ОТ ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ — К ХИМИЧЕСКОМУ СТРОЕНИЮ

Наука » Химия

Электронная оболочка невозбуждён­ного атома углерода имеет строение 1s22s22p2. Вступая в химическую реак­цию, атом углерода, поглощая не­большую энергию, приобретает кон­фигурацию 1s22s12p3. Теперь он в состоянии образовывать химические связи за счёт одной 2s- и трёх 2р-орбиталей. Исходя из этого, можно бы­ло бы ожидать, что характеристики связей в молекуле метана будут отли­чаться друг от друга. Между тем в ней все четыре связи С—Н равноценны, имеют тетраэдрическую ориентацию в пространстве и одинаковы по дли­не и энергии.

Для объяснения этого факта аме­риканский учёный Лайнус Полинг (1901 — 1994) выдвинул идею о гибри­дизации атомных орбиталей. Если у атома, вступающего в химическую связь, имеются неспаренные электро­ны на разных орбиталях, (s-,p-, d- или f-), то в процессе формирования хи­мической связи происходит гибриди­зация (смешение) орбиталей, т. е. из разнотипных атомных орбиталей об­разуется набор одинаковых. Гибрид­ные орбитали из одного набора экви­валентны: их нельзя отличить друг от друга по форме или по энергии, у них не совпадает только ориентация в пространстве.

Атом углерода при образовании химических связей обладает способ­ностью проявлять не одну, а целых три разновидности гибридизации орбиталей.

В случае sp3-гибридизации образу­ется набор из четырёх гибридных орбиталей с тетраэдрическим распо­ложением в пространстве. С их помо­щью формируются простые ковалентные связи, в которых участвуют два электрона, например связь угле­род-водород или углерод-углерод в молекуле этана (см. статью «Дети „чёрного золота"»).

При sp2-гибридизации образуется набор из трёх гибридных орбиталей, находящихся в одной плоскости, а од­на p-орбиталь остаётся негибридизованной, располагаясь перпендикуляр­но к этой плоскости. Комбинация одной гибридной и одной негибридизованной орбитали даёт двойную кратную связь. Примером может слу­жить связь С=С в этилене, в форми­ровании которой участвуют четыре электрона.

Наконец, в случае sp-гибридизации возникает набор из двух гибридных орбиталей, имеющих линейную ори­ентацию. В образовании тройной кратной связи СºС участвует одна ги­бридная и две негибридизованные орбитали каждого атома углерода. Это шестиэлектронная связь. Очень важно, что атомы углерода способны образо­вывать двойные и тройные связи не только друг с другом, но и с атомами некоторых других элементов. Напри­мер, двойная связь углерод-кислород присутствует в молекулах многих ор­ганических соединений, например альдегидов и кислот. Тройная связь CºN имеется в нитрилах.

В структурных формулах одинар­ную, двойную и тройную связь изо­бражают одной, двумя и тремя чёр­точками (валентными штрихами) между атомами соответственно (см. формулы на полях).



Источник: Мир Энциклопедий Аванта+
Авторы: Андрей Дроздов, Илья Леенсон, Дмитрий Трифонов, Денис Жилин, Александр Серов, Андрей Бреев, Андрей Шевельков, Вадим Ерёмин, Юлия Яковлева, Оксана Рыжова, Виктория Предеина, Наталья Морозова, Алексей Галин, Сергей Каргов, Сергей Бердоносов, Александр Сигеев, Оксана Помаз, Григорий Середа, Владимир Тюрин, Антон Максимов, Вячеслав Загорский, Леонид Каневский, Александр Скундин, Борис Сумм, Игнат Шилов, Екатерина Менделеева, Валерий Лунин, Абрам Блох, Пётр Зоркий, Александр Кури, Екатерина Иванова, Дмитрий Чаркин, Сергей Вацадзе, Григорий Серела, Анастасия Ростоцкая, Александр Серое, Анастасия Сигеева
Авторское право на материал
Копирование материалов допускается только с указанием активной ссылки на статью!

Похожие статьи

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.