง และ ระหว่างการ orbitals 2py สองนำไปสู่ปฏิสัมพันธ์สอง- (รูป 4.9 c) CN โดยรวมสั่งซื้อพันธบัตร 3 สอดคล้องกับโครงสร้างของลูอิส 4.2 ได้BF3B [เขา] 2s21 p 2F [เขา] 2s22p 5โบรอน trifluoride (รูป 4.10a) เป็น trigonal planar (D3h) ; ติดตั้ง sp2hybridization เป็นที่เหมาะสมสำหรับอะตอม B แต่ละBF 3-ปฏิสัมพันธ์ที่เกิดขึ้น โดยการซ้อนเหลื่อมของไฮบริดสลีการ sp2ในอะตอม B ที่ เช่น การติดตั้ง sp2 โคจรบน Fอะตอม หลังจากการก่อตัวของ - ยึด frameworkอะตอม B มีซ้ายกับออร์บิทัลอะตอม p 2 การว่างนอนตั้งฉากกับระนาบที่ประกอบด้วยกับ BF3โมเลกุล เป็นรูป 4.10b แสดง นี้คือตั้งค่าสำหรับการโต้ตอบกับการเติม 2p อะตอมออร์บิทัลของ Fอะตอมให้ BF เป็นภาษาท้องถิ่น-การโต้ตอบ สังเกตว่าอิเล็กตรอนสองจำนวนนี้ - พันธะออร์บิทัลทั้งสองมาจากอะตอม F ภาพนี้ของพันธะในBF3 จะคล้ายกับหนึ่งในรูปแบบเรโซแนนซ์ที่แสดงในสีชมพูในรูป 4.10 c ทุกรูปแบบเรโซแนนซ์ที่สาม (ดูหัวข้อ1.12) จำเป็นสำหรับการบัญชีสำหรับการสังเกตทดลองที่พันธบัตร BF สามทั้งหมดมีความยาวเท่ากัน (131 pm)Worke

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

4.3 พันธบัตร Valence ทฤษฎี: หลาย
พันธะในโมเลกุล polyatomic
ในส่วนก่อนหน้านี้เราเน้นย้ำว่าการผสมพันธุ์ของ
บางส่วนหรือทั้งหมดของจุ orbitals อะตอมของอะตอมกลาง
ในสายพันธุ์ XYn จัดให้มีโครงการสำหรับการอธิบาย XY
-bonding? ในตัวอย่างเช่นการก่อตัวของ SP, SP2 และ SP3
D
ไฮบริดออร์บิทับาง P หรือ D ปรมาณู orbitals ยังคง unhybridized
และหากเหมาะสมอาจมีส่วนร่วมในการพัฒนาของ
-bonds ในส่วนนี้เราใช้ตัวอย่างของ C2H4, HCN
และ BF3 แสดงให้เห็นถึงวิธีการออกพันธบัตรหลายในหลายอะตอม
โมเลกุลได้รับการรักษาภายในทฤษฎี VB ก่อนที่จะพิจารณา
พันธะในโมเลกุลใด ๆ ที่สภาพพื้นดินงอิเล็กทรอนิกส์
figurations ของอะตอมที่เกี่ยวข้องควรจะสังเกต.
C2H4
C [เขา] 2s
2
2p2
H 1s
1
Ethene, C2H4 เป็นระนาบโมเลกุล (รูปที่ 4.8a) กับ
CCH และ HCH พันธบัตรมุม 121.38 และ 117.48
ตามลำดับ ดังนั้นแต่ละศูนย์ซีเป็นสามเหลี่ยมประมาณ
ระนาบและ? กรอบ -bonding ภายใน C2H4 สามารถ
อธิบายในแง่ของโครงการ SP2 hybridization (รูปที่
4.8b) สาม? -interactions ต่อ C อะตอมใช้สามของ
สำหรับ
สี่อิเล็กตรอนออกจากอิเล็กตรอนครอบครอง
unhybridized 2p อะตอมโคจร การทำงานร่วมกันระหว่าง
ทั้งสอง 2p ปรมาณู orbitals (รูปที่ 4.8c) และการจับคู่ของ
ทั้งสองอิเล็กตรอนในอะตอม orbitals เหล่านี้สร้าง CC
-interaction การสั่งซื้อพันธบัตรของพันธบัตร CC ใน C2H4 เป็น
ดังนั้น 2 ในการรักษาด้วยลูอิสโครงสร้าง 4.1 - การ
ส่วนประกอบของพันธบัตรคาร์บอนโดยรวมจะลดลง
กว่า -component และด้วยเหตุนี้พันธะคู่C¼C?
