ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Природа химической связи в органических соединениях из "Органическая химия" В теории строения в ее первоначальных очертаниях не рассматривалась природа химической связи в органических соединениях. Поэтому не могли быть объяснены некоторые экспериментально установленные закономерности органической химии. В начале XX века успехи физики атома позволили подойти к вопросу о природе химической связи на основе электронных представлений. И если простая и наглядная символика классической теории строения вполне достаточна для научнМ.систематики соединений углерода, а также для изучения многих важнейших свойств, превращений и способов получения органических веществ, то для более тонкого рассмотрения некоторых свойств органических веществ, объяснения многих закономерностей и эмпирически установленных правил и глубокого познания реакционной способности органических веществ уже необходимо использование электронных представлений, вошедших в современную теорию строения как важнейший и непрерывно развивающийся элемент ее. [c.21] Электростатическая теория валентности. По современным представлениям соединение атомов в молекулы обусловлено взаимодействием валентных электронов, которые и являются материальной субстанцией, осуществляющей химическую связь. [c.21] С первой попыткой создания электронной теории химической связи в органических соединениях выступил в 1914—1916 гг. [c.21] Беркенгейм. Наиболее широкое распространение получила электростатическая теория валентности, выдвинутая в 1916 г. Косселем и развитая в дальнейшем Льюисом и Лангмюром. [c.21] При этом возможно образование различных типов связей, важнейшие из которых рассмотрены ниже. [c.22] Электровалентная или ионная (гетерополярная) связь. Связь атомов, осуществляемую электростатическим притяжением ионов, называют электровалентной или ионной (гетера-полярной) связью. Такой тип связи характерен для всех электролитов, к которым в большинстве относятся неорганические вещества. [c.22] Образовавшиеся противоположные по заряду ионы могут притягиваться друг к другу, но они обладают самостоятельными устойчивыми электронными октетами поэтому поваренная соль и все построенные по такому типу вещества могут распадаться и на самостоятельные ионы. [c.22] Ковалентная (гомеополярная) связь. Иной по электронной природе и, как правило, более прочной является связь, осуществленная не путем перехода электрона от одного атома к другому, как в случае ионной связи, а путем взаимного обобщения пары электронов двумя соединяющимися атомами. Такую связь называют ковалентной (гомеополярной) связью. [c.22] При этом образуется положительно заряженный комплексный ион аммония. [c.24] Координационные связи характерны для ряда органических веществ (стр. 183). [c.24] Поляризация связей. Рассмотренные электронные представления дают лишь статическую характеристику связей они отражают только первый этап развития электронной теории в органической химии. В нем имел место только как бы перевод классических формул строения на электронную символику путем замены каждой валентной черточки двумя точками, условно изображающими электронную пару. Однако эта символика отвечает уже более глубокому содержанию, так как в ней использованы новые представления об электронной природе химической связи. [c.24] Представления эти получили при дальнейшем развитии электронной теории уже динамические очертания и привели к положению, что электронные пары, находящиеся в совместном владении соединенных при их посредстве атомов, могут быть в той или иной мере смещены к одному из этих атомов Это смещение находится в зависимости как от природы (электроотрицагель-ности) соединенных атомов, так и от влияния других атомов или групп, входящих в состав молекулы, т. е. обусловлено строением молекулы в целом оно может быть связано также и с воздействием внешних факторов. В результате смещения электронных пар у соединенных при их посредстве атомов возникают некоторые противоположные и равные по величине заряды, в результате чего связь становится поляризованной. [c.24] Квантово-химические представления. В последнее время в электронной теории химической связи были выдвинуты новые идеи на основе квантово-механических воззрений, вытекающих из положения современной физики о двойственной природе электрона, в единстве сочетающего свойства микрочастицы и волны. По этим воззрениям движение электронов может быть рассмотрено с учетом принципа вероятности и описано уравнениями волновой механики. [c.25] В квантовой химии электроны в атомах и в молекулах рассматриваются как отрицательно заряженное материальное облако, одной из важнейших характеристик которого является его так называемая электронная плотность. Последняя отражает вероятность нахождения электрона в том или ином участке облака. Распределением электронной плотности определяется конфигурация и симметрия облака. [c.25] В соответствии с этим обобщение электронов с образованием связи между атомами рассматривается как возникновение единого для обобщенных электронов облака, распределение плотности которого зависит от природы соединенных атомов и строения образованной молекулы в целом. Смещение же электронов в квантовой химии трактуется как уплотнение электронного облака под влиянием различных воздействий в каком-либо определенном направлении. [c.25] Электронные конфигурации атомов в молекулах квантовая химия с известным приближением выводит, исходя из квантовых состояний валентных электронов в изолированных атомах. Для атома углерода принимают, что в изолированном возбужденном атоме один из валентных электронов находится в -состоянии с электронным облаком в виде сферы, окружающей ядро атома, а 3 остальных — в р-состояниях с электронными облаками в виде трех объемных восьмерок с взаимно-перпендикулярными осями си.мметрии, рроходящими через центр атома. [c.25] Электронные конфигурации атома углерода в так называемом валентном состоянии, реально существующем в молекулах, математически выводятся как результат определенного взаимодействия 5- и р-электронов, такое взаимодействие называют гибридизацией этих электронов. В зависимости от строения молекулы гибридизация 5- и р-элсктронов атома углерода может приводить, к различным электронным конфигурациям его в валентном состоянии. [c.25] Простейший случай представляет гибридизация всех четырех (одного -и трех р-) электронов атома углерода, так называемая. 5рз-гибридизац(ия. При этом электронная конфигурация атома углерода характеризуется четырьмя равноценными гибридизированными электронными облака.ми с осями симметрии, проходящими через центр атома углерода в направлении к углам тетраэдра, т. е. под углом 109°28. [c.25] в молекуле метана валентные электроны атома углерода в состоянии рз-гибридизации в результате обобщения каждого из них с электроном атома водорода образуют четыре равноценные связи, электронные облака которых имеют оси симметрии, проходящие через центры атомов углерода и водорода и расходящиеся от атома углерода под углом 109°28. Этим епределяется тетраэдрическое строение молекулы метана. [c.25] Качественна иначе осуществлена связь атомов углерода в молекуле этилена. Как уже указывалось (стр. 20), в этой молекуле центры обоих атомов углерода и всех четырех атомов водорода расположены в одной плоскости. Связи, соединяющие каждый атом углерода друг с другом и с двумя атомами водорода, расходятся в этой плоскости под углом 120 . [c.26] Вернуться к основной статье