Направление валентных связей в пространстве

Распределение электронной плотности в молекуле зависит не только от характера отдельных связей в ней (б- или л-связей), но и от того, как расположены в пространстве связывающие электронные пары. Определенное взаимное расположение связывающих электронных облаков, называемое направленностью химической связи, приводит к определенному расположению в пространстве ядер химически связанных атомов. Пространственная направленность ковалентной связи характеризуется углами между образуемыми связями, которые носят название валентных углов. Для объяснения пространственного строения молекул используется представление о гибридизации валентных орбиталей в данном атоме в процессе образования им химических связей. [c.114]

Как уже говорилось, ковалентная связь характеризуется ярко выраженной направленностью в пространстве. В этом и состоит отличие ковалентной связи от других видов связи. Направленность химической связи означает, что образование ковалентных связей атомом углерода происходит не в любых направлениях пространства, а только в определенных, составляющих друг с другом углы, величина которых зависит от валентного состояния углерода. Так, при 5рЗ-гнбрндизации угол между гибридными орбиталями составляет 109°28, при 5р2-гибридизации он равен 120°, а при 5р-гиб-ридизации — 180°. [c.21]

Квантово-механическая теория молекул позволила выяснить не только природу насыщаемости, но и направленность валентностей. Как выяснилось, в образовании химических связей могут принимать участие электроны (в многоэлектронной молекуле), находящиеся в различных состояниях, т. е. на различных энергетических подуровнях ( , р, , /), а следовательно, и отличающиеся друг от друга формой и распределением электронного облака в пространстве. Это соответственно определяет свойства образуемых ими ковалентных связей. [c.150]

В 1874 г. Вант-Гофф и Ле-Бель положили начало стереохимии, т. е. учению о пространственном расположении атомов в молекуле. Согласно теории Вант-Гоффа, валентные связи атома углерода направлены к вершинам правильного тетраэдра, в центре которого расположен углерод. Эта модель хорошо объясняет равноценность всех четырех связей атома углерода, так как наиболее симметричным расположением четырех точек в пространстве вокруг пятой будет такое, при котором четыре точки расположены в углах правильного тетраэдра, а пятая в центре его. Таким образом, направления валентных связей совпадают с линиями, соединяющими центр тетраэдра с его вершинами, и составляют между собой углы, из которых каждый равен 109 28. [c.158]

Направление валентных связей в пространстве [c.134]

Если один атом образует простые связи с двумя или тремя другими атомами при помощи р-электронов, то направления валентных связей должны располагаться в пространстве под углом 90° в соответствии с ориентацией электронных облаков. Однако существуют факторы, которые несколько искажают этот угол. К ним относится отталкивание между присоединившимися атомами, отталкивание между полярными связями с одинаковыми по знаку зарядами. Возможен случай, когда к небольшому по размерам центральному атому присоединятся [c.509]

Такое комбинирование орбиталей называется гибридизацией. Чтобы выяснить направления этих валентностей будем исходить из двух естественных правил. Во-первых, а-связь прочнее я-связи, т. е. если не возникает противоречия с принципом Паули, в молекуле будут по возможности устанавливаться а-связи. Во-вторых, а-связь стремится расположиться симметрично в пространстве (также с учетом принципа Паули). В молекуле метана углерод связан с четырьмя атомами водорода, каждый из которых имеет по одному -электрону и поэтому может образовывать только о-связи. Таким образом, молекула метана содержит четыре 0-связи. Они стремятся расположиться симметрично, согласно второму правилу. Это и приводит к тетраэдрическому расположению направления валентных связей в молекуле метана. В этане СгНе, структурная формула которого имеет вид [c.318]

Направления простых связей данного углеродного атома в такой цепи располагаются в пространстве под тетраэдрическим углом (109° 28 ) с обычными колебаниями в зависимости от вида атомов или радикалов, насыщающих другие валентности. Поэтому углеродные атомы данной цепи полимера располагаются не на одной прямой, а самым различным образом, как показано на рис. 196, и лишь в частном случае или на отдельных участках цепи они могут располагаться вдоль прямой полосы (в одной плоскости или по спирали, или другими способами). [c.567]