แต่แข็งแรงกว่า CC พันธบัตรเดียวไม่ได้เป็นสองเท่า
ที่แข็งแกร่ง; เงื่อนไข CC พันธบัตรเอนทัลใน C2H4 และ C2H6
เป็น 598 และ 346 กิโลจูล mol1 ตามลำดับ.
CC
HCN
C [เขา] 2s
2
2p2
N [เขา] 2s
2
2p3
H 1s
1
รูปที่ 4.9a แสดงโมเลกุลเชิงเส้น HCN โครงสร้างลูอิส
(4.2 ) ซึ่งบ่งชี้ว่าการปรากฏตัวของไง
พันธะเดี่ยวพันธะสาม CN, และคู่เดียวของอิเล็กตรอน
ในเอ็นเครื่องหมาย SP โครงการผสมพันธุ์เป็นที่เหมาะสมสำหรับทั้ง C
และ N; มันมีความสอดคล้องกับการจัดเรียงเชิงเส้นของอะตอม
รอบ C และมีการจัดวางตำแหน่งของคู่เดียวใน N เท่าที่
ห่างออกไปเป็นไปได้จากอิเล็กตรอนพันธะ รูปที่ 4.9b
แสดง? -bonding กรอบใน HCN (ภูมิภาคของแต่ละ
วงโคจรทับซ้อนถูกครอบครองโดยคู่ของอิเล็กตรอน) และ
ออกไปด้านนอกชี้ไฮบริดใน SP N ที่รองรับ
คู่เดียว ถ้าเรากำหนดโดยพลแกน HCN เป็นซี
แกนแล้วหลังจากการก่อตัวของ? -interactions ที่ 2px
และ 2py อะตอมโคจรอยู่ในแต่ละซีและ N
อะตอม อะตอมแต่ละวงโคจรมีอิเล็กตรอน ที่ทับซ้อนกัน
ระหว่างสอง 2px และระหว่างสอง orbitals 2py
นำไปสู่สอง -interactions (รูปที่ 4.9c) โดยรวม CN
อันดับพันธะคือ 3 สอดคล้องกับลูอิสโครงสร้าง 4.2.
BF3
B [เขา] 2s
2
2p1
F [เขา] 2s
2
2p5
โบรอน trifluoride (รูป 4.10a) เป็นระนาบสามเหลี่ยม (D3H); SP2
ผสมพันธุ์เป็นที่เหมาะสมสำหรับอะตอมบี แต่ละแห่งที่
สาม BF? -interactions เกิดขึ้นจากการซ้อนทับกันของไฮบริด SP2
ในอะตอมบีด้วยตัวอย่างเช่น SP2 โคจรใน F
อะตอม หลังจากการก่อตัวของ? -bonding กรอบ
อะตอม B ที่เหลือที่มีว่าง 2p อะตอมโคจร
นอนตั้งฉากกับระนาบที่มี BF3
โมเลกุล ดังรูปที่แสดงให้เห็นว่า 4.10b นี้ถูกกำหนดขึ้นสำหรับการนึกคิด
การมีปฏิสัมพันธ์กับที่เต็มไป 2p อะตอมโคจรหนึ่งของ F
อะตอมให้ -interaction BF ภาษาท้องถิ่น ขอให้สังเกตว่า
ทั้งสองครอบครองอิเล็กตรอนนี้ -bonding โคจรทั้งสอง
มาจากอะตอม F ภาพของพันธะในนี้
BF3 จะคล้ายคลึงกับหนึ่งในรูปแบบเสียงสะท้อนที่แสดงใน
สีชมพูในรูป 4.10c; ทั้งสามรูปแบบเสียงสะท้อน (ดูมาตรา
1.12) มีความจำเป็นในการบัญชีสำหรับการสังเกตการทดลอง
ว่าทั้งสามพันธบัตร BF มีความยาวเท่ากับ (131 PM).
worke