Főmenü megnyitása

A molekuláris geometriában a kötéshossz vagy kötéstávolság egy molekula két, egymással kötésben levő atomjának magjai közötti átlagos távolság. Értéke azonos fajta atomok között viszonylag állandó, a molekula többi részétől kevéssé függ.

MagyarázatSzerkesztés

A kötéshossz kapcsolatban van a kötésrenddel: ha több elektron vesz részt a kötés kialakításában, rövidebb a kötés. A kötés hossza fordítottan arányos a kötés erősségével és a kötés disszociációs energiájával: ha minden más tényező változatlan, az erősebb kötés egyben rövidebb is. Két azonos atom közötti kötés esetében a kötéstávolság fele egyenlő a kovalens sugárral.

A szén- és más atomok közötti kötéshosszakSzerkesztés

A kötéshosszt szilárd fázisban röntgendiffrakcióval mérik, vagy közelítőleg gázfázisban mikrohullámú spektroszkópia segítségével határozzák meg. Egy adott atompár közötti kötés hossza a különböző molekulák között változhat. A szén és hidrogén közötti kötés hossza például különbözik a metán és a metil-klorid esetében, de azonos általános szerkezetű molekulák esetében van lehetőség általánosításra.

Az alábbi táblázatban a szén és más elemek közötti egyszeres kötések kísérletileg mért hosszai szerepelnek, pikométerben megadva. A két különböző atom közötti kötéstávolság közelítőleg megegyezik a kovalens sugarak összegével. Általános tendencia, hogy a kötéstávolság a periódusos rendszer egy periódusán belül jobbra haladva csökken, egy csoporton belül lefelé haladva pedig . Ez a tendencia megegyezik az atomsugarakra érvényes trenddel.

Szén és más elem közötti kötéshossz[1]
atom vegyjele kötéshossz (pm) csoport
H 106–112 1. csoport
Be 193 2. csoport
Mg 207 2. csoport
B 156 13. csoport
Al 224 13. csoport
In 216 13. csoport
C 120–154 14. csoport
Si 186 14. csoport
Sn 214 14. csoport
Pb 229 14. csoport
N 147–210 15. csoport
P 187 15. csoport
As 198 15. csoport
Sb 220 15. csoport
Bi 230 15. csoport
O 143–215 16. csoport
S 181–255 16. csoport
Cr 192 6. csoport
Se 198–271 16. csoport
Te 205 16. csoport
Mo 208 6. csoport
W 206 6. csoport
F 134 17. csoport
Cl 176 17. csoport
Br 193 17. csoport
I 213 17. csoport

Kötéshossz a szerves vegyületekbenSzerkesztés

Egy molekulában a két atom közötti kötéshossz nemcsak az atomok fajtájától függ, hanem azok hibridizációs állapotától és a szubsztituensek elektron- és sztérikus szerkezetétől is. A szén–szén (C−C) kötéshossz a gyémántban 154 pm, egyben ez a leghosszabb normál szén kovalens kötéshossz.

Léteznek ugyanakkor szokatlanul hosszú kötések is. Az egyik ilyen vegyület a triciklobutabenzol, melyben 160 pm-es kötéshosszról számoltak be. A jelenleg ismert csúcstartó egy másik ciklobutabenzol, melyben röntgenkrisztallográfiás mérések szerint a kötéshossz 174 pm.[2] Az ilyen típusú vegyületben a ciklobutángyűrű miatt az ahhoz kapcsolódó benzolgyűrű szénatomjai is 90°-os kötésszögbe kényszerülnek a szokásos 120° helyett.

Nagyon hosszú, akár 290 pm-es C−C kötéshosszak létezését vetették fel a két tetracianoetilén dianionból álló dimerben, bár ez 2-elektronos-4-centrumos kötés.[3][4] Ezt a fajta kötést figyelték meg a semleges fenalenil dimerek esetén is. Ez az úgynevezett „pancake bond” (palacsinta kötés),[5] kötéshossza akár 305 pm is lehet.

