Conform conceptelor moderne, condiția necesară pentru formarea unei legături chimice între doi atomi este suprapunerea noriilor electronilor lor. Electronul formează o legătură în direcția în care este localizată cea mai mare parte a norului său, astfel încât se realizează suprapunerea maximă a norii celor doi electroni de legare.
În cazul unei cuplaje simple (reprezentată de o linie de valență), suprapunerea maximă se realizează de-a lungul unei linii drepte care leagă doi atomi (figura 8). Este numită o legătură simplă covalentă # 963; - legătură, și electroni. generatoarele sale, - # 963; -electroni.
Într-o moleculă de etan. de exemplu, există șapte # 963; - conexiuni
amplasate unul cu celălalt la un unghi de 109 ° 28 '. Se spune că atomii de carbon din astfel de compuși sunt în prima stare de valență (sp3-hibridizare).
În molecula de etilenă. stabilită prin metode fizice de investigare, cinci Punctele de legătură sunt amplasate una față de cealaltă la un unghi de 120 ° și se află în același plan:
Cu toate acestea, cu un astfel de aranjament de legături în etilenă, un singur electron nepărsat rămâne pentru fiecare atom de carbon. Ele nu mai pot forma între atomii de carbon o secundă O legătură, deoarece aceasta ar fi însoțită de o încălcare a principiului Pauli. Prin urmare, astfel de electroni nepereche de atomi de carbon formează o relație calitativ diferită. Suprapunerea celor două nori de electroni are loc astfel încât cei opt dintre acești nori sunt perpendiculați pe planul în care sunt localizați toți cei șase atomi ai moleculei de etilenă (figura 9). O astfel de conexiune se numește o legătură p, și electroni. generatoarele sale, sunt p-electroni. Deoarece se presupune că - se formează combinații într-o moleculă de etilenă cu participarea electronilor hibridizați. un π-bond - cu p-electroni „pure“ (.. adică patru electroni din fiecare atom de carbon hibridizat unul s-electron și numai două dintre cele trei p-electroni), hibridizarea electronii atomilor de carbon într-o moleculă de etilenă este menționată ca sp 2 hibridizare.
Structura moleculei de etilenă poate fi de asemenea reprezentată schematic, așa cum se arată în Fig. 10.
În molecula acetilenă, carbonul este în starea a treia a valenței. În această moleculă, toți cei patru atomi sunt situați pe aceeași linie și unghiurile între Legăturile sunt 180 ° (hibridizare sp). Norii electroni ai două legături π sunt situați de-a lungul planurilor intersectate reciproc perpendiculare (figura 11). Astfel, conform reprezentărilor imaginare de mai sus, două legături carbon-carbon în molecula de etilenă și trei în molecula acetilenă nu sunt identice în structura lor electronică. Până în prezent, totuși, nu există fapte experimentale chimice sau fizice care să confirme această diferență. Faptul că atomii de carbon. conectate prin legături duble. poate atașa cu ușurință numai doi atomi de hidrogen. halogen, etc., astfel încât una dintre legăturile carbon-carbon să fie păstrată, acceptă cu ușurință și presupunerea că ambele legături carbon-carbon sunt identice. De fapt, dacă una dintre aceste legături carbon-carbon identice este legată, de exemplu, de doi atomi de hidrogen. apoi, ca urmare a acestui fapt, caracterul celei de a doua legături carbon-carbon rămase poate schimba ionul. care diferă de cele două legături multiple existente în compusul original, pot fi mai puternice decât fiecare dintre ele. Pe baza acestei ipoteze, se poate explica de ce o dublă legătură leagă cu ușurință doar două, și o conexiune triplă doar patru echivalente.
Neuniformitatea legăturilor ar putea fi stabilită prin metode fizice de investigare, dintre care, de exemplu, determinarea energiei legăturilor C-C, C-C și C-C este importantă. Valorile energetice ale acestor legături sunt 79,3, 140,5; 196,7 kcal / mol (valori medii). După cum se poate observa, atunci când se formează a doua legătură între atomii de carbon, energia totală de legare dintre cei doi atomi nu devine de două ori mai mare, dar crește doar cu 61,2 kcal / mol; prin urmare, concluzia este că cuplarea π este mai slabă # 963; comunicare. Chiar mai puțin este energia de legare între atomii de carbon din a treia legătură (cu 56,2 kcal / mol).
Cu toate acestea, chiar din aceste date este încă imposibil să se tragă o concluzie clară despre discrepanță # 963; - și conexiunile π. Strict vorbind, cursul dat de creștere a energiei de legare între doi atomi poate indica o diferență # 963; - și pi obligațiuni numai în cazul în care pre-presupus că energia o simplă legătură C-C, cel puțin nu se schimbă, în cazul în care are loc în apropierea a doua legătură (în treacăt C-C ----- > C = C), apoi a treia. Fără această presupunere preliminară, nu putem argumenta diferența # 963; și - legăturile π prin valorile energetice reduse ale formării lor.
În acele cazuri, atunci când conexiunea este între atomi. care diferă în ceea ce privește electronegativitatea. este polarizat, adică electroni. generatoarele sale sunt deplasate spre atomul mai electronegativ. În acest caz, polarizarea legăturii π este întotdeauna mai mare decât polarizarea Conectarea acelorași atomi. În același timp, cu o astfel de polarizare, electronii nu se transferă complet din coaja electronică a unui atom la coaja celuilalt.
Polarized π-bond poate fi considerată ca un exemplu este cunoscut gruparea carbonil> C = O. Pe baza studiilor experimentale ale dipol momente ale unui număr mare de aldehide și cetone că momentul de dipol al unei grupări carbonil este de aproximativ 2,7 D. Este de asemenea cunoscut faptul că momentul de dipol # 963; -bond C-O (cercetare privind eteri osnovan.ii) este egal cu 1,2 D. Dacă polarizarea π-conexiunea are aceeași ordine ca și cea a grupării carbonil ar fi de așteptat momentul dipolar. egală cu 1,2 + 1,2 = 2,4 D. Cu toate acestea, momentul de dipol al unei grupări carbonil, în realitate, depășește această valoare, și, prin urmare, π-bond este polarizată într-o măsură mai mare decât # 963; - Comunicații. Dacă, pe de altă parte, se presupune că legătura p este polarizată la limită și, prin urmare, există o legătură șapte-polară în grupul carbonil
în acest caz s-ar aștepta dipole moment despre 5,7D (# 956 unități = 4.774 x 10 -10 el.-st. x 1,2 · 10 -8 cm = 5,7288D.). În consecință, în grupul carbonil există doar o polarizare parțială a legăturii π. De obicei, acesta este reprezentat după cum urmează:
Săgeata curbată indică direcția deplasării electronilor n, adică direcția de polarizare a legăturii π.
Ca urmare a acestei polarizări (și parțial a polarizării Legătura), atomul de carbon obține o sarcină pozitivă (parțială) pozitivă, iar atomul de oxigen - o încărcare negativă:
Prezența acestor încărcări determină în mare măsură comportamentul chimic al compușilor carbonilici (cursul reacțiilor de adiție, substituție, etc.).
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: