Линейные молекулы с двойными и тройными связями

Другой метод установления зависимости между межатомными расстояниями и характером связи принадлежит Пенни В этой трактовке, имеющей гораздо лучшее теоретическое обоснование, чем метод Паулинга, вводится понятие порядка связи, который определяют, принимая соответственно значения 1, 2 и 3 для чистых ординарной, двойной и тройной связей и линейную функцию энергии связи для связей промежуточного типа. Так, например, если бы в бензоле энергия резонанса была равна нулю, то каждая связь углерод-углерод имела бы порядок 1,5, так как при этом энергия каждой связи была бы в точности средней между энергиями чисто ординарной и чисто двойной связей. Но в действительности энергия резонанса стабилизует молекулу примерно на 36 ккал/моль, так что каждая связь углерод-углерод становится прочнее приблизительно на 6 ккал моль. Поэтому порядок связи несколько бЬльше, чем 1,5. Аналогично, порядок связи в графите несколько больше, чем 1 /з. Точные числовые значения порядков связи в этих и других веш,ествах можно найти только путе.м трудоемких, но все же весьма приближенных квантово-механических вычислений, описание которых здесь излишне. (См., однако, 3.5.) Полный процесс вычисления длин связей по Пенни включает следующие этапы. Порядки связей углерод-углерод в этане, графите, бензоле, этилене и ацетилене составляют (по определению или согласно вычислениям) соответственно 1,000 1,450 1,623 2,000 и 3,000, тогда как соответствующие расстояния равны 1,54 1,42 1,39 1,33 и 1,20 А. Нужно провести плавную кри-вую, изображающую зависимость между порядком и длиной связи. Тогда для какой-либо другой молекулы, как, например, для бутадиена, порядки различных связей вычисляют теоретически, а предсказанные длины находят из эмпирической кривой. Результаты, полученные этим методом для ряда углеводородов, приведены в табл. 4.5. В этой таблице приведены также результаты аналогичных расчетов, произведенных для некоторых веществ Коулсоном Эти добавочные значения порядков связей и их длин получены методом, который похож на метод Пенни, но отличается по квантово-механическим приближениям, введенным в теоретические вычисления порядков связей. Согласованность двух ме- [c.161]

Квантовомеханическое представление подтверждается прямыми доказательствами. Методом дифракции электронов, дифракции рентгеновских лучей и спектральными методами было показано, что ацетилен представляет собой линейную молекулу (рис. 8.5). Длина связи С—С в ацетилене равна 1,20 А (12,0-10 нм) по сравнению с 1,34 А (13,4 10" нм) в этилене и 1,54А(15,4-10 нм) в этане. Строение тройной связи, как и двойной, подтверждается (хотя и путем получения отрицательных результатов) данными о числе изомеров. Как видно из моделей, линейное расположение связей делает невозможной геометрическую изомерию действительно, геометрические изомеры, обусловленные наличием тройной связи, неизвестны. [c.230]

Расстояния ((СС) при простой, двойной и тройной связях (в молекулах этана, этилена и ацетилена) равны соответственно 1,54, 1,34 и 1,21 А. Расстояние (СН) также несколько меняется 1,10, 1,09 и 1,06 А. Молекула ацетилена линейна. У этилена все атомные ядра расположены в одной плоскости, а /ней = 117°. [c.548]

Между простой и двойной связями валентный угол равен 120° как в алифатических, так и в ароматических соединениях. Между двумя двойными связями угол равен 180°, т. е. молекула СОг линейна. Такой же угол между простой и тройной связями, например, в производных ацетилена. [c.358]

