Frage:
Wie lässt sich die Molekülgeometrie ohne Hilfe von VSEPR-, Valenzbindungs- oder Hybridisierungstheorien erklären?
Hisab
2017-07-01 07:31:18 UTC
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Auf der High School-Ebene wurde mir beigebracht, wie man molekulare Geometrien mit Hilfe von VSEPR-, Valenzbindungs- und Hybridisierungstheorien rationalisiert.

In letzter Zeit habe ich jedoch auch erfahren, dass diese Theorien sind veraltet und haben viele Einschränkungen. Wie kann ich diese Geometrien ohne die Hilfe dieser Theorien rationalisieren? Kann ich dafür die Molekülorbitaltheorie verwenden und wenn ja, wie?

Siehe https://chemistry.stackexchange.com/questions/33879/
Einer antworten:
Abhigyan Chattopadhyay
2017-07-01 08:52:17 UTC
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Kurze Antwort: Nein, das können Sie nicht. Grund dafür ist, dass dies bislang der einzige Weg ist, der die meiste Zeit funktioniert.

Lange Antwort: Die Molekülorbitaltheorie ist in der Praxis eine Ergänzung zur Valenzbindungstheorie, Hybridisierung und VSEPR.

Es gibt sowohl Erfolge als auch Mängel sowohl der Molekülorbitaltheorie als auch der anderen drei.

Im Allgemeinen wird die VSEPR-Theorie verwendet, um Formen von Molekülen und Ionen vorherzusagen, nicht die Molekülorbitaltheorie. Es kann auf eine große Anzahl kovalenter Verbindungen ausgedehnt werden, weist jedoch einige Einschränkungen hinsichtlich ionischer Verbindungen und multizentrischer Bindungen auf. Der TÜV sagt uns, dass Atome, wenn sie sich verbinden, Molekülorbitale bilden, deren Energie niedriger ist als die der Atomorbitale. Es ist verallgemeinerbar und kann sogar auf Halbleiter und Supraleiter erweitert werden. Es ist sehr nützlich, wenn es darum geht, die tatsächlichen Energien zu finden, die mit jedem einzelnen Orbital verbunden sind.

Die Valenzbindungstheorie wird zusammen mit Hybridisierung und VSEPR im Allgemeinen verwendet, um die Formen von Molekülen zu finden. Der Grund ist einfach: Die Molekülorbitaltheorie sagt uns die Anordnung von delokalisierten Elektronen in Molekülorbitalen, während die anderen Theorien uns die möglichen Positionen der kombinierten Atome sagen, nachdem man bedenkt, dass die Elektronen sind lokalisiert und stoßen sich gegenseitig ab.

Es gibt jedoch den Fall von multizentrischen $ \ pi $ -Bindungen, auch als Bananenbindungen bekannt, und den 4c-3e-Bindungen, die sein können erklärt nur durch die Molekülorbitaltheorie. Ein berühmtes Beispiel wäre Di-Borane oder $ \ ce {B2H6} $.

Daher sind häufig sowohl der Valenzbindungsansatz als auch der Molekülorbitalansatz für eine genaue Vorhersage der Form von erforderlich ein Molekül.

Ich zitiere einen Artikel aus Chemistry LibreTexts:

Sowohl die MO- als auch die VB-Theorie werden verwendet, um die Struktur eines Moleküls zu bestimmen. Im Gegensatz zur VB-Theorie, die weitgehend auf Valenzelektronen basiert, beschreibt die MO-Theorie die Struktur eingehender, indem sie beispielsweise die Überlappung und die Energien der in einem bestimmten Molekülorbital befindlichen Bindungs- und Anti-Bindungselektronen berücksichtigt. Während die MO-Theorie komplizierter und schwieriger ist, führt sie zu einem vollständigeren Bild der Struktur eines ausgewählten Moleküls. Trotz verschiedener Mängel würde eine völlige Missachtung der einen und nicht der anderen Theorie unsere Fähigkeit beeinträchtigen, die Bindung in Molekülen zu beschreiben.

Obwohl die Theorien von VB, VSEPR und Hybridisierung veraltet sind und haben Viele Einschränkungen bieten uns zusammen mit der Molekülorbitaltheorie eine Toolbox für nahezu jedes mögliche Molekül.

(Wenn es einen Ort gibt, an dem ich mich geirrt habe, korrigieren Sie mich bitte)

Dies ist etwas wahr, aber vielleicht eine etwas zu vereinfachte Antwort. MOT bietet viele Möglichkeiten, die Struktur von Molekülen vorherzusagen (oder häufiger Strukturen von Molekülen zu rationalisieren, sobald sie experimentell bestimmt wurden). Um Strukturen erklären zu können, spielt es keine Rolle, ob das verwendete Modell lokalisiert oder delokalisiert ist.
@orthocresol Stimmt das ... Ich habe versucht, der fragenden Person eine vereinfachte Antwort zu geben, da sie sich wie ein Schüler anhörte. Tatsächlich sind mir die unterminierenden Details des TÜV nicht bekannt
// Die MO-Theorie beschreibt die Struktur eingehender, indem sie beispielsweise die Überlappung und die Energien der in einem bestimmten Molekülorbital befindlichen Bindungs- und Anti-Bindungs-Elektronen berücksichtigt. Während die MO-Theorie komplizierter und schwieriger ist, führt sie zu einem vollständigeren Bild der Struktur eines ausgewählten Moleküls. // Wie? Wie kann MOT uns sagen, dass beispielsweise Methan tetraedrisch ist? Wie kann MOT uns ein vollständigeres "Bild" der Struktur eines Moleküls geben?
Meinetwegen. Für Methan können Sie sich auf Albright, Burdett, Whangbo * "Orbital Interactions in Chemistry" * 2nd ed. ab S. 193. Das [Korrelationsdiagramm] (https://en.wikipedia.org/wiki/Walsh_diagram) zeigt an, dass eine tetraedrische $ T_ \ mathrm {d} $ Geometrie gegenüber einer quadratischen planaren $ D_ \ mathrm {4h} $ eins (für Beispiel). Dies hängt im Wesentlichen mit einer besseren Überlappung zwischen C- und H-Orbitalen in der Geometrie $ T_ \ mathrm {d} $ zusammen. Anspruchsvollere Berechnungen ermöglichen es, die Geometrie mit minimaler Energie zu finden - dies wird heutzutage routinemäßig mit Computern durchgeführt. (Nicht immer mit TÜV.)
@orthocresol Ich bitte Sie, diese und weitere Informationen zu einer vollständigeren Antwort hinzuzufügen und zu veröffentlichen. Ich möchte wirklich mehr wissen. Ich bin bereit, meine Antwort zugunsten einer vollständigeren zu löschen.
@Abhigyan "während die anderen Theorien uns die möglichen Positionen der kombinierten Atome sagen, nachdem man bedenkt, dass die Elektronen lokalisiert sind und sich gegenseitig abstoßen." Ich verstehe nicht, warum du hier 'lokalisiert' verwendest.
In anderen Theorien besteht das zugrunde liegende Prinzip der Elektronenteilung darin, dass gemeinsame Elektronen in Form von „Wolken“ vorliegen oder es Bereiche mit Elektronendichte gibt. Dies deutet auf die Idee hin, dass sich Elektronen nicht um das gesamte Atom bewegen, zumindest gemäß diesen Theorien. Andererseits basiert die Molekülorbitaltheorie auf dem Konzept, dass sich Elektronen um das gesamte Molekül bewegen. Daher wird es als delokalisiert betrachtet.


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