Main menu

Pages

الدوران الحر حول الرابطة الأحادية كربون . کربون. التهايؤات. إجهاد الفتل. Free rotation about the carbon-carbon single bond. Conformations. Torsional strain

الدوران الحر حول الرابطة الأحادية كربون . کربون. التهايؤات. إجهاد الفتل.  Free rotation about the carbon-carbon single bond. Conformations. Torsional strain




الدوران الحر حول الرابطة الأحادية كربون . کربون. التهايؤات. إجهاد الفتل.
Free rotation about the carbon-carbon single bond. Conformations. Torsional strain

يتيح لنا موضوع زوايا الربط وأطوال الروابط عدم الاكتفاء بترتيب واحد للذرات في جزيء الإيتان، طالما أن العلاقة بين هيدروجينات أحد الكربونين وهيدروجينات الكربون الأخر غير موضحة. وإذا تفحصنا النماذج الجزيئية للإيتان (الشكل 3 . 3)، نجد أنه يمكننا الحصول على ترتيب مثل (1) حيث تعاكس الهيدروجينات بعضها البعض الآخر تماما، وترتيب مثل (II) حيث تكون الهيدروجينات مزيو حة تماما، وعدد لا نهائی من الترتيبات المتوسطة. أي من هذه الترتيبات يوافق بنية الإيتان؟ يكون الجواب؛ جميعها

أي من هذه الترتيبات يوافق بنية الإيتان؟ يكون الجواب؛ جميعها


لقد رأينا أن الرابطة (6) التي تجمع ذرتي الكربون،، ذات تناظر أسطواني حول الخط الذي يربط نواتي الذرتين ببعضهما، ويجب أن يكون التراكب، وكذلك طول الرابطة، هو نفسه من أجل جميع هذه الترتيبات الممكنة. إذا كانت مختلف الترتيبات لا تختلف بالطاقة فإن الجزيء، إذن، غير ملتزم بأي منها دون الآخر، بل يستطيع التحول، بحرية، من أحدهما إلى الآخر. وطالما أن التحول من أحدها إلى الآخر حر يشمل عملية دوران حول الرابطة كربون - کربون، فإننا نصف هذه الحرية في التحول بالقول:

بوجود دوران حر حول الرابطة كربون . کربون الأحادية» تسمى ترتيبات الذرات، المختلفة التي يمكن أن تحصل بالدوران حول الروابط الأحادية تهایوات.
يسمى الترتيب (I)، تھایو مخسوفا، ويسمى الترتيب (II) تایوا مزيو حا. (تسمى التهايؤات المتوسطة اللامتناهية العدد، بالمنحرفة skew. سنستعمل لتمثيل مثل هذه التهابات غائبا، نوعين من الصيغ ثلاثية البعد: نماذج أنديرون   andiron الكرات والقضبان)،

يسمى الترتيب (I)، تھایو مخسوفا، ويسمى الترتيب (II) تایوا مزيو حا. (تسمى التهايؤات المتوسطة اللامتناهية العدد، بالمنحرفة skew. سنستعمل لتمثيل مثل هذه التهابات غائبا، نوعين من الصيغ ثلاثية البعد: نماذج أنديرون   andiron الكرات والقضبان)،

يسمى الترتيب (I)، تھایو مخسوفا، ويسمى الترتيب (II) تایوا مزيو حا. (تسمى التهايؤات المتوسطة اللامتناهية العدد، بالمنحرفة skew. سنستعمل لتمثيل مثل هذه التهابات غائبا، نوعين من الصيغ ثلاثية البعد: نماذج أنديرون   andiron الكرات والقضبان)،



وكذلك إسقاطات نيومان  التي سميت بأسم M . S . Newman  من جامعة أوهايو، الذي اقترح استخدامها أول مرة   

وكذلك إسقاطات نيومان  التي سميت بأسم M . S . Newman  من جامعة أوهايو، الذي اقترح استخدامها أول مرة



حتى الآن لم تكتمل الصورة بعد. تظهر الخواص الفيزيائية أن الدوران ليس حرة تماما: هنالك حاجز طاقة من رتبة 3 كيلو حريرة / مول. وتكون الطاقة الكامنة للجزيء في حدها الأصغر من أجل الامتثال المزيوح، وتزداد مع الدوران التبلغ حدا أعظمية من أجل الامتثال المخسوف
. ويكون، طبعا، أكثر جزيئات الإيتان على شكل هذا التهايو المزيوح، الأكثر استقرارا؛ أن أي جزيء يقضي (لكن بشكل مختلف)، أغلب وقته على شكل التهايو الأكثر استقرارا


ما مدى حرية جزيئات الإيتان في الدوران من أحد التها يؤات المزيوحة إلى الآخر؟ إن حاجز الطاقة الذي هو من رتبة 3 کیلو حريرة ليس مرتفعة؛ وحتى في درجة حرارة الغرفة تكون نسبة التصادمات ذات الطاقة الكافية كبيرة بحيث تكفي إحداث التحول بين التهايؤات المزيوحة.


يمكننا اعتبار أن الرابطة الأحادية كربون - كربون تسمح بالدوران الحر في أغلب التطبيقات العملية .

يمكننا اعتبار أن الرابطة الأحادية كربون - كربون تسمح بالدوران الحر في أغلب التطبيقات العملية .



لم تفهم طبيعة حاجز طاقة الدوران في الإيتان أو أنها لم تشرح بعد. إنه أعلى من أن يعزى، فقط، لقوى فاندرفالس (الفقرة 19 . 1): ومع أن ذرات الهيدروجين أكثر تقاربا من التهايو المخسوف منه في النهاية المزيوح، فإن ذرات الهيدروجين عند ذرتي الكربون المتقابلتين ليست كبيرة الحجم بحيث تؤدي إلى ازدحام ملحوظ
. ويعزى وجود حاجز الطاقة هذا، بعض الشيء، إلى التأثيرات المتبادلة بين السحابات الالكترونية للروابط کربون - هيدروجين.



وقد أظهرت الحسابات بوساطة ميكانيك الكم أن الحاجز يجب أن يكون موجودا وربما يعود نقصان إدراكنا لذلك إلى صعوبة ترجمة النتائج الرياضية إلى عبارات فيزيائية.
وكما هو الحال في المدارات الرابطة في الميتان، فإن مجموعتي الروابط في الإيتان تميلان إلى أن تكون أبعد ما يمكن عن بعضهما أي أن تكونا في الوضع المزيوح (التهايو المزيوح.



تسمى الطاقة اللازمة لإحداث الدوران في جزيء الإيتان حول الرابطة كربون - كربون «طاقة الفتل». وتحدث عن عدم الاستقرار النسبي الذي يميز التهايؤ المخسوف، أو أي من التهابؤات المتوسطة المنحرفة كأن يعزى إلى «إجهاد الفتل»،


وإذا استبدلت ذرات أخرى أو مجموعات ذرية بذرات الهيدروجين في الإيتان، فإن عوامل أخرى، تؤثر في الاستقرار النسبي للتهایوات، تظهر مثل قوى فاندر فالس، وتأثيرات ثنائي قطب - ثنائي قطب والارتباط الهيدروجيني. غير أن المدارات الرابطة، المتصلة بذرات الكربون المجاورة تسعى لكي تبقي مزيوحة، ويترافق أي دوران، بعيدا عن التهايؤ المزيوح، بإجهاد فتلي

Comments

contents title