본드 길이
Bond length분자 기하학에서 결합 길이 또는 결합 거리는 분자 내 결합 원자의 두 핵 사이의 평균 거리로 정의된다. 그것은 분자의 나머지 부분으로부터 상대적으로 독립된 고정형 원자들 사이의 결합의 전달 가능한 성질이다.
설명
본드 길이는 본드 순서와 관련이 있다: 더 많은 전자가 본드 형성에 참여할 때 본드는 더 짧다. 채권 길이는 또한 채권 강도와 채권 분리 에너지와도 역적으로 관련되어 있다. 다른 모든 요소들은 동일하고, 더 강한 결합은 더 짧을 것이다. 두 개의 동일한 원자 사이의 결합에서 결합 거리의 절반은 공밸런스 반지름과 같다.
결합 길이는 X선 회절을 통해 고체상 또는 마이크로파 분광법에 의해 가스상 근사치로 측정된다. 주어진 원자 쌍 사이의 결합은 다른 분자들 사이에서 달라질 수 있다. 예를 들어 메탄의 탄소와 수소 결합은 염화 메틸과 다르다. 그러나 일반 구조가 동일할 때는 일반화가 가능하다.
탄소의 다른 원소와 결합 길이
탄소를 다른 원소에[1] 대한 실험적인 단일 결합이 있는 표는 다음과 같다. 결합 길이는 피코미터로 주어진다. 근사치로 두 개의 서로 다른 원자 사이의 결합 거리는 개별 공밸런트 반지름의 합이다(이들은 각 원소에 대한 화학 원소 물품에 제시된다). 일반적인 추세로서, 주기율표의 행에 걸쳐 결합 거리는 감소하고 그룹 내에서는 증가한다. 이 경향은 원자 반경의 그것과 동일하다.
| 접합요소 | 본드 길이(pm) | 그룹 |
|---|---|---|
| H | 106–112 | 그룹 1 |
| 있다 | 193 | 그룹 2 |
| MG | 207 | 그룹 2 |
| B | 156 | 그룹 13 |
| 알 | 224 | 그룹 13 |
| 인 | 216 | 그룹 13 |
| C | 120–154 | 그룹 14 |
| SI | 186 | 그룹 14 |
| Sn | 214 | 그룹 14 |
| PB | 229 | 그룹 14 |
| N | 147–210 | 15그룹 |
| P | 187 | 15그룹 |
| 로서 | 198 | 15그룹 |
| SB | 220 | 15그룹 |
| 비 | 230 | 15그룹 |
| O | 143–215 | 16그룹 |
| S | 181–255 | 16그룹 |
| CR | 192 | 6그룹 |
| SE | 198–271 | 16그룹 |
| Te | 205 | 16그룹 |
| 모 | 208 | 6그룹 |
| W | 206 | 6그룹 |
| F | 134 | 17그룹 |
| CL | 176 | 17그룹 |
| BR | 193 | 17그룹 |
| I | 213 | 17그룹 |
유기 화합물 내 결합 길이
분자 내 두 원자 사이의 결합 길이는 원자들뿐만 아니라 궤도 혼합과 대체물의 전자적 및 강직적 특성 같은 요인에 따라 달라진다. 다이아몬드의 탄소-탄소(C-C) 결합 길이는 154pm이다. 일반적으로 탄소-탄소 단일 결합의 평균 길이로 간주되지만, 일반 탄소 공동 가치 결합에 존재하는 결합 길이 중 가장 큰 길이이기도 하다. 길이의 원자 단위 1개(즉, 보어 반지름)가 pm 52.9177이므로 C-C 결합 길이는 2.91 원자 단위, 즉 약 3보어 반지름이다.
비정상적으로 긴 채권 길이가 존재한다. 186.2pm의 가장 긴 C-C 결합의 현재 기록 보유자는 188-Bis(5-hydroxydibenzo[a,d]사이클로헥타리텐-5-yl)나프탈렌으로,[2] 헥사페닐타인 골격을 기초로 한 파생형인 헥사아릴 에탄의 한 범주 내의 많은 분자 중 하나이다. 본드는 아래 그림과 같이 탄소 C1과 C2 사이에 위치한다.
C-C 본드 길이가 특이한 또 다른 주목할 만한 화합물은 트리시클로부타벤젠으로, 본드 길이가 160pm으로 보고된다. 사이클로부타벤젠 범주 내에서 가장 긴 C-C 결합은 X선 결정학 기준으로 174pm이다.[3] 이러한 유형의 화합물에서 사이클로부탄 링은 보통 120°의 각도를 갖는 벤젠 링에 연결된 탄소 원자에 90° 각도를 가한다.
