химический каталог




Органическая химия

Автор А.П.Лузин, С.Э.Зурабян, Н.А.Тюкавкина и др.

3, а) или любыми орбиталями атомов других элементов (рис. 1.3, б). Перекрывание осуществляется таким образом, что область максимальной электронной плотности сосредоточивается в пространстве между ядрами на прямой, соединяющей центры атомов Такое перекрывание называется осевым.

Задание 1.8. Изобразите схематические перекрывание орбиталей с образованием а-связи между ^р7-гнбрндизованным атомом углерода и атомом водорода

Атомы углерода образуют а-связи друг с другом и атомами других элементов, находясь в любом из трех гибридных состоянии В ^-гибридном состоянии атом углерода способен к образованию двух, в sp1-гибридном состоянии —трех и в ^-гибридном состоянии — четырех а-связей. Однако в каком бы состоянии гибридизации ни находились два взаимодействующих атома углерода, между ними может быть образована только одна а-связь. Это следует из принципа Паули' на одной ор битали не может быть более двух электронов.

а-Связь отличается большой прочностью, так как электронная плот ность в ней сосредоточена на кратчайшем расстоянии между двумя ядрами Атомы углерода, связанные а-связями, образуют «каркас» органической молекулы, называемый углеродным или а-скелетом Углеродный скелет может состоять из любого числа атомов углерода, находящихся в различных состояниях гибридизации

я-Связь. Эта связь образуется при боковом перекрывании не-гибридизованных р-АО. При этом возникают две области максималь-ной электронной плотности. Атомы углерода в состоянии sp2- и .^-гибридизации имеют соответственно одну (р^ или две (/?v и р) негибриди зованные орбитали.

38

Рис. 1.4. Образование я-связи между атомами углерода в состоянии ^-гибридизации. Объяснение в тексте

При сближении двух атомов, находящихся в sp1 гибридном состоянии, их негибридизованные р-АО, расположенные параллельно друг другу, перекрываются (рис. 1.4, а). Области максимальной электронной плотности лежат над и под плоскостью расположения а-связей атомов углерода (рис 1.4,6). Между двумя ^2-гибридизованными атомами углерода может образоваться одна я-связь.

Задание 1.9. Изобразите схематически перекрывание />атомных орбита-лей .у/;2-гибрид изоваиного атома углерода и атома кислорода, связанных ст-связью

Два атома углерода в состоянии ^-гибридизации могут образовать друг с другом две я-связи. Одна я-связь возникает за счет перекрывания р-АО(т. рис. 1.4, а). Другая я-связь образуется при перекрывании двух р^-АО (рис. 1.5, а). Электронное облако двух я-связей окружает атомы углерода, связанные одной а-и двумя я-связями, в виде полого цилиндра (рис 1.5, б)

При образовании я-связи р-АО перекрываются не в межъядерном пространстве, а вне его. Поэтому такое боковое перекрывание будет менее эффективным, чем осевое, и, следовательно, я-связь будет менее прочной, чем ст-связь

Таким образом, между двумя атомами углерода в ^-гибридном состоянии возможно образование одной а-связи и одной я-связи, т е. возникает двойная связь С= С, а между атомами углерода в ^-гибридном состоянии возможны одна а-связь и две я-связи, т. е образуется тройная связь С = С. Дополнительное я-связывание двух атомов углерода приводит к тому, что уменьшается расстояние между

39

а

б

Рис. 1.5. .Образование тг-связи между атомами углерода в состоянии ^-гибридизации. Объяснение в тексте.

ядрами, поэтому длина двойной связи (0,133 нм) меньше, чем длина одинарной связи (0,154 нм). Энергия двойной связи (606 кДж/моль) меньше удвоенного значения энергии одинарной связи (347 кДж/ мольх2 = 694 кДж/моль), что связано с меньшей энергией я-связи (табл. 13).

Таблица 1.3. Основные характеристики некоторых ковалентных связей

Связь Вмд гибридизации агома углерода Энергия. кДж/моль Длина, им

С -С sp3 347 0,154

с~с sp-' 606 0,133

с~с sp 828 0,120

с~и . & 414 0,1)2

с н SP2 435 0,107

С-О sp* 334 0,143

с=о 694 0,123

Задание 1.10. Выпишите из табл. 1.3 значения энергии одинарной и тройной связей между атомами углерода. Почему энергия тройной связи не равна утроенному значению энергии трех одинарных связей?

1.4.2. ДОНОРНО-АКЦЕПТОРНЫЕ СВЯЗИ

Ковалентная связь между двумя атомами может образоваться не только за счет обобществления электронов, принадлежавших ранее каждому из связываемых атомов. Существует иной способ, при ко-

40

4

тором для образования связи используются электроны только одного атома.

• Ковалентная связь, образованная за счет пары электронов одного атома, называется донорно-акцепторной, или координационной.

Некоторые атомы (азот, кислород, галогены) при образовании ковалентных связей используют не все электроны внешней оболочки. Атом азота, например, из пяти валентных электронов на образование ковалентных связей затрачивает только три. Два электрона не участвуют в образовании связей и существуют в виде свободной неподеленной пары.

Н

Неподеленная пара электронов

Н

H:N:

Аммиак

При взаимодействии такого атома с другим атомом, имеющим недостаток электронов, неподеленная пара электронов становится общей. За счет нее образуется новая ковалентная связь между этими атомами. Атом, отдающий электроны, называется донором, а принимающий их — акцептором. Примером является образование донорно-акцепторной связи между атомом азота метиламина и протоном.