Несколько причин обусловили проявление углеродом выше отмеченных свойств. Доказано, что энергия связи (прочность связи) С—С сопоставима с прочностью связей С—О. Для сравнения укажем, что связь Si—О намного прочнее связи Si—Si. Углерод обладает возможностью проявлять не одну, а целых три разновидности гибридизации орбиталей в случае яр -гибридизации образуются четыре гибридных орбитали, имеющие тетраэдрическую ориентацию с их помощью образуются простые ковалентные связи в случае яр -гибридизации образуются три гибридные орбитали, ориентированные в одной плоскости, и с их помощью образуются двойные кратные связи наконец, с помощью двух яр-гибридизованных орбиталей, имеющих линейную ориентацию, между атомами углерода возникают тройные кратные связи. Сейчас хорошо известно, что атомы углерода способны образовывать простые, двойные и тройные связи не только друг с другом, но также и с другими элементами. Таким образом, современная теория строения молекул (ее основы см. в 3) объясняет и огромное число органических соедине- [c.276]

К полимеризации склонны ненасыщенные соединения, молекулы которых имеют двойные и тройные связи, а также насыщенные соединения циклического строения, содержащие в цикле гетероатом. В первом случае полимеризация идет за счет раскрытия двойной связи, а во-втором — в результате размыкания цикла с образованием гетер о-ц епного линейного полимера. Полимеризация непредельных углеводородов идет с выделением тепла (экзотермический процесс) и уменьшением общего числа молекул в системе, т. е. с уменьшением объема. Поэтому повышение давления и понижение температуры способствуют ходу процесса. [c.97]

Число осцилляторов в молекуле определяет собой число возбуждаемых реакционно-чувствительных (подлежащих разрыву) связей. В молекуле из т атомов, не имеющей двойных и тройных связей, общее число связей равно т—1, а число, степеней свободы колебательного движения (максимальное возможное число осцилляторов) Зт — 6, Зт — 5 соответственно для нелинейных и линейных молекул. Если т велико, то на одну связь приходится [c.77]

Таким образом, число степеней свободы колебательного движения, приходящихся на одну связь (в одинарной, двойной или тройной связи), меняется в пределах от единицы (для простых молекул) до трех (у сложных молекул). Так, например, линейная трехатомная молекула имеет четыре колебательных степени свободы симметричное валентное колебание (рис. 13, а), антисимметричное валентное колебание (рис. 13,6) и два деформационных колебания в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 13,в). Все другие деформационные колебания могут быть представлены как сумма двух деформационных колебаний, изображенных на рис. 13, в. [c.78]

Молекулы и ионы с двойными и тройными связями также могут быть рассмотрены в рамках этих представлений, если предположить, что все обобществленные пары кратной связи расположены в одном и том же направлении в пространстве. Тогда необходимо только сосчитать число связей и число неподеленных пар вокруг центрального атома. Плодотворность таких рассуждений можно продемонстрировать на примерах некоторых трех- и четырехатомных молекул. Атомы углерода в двуокиси углерода и синильной кислоте, 0=С=0 и —С=Н, не имеют неподеленных пар, так что эти молекулы должны быть линейными. В отличие от этого в двуокиси серы и нитро-зилхлориде каждый центральный атом имеет неподелен-цую пару, занимающую одну из вершин равностороннего треугольника. Поэтому обе эти молекулы должны быть угловыми [c.114]

В развитии пространственных представлений классическая теория химического строения вплотную подошла к другому положению, имеющему особенно важное значение для органической химии -. Именно, классическая стереохимия установила различие в геометрической конфигурации заместителей вокруг атома углерода в предельных соединениях, где атом углерода осуществляет четыре ординарные связи, в тех непредельных соединениях, где атом углерода осуществляет одну двойную связь и две ординарных, и, наконец, в тех непредельных соединениях, где атом углерода осуществляет две двойные связи или одну тройную связь и одну ординарную связь. Различие в геометрическом расположении заместителей вокруг атома углерода в этих трех случаях (тетраэдрическое, плоское и линейное, подробнее см. ниже) ясно говорило о том, что способы осуществления химических связей атомов углерода в этих трех случаях различны. Отсюда напрашивался вывод о том, что связи одинаковой кратности между данным атомом и атомом углерода в соединениях указанных трех типов должны различаться по своим свойствам. Отсюда вытекала возможность понять причину различий между свойствами связей данной кратности между атомами данных элементов в разных молекулах. Однако эти факты не стали до сих пор отправным пунктом дальнейшего исследования причин различий в свойствах химических связей одинаковой кратности между данными атомами в разных соединениях. [c.53]

В комплексных ионах независимо от того, являются ли они мономерными или полимерными, длины ковалентных связей между атомами, составляющими эти ионы, примерно равны характерным для данных атомов и данных связей. Это значит, что как составляющие кристаллической структуры ионы, подобно молекулам, имеют формы, к которым должны приспосабливаться другие составляющие. Сами по себе формы ионов могут изменяться, если отдельные группы принимают различные положения в результате вращения вокруг связей. Однако эти вращения ограничены, иногда так же строго, как в случае двойных связей. При наличии тройных связей, например —С=С— или — =N, вся система линейна или приблизительно линейна, и вращение двух атомов, непосредственно прикрепленных простыми связями рядом с тройной связью, не влияет на их положение. Негибкость структур со связями этого типа может благоприятствовать образованию клеточных структур (хотя и не обязательно к этому приводить), что и наблюдалось в некоторых случаях, о которых шла речь выше. [c.422]

В этих случаях следует принимать во внимание резонанс и записывать волновую функцию молекулы в виде линейной комбинации волновых функций для таких отдельных структур. Молекулу НгО можно представить как резонансный гибрид этих двух форм. Такое описание согласуется с тем экспериментальным фактом, что расстояние N—N в ЫгО является промежуточным между типичными расстояниями для двойной и тройной связей, а расстояние N—О — промежуточное между расстояниями для ординарной и двойной связей. [c.53]

До си. пор МЫ описывали молекулы, основываясь на представлении о линейны.х комбинациях атомны.х орбиталей. Это приводило к электронным распределениям с участием двух, четырех или шести электронов, связывающих рассматриваемую пару атомов (с образованием соответственно простой, двойной пли тройной связи). Однако существуют молекулы, которые невозможно описать ни одной из структур такого типа. На рис. 15.8 [c.454]

Основным условием получения линейных полимеров является наличие в молекуле мономера одной реакционноспособной двойной связи. При наличии двух и более реакционноспособных двойных или тройных связей, как правило, получаются полимеры пространственного строения. В этом случае закономерности реакции аналогичны рассмотренным выше. Пространственные полимеры могут быть получены как по радикальному, так и по ионному механизму. [c.145]

Физические исследования дали надежную информацию о строении ацетилена (в нормальном состоянии молекула линейна, симметрична, неполярна), дали сведения о характере тройной связи (электроны, образующие тройную связь, стянуты более жестко, чем в двойной и одинарной связях, группа С=С вызывает значительную поляризацию соседних связей). Измерения дипольных электронных моментов замещенных ацетиленов создали картину распределения электронных зарядов в молекуле. Все эти данные обеспечивали возможность более глубокого проникновения в механизм химических превращений алкинов. [c.61]

Во многих соединениях углерод образует две а- и две я-связи и имеет предсказанную линейную структуру. Атом углерода может образовывать или две двойных связи (молекулы типа А) или одну одинарную и одну тройную связь (молекулы типа Б) [c.157]

Как мы увидим дальше, связи М--Ы и N—0 приближаются по своим свойствам соответственно к тройной и двойной связи (раздел 22). Но если принять формулу N N = О, то ее легко спутать с формулами для нерезонирующих молекул. Эта формула предполагает, что азот может образовать пять ковалентных связей, что не соответствует действительности. Кроме того, эта формула не позволяет делать стереохимиче-ские выводы. Мы не может сказать, как должны располагаться относительно друг друга двойная и тройная связи. В то же время резонансная формула сразу показывает, что молекула должна быть линейной . Интересным и важным примером резонирующей молекулы является бензол. Наиболее стабильными валентными структурами, которые можно написать для установленной шестиугольной плоской конфигурации бензола, являются две структуры Кекуле — А и 5 [c.132]

Плотность служит для характеристики органических веществ, главным образом жидкостей. Плотность зависит от строения молекул из двух изомерных веществ, или веществ со сходным строением, вещество с разветвленной Цепью или циклическим строением обладает большей плотностью, чем вещество с линейной цепью. Аналогично двойная и тройная связи обусловливают значительное возрастание плотности веществ. [c.147]

Дипольный момент линейной [329] молекулы закиси азота равен лишь 0,17/) [330], что служит веским подтверждением почти эквивалентного вклада в основное состояние двух октетных резонансных структур. Расстояние N—N равно 1,13А, среднее между значениями длины двойной и тройной связи расстояние N—О равно 1,19А и занимает промежуточное положение между двойной и простой связями 331] [c.510]

Углерод способен соединяться с большинством других элементов. Особенно характерно, что углерод способен образовывать сложные и прочные молекулы, в которых атомы углерода соединены между собой в виде непрерывных цепей линейных, разветвленных, сложного кольчатого строения. Связи между этими атомами могут быть простыми (ординарными), двойными и тройными [c.18]

Третичная структура белка для глобулярных белков представлена сложной структурой, сходной с клубком или глобулой. Структура в этой глобуле поддерживается водородными, ионными, гидрофобными связями. Иногда одна часть структуры представлена спиралью, другая -складчатым листом, чередующимся с линейной последовательностью АК. Фрагменты такой структуры, имеющие определенное строение, называют доменами (например, спиральный домен). Третичная структура фибриллярных белков - более сложная спираль (двойная или тройная), иногда ее, например в молекуле коллагена, называют суперспиралью. [c.25]

Тройные сополимеры (СКЭПТ) содержат небольшие количества диенов (0,9—2,0 мол. %). Двойные связи должны быть равномерно распределены по длине цепи молекулы с увеличением содержания непредельности возрастает скорость вулканизации и прочность вулканизатов. Диен присоединяется к цепи через одну двойную связь вторая двойная связь находится в боковой цепи, по которой и могут образовываться поперечные связи при вулканизации при этом не нарушается структура линейной цепи молекулы и сохраняется химическая стойкость, близкая к стойкости сополимеров этилена с пропиленом. Сополимер характеризуется беспорядочным распределением мономерных звеньев (этилен — этилен — пропилен, пропилен—пропилен—этилен и т. д.). [c.26]

Наряду с различными изомерами галопроизводных существуют изомеры и других производных углеводородов, которые отличаются положением в молекуле атомов кислорода, азота, серы, гидроксо-, амино- и других замещающих групп. Структуры соединений одинакового состава могут отличаться также положением в молекуле двойной или тройной связи, характерной для непредельных соединений. Ко всему сказанному следует еще добавить, что изомерия имеет место не только у линейных, но и у циклических молекул. [c.73]

Как показали конкретные численные расчеты множества молекул, все эти критерии локализации приводят к весьма близким результатам, которые кратко сводятся к следующим. Орбитали действительно получаются локализованными, относясь в основном к одному, двум либо трем центрам для соседних (ближайших по межъя-дерному расстоянию) центров такие локализованные орбитали могут быть соотнесены со связевыми орбиталями, в которых с максимальными весами фигурируют атомные орбитали двух соседних центров, с остовными атомными орбиталями и с орбиталями неподелен-ных пар, т.е. гибридными орбиталями, образованными атомными орбиталями валентных оболочек атома. Для ненасыщенных соединений, например алкенов, двойной связи отвечают две эквивалентные (или почти эквивалентные) локализованные орбитали (см. рис. 7.3.1), представляющие собой линейную комбинацию а- и л -орбита-лей того локализованного фрагмента молекулы, который включает двойную связь тройной связи отвечают три локализованные и экви- [c.359]

В ненасыщенных углеводородах с двойной С = С и с тройной С = С связями молекулы могут располагаться в одной плоскости. Методами электроне- н рентгенографии получены значения углов между связями для плоских молекул этиленового ряда, близкие 120°, а для линейных молекул ацетиленового ряда — близкие 180 . Аналогичные данные дает квантовомеханическая теория на-поавленных валентностей. Такое пространственное расположение связей отвечает наименьшей энергии молекул при отсутствии каких-либо внутренних и внешних воздействий (взаимодействие атомов заместителей, воздействие внешнего поля может привести к искажению валентных углов). [c.49]

