طول الرابطة
في الهندسة الجزيئية ، يُعرَّف طول الرابطة أو مسافة الرابطة على أنه المسافة المتوسطة بين نواة ذرتين مرتبطتين في جزيء . وهي خاصية قابلة للنقل للرابطة بين ذرات من أنواع ثابتة، مستقلة نسبيًا عن بقية الجزيء.
توضيح
يرتبط طول الرابطة بترتيب الرابطة : فعندما يشارك عدد أكبر من الإلكترونات في تكوين الرابطة، تصبح الرابطة أقصر. ويرتبط طول الرابطة أيضًا عكسيًا بقوة الرابطة وطاقة تفكك الرابطة : فإذا كانت جميع العوامل الأخرى متساوية، فإن الرابطة الأقوى ستكون أقصر. وفي الرابطة بين ذرتين متطابقتين، فإن نصف مسافة الرابطة تساوي نصف قطر الرابطة التساهمية .
يتم قياس أطوال الروابط في الطور الصلب عن طريق حيود الأشعة السينية ، أو يتم تقريبها في الطور الغازي عن طريق التحليل الطيفي للميكروويف . قد تختلف الرابطة بين زوج معين من الذرات بين الجزيئات المختلفة. على سبيل المثال، تختلف الروابط بين الكربون والهيدروجين في الميثان عن تلك الموجودة في كلوريد الميثيل . ومع ذلك، من الممكن إجراء تعميمات عندما يكون الهيكل العام هو نفسه.
أطوال رابطة الكربون مع العناصر الأخرى
يرد أدناه جدول يحتوي على روابط مفردة تجريبية للكربون مع عناصر أخرى. أطوال الروابط معطاة بالبيكومتر . وبالتقريب، تكون مسافة الرابطة بين ذرتين مختلفتين هي مجموع أقطار الروابط التساهمية الفردية (موضحة في مقالات العناصر الكيميائية لكل عنصر). وكتوجه عام، تقل مسافات الروابط عبر الصف في الجدول الدوري وتزداد نزولاً في المجموعة . وهذا الاتجاه مطابق لاتجاه نصف القطر الذري .
| عنصر مرتبط | طول الرابطة ( بيكومتر ) | مجموعة |
|---|---|---|
| ح | 106-112 | المجموعة 1 |
| يكون | 193 | المجموعة 2 |
| ملغ | 207 | المجموعة 2 |
| ب | 156 | المجموعة 13 |
| ال | 224 | المجموعة 13 |
| في | 216 | المجموعة 13 |
| ج | 120–154 | المجموعة 14 |
| سي | 186 | المجموعة 14 |
| سن | 214 | المجموعة 14 |
| الرصاص | 229 | المجموعة 14 |
| ن | 147–210 | المجموعة 15 |
| ص | 187 | المجموعة 15 |
| مثل | 198 | المجموعة 15 |
| سب | 220 | المجموعة 15 |
| بي | 230 | المجموعة 15 |
| ا | 143–215 | المجموعة 16 |
| س | 181–255 | المجموعة 16 |
| كر | 192 | المجموعة 6 |
| سي | 198–271 | المجموعة 16 |
| تي | 205 | المجموعة 16 |
| شهر | 208 | المجموعة 6 |
| و | 206 | المجموعة 6 |
| ف | 134 | المجموعة 17 |
| كل | 176 | المجموعة 17 |
| بر | 193 | المجموعة 17 |
| أنا | 213 | المجموعة 17 |
أطوال الروابط في المركبات العضوية
لا يعتمد طول الرابطة بين ذرتين في جزيء على الذرات فحسب، بل يعتمد أيضًا على عوامل مثل التهجين المداري والطبيعة الإلكترونية والفراغية للبدائل . يبلغ طول الرابطة بين ذرتين كربون (C–C) في الماس 154 بيكومتر. يُعتبر عمومًا متوسط الطول لرابطة أحادية بين ذرتين كربون، ولكنه أيضًا أكبر طول رابطة موجود للروابط التساهمية الكربونية العادية. نظرًا لأن وحدة الطول الذرية (أي نصف قطر بور) هي 52.9177 بيكومتر، فإن طول الرابطة بين ذرتين كربون هو 2.91 وحدة ذرية، أو ما يقرب من ثلاثة أقطار بور.
