химический каталог




Органическая химия

Автор И.И.Грандберг

родах /С=СО одна из кратных связей является а-связью, образованной гибридизованными орбиталями, а вторая — Tt-связью, образованной негибридизованными р-орбита-лями (рис. 19). В этих соединениях атомы углерода, связанные кратными связями, находятся в так называемом втором валентном состоянии. При этом все три а-связи каждого углеродного атома лежат в одной плоскости, а я-связь располагается в перпендикулярной ей плоскости.

Аналогичное строение имеет и тройная связь (НС=СН). Углеродные атомы здесь находятся в третьем валентном состоянии, т. е. все а-связи лежат на одной линии, а четыре р-электронных облака образуют две я.-связи во взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 20).

54

55

Как уже говорилось, я-связи менее прочны, чем а-связи, так как область перекрывания электронных облаков лежит в стороне от оси связи. Это приводит к тому, что соединения с кратными связями значительно более реакционноспособны, чем соответствующие алканы. За счет разрыва я-связей и превращения их в более устойчивые а-связи идут реакции присоединения по кратным связям. В этом случае атом углерода диго-нальной или тригональной гибридизации превращается в атом углерода тетраэдрической гибридизации (с минимумом свободной энергии).

9. Квантово-механические методы расчета в органической химии

Исследование природы химической связи является центральной проблемой всей теоретической химии1. Изучение строения и реакционной способности вещества дает богатую информацию о характере взаимодействия между атомами в молекуле, способствуя все более углубленному моделированию химических процессов. Обобщение экспериментальных данных приводит на определенных этапах развития химии к теоретическим концепциям, которые наряду с чисто познавательным аспектом имеют и громадное практическое значение, так как позволяют вести исследование более целенаправленно. Однако только с созданием аппарата квантовой механики — науки о движении микрочастиц (атомов, ядер, электронов и т. д.) — ранее существовавшие теории химической связи получили естественное объяснение. Современная квантовая химия является частью квантовой механики, в основе которой лежит представление о корпускулярно-валновом дуализме микрочастиц. Если раньше электрон рассматривался как точечная частица, положение и скорость которой в принципе можно точно установить, то в дальнейшем было установлено, что электрон может обладать также и волновыми свойствами (например, мы можем при определенных условиях наблюдать дифракцию электронов).

1 См.: Минкин В. И., Симкин Б. Я., Мишке В. М. Теория строения молекул. М., Высшая школа, 1979.

Рассматривая молекулу, можно только условно говорить об отдельных электронах, связях и пр. С точки зрения квантовой химии правильнее говорить о некоторой электронной плотности в данной точке, на данном атоме и ее распределении по молекуле. Подобное распределение электронной плотности описывается математически некоторой функцией координат и времени Y(x, уу z, t), получившей название волновой функции, причем [*Р(л:, у, z, t)]2 есть электронная плотность в точках х, у, z в момент времени t. Если известно ?, мы можем определить практически любое интересующее нас свойство молекулы: электронную энергию, электрические заряды на атомах, дипольный момент, поляризуемость и т. д. Эти свойства во многих отношениях определяют особенности поведения молекулы в химических реакциях, т. е. ее реакционную способность. Отсюда ясно, какое громадное значение приобретает для химика знание волновой функции.

Чтобы найти *F, следует решить уравнение Шредингера:

где Y — искомая многоэлектронная волновая функция; Е — полная энергия молекулы; Н — оператор полной энергии (так называемый оператор Гамильтона, или гамильтониан), равный сумме операторов кинетической и потенциальной энергии (Н •= Т + V),

Вся сложность проблемы заключается в том, что мы не в состоянии точно решить это уравнение даже для простых систем, например для молекулы водорода, и должны прибегать к ряду весьма существенных упрощений. Предложение рассматривать молекулярные волновые функции как линейную комбинацию одноэлектронных атомных волновых функций легло в основу широко распространенных приближенных методов нахождения Ч*.

Математическая идея одного из таких методов физически соответствует следующей качественной модели. Каждый электрон в молекуле рассматривается как находящийся на определенной молекулярной орбитали (подобно электрону в атоме, находящемуся на определенной атомной орбитали), которая охватывает всю совокупность атомов молекулы и характеризуется определенной энергией. Общая энергия молекулы равна сумме энергий электронов на занятых МО.

Существуют полные теоретические расчеты молекул. Выполненные в настоящее время для весьма небольшого числа простейших двухатомных и ряда трехатомных молекул, подобные расчеты чрезвычайно трудоемки и даже при современной электронно-вычислительной технике их вряд ли можно будет провести для систем, содержащих более чем 20 атомов.

Обычно конкретные расчеты молекулярных сист

страница 19
< 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
концерт лепса 25 ноября
профиль для лайтбокса купить
театр новая опера билеты
благодарственное письмо в газету спонсорам за оказанную помощь

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
(23.10.2017)