Помимо рассмотренных типов связи, особо выделяют металлическую связь, которая проявляется при взаимодействии атомов элементов, имеющих избыток свободных валентных орбиталей по отношению к числу валентных электронов. При сближении таких атомов, например в результате конденсации пара, электроны приобретают способность свободно перемеш,аться между ядрами в пространстве именно благодаря относительно высокой концентрации свободных орбиталей. В результате этого в решетке металлов возникают свободные электроны (электронный газ), которые непрерывно перемещаются между положительными ионами, электростатически их притягивают и обеспечивают стабильность решетки металлов. Таков механизм образования металлической связи у непереходных металлов. У переходных металлов механизм ее образования несколько усложняется часть валентных электронов оказывается локализованной, осуществляя направленные ковалентные связи между соседними атомами. Поскольку ковалентная связь более прочная, чем металлическая, у переходных металлов температуры плавления и кипения выше, чем у щелочных и щелочноземельных металлов, а также у переходных металлов с электронными оболочками, близкими к завершению. Это наглядно видно при сопоставлении температур плавления и кипения металлов 6-го периода (табл. 10). [c.37]

Ковалентная химическая связь характеризуется насыщаемостью и направленностью. Насыщаемость вытекает из того, что ковалентность атома не может быть сколь угодно большой. Она определяется количеством неспаренных электронов валентной оболочки, близких к ним по энергии электронов неподеленных электронных пар и вакантных орбиталей. Направленность ковалентной связи определяется необходимостью максимального перекрывания в пространстве электронных облаков взаимодействующих атомов, которое приводит к образованию наиболее прочных связей. [c.126]

Направления простых связей данного углеродного атома в такой цепи располагаются в пространстве под тетраэдрическим углом (109 28 ) с обычными колебаниями в зависимости от вида атомов или радикалов, насыщающих другие валентности. Поэтому углеродные атомы данной цепи полимера располагаются не на одной [c.559]

Полинг, развивая так называемый метод валентных связей, ввел понятие атомной гибридизации. Основное полон ение метода в том, что соответствующие атомные орбитали, первоначально различные по энергии, сливаясь, образуют новую совокупность эквивалентных орбиталей, называемых гибридными. Гибридные орбитали имеют определенную направленность в пространстве, и участие их в связи предопределяет геометрическую конфигурацию комплекса (см. ч. I, гл. 1, 2). Гибридные орбитали образуют наиболее прочные ковалентные связи между металлом и лигандом. [c.14]

У четырехвалентных элементов при неполярных связях обнаруживается опять равномерное распределение всех валентных связей в пространстве вследствие взаи.много отталкивания валентных электронов. Связи располагаются в этом случае в направлении от центра правильного тетраэдра к его вершинам. Тетраэдрический угол равен 109°28. И в этом случае валентный угол может в некоторой степени искажаться под действием указанных выше факторов. [c.79]

В соответствии с положением в периодической системе, атомы металлов имеют небольшое число валентных электронов и много незаполненных орбит. Кроме того, валентные электроны достаточно слабо связаны со своими ядрами и поэтому обладают большой свободой перемещения в кристаллической решетке металла. Следовательно, обшая картина металлического состояния может быть представлена в следующем виде. Узлы кристаллической решетки металла заняты как отдельными атомами, так и ионами, между которыми сравнительно свободно перемещаются электроны, называемые иногда электронным газом. Поскольку валентные электроны распределены в кристалле металла почти равномерно, невозможно говорить о какой-либо направленности металлических связей. В этом состоит их важное отличие от ковалентных связей, которые имеют строгую направленность в пространстве. Металлическая связь отличается от ковалентной также и своей прочностью ее энергия в 3—4 раза меньше энергии ковалентной связи. Существование подвижных электронов в кристалле металлов объясняет их многие характерные особен ности (электропроводность, теплопроводность). [c.62]

Другое важное свойство валентной связи — ее направленность в пространстве. [c.57]

Пространственное строение молекул обусловлено тем, что валентные связи углеродного атома расположены не в плоскости, а определенным образом направлены в пространстве атом углерода, связанный с четырьмя одновалентными атомами или атомными группами, является как бы центром тетраэдра — четырехгранной пирамиды (рис. 1), а четыре его валентные связи направлены к вершинам тетраэдра (а). В этих вершинах помещаются соединенные с атомом углерода одновалентные атомы и атомные группы. В результате молекулы органических соединений имеют объемность, пространственное строение. Все валентные углы (углы между направлениями любой пары валентных связей) атома, углерода, соединенного с четырьмя одинаковыми атомами или атомными группами, равны между собой и имеют величину 109°28 . [c.19]

