ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гибридизация из "Методы получения и некоторые простые реакции присоединения альдегидов и кетонов Ч.1" Учитывая эти данные, мы должны признать, что наше предположение вряд ли справедливо. Кроме того, наш СНз является электронодефицитной частицей, имеющей только шесть внешних электронов, а не восемь, обычно связываемых с наличием стабильной электронной оболочки (так называемой конфигурацией благородного газа ). Очевидно, для объяснения молекулярной формулы простейшего стабильного углеводорода СН4, соединения, состоящего только из С и Н, необходима некая новая концепция. Эта концепция должна также объяснять эквивалентность С—Н-связей в СН4. [c.49] МЕТАН (СН4), гибридизация и теория отталкивания электронных пар валентно оболочки. Для того чтобы воссоздать картину атома углерода, удерживающего при себе четыре группы, необходимо обратиться к его возбужденному электронному состоянию. Возбужденное состояние атома включает.образование четырех новых внешних орбиталей путем гибридизации 25-орбитали и всех трех 2р-орбиталей. (Квантовая механика постулирует, что мы должны создавать столько же новых орбиталей, сколько вступает в гибридизацию.) Четыре гибридные орбитали обладают одинаковой энергией, и каждая из них обозначается 2 вр (2 означает главное квантовое число, а зр указывает на то, что орбиталь является гибридной и состоит на одну четверть из -орбитали, а па три четверти из р-орбиталей). [c.49] Главные оси четырех гибридных орбиталей направлены вдоль линий, которые при пересечении их на одинаковом расстоянии от ядра будут образовывать тетраэдр. (Угол менаду любыми двумя из них равен 109,5°.) В связи с этим 5р -гибридизованный атом углерода называют еще тетраэдрическим атомом углерода . [c.50] Какие преимущества дает подобная гибридизация Во-первых, гибридные орбитали за счет концентрирования волновой функции в нанравленпи связи обладают лучшими характеристиками перекрывания. В отличие от негибридизованных 5- или р-орбиталей рЗ-орбиталь имеет одну большую долю ( передняя доля), которая хорошо образует связи, и малую долю ( задняя доля), которую обычно даже не рисуют, хотя она и играет роль в некоторых реакциях. 5р -0рбиталь показана па рис. 2-17. [c.50] Во-вторых, 5/ -гибридизация приводит к четырем эквивалентным орбиталям с углами 109,5° мея ду ними. В предыдущем разделе мы видолп, что. [c.50] Большая доля (с правой стороны диаграммы) называется персд-ней долей она важна для образования связи. Малая доля (слева) называется задней долей. Ее роль в контролировании некоторых реакций будет ясна при чтении гл. 5. (Помните, что р-орбитали имеют две доли одинакового размера см. рис. 1-4.) Переднюю и заднюю доли рз-орбиталей часто изображают в виде двух эллипсов разного размера, даже если доли не являются точно эллиптическими. [c.50] В настоящей главе мы встретимся и с другими типами гибридизации атома углерода. Во всех этих случаях геометрию гибридизованного атома углерода можно объяснить, исходя из отталкивания электронных пар валентной оболочки. [c.50] Мы можем теперь завершить нашу картину строения молекулы метана. Имея четыре р -орбитали атома углерода, каждая из которых содержит один электрон (один из каждой исходной орбитали), мы теперь перекроем их с 15-орбиталями водорода, каждая из которых также содержит один электрон, и окончательно заполним изображенные нами связывающие молекулярные орбитали. [c.50] А — суммарное уравнение Б — изображение орбиталей при образовании связи С—С. [c.51] ПРОПАН СзНв можно построить аналогичным образом, используя два фрагмента СЩ- и один фрагмент СН (метиленовую группу). Последняя получается из врЗ атома углерода и двух атомов водорода. Все межатомные углы в пропане равны примерно 109,5°. [c.52] этан и пропан — углеводороды, содержащие только 5/) -гибри-дизованные атомы углерода, — называются алканами и имеют общую формулу С Нгп+з- О представляют часть гомологического ряда,, поскольку ближайшие соседи отличаются друг от друга на одну метиленовую группу. Члены такого ряда называются гомологами . Этот термин был введен для сравнения этана с метаном и его можно с полным основанием применить к этану и пропану. [c.52] Так же, как в случае яр -орбитали, большой долей называется передняя доля, а малой — задняя доля. Наиболее явным различием между р - (рис. 2-17) и р -орбиталями является мишигий размер задней доли в случае зр -орбитали. 1 ак и для р -орбитали, переднюю и заднюю доли часто рисуют в виде эллипсов разного размера. [c.52] Сочетание а- и я-связей между двумя атомами углерода называется двойной связью. Хотя двойная связь состоит из двух разных связей, ее обычно рисуют способом, который это не отражает. Все шесть атомов этилена расположены в одной плоскости, что обусловлено необходимостью для главных осей р-орбиталей оставаться параллельными с тем, чтрбы максимально увеличить их перекрывание (постройте модель, чтобы увидеть это). [c.53] Гипотетическое построение молекулы ацетилена начинается с добавления атома водорода к одной из 5р-орбиталей. Два фрагмента, полученные таким образом, соединяются, образуя одну о- и две я-связи между двумя атомами углерода. Плоскости, содержаш ие две я-связи, взаимно перпендикулярны, и их пересечение определяет направление а-связывающей молекулярной орбитали. Диагональный (линейный) р-щбридизованный углерод обусловливает линейную геометрию ацетилена. [c.55] В ацетилене я-связи полностью охватывают углероды, которые поэтому оказываются как бы погруженными в цилиндрическое облако я-электронной плотности. Водороды ацетилена находятся за пределами этого цилиндра. [c.56] Два атома углерода ацетилена связаны одной а- и двумя я-связями эта комбинация называется тройной связью. Хотя тройная связь состоит из связей двух различных типов, обычное изображение тройной связи не дает представления об этих различиях. [c.56] МОЖЕТ ЛИ УГЛЕРОД ОБРАЗОВЫВАТЬ ТРОЙНЫЕ СВЯЗИ С ДРУГИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ Азот является элементом, который может образовывать тройные связи и с другим атомом азота, и с атомом углерода. Основное состояние атома азота может быть гибридизовано в 5р-состоя-ние. [c.56] Вернуться к основной статье