Углерода орбитали гибридные

Плоское строение молекулы и угол между связями 120 позволяют в методе ЛМО считать, что в локализованных а-связях атом углерода участвует гибридными хр -орбиталями. Каждый атом углерода участвует своими тремя электронами в трех таких о-связях двух С—Н и одной С—С. Еще одну связь С—С образуют не участвующие в гибридизации р -электроны, по одному от каждого атома. Так как р -орбитали направлены перпендикулярно плоскости молекулы, их перекрыванием образуется я-орбиталь, электронная плотность которой располагается над и под плоскостью молекулы. Таким образом, связь С=С оказывается двойной симметричной о л -связью. Разделяя связь между углеродными атомами в этилене на о- и л-связь и принимая энергию разрыва о-связи равной Е (С—С) = 347 кДж/моль. можно приписать л-связи в этилене энергию 250 кДж/моль. Таким образом, л-связь (С—С) в этилене менее прочна, чем а-связь, и легче разрывается, чем объясняется склонность этилена к реакции присоединения. [c.107]

В случае хр -гибридизации у атома углерода появляются три гибридные орбитали и сохраняется одна негибридная р-орбиталь. Гибридные орбитали находятся в одной плоскости под углом 120° относительно друг друга, а р-орбиталь расположена перпендикулярно этой плоскости. Соответственно атом углерода образует три а-связи с атомом углерода и атомом водорода и одну л-связь с атомом углерода. При хр -гибридизации атомных орбиталей у двух атомов углерода образуются алкены — непредельные углеводороды с одной двойной связью [c.302]

Тетраэдрический остов молекул СН4 и СХ4 обусловлен гибридизацией орбиталей одного 5- и трех р-электронов атома углерода с образованием четырех гибридных орбиталей, угол между которыми составляет 109°28, — зр -гибридизация. [c.53]

Представители данной группы гетероциклических соединений в той или иной степени проявляют ароматические свойства и, следовательно, должны иметь электронное строение, близкое к бензолу. Таким образом, следует ожидать, что в ароматических гетероциклах имеет место такое взаимодействие /)-орбиталей -гибридных атомов углерода с электронами гетероатомов, которое обеспечивает формирование единой 7с-электронной системы, аналогичной бензолу. [c.416]

Ответ. Ковалентные связи в органических соединениях образуются при перекрывании электронных облаков. Атом углерода имеет четыре валентные орбитали 2з, 2р , 2ру, 2р . При образовании связи все эти орбитали (или некоторые из них) изменяют свою форму — происходит так называемая гибридизация орбиталей. Гибридные орбитали атома углерода могут перекрываться с орбиталями других атомов. Например, в молекуле метана СН4 четыре связи [c.7]

Таким образом, теория валентных связей оказалась в состоянии дать удовлетворительное объяснение тетраэдрическому атому углерода. Тетраэдрические гибридные связи образуются из одной 5- и трех р-орбиталей, поэтому их называют 5рЗ-гибридами. [c.173]

Методом электронографии установлена структура молекулы этилена (рис. 87) все ядра лежат в одной плоскости, углы между направлениями связей очень близки к 120° (угол С — С—Н составляет 121,4°) длины связей г(С—Н) = 1,10310 м, г (С = С) = 1,337 0,002 Ю > м. Средняя энергия связи ДС = С) = 598,3 кДж/моль. Эти экспериментальные данные позволяют провести описание электронной структуры молекулы при помощи двухцентровых орбиталей метода ЛМО. Плоское строение молекулы и угол между связям 120° (как и в молекуле ВРз) позволяют считать, что в локализованных а-связях атом углерода участвует гибридными. ф -орбиталями. Каждый атом углерода участвует своими [c.207]

В образовании связи я-аллильных лигандов с металлом принимают участие молекулярные орбитали, охватывающие три атома углерода. Донорно-акцепторная связь образуется за счет взаимодействия электронов аллильного лиганда с вакантными гибридными 5р-орбиталями металла, в то время как донорно-дативная связь возникает за счет вакантной разрыхляющей молекулярной орбитали аллильной группы и пар электронов, находящихся на уг-орбитали (или комбинации йдг — ру) металла. Перекрывание орбиталей, как правило, невелико и дативная связь в я-аллильных комплексах, хотя и способствует стабилизации, но не определяет ее [61]. В присутствии лигандов типа Р(СбН5)з, галогенов и неко-1 торых других стабильность я-аллильных комплексов возрастает, что объясняется низким энергетическим уровнем разрыхляющих орбиталей этих лигандов, которые принимают участие в образовании дативных связей. Стабильность комплексов я-аллильного типа [c.107]