В пространстве валентная связь между атомами располагается в том направлении, в котором происходит максимальное перекрывание волновых функций их валентных электронов. Чем сильнее перекрываются атомные орбитали при образовании молекулы, тем прочнее валентные связи. [c.28]

Направления валентных связей углеродного атома взаимно ориентированы в пространстве. Так, если все четыре валентности его насыщены одинаковыми атомами или атомными группами (например, в СС14), то наиболее устойчивому состоянию молекулы отвечает такое расположение связей, когда угол между каждой парой связей равен 109,5° (это угол между направлениями от центра тяжести правильного тетраэдра к его вершинам). [c.200]

Доквантовая теория химического строения устанавливала целочисленность валентности, существование кратных (двойных и тройных) связей и переменную валентность элементов в зависимости от того, в какое соеданение элемент входит. Устанавливалась также связь между высшей валентностью по водороду и по кислороду и номером группы периодической системы, в которой находится элемент. С развитием стереохимии представление о валентности дополнилось учением о направленности валентности. Со гласно этому учению химическая связь ха рактеризуется не только определенным чио лом единиц сродства, валентностью, но и направленностью валентности в пространстве. Так принималось, что валентностЯ атома углерода направлены под углом друг к другу в 109°28, т. е. от атома углерода, находящегося в центре Правильного тетраэдра, к его вершинам. Направленность валентности и ее целочисленность считались фундаментальными свойствами ковалентной связи. [c.182]

Кроме углерода, в структуре типа алмаза кристаллизуются 5 , Ое и серое олово. Отметим, что во всех этих структурах тетраэдрическое расположение атомов диктуется направлением валентных связей, хотя из-за этого в структуре возникают большие пустоты и вся решетка приобретает чрезвычайно рыхлый характер, в то время как характерное для ряда го-моатомных структур координационное число 12 должно было бы привести к образованию кубической или гексагональной плотнейшей упаковки с гораздо более эффективным использованием пространства. [c.119]

Одним из способов описания связей в комплексных соединениях является метод валентных связей [5], предложенный и разработанный главным образом Полингом [6]. Согласно этому методу, ряд орбиталей центрального атома, число которых равно числу лигандов, способны к образованию координационной ковалентной связи с орбиталями лигандов. Далее вводится критерий максимального перекрывания орбиталей, которое обеспечивает наиболее сильную ковалентную связь. При этом исходные атомные орбитали должны быть гибридизованы в новый набор эквивалентных орбиталей, которые обладают определенными пространственными свойствами. Так, набор четырех тетраэдрических орбиталей строится из одной 8- и трех р-орбиталей. Б табл. 2.1 приведены наиболее важные комбинации атомных орбиталей для координационных соединений и их расположение в пространстве. Это ир о-странственное расположение орбиталей определяет и геометрию соответствующего комплекса. Вводится также понятие об относительной силе связи в зависимости от угла, под которым орбиты перекрываются. Сила нен аправ-ленной связи, образованной х-орбиталями, принимается равной единице. В октаэдрических комплексах (или комплексах с координационным числом и[есть) шесть гибридных орбиталей идентичны, за исключением того, что различно их направление в пространстве, заданном прямоугольной систедюй [c.54]

I — модель атома а, Ь, ё, е — направления валентных связей II — расположение ралентностей в пространстве С — ядро атома углерода [c.22]

Вернер ввел концепцию, согласно тготорой в дополнение к нормальной или первичной валентности элементы могут обладать остаточной илн вторичной валентностью. Так, например, Си(1П) имеет нормальную валентность три, но вместе с тем способен присоединять игесть групп. Это означает, что его вторичная валентность или координационное число равно шести. Используя эти представления, можно записать формулы для аммиакатов Со(П1), которые правильно отражают пх свойства. Вернер предположил далее, что связи вторичной валентности направлены в пространстве таким образом, что две формы соединения СоС1з-4ХНд, отличающиеся окраской (празео- и вио-.ieo-соли), являются геометрическими изомерами. Постулат о направленных валентных связях оказался крайне важным и полезным в связи со стереохимией этих соединений. [c.11]

Знание их особенно важно для исследования заполнения пространства, стерических препятствий, внутренней подвижйости, свободного вращения и т, д. Ясно,, что они различны в зависимости от метода определения, а также и от природы соединения, из которого их определяют они приблизительно вдвое больше, чем радиус каждого атома. Молекулярные радиусы, будут также зависеть от атомных радиусов в направлении химической связи, сумма которых соответствует расстояниию ядер атомов в молекуле. Последнее может быть найдено из полосатых спектров, из инфракрасного спектра, спектра Романа и, особенно, на основании остроумного метода измерения интерференции электронов и рентгеновских лучей (см. ниже). Поэтому атомы в соединениях имеЮт меньшие размеры-в направлении действия валентности. Молекулу не следует себе представлять состоящей из- шаров, изображающих атомы, центры которых совпадают с атомными ядрами ее следует себе представлять.. состоящей из шаров, срезанных со стороны действия валентности. [c.30]

Понятие орбит позволило истолковать направленную валентность и установить зависимость валентных углов от энергетического состояния связывающих электронов. Такая интерпретация основывается на принципе так называемого максимального перекрывания. Согласно этому принципу, энергия связи тем больше, чем больше перекрываются орбиты электронов, образующих связь. Но так как орбиты имеют форму и определенную ориентацию в пространстве, которая зависит от квантовых чисел I и т, максимальное перекрывание двух орбит возможно только в определенном направлении в пространстве. Таким образом, понятно, что валентные углы, а следовательно, и геометрическая форма молекул должны зависеть от квантовых состояний (состояний 5, р, й и т. д.) связывающих электронов. Квантовомеханиче-ская интерпретация валентных углов прекрасно согласуется с экспериментальными данными относительно геометрической формы некоторых простых молекул. [c.14]

В последнее время кроме а-связи в теории валентных связей допускают возможность образования и л-связи при наличии у атома металла подходящих -орбиталей, перекрывающихся с л-орбиталь ю лиганда. Этот вид связи, если он носит л-датив-ный характер (М — Ь) , должен изменить распределение заряда у атома металла и лиганда таким образом, что а-связь усилится. Если же имеет место (Ь М) -связывание, обычно не рассматривавшееся в ранней теории валентной связи, а-связь может ослабиться, но в целом прочность связи должна возрастать. Чем больше электронные облака перекрывают друг друга, тем более прочной является образующаяся ковалентная связь. Было показано, что для удовлетворения этого критерия необходимо, чтобы исходные атомные орбитали были гибридизованы, образуя новую систему эквивалентных орбиталей, принимающих участие в связи и имеющих определенное направление в пространстве. [c.401]

Легкость образования пяти- и шестичленных циклов объясняется следующим. Как уже упоминалось, силы валентности, соединяющие атомы углерода, направлены в пространстве под определенпыгли угла ли. Угол между направлениями валентных сил равен 109 28, поэтому цепь из четырех и пяти атомов углерода не расположена по прядюй, а дюжет быть сильно изогнута, приближаясь по форме к полукольцу п кольцу (рис. 32). В связи с этим, например, гидро- [c.161]

В ходе нашего обсуждения молекулы водорода с помощ,ью ме тодов молекулярных орбиталей (МО) и валентных связей (ВС) образование связи объяснялось перекрыванием атомных орбиталей двух атомов водорода. Это понятие имеет большое значение при обсуждении направленной валентности и теперь следует обсудить его "более подробно. Оба приближенных метода дают выражение для энергии связи, в которое входит определенный интеграл вида / фдфв У, (интегрирование проводится по всему пространству). Когда фА и фв малы, интеграл будет очень мал он становится существенным в области, где фа и фв одновременно имеют большие значения, т. е. когда атомные орбитали занимают одну и ту же область пространства. [c.95]

В случае направленных ковалентных (гомеополярных) связей картина иная. Так, тетраэдрический характер распределения четырех валентных связей атома углерода обусловливает низкий коэффициент упакованности пространства в кристаллах алмаза, ажурность их внутренней структуры. Аналогичное наблюдается и у германия, а также у кристаллов таких соединений, как ZnS, AIN, GaAs и др. [c.98]