химический каталог




Органическая химия

Автор А.М.Ким

ьное значение энергии притяжения (глубина потенциальной ямы, которая достигается при s = 21/б а = 1,1220", см. рис. 1.8).

, Межмолекулярные взаимодействия играют большую роль в химических реакциях как в растворе, так и на поверхности, в катализе, оказывают серьезное влияние на физические свойства, очень важны для физики, неорганической и органической химии, молекулярной биологии, кристаллографии, химии полимеров, коллоидной химии, химии поверх? костей и других разделов естественных наук.

Агрегатирование молекул до жидкостей становится возможным благодаря водородным связям, где они могут образоваться, и силам Ван-дер-Ваальса; полярных молекул — диполь-дипольным и дисперсионным взаимодействиям, неполярных — дисперсионным взаимодействиям.

Химические связи в твердых телах [2, т. 1, с. 639] представлены в таблице 1-5.

Ионные и ковалентные связи имеют энергию связи порядка 400 кДж/моль, металлические связи могут иметь различную прочность, но сопоставимую с прочностью ионных и ковалентных связей. Водородные связи достигают 10-35 кДж/моль, ван-дер-ваальсовы силы — от нескольких десятых до 2 кДж/моль. Однако водородные связи и ван-дер-ваальсовы силы играют более важную роль, чем можно предположить по их энергии, так как они образуются в большом количестве.

1.9. Химические связи элементов второго периода

1.9.1. Углерод

Атом углерода в основном, невозбужденном состоянии имеет электронное строение Is2 2s2 2р2 и способен образовать две связи по ковалентному (1 + 1) механизму с сохранением пары электронов на 2я-орбитали. Однако углерод может перейти в возбужденное состояние с переходом одного электрона с 2s- на 2р-орбиталь. Энергия такого перехода составляет 675,7 кДж/моль [б, с. 105]. Углерод в возбужденном состоянии способен образовать уже четыре связи по ковалентному механизму (1 + 1). При образовании метана (СЬЦ) это дает общий выигрыш энергии 102,5 кДж/моль [6, с. 105].

Если исходить из использования трех р- и одной s-op-битали возбужденного углерода в молекуле метана, то сле-• довало бы ожидать три эквивалентные по свойствам связи С-Н и одну связь С-Н неопределенной пространственной направленности, по свойствам резко отличающуюся от остальных. Однако экспериментальное изучение свойств метина показало полную идентичность свойств всех четырех связей. Реальная геометрия молекулы также резко отличается от ожидаемой. Валентные углы между всеми четырьмя связями оказались равными 109,5" вместо 90°.

69

Противоречие между теорией и экспериментом удалось снять благодаря теории Полинга - Слейтера. Согласно Л. Полингу, исходя из принципа максимального перекрывания, атомы стремятся использовать для образования связей такие орбитали, которые образуют максимально прочные связи, то есть энергия системы стремится к минимуму. Такими наиболее выгодными орбиталями являются гибри-дизованные орбитали. В гибридизации — образовании новых гибридизованных орбиталей — могут участвовать только орбитали с близкими значениями энергий (одинаковое главное квантовое число). Гибридизованные орбитали должны так располагаться в пространстве, чтобы обеспечить наименьшее межэлектронное отталкивание. Указанные условия фактически являются условиями нормировки при решении уравнения Шредингера и отыскании наиболее эффективных орбиталей, в Конечном итоге — функций Ч7, и коэффициентов с,- в уравнении (17). Коэффициенты показывают опосредованно энергию и геометрию орбиталей; варьируя их в зависимости от условий нормировки, можно получить разные линейные комбинации при сохранении общей энергии системы, однако число орбиталей остается во всех случаях неизменным. В молекуле метана в образовании связей участвуют, согласно теории гибридизации, четыре эквивалентные гибридные орбитали, полученные комбинацией одной 2s- и трех 2р-орбиталей, обычно обозначаемых как sp3 -орбитали.

Можно привести следующий условный пример. Если принять энергию 28-орбитали условно равную 2, а 2р-орби-тали — равную 6, то сумма энергий четырех орбиталей равна 20. Эта же сумма получится в четырех других вариантах: 2 + 6 + 6 + 6 = 20; 5 + 5+ 5+ 5 = 20; 4,6(6) + 4,6(6) + + 4,6(6) + 6 = 20; 4 + 4 + 6 + 6 = 20. Графически условно это представлено на рисунке 1.10. Несмотря на его очевидную условность, этот пример достаточно наглядно иллюстрирует особенность изменения энергий гибридизованных орбиталей.

Рис. 1.10. Электронные конфигурации атома углерода:

а — основное состояние; б — возбужденное состояние; в — эрЗ-гибридное состояние; г — sp^-гибридное состояние; д — sp-гибридное состояние

Главные оси четырех зр3-орбиталей углерода в метане направлены к вершинам тетраэдра, и валентные углы равны 109,5°. Таким образом, теория гибридизации дала теоретическое обоснование тетраэдрической модели атома углерода Вант-Гоффа и Ле Беля, предложенной ими в 1874 г.

Что дала гибридизация в итоге? Во-первых, несмотря на . сохранение общей энергии системы (атома), гибридизация дала 8р3-гибридные орбитали, лучше приспособленные для перекрывания, то есть образуются более прочные связи с

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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201

Скачать книгу "Органическая химия" (17.23Mb)


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

 

 

Реклама
медикаментозный аборт цены в москве
magna1 d32-100 grundfos частота вращения
очки для кинотеатров 3d купить
навка в руслан и людммле

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
(20.11.2017)