ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Образование связей в соединениях углерода из "Основы органической химии" Одна из причин того, что столь обширная область химии базируется всего лишь на одном элементе, заключается в значительной прочности связи углерод — углерод, в результате чего становится возможным образование длинных цепей соединенных между собой углеродных атомов. Однако этого еще недостаточно для того, чтобы именно данный элемент дал начало единственной в своем роде и разнообразной области химии, поскольку атомы многих других элементов, например бора, кремния, фосфора и др., также образуют прочные цепи из атомов этих элементов (в элементарном состоянии). Уникальность углерода обусловлена в значительной степени тем обстоятельством, что образуемые им углерод-углеродные связи прочны и в тех случаях, когда атомы углерода одновременно связаны с другими элементами. Действительно, в то время как приведенные ниже углерод-водородные и углерод-фторные соединения высоко стабильны и в химическом отношении относительно мало реакционноснособны, соответствующие производные бора, кремния, фосфора и т. д. либо не могут быть получены, либо являются крайне реакционноснособными веществами. [c.14] Особые свойства углерода можно отнести за счет относительно небольшого размера атома этого элемента, имеющего два электрона на заполненной внутренней -оболочке и четыре валентных электрона на внешней -оболочке. Для того чтобы образовать простые электровалентные двухионные соли, подобные хлористому натрию, углерод должен был бы либо отдать четыре валентных электрона с -оболочки (например, такому элементу, как фтор) и превратиться в четырехзарядный положительный ион С Ф, либо заполнить свою -оболочку, получив электроны от такого элемента, как литий, и образовать четырехзарядный отрицательный ион С Э. Потеря четырех электронов энергетически очень невыгодна, поскольку каждый электрон должен при этом удаляться от положительного ядра углерода. [c.14] Упомянутое выше межэлектронное отталкивание, связанное с заполнением -оболочки, компенсируется в этих соединениях силами притяжения электронов к положительно заряженным ядрам элементов, соединенных с углеродом. [c.15] На примере ряда гидридов элементов второго периода периодической системы можно проиллюстрировать влияние на свойства изменений в характере связи, являющихся следствием возрастания атомного номера при данной валентной оболочке. Гидрид лития (т. пл. 680°) можно рассматривать как солеподобное ионное вещество. Его структура может быть написана как Ы Н9, так и Н Ы в зависимости оттого, литий или водород является более сильным акцептором электронов. Можно было бы ожидать, что литий окажется более электроноакцепторным, поскольку заряд его ядра больше (- -3), однако этот эффект более чем уравновешивается его большим атомным радиусом и экранирующим влиянием двух электронов, находящихся на внутренней электронной оболочке лития. В результате водород имеет большее сродство к электрону и правильна структура Ы НО. Сильное межионное электростатическое взаимодействие обусловливает высокие температуры плавления и кипения гидрида лития подобно хлористому натрию, фтористому литию и др. [c.15] Метан (СН4) кипит при —161°, что по крайней мере на 1000° ниже, чем температура кипения гидрида лития. Одной из причин такого различия в температурах кипения является почти сферическая форма молекулы метана, вследствие чего снаружи ее располагаются атомы только одного вида при этом сила притяжения между соседними молекулами уменьшается, что позволяет им более легко улетать , переходя в газ. Оказывается, однако, что и по своей способности оттягивать электроны углерод и водород близки друг другу. В результате этого электроны, образующие С — Н-связь, поделены почти точно поровну и связь обладает очень малой степенью ионности. В противоположность гидриду лития метан может быть охарактеризован как неполярное вещество. [c.15] При испарении жидкого фтористого водорода температура должна быть достаточно высокой, для того чтобы преодолеть эти межмолекулярные электростатические взаимодействия в результате температура кипения фтористого водорода выше температуры кипения метана. Фтористый водород правильнее всего охарактеризовать как полярное, но не ионное соединение. Хотя О — И- и N — Н-связй в водё и аммиаке имеют значительно менее ионный характер, чем связи Н — Г во фтористом водороде, эти соединения по своей природе также относительно полярны. [c.16] Метан с его ковалентными связями инертен по отношению почти ко всем протоподонорным или протоноакцепторным соединениям в любых условиях, за исключением самых жестких. Как и можно было ожидать, метил-катионы СН и метил-анионы (метид-ионы) СН образуются с большим трудом и являются исключительно реакционноспособными. [c.16] Вернуться к основной статье