توجد أطوال روابط طويلة بشكل غير عادي. حامل الرقم القياسي الحالي لأطول رابطة CC بطول 186.2 بيكومتر هو 1،8-Bis(5-hydroxydibenzo[a,d]cycloheptatrien-5-yl)naphthalene، [2] أحد الجزيئات العديدة ضمن فئة إيثانات الهكساريل، وهي مشتقات تعتمد على هيكل الهكسافينيليثان . تقع الرابطة بين ذرتي الكربون C1 وC2 كما هو موضح في الصورة أدناه.
مركب آخر ملحوظ بطول رابطة CC غير عادي هو ثلاثي سيكلو بيوتابنزين ، حيث يبلغ طول الرابطة 160 بيكومتر. أطول رابطة CC ضمن فئة سيكلو بيوتابنزين هي 174 بيكومتر بناءً على علم البلورات بالأشعة السينية . [3] في هذا النوع من المركبات، ستجبر حلقة السيكلو بيوتان زوايا 90 درجة على ذرات الكربون المتصلة بحلقة البنزين حيث يكون لها عادةً زوايا 120 درجة.
يُزعم وجود رابطة C–C طويلة جدًا بطول يصل إلى 290 بيكومتر في ثنائي ثنائي أيون رباعي السيانيد الإيثيلين ، على الرغم من أن هذا يتعلق برابطة ثنائية الإلكترونات وأربعة مراكز. [4] [5] وقد لوحظ هذا النوع من الترابط أيضًا في ثنائيات فينالينيل المحايدة. تصل أطوال الروابط لهذه "الروابط الفطيرة" [6] إلى 305 بيكومتر.
من الممكن أيضًا أن تكون مسافات الروابط C–C أقصر من المتوسط: حيث يبلغ طول الرابطة بين الألكينات والألكاينات 133 و120 بيكومتر على التوالي بسبب زيادة خاصية s للرابطة سيجما . في البنزين، يكون لجميع الروابط نفس الطول: 139 بيكومتر. كما يُلاحظ أيضًا زيادة خاصية s في الروابط الأحادية بين ذرتي كربون-كربون في الرابطة المركزية للدي أسيتيلين (137 بيكومتر) وفي ثنائي رباعي السطوح معين (144 بيكومتر).
في البروبيونتريل تسحب مجموعة السيانو الإلكترونات، مما يؤدي أيضًا إلى انخفاض طول الرابطة (144 بيكومتر). من الممكن أيضًا ضغط رابطة C–C عن طريق تطبيق الإجهاد . يوجد مركب عضوي غير عادي يسمى إن-ميثيل سيكلوفين بمسافة رابطة قصيرة جدًا تبلغ 147 بيكومتر لمجموعة الميثيل التي يتم ضغطها بين تريبتيسين ومجموعة فينيل. في تجربة حاسوبية تم تقدير مسافة الرابطة بـ 136 بيكومتر للنيوبنتان المحبوس في الفوليرين . [7] أصغر رابطة أحادية نظرية C–C تم الحصول عليها في هذه الدراسة هي 131 بيكومتر لمشتق رباعي السطوح الافتراضي. [8]
وقد قدرت نفس الدراسة أيضًا أن شد أو ضغط الرابطة C–C في جزيء الإيثان عند 5 بيكومتر يتطلب 2.8 أو 3.5 كيلوجول / مول على التوالي. ويتطلب شد أو ضغط نفس الرابطة عند 15 بيكومتر ما يقدر بنحو 21.9 أو 37.7 كيلوجول/مول.