Достаточно одного взгляда на форму 5- и р-атомных орбиталей, чтобы увидеть, что р-орбиталь простирается дальше от центра, чем х-орбиталь. Гибридная орбиталь з + Хр будет, очевидно, простираться на какое-то промежуточное расстояние. Таким образом, следует ожидать, что длина связи С—X будет несколько изменяться в зависимости от природы гибридной орбитали атома углерода. Такая ситуация наблюдается для связей С—Н. Как видно из табл. 17 (стр. 225), различия в длинах разных связей С—Н достигают 0,06 А. Численные значения этнх изменений могут быть вполне точно определены при подробном анализе плотностей облаков заряда в гибридных орбиталях [49]. Другие подтверждения рассмотренного эффекта приведены в гл. 11 и 12. [c.234]

В молекуле этилена три а-связи каждого атома углерода образованы гибридными орбиталями, которые можно обозначить как......орбитали. [c.82]

Чтобы ответить на этот вопрос, химикам пришлось выполнить множество экспериментов, на основании которых они пришли к выводу, что эти четыре связи атома углерода одинаковы. Теория о тетраэдрическом атоме углерода была разработана в 1931 г. В соответствии с этой теорией, теорией орбиталей гибридной связи или теорией гибридизации, одна 25-орбиталь и три 2р-орбитали атома углерода гибридизуются (сочетаются) с образованием четырех тетраэдрических орбиталей. Они вполне эквивалентны друг другу и направлены к углам правильного тетраэдра, как показано на рис. 6.9. Кроме того, природа 5- и /)-орбиталей и их гибридов [c.149]

Химическую связь в молекуле метана, СН4, удается хорошо объяснить, исходя из представлений о тетраэдрических хр -гибридных орбиталях атома углерода. Эти представления позволяют также объяснить строение этана, СзН , и многих других органических соединений, в которых атомы углерода соединены друг с другом в цепи простыми связями. В этане к каждому из двух атомов углерода присоединено по три атома водорода с образованием ковалентных связей, в которых участвуют три из четырех гибридных хр -орбиталей. Четвертая хр -орбиталь каждого атома углерода используется для образования ковалентной связи с другим таким же атомом. Перекрывание р -гибридных орбиталей двух атомов углерода приводит к возникновению устойчивой связывающей молекулярной орбитали и неустойчивой разрыхляющей орбитали. Связывающая орбиталь, симметричная относительно оси С—С, является а-орбиталью и заполнена двумя электронами со спаренными спинами. [c.565]

Таким образом, теория валентных связей оказалась в состоянии дать удовлетворительное объяснение тетраэдрической структуры атома углерода. Тетраэдрические гибридные связи образуются из одной S- и трех р-орбиталей, поэтому их называют р -гибридами. sp - и sp-Гибридизация. Структуры с двойной связью объясняют образованием хр -гибридных орбиталей. Для такой молекулы, как этилен, можно схематично изобразить скелетную структуру [c.166]

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 (ер-гибридизация) в результате образуются два р-гибридных электронных облака, участвующие в образовании двух о-связей. Облака двух [c.459]

Модель гибридизации электронных орбиталей не обязательно распространяют на все орбитали атома. Известны случаи, когда модель требует считать часть орбиталей гибридными, т. е. усредненными по энергиям и дополнительно симметризованными по расположению в пространстве, а часть орбиталей — негибридными. Рассмотрим подобный случай на примере некоторых производных углерода. Известно, что строение таких соединений, как этилен С2Н4 и фосген СОО , объясняют одинаковым характером гибридизации орбиталей атомов углерода в этих молекулах. Из четырех одноэлектронных орбиталей атома углерода (одной 5 и трех р) три орбитали считают гибридными, они образуют своим расположением фигуру правильной трехлучевой звезды (зр -гибридизация), а одна р-орбиталь остается негибридной. Она располагается перпендикулярно к плоскости звезды, как показано иа рис, 21.12. За счет гибридных вр -орбнталей атом углерода образует три ст-связи (две —с атомами других элементов и одну —с соседним углеродным атомом, имеющим аналогично расположенную р-орбиталь). [c.256]

