作者Cyanhaze (哩喔 =D)
看板Chemistry
標題[無機] 純粹從 Group theory 看 Hybridization
時間Tue Nov 29 22:54:21 2011
我想上來問問各位板大的看法
題目是 找出 H2O 中中心原子的 O 可能的 Hybridaztion (各種方法都可以)
2. 以 MO 來看
由圖來看 三個 A1 都有交互作用，因此看成是 sp2 混成
(H2O MO圖 :
http://tinyurl.com/8xmc4mc)
(C2v character table:
http://www.webqc.org/symmetrypointgroup-c2v.html)
3. pure group theory
a) H20(C2v)以兩個 O-H 的 σ-bond 為 basis 找出 reduceable representation
由於 Г= A1+B1 根據
i. Group Theory And Its Applications In Chemistry - chapter 3, 1/e
by Kunju,A Salahuddin
(線上看
http://tinyurl.com/7uurzr5 )
ii. Chemical applications of group theory - chapter 8, 3/e
by Cotton, F. Albert
iii. Inorganic Chemistry - chapter 5, 4/e
by Miessler
由課本所敘述，因為 A1 係數是 "1" 而查表 A1 可以表示 s, Pz orbital
而 B1 表示 Px
因此算出來可能是 sp(s+Px) or p2(Pz+Px) 混成
b) 將 O上 兩對 lp. 對分子的對稱性考慮進去 H2O 是 Td混成
由上述結果算出為 sp3 or sd3
(iii. 的說法)
在不考慮現實狀況，不考慮能量而單看對稱來說
我所算出來的結果是 sp or p2 混成
以下是延伸題
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題目：以你的結果來解釋 H2O 鍵角 104.5 度
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1. sp2 受 lp. 擠壓成 104.5度 (引入 VSEPR 解釋)
2. (引入能量考量) sp3
3. a) sp 受兩對 lp. 擠壓硬壓成 104.5度
由於壓那麼多角度可行性略差因此以 p2(90度) 可能性大一點
(直接考慮角度接近性, 由定義知 p 成份越重則越偏 90 度)
(文末提供定義))
b) H2O 角度最接近 sp3
而 sd3 不合是因為 d 軌域對於第二週期元素來說能量太高
以下開始是我跟老師的辯答
無機老師一開始是說我的結果是錯的 (sp, p2混成)
而 sp3, sp2 可以 get the poits
可是我明明就照課本所寫的步驟操作 以 group 算出這個結果
老師開始引入作用力形狀來反駁
可是老師自己也說可用任何方法
因此我答辯我照課本方法得到此結果
而老師無法反駁
老師說她沒看過 p2 混成
要我畫混成後軌域形狀
因此我就畫出了形狀 (px+pz疊在一起)
分子的形狀可由個別軌域 wavefunction 找出來
因為 pz px orthogonal 因此出現了這個特別形狀
老師最後勉強接受 sp
而說 p2 混成他沒看過 (意思是沒分嚕?!)
而說混成要有自身軌域的 overlap (像sp這樣)
不確定 p2 是否為合乎混成
要我去問另一個理論計算老師的意見
因此我去找了一些定義作為籌碼
根據IUPAC Gold Book 定義
Hybridization
Linear combination of atomic orbitals on an atom.
因此 p2 hybird (=pz+px) 怎樣都看符何定義(linear combination)
以下我個人對這個方法的解釋
我當然知道 sp2 是最佳候選答案
既然 sp3 的看法都可以的話
那我的 sp or p2 有何不可?!
根據題目還有老師明確的意思
不論何種方法
因此我用 Group theory 而不考慮其他現實因素當然是可以的
既然老師沒有證據反駁我是錯的
定義也說的通
那大家覺得我是否繼續要求這分數
我個人也不想為這一點小分數爭破頭 (上一次我沒有爭分數)
但我爭論的理由有三
1. 個人第一次考不好而這一題占分約10% 對學生來說是很有影響力
2. 明明我就照課本過程求解...