| ج-ح | الطول ( دقيقة ) | نسخة | الطول (دقيقة) | روابط متعددة | الطول (دقيقة) |
|---|---|---|---|---|---|
| س 3 –ح | 110 | س 3 –س 3 | 154 | البنزين | 140 |
| س 2 –ح | 109 | س 3 – س 2 | 150 | الألكين | 134 |
| س-ح | 108 | س 2 –س 2 | 147 | الألكاين | 120 |
| س 3 –س | 146 | ألين | 130 | ||
| س 2 –س | 143 | ||||
| س-س | 137 |
مراجع
- ^ Handbook of Chemistry & Physics (الطبعة 65). CRC Press . 1984-06-27. ISBN 0-8493-0465-2.
- ^ Yusuke Ishigaki, Takuya Shimajiri, Takashi Takeda, Ryo Katoono, Takanori Suzuki (أبريل 2018). "نافتوسيكلوبوتينات وبنزوديسيكلوبوتادينات: التخليق في الحالة الصلبة والشذوذ في أطوال الرابطة". CHEM . 4 (4): 795-806. doi :10.1016/j.chempr.2018.01.011. hdl : 2115/73547 .
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ^ فوميو تودا (أبريل 2000). "نافثوسيكلوبوتينات وبنزوديسيكلوبوتادينات: التخليق في الحالة الصلبة والشذوذ في أطوال الرابطة". المجلة الأوروبية للكيمياء العضوية . 2000 (8): 1377-1386. doi :10.1002/(SICI)1099-0690(200004)2000:8<1377::AID-EJOC1377>3.0.CO;2-I. مؤرشف من الأصل في 2012-06-29.
- ^ Novoa JJ; Lafuente P.; Del Sesto RE; Miller JS (2001-07-02). "روابط C–C طويلة بشكل استثنائي (2.9 Å) بين أيونات [TCNE]−: رابطة C–C ثنائية الإلكترونين ورباعية المراكز π*–π* في π-[TCNE]22−". Angewandte Chemie International Edition . 40 (13): 2540–2545. doi :10.1002/1521-3773(20010702)40:13<2540::AID-ANIE2540>3.0.CO;2-O. مؤرشف من الأصل في 2012-06-29.
- ^ Lü J.-M.; Rosokha SV; Kochi JK (2003). "ثنائيات مستقرة (طويلة الارتباط) عبر الارتباط الذاتي الكمي للجذور الكاتيونية والأنيونية وغير المشحونة المختلفة: البنى والطاقة والانتقالات البصرية". J. Am. Chem. Soc. 125 (40): 12161–12171. doi :10.1021/ja0364928. PMID 14519002.
- ^ سوزوكي س.؛ موريتا ي.؛ فوكوي ك.؛ ساتو ك.؛ شيومي د.؛ تاكوي ت.؛ ناكاسوجي ك. (2006). "الرائحة على ثنائي الرابطة الفطيرة لجذر فينالينيل المحايد كما تم دراستها بواسطة مطيافية MS وNMR وتحليل NICS". مجلة الكيمياء الأمريكية 128 (8): 2530-2531. doi :10.1021/ja058387z. PMID 16492025.
- ^ هانتلي د.؛ ماركوبولوس ج.؛ دونوفان ب.م.؛ سكوت ل.ت.؛ هوفمان ر. (2005). "ضغط روابط C–C". Angewandte Chemie International Edition . 44 (46): 7549–7553. doi : 10.1002/anie.200502721 . PMID 16259033.
- ^ Martinez-Guajardo G.; Donald KJ; Wittmaack BK; Vazquez MA; Merino G. (2010). "Shorter Still: Compresing C–C Single Bonds". Organic Letters . 12 (18): 4058–61. doi :10.1021/ol101671m. PMID 20718457.
- ^ فوكس ، ماري آن. وايتسيل، جيمس ك. (1995). الكيمياء العضوية: Grundlagen، Mechanismen، Bioorganische Anwendungen . سبرينغر. رقم ISBN 978-3-86025-249-9.
روابط خارجية
- دليل طول الرابطة
