-->
|
|
|
Ãëàâà 7. Îáùèå ñâåäåíèÿ îá îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèÿõ § 37. Ýëåêòðîííîå è ïðîñòðàíñòâåííîå ñòðîåíèå óãëåâîäîðîäîâ (îêîí÷àíèå)
Ñóùåñòâóþò åùå ìàñøòàáíûå ìîäåëè óãëåâîäîðîäîâ, â êîòîðûõ àòîìíûå ÷àñòèöû èçîáðàæàþò â âèäå ñïëþùåííûõ øàðîâ â ñîîòâåòñòâèè ñ ìåæúÿäåðíûìè ðàññòîÿíèÿìè (ðèñ. 62). Íåïðåäåëüíûå óãëåâîäîðîäû.  îòëè÷èå îò ïðåäåëüíûõ (íàñûùåííûõ) óãëåâîäîðîäîâ ñóùåñòâóþò óãëåâîäîðîäû, â ìîëåêóëàõ êîòîðûõ ìåæäó àòîìàìè óãëåðîäà èìåþòñÿ êðàòíûå (äâîéíûå è òðîéíûå) êîâàëåíòíûå ñâÿçè. Ýòî íåïðåäåëüíûå (íåíàñûùåííûå) óãëåâîäîðîäû — àëêåíû è àëêèíû. Ïðîñòåéøèå èõ ïðåäñòàâèòåëè — ýòî ýòèëåí Ñ2Í4 è àöåòèëåí Ñ2Í2. Îáðàçîâàíèå äâîéíîé ñâÿçè.  ìîëåêóëå ýòèëåíà ÑÍ2ÑÍ2 â ãèáðèäèçàöèè ó êàæäîãî àòîìà óãëåðîäà ó÷àñòâóþò îäíà s- è äâå ð-îðáèòàëè. Ýòî sp2-ãèáðèäèçàöèÿ. Îáðàçóþòñÿ òðè ãèáðèäíûå îðáèòàëè. Ôèçèêî-õèìè÷åñêèìè ñïîñîáàìè óñòàíîâëåíî, ÷òî ìîëåêóëà ýòèëåíà èìååò ïëîñêîñòíîå ñòðîåíèå. Òðè ãèáðèäíûå îðáèòàëè ëåæàò â îäíîé ïëîñêîñòè è ðàñïîëîæåíû ïîä óãëîì 1 20° (ðèñ. 63). Îíè ó÷àñòâóþò â îáðàçîâàíèè ïðîñòûõ (îäèíàðíûõ) ñâÿçåé — σ- ñâÿçåé. Îäíà ð-îðáèòàëü ó êàæäîãî àòîìà óãëåðîäà íå ó÷àñòâóåò â ãèáðèäèçàöèè. Íåãèá- ðèäèçîâàííûå ð-îðáèòàëè ðàñïîëàãàþòñÿ ïåðïåíäèêóëÿðíî ïëîñêîñòè σ-ñâÿçåé. Îíè ïåðåêðûâàþòñÿ, îáðàçóÿ êà÷åñòâåííî íîâóþ ñâÿçü — π (ïè)-ñâÿçü (ðèñ. 64).
π-Ñâÿçü — ýòî êîâàëåíòíàÿ ñâÿçü, îáðàçîâàííàÿ çà ñ÷åò íåãèáðèäèçîâàííûõ îðáèòàëåé, ïðè ýòîì ïåðåêðûâàíèå îðáèòàëåé ïðîèñõîäèò ïî îáå ñòîðîíû îò ñâÿçè, ñîåäèíÿþùåé àòîìû, ïðè÷åì ïëîñêîñòü ñèììåòðèè π-ñâÿçè ïåðïåíäèêóëÿðíà ïëîñêîñòè ñèììåòðèè σ-ñâÿçè. Òàêèì îáðàçîì, â ìîëåêóëå ýòèëåíà ïÿòü σ-ñâÿçåé (÷åòûðå ñâÿçè Ñ—Í è îäíà ñâÿçü Ñ—Ñ) è îäíà π-ñâÿçü (ñâÿçü Ñ—Ñ) (ðèñ. 65). Äâîéíàÿ ñâÿçü Ñ=Ñ ìåæäó àòîìàìè óãëåðîäà â ìîëåêóëå ýòèëåíà îáðàçîâàíà: σ-ñâÿçüþ è îäíîé π-ñâÿçüþ. Îáðàçîâàíèå òðîéíîé ñâÿçè. Ðàññìîòðèì ýëåêòðîííîå è ïðîñòðàíñòâåííîå ñòðîåíèå ìîëåêóëû àöåòèëåíà ÍÑ = ÑÍ.  ìîëåêóëå àöåòèëåíà â ãèáðèäèçàöèþ âñòóïàþò ó êàæäîãî àòîìà óãëåðîäà îäíà s- è îäíà ð-îðáèòàëü — ýòî sp-ãèáðèäèçàöèÿ. Ïðè ýòîì îáðàçóþòñÿ äâå ãèáðèäíûå îðáèòàëè. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå ïîêàçûâàþò, ÷òî ìîëåêóëà àöåòèëåíà ëèíåéíàÿ, ñëåäîâàòåëüíî, äâå ãèáðèäíûå îðáèòàëè ðàñïîëàãàþòñÿ íà îäíîé ëèíèè, ò. å. ïîä óãëîì 180° (ðèñ. 66).
Äâå íåãèáðèäèçîâàííûå ð-îðáèòàëè ðàñïîëàãàþòñÿ â äâóõ âçàèìíî ïåðïåíäèêóëÿðíûõ ïëîñêîñòÿõ (ðèñ. 67), îáðàçóÿ äâå π-ñâÿçè. Ìåæäó àòîìàìè óãëåðîäà â ìîëåêóëå àöåòèëåíà íàõîäèòñÿ òðîéíàÿ ñâÿçü Ñ = Ñ, îäíà σ-ñâÿçü è äâå π-ñâÿçè. Äâîéíûå è òðîéíûå êîâàëåíòíûå ñâÿçè ïîëó÷èëè íàçâàíèå êðàòíûõ êîâàëåíòíûõ ñâÿçåé. Èç òàáëèöû 25 âèäíî, ÷òî ýíåðãèÿ π-ñâÿçè ìåíüøå, ÷åì ýíåðãèÿ σ-ñâÿçè. ×åì áîëüøå ýíåðãèÿ ñâÿçè, òåì îíà ïðî÷íåå. Ïîýòîìó ïðè õèìè÷åñêèõ ðåàêöèÿõ â ïåðâóþ î÷åðåäü ðàçðûâàþòñÿ π-ñâÿçè êàê ìåíåå ïðî÷íûå.
|
|
|