На рис. 1.42 показано строение молекулы этана СгНе. В этом соединении четыре связи атомов углерода образованы гибридными 5р -орбиталями, которые расположены под углом 109,5° друг к другу. Все связи в молекуле С5Н6 одинарные, все они являются ст-связями. [c.90]

Качественно новое явление при рассмотрении молекул состоит в использовании гибридных орбиталей. Наиболее известными являются гибридные зр -, зр -- и 5р-орбитали атома углерода, объясняющие причины многообра-зия органических соединений. Ввиду существования этих типов гибридизации в органических молекулах встречаются преимущественно два типа связи — а-связь и я-связь. Чистая а-связь встречается, например, в насыщенных углеводородах, в которых атом углерода образует гибридные р -орбитали. В ароматических углеводородах вследствие зр -гибридизации наряду с а-связью, образующей остов молекулы, имеется также еще к-связь. В случае а-связи электронное облако располагается симметрично вокруг линии, проведенной через атомные ядра. В случае п-связи электронное облако располагается симметрично по обе стороны от плоскости, проходящей через атомные ядра. В соединениях с гетероатомами к этим двум состояниям электронов добавляются еще одиночные электронные пары гетеро-атома, находящиеся на несвязывающих п-орбиталях. [c.177]

Имеется много доказательств, вытекающих главным образом из рассмотрения констант спин-спинового взаимодействия в ЯМР-спектрах, что связи в циклопропанах отличаются от связей в соответствующих соединениях, не имеющих углового напряжения [204]. В обычном атоме углерода гибридизуются одна 5- и три р-орбитали, давая почти эквивалентные зр -орби-тали (разд. 1.11), каждая из которых на 25% имеет 5-харак-тер. Но в циклопропановом атоме углерода четыре гибридные орбитали далеко не эквивалентны. Две орбитали, направленные к внешним связям, имеют больший х-характер, чем обычная 5р -орбиталь, тогда как две орбитали, образующие связи внутри цикла, имеют меньший 5-характер и больший р-характер, что делает их похожими на обычные р-орбитали, для которых характерны валентные углы 90, а не 109,5°. Поскольку угловое напряжение за счет уменьшения углов в циклопропанах соответствует разности в величине характеристичного угла и реального угла в 60°, этот дополнительный характер частично снимает напряжение. Внешние орбитали на 33 %, имеют 5-харак-тер, т. е., по существу, являются р -орбиталями внутренние орбитали только на 17 % имеют 5-характер, так что их можно назвать зр -орбиталями [205]. Таким образом, каладая углерод-углеродная связь в циклопропане образована перекрыванием двух 5р -орбиталей. Расчеты по методу молекулярных орбита-лей показывают, что такие связи не являются целиком сг-свя-зями. В обычных С—С-связях 5р -орбитали перекрываются таким образом, что прямая, соединяющая ядра, становится осью симметрии электронного облака. Но в циклопропане электронная плотность смещена в сторону от кольца. Направление орбитального перекрывания показано на рис. 4.5 [20] угол 0 для циклопропана составляет 2Г. Аналогичное явление наблюдается и для циклобутана, но в меньшей степени здесь угол 0 равен 7° [206]. Связи в циклопропане называют изогнутыми, или банановыми -, по своему характеру они являются промежуточными между о- и я-связями, поэтому циклопропаны в некоторых отношениях ведут себя подобно соединениям с двойной связью [207]. Данные УФ-спектров [208] и некоторые другие данные свидетельствуют о том, что циклопропановое кольцо участвует в сопряжении с соседней двойной связью, причем в кон- [c.188]