Против рассмотренного метода было выдвинуто несколько возражений с указанием на его слабые пункты. Таким пунктом, в частности, было вычисление длины связи в этилене из ковалентных радиусов для двоесвязного углерода. Ковалентный радиус такого углерода был получен линейной интерполяцией между ковалент-нылш радиусами атомов углерода, участвующих в единичной и тройной связях. Также не было доказано постоянство углерод-уг-леродной связи в нерезонирующих молекулах. Для решения этих вопросов экспериментальным путем Полинг и Броквей исследовали электронографическим методом 13 углеводородов [30]. В результате они пришли к выводу, что единичные связи С—С сохраняют свою длину 1,52—1,55 А при этом соседняя двойная связь (в непредельных соединениях и ароматических типа исследованного ими гексаметилбензола) не влияет на длину примыкающей к ним единичной связи С—С. [c.225]

Соединения, содержащие несколько функциональных групп, а также соединения с кратными связями полифункциональны. Так, например, винилхлорид СН.2=СНС1, обладающий двойной связью, способен соединяться с двумя другими молекулами, а потому при его полимеризации образуются линейные макромолекулы поливинилхлорида. Соединения с ббльшим числом двойных связей или с тройными связями могут соединяться с несколькими другими молекулами и способны поэтому образовывать сетчатые и пространственные полимеры. [c.347]

В молекуле ацетилена два атома углерода, находясь в состоянии зр-гибридиза-ции, образуют а-связь. По одной гибридной орбитали от каждого атома идет на образование двух а-связей с атомами водорода. Все это придает молекуле С2Н2 линейную форму— четыре атома расположены на одной прямой (рис. 20). Кроме того, перекрыванием двух р-орбиталей каждого атома углерода обусловлено образование двух я-связей. Эти я-связи расположены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 20). Таким образом, в молекуле ацетилена имеется три а-связи и две я-связи. Тройная связь еще короче (1,20 А), чем двойная или простая. При химических реакциях срав- [c.71]

Так, можно ожидать, что две орбитали двойных связей около атома углерода в молекуле СО2 образуют линейную систему и молекула будет линейной (рис. 3.13). Кроме того, уменьшение взаимного отталкивания орбиталей двойных связей достигается их расположением в перпендикулярных плоскостях. При этом возникает приблизительно тетраэдрическая конфигурация четырех электронных пар вокруг центрального атома углерода. Сочетание одинарной и тройной связей также приводит к общей линейной конфигурации в таких молекулах, как Н — С Ы и Н — С С — Н (рис. 3.14). Поскольку три орбитали дают треугольную конфигурацию, две одинарные и двойная связи одного атома углерода расположены в плоскости с валентными углами 120°. Таково строение молекул этилена и ацетона (рис. 3.15). Структуры таких молекул, как ЗОгРа, 80С12 и ЗЫРз, основаны на тетраэдрической конфигурации [c.65]

Согласно идее Вант-Гоффа и Лебеля, атом углерода имеет тетраэдрическое строение и может соединяться с другими атомами либо вершиной тетраэдра, образуя единичную связь, либо ребром, образуя двойную связь, либо гранью, образуя тройную связь. Из этой модели вытекает ряд следствий. Так, все атомы в молекуле этилена оказываются лежащими в одной плоскости, т. е. двойная связь С=С задает плоскостное расположение нег[осредственно соединенных с ней атомов. Все атомы в молекуле ацетилена, по Вант-Гоффу, лежат на одной прямой—тройная связь С=С задает линейное расположение атомов. [c.44]

Для ацетилена С2Н2 метод ВС прогнозирует линейную форму молекулы, при которой все четыре атома лежат на одной прямой. Все валентные углы равны 180°. Тройная связь должна быть более прочной, чем двойная. Эти предсказания подтверждаются экспериментом. [c.178]