2-전자-4-중심 결합과 관련이 있지만, 2개의 테트라시아노에틸렌 다이앤온의 조광기에서 최대 290pm의 매우 긴 C-C 결합 길이의 존재는 주장되고 있다.[4][5] 이러한 유형의 접합은 중성 페날레닐 다이머에서도 관찰되었다. 이른바 '팬케이크 본드'[6]의 채권 길이는 최대 305pm이다.
평균 C-C 결합 거리보다 짧은 것도 가능하다. 시그마 결합의 s 문자 증가로 알케인과 알케인은 각각 133과 120pm의 결합 길이를 가진다. 벤젠에서는 모든 채권의 길이가 139pm이다. 탄소-탄소 단일 결합 증가 s문자는 디아세틸렌(pm137 pm)의 중심 결합과 특정 테트라헤드란 다이머(pm144)의 중심 결합에서도 눈에 띈다.
프로피오니트리올에서 사이아노 그룹은 전자를 철수시키고, 결합 길이도 감소한다(144pm). C-C 결합을 압착하는 것도 스트레인 적용에 의해 가능하다. 메틸군이 트립티센과 페닐군 사이에서 압착되는 메틸군의 결합거리가 147pm으로 매우 짧은 인메틸사이클로판이라는 특이한 유기화합물이 존재한다. 실리코 실험에서 풀렌에 갇힌 네오펜탄의 결합 거리는 136pm으로 추정되었다.[7] 본 연구에서 얻은 이론적 C-C 단일 결합 중 가장 작은 것은 가상의 4면체 파생상품의 경우 131 pm이다.[8]
또한 같은 연구에서는 에탄 분자의 C-C 결합을 오후 5시까지 스트레칭하거나 짜는 데 각각 2.8 또는 3.5 kJ/mol이 필요하다고 추정했다. 오후 15시까지 동일한 본드를 스트레칭하거나 압착하려면 약 21.9 또는 37.7 kJ/mol이 필요했다.
참조
- ^ Handbook of Chemistry & Physics (65th ed.). CRC Press. 1984-06-27. ISBN 0-8493-0465-2.
- ^ Yusuke Ishigaki, Takuya Shimajiri, Takashi Takeda, Ryo Katoono, Takanori Suzuki (April 2018). "Naphthocyclobutenes and Benzodicyclobutadienes: Synthesis in the Solid State and Anomalies in the Bond Lengths". CHEM. 4 (4): 795–806. doi:10.1016/j.chempr.2018.01.011. hdl:2115/73547.CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
- ^ Fumio Toda (April 2000). "Naphthocyclobutenes and Benzodicyclobutadienes: Synthesis in the Solid State and Anomalies in the Bond Lengths". European Journal of Organic Chemistry. 2000 (8): 1377–1386. doi:10.1002/(SICI)1099-0690(200004)2000:8<1377::AID-EJOC1377>3.0.CO;2-I. Archived from the original on 2012-06-29.
- ^ Novoa J. J.; Lafuente P.; Del Sesto R. E.; Miller J. S. (2001-07-02). "Exceptionally Long (2.9 Å) C–C Bonds between [TCNE]− Ions: Two-Electron, Four-Center π*–π* C–C Bonding in 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. Archived from the original on 2012-06-29.
- ^ Lü J.-M.; Rosokha S. V.; Kochi J. K. (2003). "Stable (Long-Bonded) Dimers via the Quantitative Self-Association of Different Cationic, Anionic, and Uncharged -Radicals: Structures, Energetics, and Optical Transitions". J. Am. Chem. Soc. 125 (40): 12161–12171. doi:10.1021/ja0364928. PMID 14519002.
- ^ Suzuki S.; Morita Y.; Fukui K.; Sato K.; Shiomi D.; Takui T.; Nakasuji K. (2006). "Aromaticity on the Pancake-Bonded Dimer of Neutral Phenalenyl Radical as Studied by MS and NMR Spectroscopies and NICS Analysis". J. Am. Chem. Soc. 128 (8): 2530–2531. doi:10.1021/ja058387z. PMID 16492025.
- ^ Huntley D. R.; Markopoulos G.; Donovan P. M.; Scott L. T.; Hoffmann R. (2005). "Squeezing C–C Bonds". Angewandte Chemie International Edition. 44 (46): 7549–7553. doi:10.1002/anie.200502721. PMID 16259033.
- ^ Martinez-Guajardo G.; Donald K. J.; Wittmaack B. K.; Vazquez M. A.; Merino G. (2010). "Shorter Still: Compresing C–C Single Bonds". Organic Letters. 12 (18): 4058–61. doi:10.1021/ol101671m. PMID 20718457.
- ^ Fox, Marye Anne; Whitesell, James K. (1995). Organische Chemie: Grundlagen, Mechanismen, Bioorganische Anwendungen. Springer. ISBN 978-3-86025-249-9.