上次助教改說老師講的不一定都對...(上一次照老師上課講的作答給整題的半分不到)
我這次照課本算還有問題我真的無所適從也不能接受...
3. 邏輯上我這樣解釋老師也說無法反駁
竟然無法反駁就表示無法證明真偽 (畢竟這理論也是人想來的)
不能因為說沒看過或這樣做沒有意義(p2能量感覺上沒改變(?))就說我錯
因此就邏輯上 老師應給我分
以上是我一點心理不平衡想找板上各位尋求看法
有點長...感謝客官
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◆ From: 134.208.23.193
※ 編輯: Cyanhaze 來自: 134.208.23.193 (11/29 22:58)
1F：推 tallgeese05:為什麼我的高中所學水分子的混層是sp3 是我記錯了？ 11/30 00:44
2F：推 tallgeese05:我覺得重點在於為什麼你只需要考慮O-H bond? 11/30 00:59
3F：→ Cyanhaze:因為lp不參加鍵結 還有高中是不是講sp3忘了 只確定有 11/30 01:09
4F：→ Cyanhaze:平面=sp2的說法 11/30 01:09
5F：→ reitetsugou:我覺得比較像sp...... 11/30 01:42
6F：→ Cyanhaze:不知道樓上的看法是!? 11/30 03:23
7F：推 sunev:p2混層不就是換座標軸嗎？ 11/30 04:11
8F：→ Cyanhaze:混成就是 linear combination of obitals 11/30 04:28
9F：→ Cyanhaze:linear combination of orbitals 即 Wavefunction 相加減 11/30 04:30
10F：→ Cyanhaze:照定義操作得到 φ(P2)=φ(Px)±φ(Py) 11/30 04:32
11F：→ Cyanhaze:因為兩者是 orthogonal 所以形狀不會扭曲 可是因為體積 11/30 04:33
12F：→ Cyanhaze:變大 平均電子密度會下降 因此有個 normalization const 11/30 04:33
13F：→ Cyanhaze:修正 因此結果還要在乘上一個係數 = 1/√2 11/30 04:34
14F：→ Cyanhaze:結果就是得到一組兩個十字型的 p2 orbitals 11/30 04:35
15F：→ Cyanhaze:圖形弄出來是可以跟H的TGO形狀match的 老師看我畫出來 11/30 04:36
16F：→ Cyanhaze:還笑了 XD 11/30 04:36
17F：→ Cyanhaze:不過值得一提的是 照這樣看來只是讓 px pz 不分家而已 11/30 04:37
18F：→ Cyanhaze:能量有沒有降低或升高可能要看有沒有相關電腦模擬的paper 11/30 04:38
19F：→ Cyanhaze:因為硬要扯角度 90度其實最接近104.5度 11/30 04:38
20F：→ Cyanhaze:講錯 應該是sp3的109.5度最接近 11/30 04:39
21F：→ Cyanhaze:不過sp2 sp3都對的話 那sp應該照我說法也講得通(?) 11/30 04:40
22F：→ jessti:我高中也教sp3..... 11/30 13:29
23F：推 crabwind:高中一直以來都是教sp3,也沒有什麼平面就一定sp2的說法 12/01 00:26
24F：→ crabwind:哪有人不考慮lp直接看分子幾何就知道混成的 12/01 00:27
25F：推 DEATH1122:....Miessler啥時說H2O是Td了..5.4.3就講很清楚C2v了 12/01 02:00
26F：→ Cyanhaze:回樓上 H2O一直是C2v沒錯 只是課本p169 第四段第三行 12/01 16:41
27F：→ Cyanhaze:有兩種計算方式 其中一種是看成Tetrahedral symmetry 12/01 16:42
28F：→ Cyanhaze:再用 group 計算 12/01 16:44
※ 編輯: Cyanhaze 來自: 134.208.23.193 (12/02 00:54)
29F：推 chao20211:說不定助教也有在看這個版 12/05 23:33