ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теория химического строения органических соединений из "Общая химия 1986" В современной теории строения органических соединений основными являются следующие положения. [c.438] Возб жденный атом углерода может участвовать в образовании четырех ковалентных связей. Поэтому в подавляющем большинстве своих соединений углерод проявляет ковалентность, равную четырем. [c.439] Электронная формула показывает, что атом углерода в молекуле метана имеет устойчивую восьмиэлектронную внешнюю оболочку (электронный октет), а атомы водорода — устойчивую двухэлектронную оболочку (электронный дублет). [c.439] Все четыре ковалентных связи углерода в метане (и в других подобных соединениях) рав юценны и симметрично направлены в пространстве. Атом углерода находится как бы в центре тетраэдра (правильной четырехгранной пирамиды), а четыре соединенных с ним атома (в случае метана — четыре атома водорода) — в вершинах тетраэдра (рис. 120). Углы между направлениями любой пары связей (валентные углы углерода) одинаковы и составляют 109 28. [c.439] Это объясняется тем, что в атоме углерода, когда он образует ковалентные связи с четырьмя другими атомами, из одной 5- и трех р-орбиталей в результате хр -гибридизации образуются четыре симметрично расположенные в пространстве гибридные 5р -орбитали, вытянутые в направлении к вершинам тетраэдра. [c.439] В результате перекрывания sp -гибридных электронных облаков углерода с электронными облаками других атомов (в метане— с шаровыми облаками ls-электронов атомов водорода) образуются четыре тетраэдрически направленные ковалентные о-связи (рис. 121 см. также стр. 131). [c.440] Тетраэдрическое строение молекулы метана наглядно выражается ее пространственными моделями—шариковой (рис. 122) или сегментовой (рис. 123). Белые шарики (сегменты) изображают атомы водорода, черные — углерода. Шариковая модель характеризует лишь взаимное пространственное расположение атомов, сегментовая — дает, кроме того, представление об относительных межатомных расстояниях (расстояниях между ядрами атомов). Как показано на рис. 122, структурная формула метана может рассматриваться как проекция его пространственной модели на плоскость чертежа. [c.440] Валентности атомов углерода, не пошедшие на взаимное соединение, используются для присоединения других атомов или групп (в углеводородах — для присоединения водорода). [c.440] Шариковая модель молекулы метана. [c.441] Известны соединения, содержащие в цепях сотни и более атомов углерода. [c.441] Следовательно, углеводороды метан, зтан, пропан, бутан и т. д. — гомологи одного и того же ряда, который называют р я -дом предельных, или насыщенных, углеводородов (а л ка нов) или, по первому представителю,—р я до м метана. [c.441] Таким образом, многообразие органических соединений определяется и тем, что при одинаковом числе атомов углерода в молекуле возможны соединения с открытой, незамкнутой цепью углеродных атомов, а также вещества, молекулы которых содержат циклы (циклические соединения). [c.442] Простая ковалентная связь С—С (или С С), образованная перекрыванием двух sp -гибридных электронных облаков по линии, соединяющей центры атомов (по оси связи), как, например, в этане (рис. 124), представляет собой а-связь (см. стр. 127). Связи С—Н также являются сг-связями — онн образуются перекрыванием по оси связи 5р -гибрндного облака атома С н шарового облака ls-электрона атома Н. [c.443] Следовательно, двойная связь С=С представляет собой сочетание одной 0- и одной я-связей. [c.444] Тройная связь С С (или С--С) является сочетанием одной о-связи и двух л-связей. Например, при образовании молекулы ацетилена в каждом из атомов углерода в гибридизации участвует одна 5-орбиталь и только одна р-орбиталь (хр-гибридизация) в результате образуются два р-гибридных электронных облака, участвующих в образовании двух а-связей. Облака двух р-электронов каждого атома С не гибридизуются, сохраняют свою конфигурацию и участвуют в образовании двух я-связей. Таким образом, в ацетилене всего три а-связи (одна С—С и две С—Н), направленные вдоль одной прямой, и две л-связи, ориентированные в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 127). [c.444] Кратные (т. е. двойные и тройные) связи при реакциях легко превращаются в простые тройная вначале переходит в двойную, а последняя — в простую. Это обусловлено их высокой реакционной способностью и имеет место при присоединении каких-либо атомов к паре атомов углерода, связанных кратной связью. [c.444] Переход кратных связей в простые объясняется тем, что обычно я-связи обладают меньшей прочностью и поэтому больщей лабильностью по сравнению с о-связями. При образовании я-связей р-электронные облака с параллельными осями перекрываются в значительно меньшей степени, чем электронные облака, перекрывающиеся по оси связи (т. е. гибридные, з-электронные или ориентированные вдоль оси связи р-электронные облака). [c.444] Кратные связи прочнее простых. Так, энергия разрыва связи С С составляет 535 кДж/моль, связи С=С — 423 кДж/моль, а связи С—С только 264 кДж/моль. [c.445] Вернуться к основной статье