химический каталог




Современная органическая химия. Том 1

Автор А.Л.Терней

«формального заряда») на атомах в молекулах. Наконец, мы остановимся на очень важной для понимания строения и реакций органических соединений теории резонанса.

Важно, чтобы к концу главы у читателя создалось ясное представление о гибридизации, структурах Льюиса и резонансе. К этим понятиям нам неоднократно придется обращаться в последующем изложении.

2.2. КАК МЫ МОЖЕМ ОПРЕДЕЛИТЬ ПОНЯТИЕ «СВЯЗЬ»?

Для того чтобы можно было сказать, что между двумя частицами, будь то индивидуальные атомы или очень большие молекулы, существует связь, аддукт (т. е. новая комбинированная частица), образовавшийся из компонентов, должен иметь «разумное время жизни». На заре органической химии «разумное время жизни» означало, что нечто существует достаточно долго, чтобы его можно было налить в бутылку и поставить на полку. Позже это выражение получило более широкое значение, означающее, что аддукт должен иметь достаточное для измерения время жизни. С совершенствованием методов исследования последнее сократилось. Стало очевидным, что любое временное определение связи, так. же как и большинство определений, основанных на эксперименте, зависит от доступной точности измерений и, следовательно, результаты будут варьировать. В конце концов пришли к выводу, что связь между двумя частицами лучше всего определять через энергию, которую система теряет при образовании аддукта. Рассмотрим, например, две частицы, которые сначала находятся так далеко друг от друга, что практически не взаимодействуют между собой. По мере того как эти частицы сближаются, они все сильнее притягивают друг друга, выделяя энергию. Именно эта выделенная энергия, т. е. энергия, которой система частиц больше не обладает, и есть, по нашему определению, мера «связи» между частицами. Чем больше выделилось энергии, тем сильнее СЕЧЗЬ между частицами.

2.3. КАКИЕ ТИПЫ СВЯЗЕЙ СУЩЕСТВУЮТ?

Строение большинства молекул можно объяснить с помощью двух типов

связей: электростатической и ковалентной. В данной главе мы обсудим при- |

роду и свойства этих связей. (

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ СВЯЗИ

Мы начнем с рассмотрения электростатической связи, образующейся в результате притяжения между противоположно заряженными частицами. В этом случае возможны три типа взаимодействий: ион-ионные (ионные связи), ион-дипольные и диполь-дипольные.

ИОННЫЕ СВЯЗИ. Реакция атома натрия (электроположительный элемент) с хлором (электроотрицательный элемент) является процессом переноса электрона (натрий отдает электрон хлору). При этом атом натрия

Na° + С1° NaCl (или Na®Cle) или

Рис 2-1. Разные способы написания реакции атома натрия с атомом хлора.

При последнем варианте написания символы элементов подразумевают также и внутренние электроны; ;подробно показаны только внешние (валентные) электроны.

(ls*2sa2pe)® + (ls22s22pe3s»3pe)0 или

Na • -f «ci: -*-Na©+ : СИ0

становится положительно заряженным ионом натрия, а хлор — отрицательно заряженным ионом хлора (рис. 2-1). Эти противоположно заряженные ионы притягиваются друг к другу, и потенциальная энергия такой ионной

Рис. 2-2. Кристаллическая решетка хлорида натрия.

Линии не являются связями и нарисованы для лучшего восприятия. В кристалле ионы соприкасаются.

системы уменьшается по мере того, как они сближаются. По достижении какого-то минимума потенциальная энергия системы будет снова увеличиваться, когда оба иона начнут претендовать на одно и то же пространство. Уменьшение энергии, происходящее при сближении ионов, отражает прочность связи между Na® и О©. Несколько способов изображения реакции между атомом натрия и атомом хлора изображено на рис 2-1.

Ионные соединения обычно представляют собой твердые тела с высокими температурами плавления. В этих телах ионы занимают строго определенные положения, называемые узлами кристаллической решетки. Как показано на рис. 2-2, в ионных кристаллах ни один из катионов не принадлежит ни одному из анионов. Например, в кристалле хлорида натрия у каждого иона — шесть эквивалентных соседей (но нет молекул\). Более того, связь между противоположно заряженными ионами не имеет пространственной направленности. Иначе говоря, ион в решетке удерживается связью, которая не имеет определенного направления в пространстве.

Если рассматривать один ион из пары ионов, то другой ион обычно называется «противоионом». Так, в хлориде натрия ионы Na© и С1© являются противоионами.

ИОН-ДИПОЛЬНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ. Молекула воды полярна. Кислородный «конец» обогащен электронами по сравнению с водородным «концом», так как электроотрицательность кислорода больше, чем водорода. Химпк отметил бы это неравное распределение электронной плотности, написав символ б -f- у более положительного конца молекулы и символ б —

проекция связи по направлению к наблюдателю;

проекция связи в сторону наблюда-

теля; — связи, находящиеся в плоскости бумаги. Такое условное изображение, использующееся по всей книге, удобно для изображения пространственного характера ковалентной связи, описанного в следующем разделе.

у отрицательного (рис. 2-3). Вообще, если химики хотят показать, что по электронной плотности один конец молекулы или связи немного отличается от другого, они пользуются символами б -f- или б —*.

Мы можем заменить такой полярной молекулой один из ионов в ион-ионной связи. Это вызовет электростатическое притяжение между оставшим-

Рвс. 2-4. Сольватация ионов натрия и хлора.

* Греческая буква дельта б используется в химии в нескольких значениях. В данной случае она означает «немного».

ся ионом и противоположно заряженным концом полярной молекулы. Полярность молекулы воды является следствием полярной природы связи О — Н (рассматриваемой ниже); отсюда и название ион-дипольное взаимодействие. Самое обычное проявление ион-дипольного взаимодействия — растворение неорганического соединения (например, NaCl) в высокополярном растворителе (например, НаО). В этих условиях ионы ассоциируют с растворителем (т. е. солъватируются); если растворителем служит вода, процесс называется гидратацией (рис. 2-4). Уменьшение энергии, происходящее в процессе сольватации иона, называется энергией сольватации данного иона.

Ион-дипольные взаимодействия сравнительно слабы, поэтому не существует молекул, в которых имелись бы исключительно ион-дипольные взаимодействия.

ДИПОЛЬ-ДИПОЛЬНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ. Если ион, участвующий в ион-дипольном взаимодействии, замещают на другую полярную молекулу, то создается ситуация для возникновения диполъ-диполъного взаимодействия. Отметьте, что молекулы воды на рис. 2-5, а расположены таким образом, что противоположно заряженные концы полярных молекул сближены. Подобная картина высокоассоциированного переплетения молекул объясняет относительно высокую температуру плавления, высокую вязкость

I

I Н—Г » Р—G V

(Wuouoia) V-н / N (be30KCUpuf03a)

3' \

1 H <

! цшпазин-гцанин !

H н

/ н

P-H-V

\. / 'N з'

5' N-C

(ОЕЗОМИРИОМА) \, /FC==N (Ьвзоксирибозя)

Рис. 2-5. Межмолекулярные водородные связи в воде (а) и водородные связи во фрагм

страница 9
< 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
буквы рекламные
столы в икеа кухонные
купить хлебницу германия
мерлин менсон концерты

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
(19.01.2017)