химический каталог




Органическая химия

Автор И.И.Грандберг

т единое целое. То же • относится и к МО а-, с*- и тс*-типа (см. рис. 11,12).

50

Рис. 11. Образование молекулярной а-орбитали при комбинации рхА- и рхЪ- атомных орбиталей

Рис. 12. Графическое иаображение образования я- и я*-орбиталей

51

8. Гибридизация орбиталей

Из табл. 4 видно, что в невозбужденном атоме углерода (ls22s22pj2pj) на первом электронном уровне находятся два спаренных электрона (Is2), а на втором электронном уровне — два спаренных электрона на 2«-орбитали (2s2) и по одному не-спаренному электрону на двух р-орбиталях (pi и р'), а одна р орбиталь остается свободной (р2). В таком состоянии углерод должен бы быть двухвалентным. Однако хорошо известно, что в подавляющем большинстве соединений углерод четырехвалентен и что все четыре связи в такого рода симметричных структурах (СХ4) одинаковы. Для объяснения этого факта было введено и математически обосновано понятие о гибридизации орбиталей.

Смысл этого понятия (а не явления) заключается в том, что близкие по энергии и имеющие общие элементы симметрии молекулярные (но не атомные!) орбитали могут взаимодействовать между собой, образуя так называемые гибридные орбитали с более низкой энергией.

Так, при взаимодействии s-орбитали с рх-орбиталью (рис. 13) образуются две sp-гибридизованные орбитали, имеющиеся, наРх

0*eo-[(3gE)]-0

5 л

гх втопая яп-пп

первая sp-орбиталь

вторая sp-орбиталь

Рис. 13. Образование sp-гибридизованных орбиталей из в-орбитали и ру-орбитали

52

пример, у атомов углерода в ацетилене, ориентированные по оси х. Такой тип гибридизации называется sp-гибридизацией (или дигональной гибридизацией). Если взаимодействуют две р-орбитали (рх и рв) и s-орбиталь, то три образовавшиеся яр2ч>р-битали (триговальная, или $р2-гибридизация) лежат в одной плоскости (рис. 14), образуя между собой угол в 120° (например, этилен). При взаимодействии s-орбитали с тремя р-орбиталями (рх, ру и р2) четыре образовавшиеся орбитали (тетраэдриче-ская, или 8р3-гибридизация) направлены к вершинам правильного тетраэдра и образуют между собой угол 109°28' (рис. 15) (например, метан); на рис. 15 изображена только одна из них по оси р2.

Итак, при образовании ковалентных связей один из 2«-электронов невозбужденного атома углерода возбуждается (с затратой 420—630 кДж/моль) и переходит на свободную р-ор-биталь. В возбужденном состоянии у атома углерода уже четыре неспаренных электрона: на 2s-, 2рх-, 2ps- и 2р2-орбиталях. Далее в зависимости от того, в какой фрагмент молекулы войдет этот атом углерода, происходит один из типов гибридизации (в СХ4 — sp3, в этилене — sp2, в ацетилене — sp). Энергия образования четырех связей с избытком покрывает те - 500 кДж/моль, которые требовались для возбуждения атома. В случаях триго-нальной и дигональной гибридизации одна или соответственно две р-орбитали остаются негибридизованными и имеют вид неискаженных восьмерок. Так, атом углерода в этилене имеет три тригонально гибридизованные орбитали и одну чистую р-ор-биталь, направленную перпендикулярно плоскости, в которой расположены все три вр2"орбитали (рис. 16).

53

Электроотрицательность атома углерода, равная 2,5, характеризует атом углерода в степени гибридизации яр3. При увеличении s-характера орбитали электроотрицательность увеличивается: для углерода в степени гибридизации sp2 она равна 2,8, а для ацетиленового атома углерода (ар) — даже 3,1.

Итак, при образовании ковалентных связей орбитали связывающихся атомов могут взаимодействовать двояким образом. Например, в молекуле водорода Н2 ls-орбитали двух атомов объединяются в одну молекулярную орбиталь так, что область максимальной электронной плотности, или область перекрывания атомных орбиталей, лежит на линии, соединяющей центры атомов (рис. 17, а). Такой тип связи называется о-связью. а-Связи образуют и гибридизованные орбитали. Например, во фрагменте С—Н образуется о-связь между гибридизованной орбиталью углерода и ls-орбиталыо атома водорода (рис. 17, б), а во фрагменте С—С — между двумя гибридизованными орби-талями (рис. 17, в). ст-Связь обладает большой прочностью, так как основная масса электронной плотности сосредоточена в небольшом пространстве между ядрами атомов.

При взаимодействии двух р-орбиталей соседних атомов (рис. 18) образуется так называемая л-связь. В этом случае воз

никают две области максимальной электронной плотности условно выше и ниже оси связи (рис. 18, б). Поэтому тс-связь менее прочна, чем а-связь, и ее электроны могут значительно легче смещаться в сторону одного из атомов.

Между двумя атомами может быть только одна а-связь, так как в противном случае не будет соблюдаться правило, по которому

на одной орбитали не может находиться более двух электронов (следствие принципа Паули). Таким образом, в предельных углеводородах, а также в других соединениях, содержащих только простые связи, все связи а-типа. Для таких атомов углерода иногда используют термин атом углерода в первом валентном состоянии.

В соединениях с двойными связями (например, в этиленовых углеводо

страница 18
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

Скачать книгу "Органическая химия" (15.9Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
ст. 59 342-фз
замена гофр глушителей крайслер
тт tb008-2(table)
январь 2017 ледовый дворец

Рекомендуемые книги

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.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(05.12.2016)