химический каталог




Современная органическая химия. Том 1

Автор А.Л.Терней

енте гена (б).

3'

H

j лшмин-а&енин !

Две очень длинные цепи ДНК удерживаются в правильном положении по отношению друг к другу за счет различных сил, включая водородные связи. {McGilvery R. W.: Biochemical Concepts, Philadelphia, W. B. Saunders Company, 1975.)

(сопротивление к течению) и низкое давление паров воды. Этот особый тип притяжения — водородная связь — представляет собой один из самых сильных типов диполь-дипольного взаимодействия, но и она существенно слабее ионной связи.

Водородную связь иногда удобно представить себе в виде протона (II®), служащего мостиком для двух электронных пар. По одной такой электронной паре находится на каждом из атомов, между которыми существует водородная связь. Факторы, обусловливающие наличие водородной связи, обсуждаются в разд. 2.6.

Для того чтобы показать, что водородные связи важны также в молекулах более слояшых, чем вода, и то, как они могут удерживать сложные молекулы на фиксированном расстоянии друг от друга, па рис. 2-5 приведены водородные связи между двумя очень маленькими фрагментами гена. Ген является очень сложной молекулой, которая должна сохранять точно определенную геометрию с тем, чтобы передавать правильную генетическую ин-

ОТ (СВЯЗЕЙ К МАЛЫМ МОЛЕКУЛАМ 31

формацию. Водородные связи, показанные на рис. 2-5, б, играют решающую роль в обеспечении этой геометрии.

1. Какие общие характеристики имеют ионные, ион-дипольные и диполь-дипольные связи? Чем они отличаются?

КОВАЛЕНТНЫЕ СВЯЗИ

Связи, природу которых мы рассматривали до сих пор, были образованы за счет притяжения между противоположно заряженными частицами. Возникает вопрос, могут ли быть связаны два атома, если один из них не способен отдавать свой электрон или электроны другому. (Такая ситуация может возникнуть либо из-за высокого потенциала ионизации первого атома, либо из-за низкого сродства к электрону второго атома.) Ответ: ДА.

Два или большее число атомов могут образовывать связь, если они обобществляют между собой пару электронов. Наиболее известная связь такого типа — когда объединяются два электрона от двух атомов (по одному от каждого). Двухэлектронная связь возникает в результате увеличения электронной плотности между двумя ядрами*. Можно себе представить, что каждое из ядер прочно связано с двумя электронами, и в результате оба ядра удерживаются в непосредственной близости друг от друга. Связь, которая требует взаимодействия (или «перекрывания») двух атомных орбиталей атомов, вовлеченных в связь, называется ковалентной связью. Электронная пара в этой связи поделена между двумя атомами**. В конечном счете ионные и ковалентные связи представляют два крайних случая в спектре типов связей (рис. 2-6). Промежуточной является поляризованная ковалентная

Рис. 2-6. Переход от ковалентной связи к ионной.

Электроотрицательность элементов убывает в ряду А > В > М. Очень часто и ковалент-ную и полярную ковалснтную связи называют «ковалентными связями». Полярную ковалентную связь иногда называют поляризованной ковалентной связью.

связь, в которой поделенная электронная пара расположена ближе к одному из атомов (более электроотрицательному). В дальнейшем мы будем следовать обычной практике, называя как ковалентные, так и полярные ковалентные связи просто «ковалентными связями».

* Хотя это и упрощение, но оно нас удовлетворяет. ** Это имеет место только в случае двух одинаковых атомов.— Прим. ред.

В последующих разделах мы увидим, как с помощью молекулярных орбиталей можно нарисовать картину ковалентного связывания. , МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОРБИТАЛИ. Строение молекулы с точки зрения теории молекулярных орбиталей является логическим следствием атомно-орбитальной картины атома (гл. 1). При |рассмотрении атомных орбита-лей электроны вокруг ядра атома относили к разным энергетическим уровням — орбиталям атома. Этот метод, примененный здесь лишь по отношению к внешним, или валентным, электронам атома, позволяет создать молекулярную орбиталъ из каждой атомной орбитали, перекрываюи^ейся с другой атомной орбиталъю. Таким образом, перекрывание двух атомных орбиталей, по одной от каждого из двух атомов, дает две молекулярные орбитали; шесть перекрывающихся атомных орбиталей от шести атомов дают шесть молекулярных орбиталей и т. д.

При заполнении молекулярных орбиталей соблюдаются те же правила, что и при заполнении атомных орбиталей:

1. Каждая молекулярная орбиталь может содержать максимум два электрона; молекулярная орбиталь, относящаяся к ковалентной связи, обычно содержит два электрона.

2. При заполнении вырожденных молекулярных орбиталей каждая из них должна получить по одному электрону, прежде чем любая из них получит два электрона.

3. Последовательность заполнения невырожденных молекулярных орбиталей такова, что первой заполняется орбиталь с наименьшей энергией и т. д.

Теперь, используя молекулярно-орбитальный подход к описанию ковалентной связи, мы объясним, почему водород является двухатомным Fa-зом, а гелий — одноатомным и почему кислород втягивается в магнитное поле (т. е. почему кислород парамагнитен).

2.4. СТРОЕНИЕ НЕКОТОРЫХ МАЛЫХ МОЛЕКУЛ

В начале данного раздела мы рассмотрим строение молекулы водорода.

МОЛЕКУЛА ВОДОРОДА. Атом водорода имеет один электрон, находящийся на ls-атомной орбитали. Когда два атома водорода с электронами, имеющими противоположный спин (т. е. спин-спаренными), прибли-

О 0

His His

независимые

атомные

орбитали

н н

перекрывание атомных орбЧнпалей

Н

t I

Н

связывающие молекулярные орбитали

Рис. 2-7. Образование ковалентной связи Н—Н.

Стрелки, направленные вверх и вниз, представляют электроны с противоположным спином. Связывающая молекулярная орбиталь изображена схематически.

жаются друг к другу, их атомные орбитали перекрываются с образованием молекулярной орбитали, которая включает оба протона (рис. 2-7). Такая молекулярная орбиталь «принадлежит» всей молекуле, а не отдельным ато-

межатомное „

расстояние (0.74А)"

Рис. 2-8. Контурная карта электронной плотности связывающей молекулярной орбитали в Нг.

Протоны (т. е. ядра) изображены точками* Существенно, что имеется разрыв электронной плотности в пространстве между двумя ядрами.

мам. Эта молекулярная орбиталь называется связывающей, потому что ее энергия ниже энергии атомных орбиталей, из которых она образована.

Контурная карта электронной плотности (рис. 2-8) связывающей молекулярной орбитали, представленной на рис. 2-7, ясно показывает, что пара электронов расположена между отдельными водородными ядрами, и молекулярная орбиталь полностью окутывает оба протона. Хотя оба электрона невозможно точно обозначить внутри молекулярной орбитали, оба протона занимают четко определенные положения внутри молекулярной орбитали и по отношению друг к другу. Последнее утверждение требует наличия некоторого постоянного расстояния между двумя связанными ядрами. Это расстояние (0,74 А), называемое длиной связи или межатомным расстоянием, в действительности отражает расстояние, соответствующее минимуму потенциальной эн

страница 10
< 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

Скачать книгу "Современная органическая химия. Том 1" (20.8Mb)


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

 

 

Реклама
archicad 19 курсы
ремонт холодильников по вызову
Кликни на компьютерную фирму KNS, получи скидку по промокоду "Галактика" - купить мфу лазерный дешево - Самое выгодное предложение!
вентилятор vs 30-r-ph

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)