Атом кислорода имеет электронную конфигурацию s 2s 2p 2p y2pl, и при связывании с другими атомами может, так же, как и атом углерода, давать гибридные орбитали, обеспечивающие образование наиболее прочных связей. Так, например, при связывании с двумя атомами углерода метильных групп и образовании дийетилового эфира СНз—О—СНз атом кислорода может использовать четыре 5р -гибридных орбитали две для образования ст-связи за счет перекрывания с sp -орбиталями каждого из двух атомов углерода, а остальные две — для оставшихся свободными двух пар электронов. Было показано, что угол С—О—С составляет 110°, длийа связи С—О равна 1,42 А, а ее энергия 86 ккал/моль. [c.26]

Как следует из схемы последовательности отдельных этапов процесса, образование обобщенных орбиталей между атомом углерода и молекулой СОг начинается после перехода углерода в гибридное состояние. Присоединение происходит со стороны 4а-свя8и. Следующим этапом является усиление перекрывания между Йх-орбиталью молекулы СОг и 25-орбиталью атома С до образования За (зо Ч-. Одновременно происходит ослабление Яу-связи молекулы СОг и постепенное усиление взаимодействия с -орбиталью присоединенного атома углерода до образования с ними новой яу-связи. Завершение этото процесса должно сопровождаться полным разрывом старой Яу-связи и образованием двух молекул СО с незавершенной структурой молекулярных орбиталей. Последующим этапом должен быть переход атомов кислорода в ионное состояние и образование Яу-и я -связыва- [c.22]

Активные центры на углероде имеют различную структуру. Углеродные радикалы (R-), как правило, имеют плоскую структуру и неспаренный электрон на р -орбитали (в зависимости от заместителя она может содержать и s-орбитальный вклад). Карбка-тионы (R+) (часто называемые ионами карбония) также обладают плоской структурой, центральный атом углерода sp -гибридн-зован и имеет вакантную рг-орбиталь. Карбанионы (R ) имеют пирамидальную структуру с sp -гибридизованным центральным атомом углерода. [c.41]

Самый трудоемкий этап в решении уравнений Рутана заключается в вычислении двухэлектронных интегралов, входящих в матричные элементы Полуэмпирические схемы строятся с таким расчетом, чтобы частично или полностью избавиться от этой утомительной процедуры. Но простое пренебрежение такого рода интегралами приводит к сильному изменению структуры уравнений Рутана молекулярные волновые функции 3 и орбитальные энергии становятся неинвариантными по отношению к ортогональным преобразованиям базиса. Помимо этого нарушается и так называемая гибридизационная инвариантность, когда, например, замена 2з, 2р , 2ру и 2рг -орбиталей атома углерода на гибридные 5р -орбитали даст иные решения уравнений. Идея методов нулевого дифференциального перекрывания (НДП) и, в частности, метода полного пренебрежения дифференциальным перекрыванием (ППДП) заключается в подборе таких приближений, которые оставляют уравнения Рутана инвариантными по отношению к ортогональным преобразованиям базиса. [c.297]

Понятие электроотрицательности важно также в теоретической органической химии, где можно установить корреляцию между химической реакционной способностью и плотностью электронного заряда на отдельных атомаЗс. Энергия ионизации -электрона больше, чем р-электрона, так как -электрон находится под более сильным воздействием ядра. Это означает, что чем больше -характер гибридной (зр) орбитали, тем больше будет эффективная электроотрицательность атома, на котором образуется эта орбиталь. Таким образом, электроотрицательность атома углерода в ацетилене (5р-гибридизация) больше, чем в метане, где углерод использует гибридные р= -орбитали. Этим объясняются кислотные свойства ацетилена, например легкость, с которой один из его атомов водорода может быть замещен натрием. [c.131]

В случае 5/7 -гибридизации у атома углерода появляются три гибридные орбитали и сохраняется одна негибридная /7-орбиталь. Гибридные орбитали находятся в одной плоскости под углом 120° относительно друг друга, а / -орбиталь расположена перпендикулярно этой плоскости. Соответственно атом углерода образует три о-связи с атомом углерода и атомами водорода и одну 71-связь с атомом углерода. При л/7 -гибридизации атомных орбиталей у двух атомов углерода образуются алкены — непредельные углеводороды с одной двойной связью (а), а при / -гибридизации атомных орбиталей у четырех атомов углерода образуются диены (алкадиены) — непредельные углеводороды с двумя двойными связями (б), ибридизация шести [c.425]

Дслокализованная л-связь. Рассмотрим химические связи в кар-бона1-ионе СО3. Этот ион имеет треугольное строение. Атом углерода за счет электронов. чр -гибридных орбиталей образует три ст-связк, лежащие в плоскости под углом 120°. Четвертый электрон углерода образует я-связь. Валентное насыщение одного атома кислорода достигается за счет образования л-связи, двух других — за счет присоединения электрона. Строение такого иона изображают следующей формулой [c.77]

Это объясняется тем, что в атоме углерода, когда он образуе ковалентные связи с четырьмя другими атомами, из одной 5- I трех р-орбиталей в результате р -гибридизации образуются че тыре симметрично расположенные в пространстве гибридные вр -( рбнтали, вытянутые в направлении к вершинам тетраэдра. [c.454]

Возникновение гибридных, т. е. смешанных электронных орбита-лей, происходит в тех случаях, когда в образовании химических связей атомом А принимают участие электроны с различными, но не очень сильно отличающимися друг от друга энергетическими состояниями. Такому условию удовлетворяют 5- и р-электроны одного и того же уровня. Так, например, в процессе образования связей возбужденными атомами бериллия (1з 2з2р), бора (ls 2s2p ) и углерода (15 252р ) принимают соответственно участие один 5- и один р- электрон (Ве), один х- и два р-электрона (В) и один 5-и три р-электрона (С). Так как орбитали 5- и р-электронов различны по форме, то предварительной стадией образования химических связей атомами этих электронов является образование гибридных орбиталей, форма которых является результатом взаимного изменения форм орбиталей 5- и р-электронов, из которых они образовались. Такио гибридные орбитали характеризуются симметричной направленностью относительно центра атома и способностью к максимальному взаимному перекрыванию общих электронных орбиталей при последующем их взаимодействии с электронными орбиталями элемента-партнера. [c.53]

Метан, СН4, имеет четыре эквивалентных атома водорода, присоединенных к центральному атому углерода. Для соединения с четырьмя атомами водорода углероду приходится использовать все свои валентные орбитали. Путем гибридизации одной 2з- и трех 2р-орбиталей можно получить четыре эквивалентные 5р -гибридные орбитали (рис. 13-5). Каждая 5р -ги-бридная орбиталь имеет на одну четверть 5-характер и на три четверти р-характер. Все четыре хр -орбитали направлены к вершинам правильного тетраэдра, поэтому хр -орбитали иногда называют тетраэдрическими гибридами. В результате перекрывания каждой хр -гибридной орбитали с 1х-орбиталью атома водорода образуются четыре локализованные связывающие орбитали. Наилучщее перекрывание между и 1х-орбиталями получается при помещении четырех атомов водорода в вершины правильного тетраэдра, как это показано на рис. 13-6 (где изображен куб, чередующиеся вершины которого образуют вершины упоминаемого тетраэдра). В молекуле метана восемь валентных электронов (четыре от атома углерода и по одному от каждого из четырех атомов водорода), которые должны [c.555]

Теория молекулярных орбиталей позволяет дать и другое объяснение двойной связи в этилене оно основано на представлении о sp -гибридиза-ции валентных орбиталей атомов углерода. Согласно этой модели, две из четырех sp -орбиталей каждого атома углерода перекрываются с двумя аналогичными орбиталями другого атома углерода. В этом случае два углеродных тетраэдра имеют общее ребро, подобно тому как это было описано ранее для. BjHg (см, рис. 13-9). Однако суммарное перекрывание атомных орбиталей в рамках этой модели оказывается меньшим, чем в рамках модели с sp -гибридизацией, откуда следует, что связь должна быть не столь прочной. Кроме того, тетраэдрическая модель с двумя изогнутыми связями предсказывает, что угол Н—С—Н ближе к тетраэдрическому значению 109,5°, чем к значению 120°, основанному на представлении о хр -гибридизации. Экспериментально наблюдаемое значение этого угла (117°) свидетельствует в пользу модели двойной связи, изображенной на рис. 13-19, а не в пользу модели с изогнутыми связями, основанной на представлении о sp -гибридных орбиталях углерода. [c.568]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология