Students.by - это живая энциклопедия белорусского студента (статьи, книги, мультимедиа). Еще мы предлагаем поиск по лучшим полнотекстовым научным хранилищам Беларуси!
 |
 |
|
|
|
|
|
  
|
|
Кратные связи. Одно из известных соединений углерода – этилен С2Н4, в котором каждый атом углерода связан только с тремя другими атомами. По аналогии с бором можно предположить, что оптимальной будет такая геометрия, при которой sp2-гибридные орбитали лежат в одной плоскости. В этом случае у каждого атома углерода будет по одной неиспользованной (в sp2-гибридизации) р-орбитали, которая содержит один из четырех валентных электронов. Если все шесть атомов этилена лежат в одной плоскости, то две неиспользованные р-АО перекрываются друг с другом так, как это изображено на рис. 6,а. Такое перекрывание приводит к образованию пары МО: одной связывающей (рис. 6,б) и одной разрыхляющей (рис. 6,в). Поскольку каждая из них содержит только один электрон, они могут образовать низкоэнергетическую связывающую МО. Так возникает дополнительная связь между атомами углерода, и структурная формула этилена имеет вид 
Этот новый тип связи отличается от тех, которые образуются при перекрывании орбиталей по линии соединения атомов, в двух отношениях. Связи последнего типа, одинарные связи С–С, аксиально симметричны, и поэтому на них не влияет вращение соединяемых ими групп. Напротив, перекрывание р-орбиталей зависит от того, лежат ли все шесть атомов в молекуле этилена в одной плоскости, поскольку для оптимального перекрывания р-АО должны быть параллельны. Таким образом, если вращение вокруг одинарной связи С–С может происходить относительно свободно, то вокруг двойной связи С=С оно сильно затруднено. И действительно, молекула этилена – это жесткая плоская структура. Второе различие касается степени перекрывания орбиталей. Поперечное перекрывание р-АО относительно неэффективно, и, следовательно, связи такого типа слабые. Поэтому этилен химически более активен, чем насыщенные соединения, имеющие только одинарные связи.
 (17.18 Кб)
Связи, образующиеся при перекрывании орбиталей по линии соединения атомов (продольном перекрывании), называются s-связями, а при поперечном перекрывании – p-связями.
Молекулы некоторых соединений, например ацетилена С 2Н2, содержат тройные связи. В них каждый атом углерода связан со своим соседом s-связями, образованными sp-гибридными орбиталями. Они коллинеарны, поэтому четыре атома в молекуле ацетилена лежат на одной прямой. Остальные р-АО атомов углерода при перекрывании образуют две p-связи. Ароматические соединения. Молекулу бензола С6Н6 представляют в виде шестичленного кольца из атомов углерода, к каждому из которых присоединен еще и атом водорода (рис. 7,а). Поскольку у каждого углеродного атома три соседа, можно предположить, что соответствующие связи образуются в результате sp2-гибридизации и лежат в одной плоскости под углом 120° друг к другу. И в самом деле, молекула бензола – плоская структура. Неиспользованные р-АО атомов углерода могут образовывать p-связи (рис. 7,б), однако для бензола ситуация оказывается сложнее, чем в рассмотренных выше случаях, когда связи образовывались в результате перекрывания пар АО. В бензоле 2р-АО каждого углеродного атома должна перекрываться одинаково эффективно с 2р-АО всех соседних атомов. (Здесь можно провести аналогию с многократной интерференцией волн, сопоставив перекрывание орбиталей в молекуле бензола с перекрыванием волн, дифрагировавших на двух щелях или на дифракционной решетке.) В результате для бензола получим набор кольцевых молекулярных орбиталей, охватывающих все шесть атомов углерода (рис. 7,в). Полная энергия системы при такой электронной конфигурации меньше, чем если бы р-АО попарно образовывали обычные p-связи. И действительно, бензол более стабилен и менее активен, чем можно было ожидать исходя из его «классической» структуры (рис. 7,г). Все связи в его молекуле симметричны, и их длины одинаковы, а по прочности они занимают промежуточное положение между одинарной и двойной связями. Известны и другие соединения, в которых p-электроны участвуют в образовании «многоцентровых» МО и для которых наблюдаются аналогичные особенности длин связей и химической активности. (9.93 Кб)
|
|
|
|
