ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Характер связи и физические свойства соединений из "Электронная теория органической химии Издание 2" Соединения с ионными и с ковалентными связями во многих -отношениях совершенно различны. Эти различия проявляются. в химических свойствах. Ион хлора мгновенно осаждается нитратом серебра из водного раствора, тогда как хлор, связанный с углеродом ковалентной связью, например в хлороформе, осадка с серебром не дает. Природа связи отражается и на ряде физических свойств. Соединения, состоящие из ионов, хорошо проводят электрический ток, тогда как вещества, не ионизированные, электропроводностью не обладают. Следует помнить, однако, что наличие ионных связей вовсе не исключает присутствия в той же молекуле связей ковалентных. Наряду с ионами-атомами мы постоянно встречаем сложные ионы, состоящие из нескольких атомов, соединенных между собой ковалентными связями и несущих суммарный заряд. Таковы ионы N07, S07, NH+, 0107 и многие другие. [c.32] При суждении о характере связи нельзя основываться, однако, только на различии в температурах кипения или плавления. Изве стно, что алмаз или корунд представляют собой гигантские молекулы, образованные исключительно за счет ковалентных связей. Вполне ковалентным является большинство природных и синтег тических высокополимерных соединений. Между тем все они плавятся при высокой температуре или же разлагаются раньше температуры плавления. [c.33] Характерным свойством ионизированных соединений является их растворимость в воде. Ковалентные соединения обычно растворяются в воде плохо, однако они хорошо растворимы в неполярных растворителях бензине, бензоле, четыреххлористом углероде. Растворимость в воде сильных кислот, щелочей и солей объясняется сольватацией их ионов полярными молекулами растворителя под. влиянием ионных зарядов. [c.34] Этот двухводный гидрат оказывается растворимым в толуоле. [c.34] Следует, однако, иметь в виду, что растворимость в воде определяется не только сольватацией ионов, но и образованием с водой непрочных водородных связей за счет подвижных атомов водорода воды и кислородных атомов органической молекулы. Подробнее об этом говорится в главе о водородной связи. [c.34] Можно ли провести резкую границу между ионной связью и ковалентной связью Такой границы, повидимому, не существует. Уже при рассмотрении механизма образования ковалентной связи в молекуле водорода мы видели, что во втором приближении следует в энергии связи учитывать и ионные структуры [Н+ Н 1 и [Н Н+]. В молекулу, построенную из двух одинаковых атомов эти ионные структуры входят с малым весом, кроме того, они эквивалентны и противоположны по заряду, поэтому их участие в резонансе не делает молекулу полярной. Но если атомы, составляющие молекулу, не одинаковы, дело меняется. [c.34] Согласно Паулингу даже в галоидных солях щелочных металлов имеется 5—10% неионной связи. Недавние измерения дипольных моментов литийалкилов показали, что это скорее ковалентные, чем ионные соединения. [c.35] Несмотря на наличие промежуточных форм связи, целесообразно сохранить деление связей на типично ковалентные и типично ионные, так как в громадном большинстве случаев связи в молекулах приближаются к тому или другому типу и только весьма редко занимают промежуточное положение. [c.35] Одним из наиболее характерных и наиболее важных свойств ковалентной связи является ее направленность в пространстве. У симметричных тетразамещенных производных углерода — СН4, С (СНз)4, I4 — угол между направлением связей равен 10Э°28, то есть точно совпадает с углом между линиями, идущими от центра правильного тетраэдра к его вершинам. Направленность связей в пространстве не ограничивается атомом углерода. Ковалентные связи атомов кислорода, серы, азота, фосфора, мышьяка и даже атомов металлов, если последние образуют неионные связи, имеют определенное направление. [c.35] Электронное облако каждой такой отдельной связи, образованной за счет двух s-электронов или s- и р-электронов, имеет вид цилиндра, ось которого направлена по линии связи, а наибольшая электронная плотность лежит на самой связи. Отдельные s—s или S—р связи между атомами называются о-связями, а образующие их электроны а-электронами. [c.36] Тройная связь образуется за счет одной пары а-злектронов п двух пар л-электронов. Плоскости, в которых расположены две пары восьмерок я-электронов (плоскости двух л-связей), взаимно перпендикулярны. Тройная связь прочнее двойной, двойная прочнее простой связи, но энергия самой по себе л-связи составляет приблизительно 70% от энергии а-связи. [c.37] В настоящее время с помощью рентгенографических и электронографических наблюдений для очень многих соединений удалось измерить углы, образованные ковалентными связями, и расстояния между атомами в молекулах. Эти измерения показывают, что точное совпадение валентностей углеродного атома с осями правильного тетраэдра встречается только у метана и его симметричных тетразамещенных. Строение правильного тетраэдра наблюдается также у тетраметильных производных олова и кремния. [c.37] Повидимому, это углы, образованные взаимно перпендикулярными р-валентностями. Отклонение валентных углов от 90° в сторону увеличения может быть объяснено электростатическим отталкиванием одноименно заряженных атомов. В молекуле воды расстояние между двумя водородными ядрами равно 1,51 A, в молекуле сероводорода 1,95 а. Поэтому силы взаимного отталкивания водородных атомов и расширение валентного угла в молекуле воды больше, чем в молекуле сероводорода. [c.38] Даже В таком соединении, как циклопропан, где связи между углеродными атомами испытывают сильное пространственное напряжение, длина связи С—С равна 1,53 А, то есть практически не отличается от нормальной. [c.38] Длина двойной связи между углеродными атомами (в этилене я аллене) была найдена равной 1,33 А, тройной (в ацетилене) — 1,20 А. [c.39] Длина связи является аддитивной величиной. Известно, что расстояние между атомами углерода в алмазе С—С составляет 1,54 А, расстояние между атомами кремния в карборунде 51—51 равно 2,34 А. Среднее арифметическое из этих двух величин составляет 1,94 А. Оно совпадает с определенной экспериментально длиной связи С—51 в тетраметилсилане 1,93 А. [c.39] Паулинг предложил остроумный способ графического расчета для того, чтобы определять, какой процент двойной связи содержится в данной простой связи в молекулах, где имеется резонанс нескольких структур. Для этой цели строится интерполяционная кривая по длине чистой простой связи в алмазе 1,54 А, чистой двойной связи в этилене 1,33 А и 50% двойной связи в бензоле 1,39 А. За четвертую точку, соответствующую 33% двойной связи, можно взять расстояние между углеродными атомами в графите 1,42 А, исходя из следующих соображений. [c.40] Энергией связи называется количество энергии, которое выделяется при образовании связи А — В между двумя нейтральными атомами или радикалами А и В -. Та же самая энергия должна быть затрачена на разрыв связи А—В и обратное превращение молекулы А—В в атомы или радикалы А- и В-. Энергии связей могут быть вычислены из теплот сгорания, если известны теплоты образования продуктов горения из атомов соответствующих элементов. В некоторых простых соединениях энергию связи можно определить из спектральных наблюдений. [c.42] Ниже приведены величины энергии связи для некоторых элементов в больших калориях на моль. [c.42] Вернуться к основной статье