химический каталог




Современная органическая химия. Том 1

Автор А.Л.Терней

©):

Н©+ ~:ОН »Н—6—Н

2.11. РЕЗОНАНС

До сих пор мы заведомо считали, что для молекулы или иона возможна только одна структура, в которой все атомы имеют внешний октет электронов. Но что происходит, когда структуру Льюиса хорошо удовлетворяют два или более различных распределения электронов? Классическим примером этого служит нитрит-ион N0©, для которого возможны два полностью приемлемых способа изображения распределения электронов:

0:q N=^-n О—м rvO альтернативные структуры Льюиса

.. *"* V. N V? Для ннтрит-иоиа

Какой из них правильно представляет распределение электронов в нитрит-ионе? НИ ОДИН! В реально нитрит-ионе распределение электронов является промежуточным. Структура, соответствующая такому распределению, имеет половину отрицательного заряда на одном атоме кислорода и половину — на другом и содержит две одинаковые связи азот — кислород. Эти связи не являются ни простыми, ни двойными, а промежуточными между ними. Приверженность к использованию точек для изображения электронов и желание связать октет электронов с возможно большим числом атомов приводят к затруднениям при изображении реального нитрит-иона единственным способом. Электрон или заряд может быть «здесь» или «там», но как можно изобразить их «наполовину здесь» и «Наполовину там»?

Для решения этой проблемы химики предложили концепцию резонанса. В своем простейшем виде она гласит, что если для соединения мы можем нарисовать две или более приемлемые структуры, то реальное распределение электронов не соответствует ни одной из них, а представляет нечто промежуточное между ними. Реальную молекулу называют гибридом структур, которые могут быть нарисованы, но сами по себе в действительности не существуют. Такие гипотетические структуры иногда называют резонансными структурами. Идею о том, что реальная молекула не представляется адекватно одной резонансной структурой, а является, суперпозицией таких структур, выражают, связывая их друг с другом так называемой резонансной стрелкой Энергия реальной молекулы меньше, чем энергия любой из отдельных резонансных структур.

©.'О—N=o 0=N—О:© резонанс в нитрит-ионе

Питрит-ион служит примером резонанса, взятым из области неорганической химии. Не менее наглядны примеры резонанса в органических систе-

мах. Один из таких примеров — аллил-анион Н2С—СН—СН© Н II И II Н ^ Н

\S I / \ I §/

С — С —С ?*-*? С = С— С резонанс в аллнл-анионе

/ \ / \

н н н н

Если не учитывать особенностей строения нитрит-иона и аллил-анио-на, то каждый из них может служить примером показанного ниже резонанса общего типа:

X = Y — Z*-*X — Y = Z Мы можем нарисовать две резонансные структуры также и для аллил-

катиона Н2С — СН—СН2:

Н II II Н Н Н

\ I Ф/ ч® I /

С = С —С ?+-*- С — С=С резонанс в аллил-катиоие

/ 4 7 \ж

н н н н

В этом случае мы имеем дело с ионом, не все атомы которого располагают октетом электронов. В сущности, нет ничего необычного в частицах, атомы которых не располагают октетом. Однако такие частицы в высшей степени реакционноспособны и реагируют таким образом, что это приводит к заполнению октетов всех атомов. Например, аллил-катион реагирует с хлорид-ионом, образуя аллилхлорид. В аллилхлориде каждый атом располагает октетом.

Н2С=СН—СН2 + : С1 ® > Н2С=СН-СН2-С1:

аллил-катион аллилхлорид

Только ли для ионов возможны резонансные структуры? Нет, не только! В приводимом ниже примере мы рассмотрим резонанс в нейтральной молекуле, а именно в бензоле:

И Н

I I

н С н н с н

\/V/

с с с с

II | ?*->? I || резонанс в бензоле

С С С С

/\/\ / V / \

Н С II н с н

I I

н • н

Существуют определенные правила, устанавливающие, насколько важен вклад той или иной структуры в описание резонансного гибрида.

1. Все структуры, вклады которых существенны, должны располагать одинаковым (наименьшим) числом неспаренных электронов. Согласно этому правилу, об истинных свойствах бензола нельзя судить по структуре^ изображенной ниже:

Н

Н. XL .н

XJ * С структура бензола, вклад || || которой несуществен

сг н н

2. Уеле больше степень разделения зарядов в резонансной структуре, тем меньше значение эт<.й структуры для описания резонансного гибрида. Согласно этому правилу, нельзя судить об истинных свойствах этилена по структуре, изображенной ниже:

Н Я

©С —С® структура этилена, вклад которой

/ \ несуществен

Н Н

Нужно также учитывать, что в последнем примере на валентной оболочке одного из атомов углерода находится только шесть электронов, а не стабильная восьмиэлектронная система.

Хотя в состояние молекулы вносят вклад структуры как с разделенными, так и с неразделенными зарядами, свойства реальной молекулы в большей степени согласуются с незаряженной структурой. Почему? Это объясняется тем, что энергия структуры с разделенными зарядами обычно выше энергии структуры с неразделенными зарядами, а резонансный гибрид может быть более точно представлен той из двух резонансных структур, энергия которой ниже (т. е. структурой, которая стабильнее).

Из пяти показанных ниже резонансных структур диоксида углерода структура 1 более существенна для описания свойств реальной молекулы, чем структура 2 или 3. Еще менее важны структуры 4 и 5, в которых помимо прочих недостатков отрицательный заряд находится па менее электроотрицательном атоме, а положительный заряд —- на более электроотрицательном атоме.

0=С=0 ^ О Л- OP e:5-g=6 ~ 6=ё-6Э - •6-6-0

1 2 1 .

3. В различных резонансных структурах положения всех атомов должны быть одинаковыми. Резонансные структуры отличаются только распределением электронов. Согласно этому правилу, структуры, изображенные ниже, не являются резонансными:

Н I

Н3С —С —СН3 и сн3—сн2-си2-сн3 с!н3

Итак, для некоторых соединений можно нарисовать более чем одну структуру Льюиса. Однако даже если можно нарисовать много резонансных структур, только самые стабильные из них существенны для описания распределения электронов в гибриде (т. е. в реальной молекуле).

14. Имеется ли в каждой из следующих пар резонансная структура, которая была эы наилучшим приближением к гибриду (реальной молекуле)? Какая это структура? Объясните ваш выбор.

а) )С=С^ или )С—С( 6) Н-С-Н или Н-С® Н®

н чн н н

Hv н н. л н V

С-Н или Н-С:

А и

в) С=С или с—с.

СНз СН3

I •• © I

г) СН3— N— О' или СН3—N=0 (будьте внимательны)

СН3 СНз

ТЕОРИЯ ВАЛЕНТНЫХ СХЕМ. Существуют два основных подхода к описанию химических связей. С одним из них, методом молекулярных орбиталей, мы уже познакомились. Второй подход называется методом валентных схем и заключается в следующем.

Рассмотрим два атома, вступающие в связь, и, как и в методе молекулярных орбиталей, сконцентрируем наше внимание на

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

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


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

 

 

Реклама
неисправности холодильник смоленск 414
светильник диора 120 street se д
багажники на крышу автомобиля
акрос ножи

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
(24.04.2017)