![]() |
|
|
Общая химияF;.. В целях упрощения рисунка гкбркдиые sp-электрои-ные облека атома бериллия изображены неполностью. рис. 40. Благодаря вытянутой форме гибридных орбиталей достигается более полное перекрывание взаимодействующих электронных облаков, а значит, образуются более прочные химические связи. Энергия, выделяющаяся при образовании этих связей, больше, чем суммарные затраты энергии на возбуждение атома бериллия и гибридизацию его атомных орбиталей. Поэтому процесс образования молекулы BeF2 энергетически выгоден. Рассмотренный случай гибридизации одной s- и одной р-орби-тали, приводящий к образованию двух sp-орбиталей, называется sp-т и б р и д и з а ц и е й. Как показывает рис. 39, sp-орбитали ориентированы в противоположных направлениях, что приводит к линейному строению молекулы. Действительно, молекула BeF2 линейна, а обе связи Be—F в этой молекуле во всех отношениях равноценны. Возможны и другие случаи гибридизации атомных орбиталей, однако число образующихся гибридных орбиталей всегда равно общему числу исходных атомных орбиталей, участвующих в гибридизации. Так, при гибридизации одной s- и двух р-орбиталей (sp2-r ибридизация — читается «эс-пэ-два») образуются три равноценные 5р2-орбитали. В этом случае гибридные электронные облака располагаются в направлениях, лежащих в одной плоскости и ориентированных под углами 120° друг к другу (рис. 41). Очевидно, что этому типу гибридизации соответствует образование плоской треугольной молекулы. Примером молекулы, в которой осуществляется 5р2-гибридиза-ция, может служить молекула фторида бора BF3. Здесь вместо исходных одной 5- и двух р-орбиталей возбужденного атома бора 2S t t
образуются три равноценные 5р2-орбитали. Поэтому молекула BF3 построена в форме правильного треугольника, в центре которого расположен атом бора, а в вершинах—атомы фтора. Все три связи В—F в молекуле BF3 равноценны. Если в гибридизации участвуют одна 5- и три р-орбитали (sp3 - г и б р и д и з а ц и я), то в результате образуются четыре гибридные 5р3-орбитали, вытянутые в направлениях к вершинам тетраэдра, т. е. ориентированные под углами 109°28' друг к другу (рис. 42). Такая гибридизация осуществляется, например, в возбужденном атоме углерода при образовании молекулы метана Is f t f t
СН4. Поэтому молекула метана имеет форму тетраэдра, причем все четыре связи С—Н в этой молекуле равноценны. Вернемся к рассмотрению структуры молекулы воды. При ее образовании происходит 5р3-гибридизация атомных орбиталей кислорода. Именно поэтому валентный угол НОН в молекуле НгО (104,5°) близок не к 90°, а к тетраэдрическому углу (109,5°). Небольшое отличие этого угла от 109,5° можно понять, если принять во внимание неравноценность состояния электронных облаков, окружающих атом кислорода в молекуле воды. В самом деле, в молекуле метана (1) н Н: С : Н Н: о: Н Н I П все восемь электронов, занимающие в атоме углерода гибридные 5р3-орбитали, участвуют в образовании ковалентных связей С—Н. Это обусловливает симметричное распределение электронных облаков по отношению к ядру атома углерода. Между тем, в молекуле воды(II) только четыре из восьми электронов, занимающих гибридные 5р3-орбитали атома кислорода, образуют связи О—Н, а две электронные пары остаются неподеленными, т. е. принадлежат только атому кислорода. Это приводит к некоторой асимметрии в распределении электронных облаков, окружающих атом кислорода, и, как следствие, к отклонению угла между связями О—Н от 109,5°. При образовании молекулы аммиака также происходит spS-гиб- ридизация атомных орбиталей центрального атома (азота). Именно поэтому валентный угол HNH (107,3°) близок к тетра- эдрическому. Небольшое отличие этого угла от 109,5° объясняется, как и в молекуле воды, асимметрией в распределении электронных облаков вокруг ядра атома азота: из четырех электронных пар три участвуют в образовании связей N — Н, а одна остается не- поделенной. \ Как показывают рис. 39, 41 и 42, гибридные электронные облака смещены относительно ядра атома. Поэтому центр электрического заряда лелоделенной электронной пары, находящейся на гибридной орбитали, не совпадает с поло-. женнем атомного ядра, т. е. с центром имеющегося в атоме положительного заряда. Такое смещение заряда неподеленной электронной пары приводит к появлению днпольного момента, вносящего существенный вклад в суммарный дипольный момент молекулы. Из этого следует, что полярность молекулы зависит не только от полярности отдельных связей и их взаимного расположения (см. § 40), ио и от наличия неподеленпых электронных пар на гибридных орбиталях и от пространственного расположения этих орбиталей. У элементов третьего и последующих периодов в образовании гибридных электронных облаков могут участвовать и d-орбитали. Особенно важен случай 5р3с?2-гибридизации, когда в образовании гибридных орбиталей участвуют одна S-, три р- и две d-орбитали. В этом случае образуются шесть равноценных гибридных орбита-лей, вытянутых в направлениях к вершинам октаэдра. Ок |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [прайс-листы] [форум] [обратная связь] |
|
Введение в химию окружающей среды. Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей
среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги
заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в
разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности.
Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и
атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на
химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах.
Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии
университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга
читателей.
Химия и технология редких и рассеянных элементов. Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов
химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии
лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во
второй
части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана,
лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В
третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия,
тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание
уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В
технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика
рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов
производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие
составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по
1972 год включительно.
|
|