Полимеризация — очень распространенный и наиболее простой способ получения синтетических смол. При реакции полимеризации под действием специальных веществ (катализаторов и инициаторов) а результате нагревания, электрического разряда и других факторов простые молекулы присоединяются друг к другу, образуя цепные молекулы — гиганты. Так рождается новое вещество — полимер. По элементарному химическому составу оно не отличается от исходного. Однако свойства у него совершенно иные, чем у исходного материала. Характерной особенностью реакции полимеризации является то, что укрупнение молекулы происходит, как правило, за счет ненасыщенности мономеров, имеющих двойные и тройные связи. Выделение побочных продуктов при этой реакции не происходит. Полимеризация по существу является частным случаем реакции присоединения. При полимеризации полимер в большинстве случаев имеет линейную структуру. Примером этой реакции может служить получение из газа этилена С2Н4 при нагревании в присутствии катализаторов полимера — пластмассы полиэтилена (С2Н4) , обладающего совершенно иными свойствами. Реакция полимеризации широко [c.8]

Третья разновидность углерода — карбин — полимер линейного строения. Звенья цепи полимерной молекулы связаны либо двойными связями (кумуленовый тип) =С = С = С = С = С =, либо чередующимися— простыми и тройными —С=С—С С—С=С— (полииновый тип). Карбин довольно устойчив и лишь при 2000°С переходит в графит. [c.164]

Для алмаза характерно трехмерное расположение атомов углерода в пространстве, на равном расстоянии друг от друга, все атомы связаны ковалентными связями. Алмаз не поглощает свет и отличается больщой твердостью. Графит имеет плоскостное расположение атомов углерода, составляющих правильные шестиугольники, которые по общим граням образуют сетки, г апоми-нающие пчелиные соты (расстояние между атомами 1,42 А). Сетки расположены слоями одна над другой, причем их связь менее прочная (расстояние между ними 3,3 А), поэтому легко расщепляются. Карбин — линейный полимер, существующий в двух формах собственно карбин, представляющий собой цепочку чередующихся одинарных и тройных атомов углерода (С=С-С=С-), и поликумулен — также линейный полимер, но характеризующийся двойными связями атомов углерода в молекуле (С=С=С=С=С). Фуллерен известен только с 1990 г. Он представляет собой полые образования типа футбольного мяча или мяча для регби, соответстенно Сбо и С70. Структурные элементы фуллеренов подобны таковым графита, только плоская гексагональная сетка последнего свернута и сшита в замкнутую сферу или сфероид, при этом часть шестиугольников преобразуется в пятиугольники. В силу полого строения молекул фуллерен обладает небольшой плотностью (1,7 г/см ), что значительно ниже, чем у графита и тем более алмаза. Перспектива использования фуллеренов разнообразна — аккумуляторные батареи, полупроводники, сырье для получения алмазов, основа для запоминающей среды со сверхвысокой плотностью информации. [c.73]

Молекулы СО и СО2 ввиду особой важности заслуживают отдельного изучения. Основные вопросы возникают в отношении молекулы СО. Какая в ней связь — двойная или тройная, почему ее дипольный момент имеет незначительную величину 0,Ш, почему полярность молекулы отвечает схеме С"0+ Наиболее просто начать рассмотрение с молекулы СО2, о которой известно, что она линейна. Очевидно, что, поскольку рассматриваются 0-электроны, атом углерода должен быть гибриди-зован приблизительно так же, как в ацетилене. Именно гибридные АО s px образуются из орбиталей 2s и 2р , аналогичных изображенным на рис. 8.5 (направление х выбрано вдоль оси молекулы). Эти гибридные АО перекрываются с соответствующими орбиталями йрх атома кислорода (возможно, содержащими небольшую примесь состояния 2s) так, что образуются две локализованные а-связи. Остальные электроны представляют собой две пары внутренних (25)2-электронов двух атомов кислорода и восемь электронов ру и pz, из которых шесть относятся к двум атомам кислорода, а два — к атому углерода. [c.239]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология