Bağ uzunluğu
Moleküler geometride, bağ uzunluğu veya bağ mesafesi, bir moleküldeki iki bağlı atomun çekirdeği arasındaki ortalama mesafe olarak tanımlanır. Molekülün geri kalanından nispeten bağımsız, sabit tip atomlar arasındaki bir bağın transfer edilebilir bir özelliğidir.
Açıklama
Bağ uzunluğu bağ sırasına bağlıdır: bağ oluşumuna daha fazla elektron katıldığında bağ daha kısadır. Bağ uzunluğunda bağ kuvveti ve bağ ayrışma enerjisi ile ters orantılıdır: diğer tüm faktörler eşittir, daha güçlü bir bağ daha kısa olacaktır. İki özdeş atom arasındaki bir bağda, bağ mesafesinin yarısı kovalent yarıçapa eşittir.
Bağ uzunlukları katı fazda X-ışını kırınımı ile ölçülür veya gaz fazında mikrodalga spektroskopisi ile yaklaşık olarak hesaplanır. Belirli bir çift atom arasındaki bağ, farklı moleküller arasında değişebilir. Örneğin, metan içindeki karbon-hidrojen bağları metil klorürdekinden farklıdır. Bununla birlikte, genel yapı aynı olduğunda genellemeler yapmak mümkündür.
Karbon uzunluklarını diğer elementlerle birleştirin
Karbonun diğer elementlere tek deneysel bağları olan bir tablo aşağıda verilmiştir. Bağ uzunlukları pikometre cinsinden verilir. Yaklaşık olarak iki farklı atom arasındaki bağ mesafesi, ayrı kovalent yarıçapların toplamıdır (bunlar her element için kimyasal element maddelerinde verilmiştir). Genel bir eğilim olarak, bağ mesafeleri periyodik tablodaki sıra boyunca azalır ve bir grup artar. Bu eğilim atom yarıçapı ile aynıdır.
| Element bağı | Bağ uzunluğu (pm) | Grup |
|---|---|---|
| H | 106–112 | grub 1 |
| Be | 193 | grub 2 |
| Mg | 207 | grub 2 |
| B | 156 | grub 13 |
| Al | 224 | grub 13 |
| In | 216 | grub 13 |
| C | 120–154 | grub 14 |
| Si | 186 | grub 14 |
| Sn | 214 | grub 14 |
| Pb | 229 | grub 14 |
| N | 147–210 | grub 15 |
| P | 187 | grub 15 |
| As | 198 | grub 15 |
| Sb | 220 | grub 15 |
| Bi | 230 | grub 15 |
| O | 143–215 | grub 16 |
| S | 181–255 | grub 16 |
| Cr | 192 | grub 6 |
| Se | 198–271 | grub 16 |
| Te | 205 | grub 16 |
| Mo | 208 | grub 6 |
| W | 206 | grub 6 |
| F | 134 | grub 17 |
| Cl | 176 | grub 17 |
| Br | 193 | grub 17 |
| I | 213 | grub 17 |
Organik bileşiklerde bağ uzunlukları
Bir moleküldeki iki atom arasındaki bağ uzunluğu sadece atomlara değil, aynı zamanda orbital hibridizasyon ve ikame edicilerin elektronik ve sterik doğası gibi faktörlere de bağlıdır. Elmastaki karbon-karbon (C–C) bağ uzunluğu 154 pm'dir. Genellikle bir karbon-karbon tek bağı için ortalama uzunluk olarak kabul edilir, fakat aynı zamanda normal karbon kovalent bağları için var olan en büyük bağ uzunluğudır. Bir atom uzunluk birimi (yani bir Bohr yarıçapı) 52.9177 pm olduğundan, C---C bağ uzunluğu 2.91 atom birimi veya yaklaşık üç Bohr yarıçapıdır.
Alışılmadık şekilde uzun bağ uzunlukları mevcuttur. Bir bileşik olan trisiklobutabenzen, 160 pm'lik bir bağ uzunluğu rapor edilmiştir. Mevcut kayıt sahibi, X-ışını kristalografisine dayanarak uzunluğu 174 pm olan başka bir siklobutabenzendir. Bu tip bir bileşikte siklobutan halka, normal olarak 120 °'lik açılara sahip oldukları benzen halkasına bağlı karbon atomları üzerinde 90 °' lik açıları zorlar.
290 pm'ye kadar çok uzun bir C---C bağ uzunluğunun varlığı, iki tetrasiyanetilen dianyonunun bir dimerinde iddia edilir, ancak bu, 2 elektron-4 merkezli bir bağla ilgilidir. Bu tip bir bağ nötr fenalenil dimerlerinde de gözlenmiştir. Bu "gözleme bağları" olarak adlandırılan bağ uzunlukları 305 pm'ye kadardır.
Ortalama C–C bağı mesafelerinden daha kısa da mümkündür: alkenler ve alkinler sigma bağının artan s karakteri nedeniyle sırasıyla 133 ve 120 pm'lik bağ uzunluklarına sahiptir. Benzende tüm bağların uzunluğu aynıdır: 139 pm. Karbon-karbon tekli bağların artmış s-karakteri, diasetilenin (137 pm) ve belirli bir tetrahedran dimerin (144 pm) merkezi bağında da dikkat çekicidir.
Propionitrilde siyano grubu elektronları geri çeker, bu da bağ uzunluğunun azalmasına neden olur (144 pm). Gerilme uygulanarak bir C–8C bağının sıkıştırılması da mümkündür. Triptifen ve bir fenil grubu arasında sıkılan metil grubu için 147 pm'lik çok kısa bir bağ mesafesi olan In-metilsiklofan adı verilen alışılmadık bir organik bileşik mevcuttur. Bir in silico deneyinde, fullerene kilitlenmiş neopentan için 136 pm'lik bir bağ mesafesi tahmin edildi. Bu çalışmada elde edilen en küçük teorik C–C tek bağı varsayımsal tetrahedran türevi için 131 pm'dir.
Aynı çalışma ayrıca bir etan molekülündeki C–C bağının 5 pm kadar gerilmesinin veya sıkılmasının sırasıyla 2.8 veya 3.5 kJ/mol gerektirdiğini tahmin etmiştir. Aynı bağın 15 pm kadar gerilmesi veya sıkılması, tahmini 21.9 veya 37.7 kJ/mol gerektirir.
| C–H | uzunluk (pm) | C–C | uzunluk (pm) | Çoklu-bağlar | uzunluk (pm) |
|---|---|---|---|---|---|
| sp3–H | 110 | sp3–sp3 | 154 | Benzene | 140 |
| sp2–H | 109 | sp3–sp2 | 150 | Alkene | 134 |
| sp–H | 108 | sp2–sp2 | 147 | Alkyne | 120 |
| sp3–sp | 146 | Allene | 130 | ||
| sp2–sp | 143 | ||||
| sp–sp | 137 |
Kaynak
- ↑ Handbook of Chemistry & Physics (65th ed.). CRC Press. 1984-06-27. ISBN 0-8493-0465-2.
- ↑ Fox, Marye Anne; Whitesell, James K. (1995). Organische Chemie: Grundlagen, Mechanismen, Bioorganische Anwendungen. Springer. ISBN 978-3-86025-249-9.