Az átlagosnál rövidebb C−C kötéstávolságok is léteznek: az alkének és alkinek kötéshossza 133, illetve 120 pm, ennek oka a szigma-kötés megnövekedett s-karaktere. A benzolban minden kötés azonos hosszúságú: 139 pm. A szén–szén egyszeres kötésének s-karakterének növekedése figyelhető meg a diacetilén középső kötése (137 pm), valamint egy adott tetrahedrán dimer esetében is (144 pm).

A propionitril cianocsoportja maga felé szívja az elektronokat, ami szintén csökkenti a kötéshosszt (144 pm). A C−C kötés molekulafeszültség hatására történő összenyomódása is előfordul. Az egyik különleges szerves vegyületben, az in-metilciklofánban a metilcsoport kötéshossza nagyon rövid, csak 147 pm, ugyanis egy tripticén és fenilcsoport közé van beszorítva. In silico kísérletben egy fullerénbe zárt neopentán molekulában a kötéshosszt 136 pm-nek becsülték.[6] Ebben a tanulmányban az elméletileg legrövidebb C−C egyszeres kötés 131 pm-nek adódott, egy feltételezett tetrahedrán származék esetében.[7]

Ugyanez a vizsgálat arra az eredményre jutott, hogy az etánban a C−C kötés 5 pm-rel történő megnyújtása, illetve összenyomása rendre 2,8, illetve 3,5 kJ/mol energiát igényel. 15 pm-es változás esetén az energiaigény 21,9; illetve 37,7 kJ/mol lenne.

Kötéshosszak a szerves vegyületekben[8][9]
C–H hossz (pm) C–C hossz (pm) többszörös kötések hossz (pm)
sp3–H 110 sp3–sp3 154 benzol 140
sp2–H 109 sp3–sp2 150 alkén 134
sp–H 108 sp2–sp2 147 alkin 120
sp3–sp 146 allén 130
sp2–sp 143
sp–sp 137


HivatkozásokSzerkesztés

  1. Handbook of Chemistry & Physics, 65th, CRC Press. ISBN 0-8493-0465-2 
  2. Fumio Toda (2000. április 1.). „Naphthocyclobutenes and Benzodicyclobutadienes: Synthesis in the Solid State and Anomalies in the Bond Lengths”. European Journal of Organic Chemistry 2000 (8), 1377–1386. o. [2012. június 29-i dátummal az eredetiből archiválva]. DOI:<1377::AID-EJOC1377>3.0.CO;2-I 10.1002/(SICI)1099-0690(200004)2000:8<1377::AID-EJOC1377>3.0.CO;2-I. (Hozzáférés ideje: 2018. augusztus 8.)  
  3. Novoa J. J. (2001. július 2.). „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. o. [2012. június 29-i dátummal az eredetiből archiválva]. DOI:<2540::AID-ANIE2540>3.0.CO;2-O 10.1002/1521-3773(20010702)40:13<2540::AID-ANIE2540>3.0.CO;2-O. (Hozzáférés ideje: 2018. augusztus 8.)  
  4. Lü J.-M. (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. o. DOI:10.1021/ja0364928.  
  5. Suzuki S. (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. o. DOI:10.1021/ja058387z.  
  6. Huntley D. R. (2005). „Squeezing C–C Bonds”. Angewandte Chemie International Edition 44 (46), 7549–7553. o. DOI:10.1002/anie.200502721. PMID 16259033.  
  7. Martinez-Guajardo G. (2010). „Shorter Still: Compresing C–C Single Bonds”. Organic Letters, ASAP 12 (18), 4058. o. DOI:10.1021/ol101671m.  
  8. Fox, Marye Anne. Organische Chemie: Grundlagen, Mechanismen, Bioorganische Anwendungen. Springer (1995). ISBN 978-3-86025-249-9 
  9. Prof Chao-Jun Li, Ph.D. in lecture, March 2009 (needs citation)

FordításSzerkesztés

Ez a szócikk részben vagy egészben a Bond length című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.