Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Сервис онлайн-записи на собственном Telegram-боте
    Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое расписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
    Для новых пользователей первый месяц бесплатно.
    Чат-бот для мастеров и специалистов, который упрощает ведение записей:
    Сам записывает клиентов и напоминает им о визите;
    Персонализирует скидки, чаевые, кэшбэк и предоплаты;
    Увеличивает доходимость и помогает больше зарабатывать;
    Начать пользоваться сервисом
  • Гибридизация атомных орбиталей






    Согласно квантово-механическим представлениям о химической связи число образуемых атомом ковалентных связей определяется количеством одноэлектронных атомных орбиталей. то есть количеством нес паренных электронов. Однако в действительности атомы элементов образуют большее число ковалентных связей, чем содержат неспаренных электронов на внешнем энергетическом уровне. Например, атом углерода в основном состоянии имеет два неспаренных электрона (1s22s22p2), а образует четыре ковалентных связи. Это можно объяснить возможностью перехода 2s-электрона на 2p- подуровень (1s22s12p3).

    Таким образом, на внешнем энергетическом уровне атома углерода находятся четыре неспаренных электрона: один-s и три-p. Поскольку химические связи образуются валентными электронами, то связи, например, в молекуле метана CH4 должны были бы быть неравноценными: одна связь С-Н образована s -электроном, а три остальные – р. В действительности в молекуле метана все связи совершенно равноценны. Для объяснения этого факта в квантовой механике вводится понятие о гибридизации атомных орбиталей (АО). Слово гибридизация означает взаимодействие, перекрывание, перемешивание. При взаимодействии одного s-электронного облака с тремя p-электронными облаками образуются четыре качественно новых гибридизированных электронных облака или атомные орбитали:

    1s + 3р = 4sp3

    Таким образом, из нескольких различных по форме и близких по энергии АО путем комбинирования (смешивания, сочетания) образуется такое же количество одинаковых по форме и равных по энергии гибридизованных атомных орбиталей:

    Гибрилизованные орбитали по сравнению с негибридизованны-ми более выгодны геометрически, т. к. позволяют увеличить плошадь перекрывания с орбиталями других атомов, что ведет к образованию более прочных связей. Результатом перекрывания большей доли гибридной орбитали с орбиталями других атомов является ковалентная связь.

    Атом углерода характеризуется тремя видами гибридизации с участием s- и р-орбиталей, каждому из которых соответствует определенное валентное состояние атома.

    Первое валентное состояние углерода (sp3 -гибридизация). Образование с-связи.

    Состояние sp3 --гибридизации – результат взаимодействия одной s- и трех р-атомных орбиталей.

    Рис. 2.2. Схема образования и расположение в пространстве гибридных sр3-орбиталей

     

    Четыре равноценные орбитали между собой образуют угол 109о28' и ориентированы в пространстве от центра правильного тетраэдра к его вершинам. Такое размещение связано со стремлением АО к максимальному удалению друг от друга за счет взаимного электростатического отталкивания. Расположение атомных орбиталей определяет название состояния sp3 гибридизации как тетраэдрическое.

    Доля s-облака в каждой из четырех гибридных sp3--орбиталей равна 1/4 В результате перекрывания таких орбиталей с другими орбиталями (s, р, d и гибридными sp3, sp2, sp) вдоль линии, соединяющей центры атомов, образуются только простые ковалентные связи – σ (греч. «сигма») связи. Перекрывание атомных орбиталей вдоль линии, соединяющей центры атомов, называют σ -перекрыванием или осевым, так как максимальная электронная плотность при этом находится на оси, соединяющей два ядра.

    Состояние sp3-гибридизации характерно для алканов. Рассмотрим образование σ -связей на примере этана.

    Рис. 2.3. Образование σ -синзей в молекуле этана

     

    В этане в результате осевого s – sp3-перекрывания образуются шесть С–Н σ -связей, а за счет перекрывания sp3- sp3 -орбиталей – одна С–С связь.

    о-Связи во многих органических соединениях образуются преимущественно за счет перекрывания гибридизованных sp3, sp2, sp-орбиталей.

    Второе валентное состояние углерода (sp2-гнбридцзация). π -Связи

    Состояние sp2-гибридизации – результат взаимодействия одной s- и двух р-орбиталей (рx- ру).

    Рис. 2.4. Строение атома углерода в sp3 -гибридизации

    Образованные три эквивалентные sp2-гибридные орбитали находятся в одной плоскости под углом 120ο поэтому sp2 -гибридизация называется тритональной Негибридизованная рz-орбиталь расположена в плоскости, которая перпендикулярна плоскости расположения гибридных орбиталей. Условно доля s-облака в каждой из трех sр2-гибридных орбиталей равна 1/3 Такая гибридизация характерна для соединений с двойными связями, например, для этилена.

    Рис. 2.5. Образование π -связи в молекуле этилена

     

    Атомы углерода в этилене находятся в sp2-гибридизации. Перекрывание трех гибридных орбиталей каждого из углеродов дает σ -связи (четыре С-Н и одну С-С). Кроме того, перекрывание двух негибридизованных p-орбиталей в плоскости, перпендикулярной плоскости σ -связи, называют π -перекрываннем, а образующаяся в результате связь – π -связью. Ее максимальная электронная плотность сконцентрирована в двух областях – выше и ниже оси, соединяющей центры атомов. π -Связь менее прочна, чем σ. π -Связь образуется только между атомами, которые находятся в sp1- или sp2-гибридизации.

    Третье валентное состояние (sp-гибриднзация)

    Состояние sp-гибрнлизации – результат взаимодействия одной s- и одной p-орбитали (рx).

    sp-Гибридизацию называют еще линейной потому, что две sp-гибридные орбитали расположены под углом 180е. Остальные две негибридизованные рy- и рz-орбитали находятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и расположены под прямым углом к sp-гибридным орбиталям. Доля s-облака в каждой из двух гибридных sp-орбиталей равна 1/2. Такой тип гибридизации характерен для соединений с тройной связью, например, для ацетилена.

    В молекуле ацетилена sp-гибрилизованные атомы образуют две простые С–Н σ -связи и одну тройную связь между двумя атомами углерода, которая состоит из одной σ - и двух π -связей, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях.

    Рис. 2.6. Строение атома углерода в sр-гибридизации; а схема образования гибридных sp-орбиталей; б взаимное размещение орбиталей при sp-гибридизации

    Рис 2.7. Образование π -связи в молекуле ацетилена

     







    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.