Донорно-акцепторная связь

Н

Н3С : N: + Н Ct

9 9

н

н

Н3С: N :+Н ¦ ¦

Н

ОС

Метиламин Мети л аммоний хлорид

В донорно-акцепторной связи два электрона атома-донора в одинаковой степени принадлежат двум связанным атомам. Образовавшаяся ковалентная связь отличается от других связей только способом образования, по свойствам эти связи абсолютно одинаковы

Задание 1.11. Напишите схему реакции взаимодействия метиламина с бромоводородом. Объясните, как образуется донорно-акцепторная связь Будет ли она отличаться по свойствам от других а-связей атома азота с атомами водорода?

Другим видом донорно-акцепторной связи является семиполярная связь (от англ. semi — наполовину). Примером является связь атома азота с атомом кислорода в нитрогруппе.

41

Атом азота свою неподеленную пару электронов предоставляет для образования связи с атомом кислорода. При этом атом азота приобретает положительный заряд, а атом кислорода — отрицательный. Образующаяся связь является сем и полярной и обозначается стрелкой, указывающей направление смещения электронов

1.5. ВЗАИМНОЕ ВЛИЯНИЕ АТОМОВ В МОЛЕКУЛЕ

Молекула органического соединения представляет собой совокупность атомов, связанных в определенном порядке ковалентными связями. При этом связанные атомы могут различаться по величине электроотрицательности

• Электроотрицательность — это способность атома притягивать валентные электроны, осуществляющие химическую связь.

Чем больше величина электроотрицательности данного атома, тем сильнее он притягивает электроны связи. Величины электроотрицательности были установлены американским химиком Л. Полингом и этот ряд называется шкалой Полинга (табл. I.4). В периодической системе элементов Д. И. Менделеева электроотрицательность растет снизу вверх и слева направо

Таблица 1.4 Элекфоотрнцагельность некоторых элементов но шкале

Полинга

Элемент Эл<ж1роотрица- Элеменi Элем pooi рш ui-

lejibiiocib 1СЛЫЮС1 Ь

F 4,0 * 2.8'

О 3,5 I 25

Су» 3,2' CVj* 2.5

Ct 30 S 2,5

N 3,0 н 2.1

Вг 2,8 р 2,1

Использованы данные j и дополнительных источников

42

4

Электроотрицательность атома углерода зависит от состояния его гибридизации. Это связано с долей л-орбитали в гибридной орбитали. она меньше у sp1- и больше у sp1- и ^/?-гибридизованных атомов

Задание 1.12. Определите долю ^-орбитали в гибридных орбиталях sp3-и j/7-гибридизованных атомов углерода и сопоставьте с величинами элек-троотрпцательности этих атомов (см. табл. I 4). Как меняется электроотрицательность с увеличением доли s-орбиталн в гибридной орбитали0

Все составляющие молекулу атомы находятся во взаимосвязи и испытывают взаимное влияние. Это влияние передается в основном через

систему ковалентных связей с помощью так называемых электронных эффектов.

Одним из свойств ковалентной связи является некоторая подвижность электронной плотности. Она способна смещаться в сторону одного из атомов.

Если ковалентной связью связаны два совершенно тождественных атома, то электронная плотность будет равномерно распределена между этими атомами и связь будет неполярной. Атомы, связанные неполярной ковалентной связью, не несут зарядов, они электронейтральны, например в молекуле этана СН3 — СН3.

Если один из атомов более электроотрицателен, чем его партнер по связи, то электронная плотность будет смещена в сторону этого атома и связь будет полярной.

• Полярность ковалентной связи — это неравномерное распределение электронной плотности между связанными атомами

Атомы, связанные полярной связью, несут частичные заряды, обозначаемые греческой буквой «дельта» (5). Атом, оттягивающий электронную плотность а-связи в свою сторону, приобретает частичный отрицательный заряд 5 -. При рассмотрении пары атомов, связанных ковалентной связью, более электроотрицательный атом называют электроноакцептором. Его партнер по а-связи соответственно будет иметь равный по величине дефицит электронной плотности, т. е. частичный положительный заряд 5+, и будет называться электронодоно-ром. Например, если в неполярную молекулу метана СН4 ввести электроноакцепторные заместители, то их связь с атомом углерода будет полярной. Смещение электронной плотности полярной а-связи обозначается прямой стрелкой, совпадающей с валентной черточкой.

8+ 8-

8+ 8-

н3с—н

Н3С^С1

Н3С^ОН

Метан

Хлорметан

Метанол

Связь СН малополярная

Связь C-CL полярная

Связь С—О полярная

43

Задание 1 13 Покажите смещение электронной плотное г и в молекуле нитромеына Н С—N02 Определите элекфонодонором или электроноак цептором является нитрогр>ппа

Наличие полярной связи в молекуле сказывается на состоянии соседних связей Они испытывают влияние полярной связи, и их электронная плотность также смещается в сто

страница 7
< 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

Скачать книгу "Органическая химия" (12.1Mb)


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

 

 

Реклама
курсы фотошопа москва для начинающих
дом по минке в рассрочку
at стол-книжка фаворит-3
горка на металической основе скат сптралью

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
(03.12.2016)