Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Тейлор Г. -> "Основы органической химии для студентов нехимических специальностей " -> 7

Основы органической химии для студентов нехимических специальностей - Тейлор Г.

Тейлор Г. Основы органической химии для студентов нехимических специальностей — М.: Мир, 1989. — 384 c.
ISBN 5-03-000281-2
Скачать (прямая ссылка): osnoviorganicheskoyhimii1989.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 < 7 > 8 9 10 11 12 13 .. 139 >> Следующая

Строение атомов и молекул
19
р-орбитали могут перекрываться, давая еще одну молекулярную орбиталь (связь), которая состоит из двух диффузных электронных облаков, лежащих по разные стороны от оси С—С (VIII). Электроны в этой связи находятся вне межъядерного пространства связанных атомов углерода. Такая связь называется п-связью (греч. «пи»). Все двойные связи, образуемые элементами второго периода периодической системы (например, С=0> С = С, N=N), строятся подобным образом.
Геометрия молекул, содержащих двойные связи, определяется двумя факторами. Во-первых, плоское расположение sp2-орбиталей вокруг ядра требует, чтобы центральный атом и его три заместителя были копланарны и угол между связями составлял 120°. Во-вторых, для более эффективного перекрывания р-орбиталей соседних атомов они должны располагаться в пространстве линейно и параллельно. Это означает, что все sp2-орбитали двух двоесвязанных атомов, а также все их заместители
электронные VET облака л-связи
*
должны находиться в одной плоскости. Во многих случаях этот вывод подтверждается с помощью физических методов. Так, например, доказано, что в этилене все шесть атомов лежат в одной плоскости.
sp-Орбитали. Эти орбитали используются главным образом в тех молекулах, где атомы соединены тройными связями. В ацетилене Н—С=С—Н центральная о-связь скелета построена sp-орбиталями углерода и s-орбиталями водорода аналогично тому, как это было описано вкше для молекулы этилена. Оставшиеся пары р-орбиталей углеродных атомов (IX) могут взаимно-
2*
20
Глава 1
перекрываться, давая две jt-связи, которые вместе образуют цилиндрическое электронное облако, окружающее ось С—С (X). Во всех случаях, когда атомы второго периода соединяются друг с другом тройными связями (например, С = С , C = N, N=N), молекулярные орбитали строятся подобным образом. Линейное расположение яр-орбиталей вокруг ядер означает, что два троесвязанных атома и их заместители лежат на одной прямой так, как это установлено в случае ацетилена и HCN.
Сопряжение. Уже упоминалось, что электроны о-связи сосредоточены преимущественно в области, заключенной между ядрами связанных атомов. Электроны эт-связи сравнительно менее прочно удерживаются около ядер, и электронные облака jt-связи поэтому в большей степени диффузны и иногда могут вступать во взаимодействие с электронными облаками соседних л-связей. Этот эффект имеет особое значение для молекул, которые представляют собой цепь атомов, соединенных попеременно простой и двойной связями.
К
Рассмотрим молекулу бутадиена СН2 = СН—СН = СНг, в углеродном скелете которого попеременно чередуются простая и двойная связь. Во всех последующих рассуждениях связи С—Н не будут рассматриваться. Основной скелет молекулы бутадиена (XI) можно изобразить схемой XII, в которой каждый атом углерода связан с соседними группами о-связями, образованными за счет перекрывания атомных 5р2-орбиталей. У каждого атома углерода остается одна свободная р-орбиталь, содержащая один электрон. Для образования двух двойных связей в обычном представлении должны перекрываться р-орбита-ли атомов углерода в положениях 1 и 2 (С-1 и С-2) и аналогичным образом — р-орбитали атомов углерода в положениях 3 и 4 (С-3 и С-4). Однако р-орбиталь С-2 оказывается в равной степени близка к р-орбиталям как С-1, так и С-3 и взаимодействие может осуществляться в обоих направлениях. В результате такого пространственного расположения наблюдается взаимодей-
Строение атомов и молекул
21
•ствие всех четырех р-орбиталей, приводящее к образованию двух молекулярных орбиталей, протянувшихся вдоль всей цепи из четырех атомов углерода. Каждая из этих молекулярных орбиталей (я-связей) содержит два электрона, и одна из них (XIII) схематично изображена ниже.
Чередующаяся последовательность простой и двойной связей, подобная только что рассмотренной, называется сопряженной. В сопряженной системе всегда образуются растянутые (делока-лизованные) молекулярные орбитали, в которых электроны могут свободно передвигаться по всей длине ненасыщенной цепи. В (}-каротине, одном из красящих веществ моркови, подобные молекулярные орбитали распространены на 22 углеродных ядра, и именно эти орбитали определяют цвет вещества.
Если двойные связи отделены друг от друга двумя и более простыми связями, например СН2=СН—СН2—СН=СН2, то л-связи в такой молекуле расположены слишком далеко, чтобы вступать во взаимодействие, и не могут образовать общие молекулярные орбитали.
f 2 3 4
ХП
электронные облака белокализоеанной 71- связи
Н,С рц
\ / V 2
н с х:н,
н
н,с. н3с |
\ / С С СССССССГ ги
н,с'су V V V V V V V V V х н^1 A i A i JL- i~ -|Ы>СН’
СН, СНj
А
с с I
н
*
/3-каротин *
Резонанс. Простые общепринятые структурные формулы не всегда удачно отражают реальную структуру соединения с при-
22
Глава I
сущими ему свойствами. В таких случаях более точным описанием соединения является нечто среднее между несколькими традиционными структурными формулами. В качестве простого-примера приведем нитрат-анион, который можно изобразить следующими тремя способами:
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 < 7 > 8 9 10 11 12 13 .. 139 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed