взаимодействие гибридизация атома углерода

Перед тем как перейти к дальнейшему обсуждению гибридизации, дополним объяснение описанием различия между валентным состоянием и стационарным состоянием вр . Чтобы возбудить атом углерода и перевести его из стационарного состояния зр в валентное состояние, проводят две операции 1) з- и три р-орби-тали гибридизуют с тем, чтобы образовать четыре зр -гибрида, каждый из которых заселен одним электроном 2) производят преимущественную ориентацию спинов этих электронов, обусловленную взаимодействием спинов между собой или их движением по орбиталям, предоставляя им совершенно свободно, случайно и легко соединяться в пары со спинами электронов других атомов. Оба эти процесса требуют вклада энергии, причем в этом случае общая энергия составляет 65 ккал/г-атом. Отметим вновь, что валентное состояние вообще неидентично стационарному состоянию атома и идея о возбуждении валентного состояния представляет собой только мысленную конструкцию, которая полезна при рассмотрении вопроса об образовании связи. [c.94]

Атом азота в основном состоянии может также вступать в одну ст-связь (р,-электрон) и две я-связи (ру- и Рг), как, например, в нитрилах К—. Валентный угол 180° определяет 5р-гибридизация атома углерода. Атом азота может расширить валентность до четырех, когда, кроме трех ковалентных ст-связей за счет р -электронов, он образует еще одну донорно-акцепторную связь. При этом 2я -электронная пара взаимодействует с вакантной орбиталью акцептора этой пары (Н , катионы М , многие молекулы) [c.48]

Каждый атом углерода в диацетилене находится в состоянии зр-гибридизации. Поэтому молекула его линейна. Однако длина связи между атомами углерода 2 и 3 (одинарная связь) близка к длине двойной связи из-за дополнительного л-взаимодействия между указанными углеродными атомами. [c.114]

Атомы углерода образуют а-связи друг с другом и атомами других элементов, находясь в любом из трех гибридных состояний В >/7 Гиб-ридном состоянии атом углерода способен к образованию двух, в sp"-гибридном состоянии —трех и в / -гибридном состоянии — четырех а-связей. Однако в каком бы состоянии гибридизации ни находились два взаимодействующих атома углерода, между ними может быть образована только одна а-связь. Это следует из принципа Паули на одной орбитали не может быть более двух электронов. [c.38]

По мнению автора настоящего обзора, параметры, необходимые для теоретического рассмотрения изотопных эффектов с точки зрения гибридизации, известны не лучше, чем в случае взаимодействий валентно несвязанных атомов. Особенно это стало очевидным после недавних критических замечаний Вильсона [69] и Лайда [72] относительно возможности использования углов между связями в качестве меры гибридизации. Кроме того, как будет отмечено при обсуждении ионизации муравьиной кислоты в разд. IVA, внеплоскостные деформационные колебания нельзя в общем считать совершенно независимыми от других типов колебаний. Кроме гибридизации и пространственных взаимодействий, они будут зависеть также от ряда других факторов, таких, как, например, характер я-электронной системы, с которой связан атом углерода. Таким образом, и в этом случае при обсуждении вторичных изотопных эффектов нам придется ограничиться лишь эмпирической корреляцией экспериментальных данных. [c.126]

Если данный атом углерода не имеет кратных (двойных или тройных) связей, то каждый из этих четырех валентных электронов (25, 2рЗ) образует по электронной паре с электроном взаимодействующего атома, причем вследствие гибридизации связей ( 18) все четыре электрона по ряду свойств (энергия связи, межатомные расстояния и некоторые другие) становятся равноценными. Такие связи называют о-связями (сигма-спязи). При одинаковых заместителях а-связи атома углерода располагаются в пространстве под тетраэдрическим углом 109°28. [c.66]

При свободно-радикальной полимеризации винилового мономера концевой атом углерода, несущий неспаренный электрон, имеет практически плоскую форму (хр -гибридизация) и приобретает определенную пространственную конфигурацию (Р или 5) только после присоединения следующей молекулы мономера [90—92]. В общем случае фиксация той или иной пространственной конфигурации может определяться как относительным расположением заместителей К и К в момент присоединения, так и направлением атаки молекулы мономера. Как показали расчеты с использованием потенциалов взаимодействия валентно-несвязанных атомов (см., например, [92]), для реальных полимеров винилового ряда, например полиметилметакрилата, доступным для атаки мономера, обычно оказывается только одно из двух возможных направлений, например сверху от плоскости, образованной тремя заместителями концевого углеродного атома (см. рис. 14). К такому же результату приводит анализ на пространственных молекулярных моделях [85]. Следовательно, характер конфигурации у атома углерода, фиксируемой в акте роста цепи, практически пол- [c.99]

В органических соединениях простыв связи между атомами углерода или между углеродом и другими атомами являются ст-С. Атом углерода нрн этом находится в т. н. нервом валентном состоянии, характеризующемся тем, что один из его двух спаренных 2.5-электронов переходит на свободную р-орбиту и у углерода т. о. оказываются 4 неспаренных (валентных) электрона — один 2х-электрон и три 2р-электро-на. В результате взаимодействия между этими электронами (т. н. гибридизация ) образуются одинаковые смешанные р -электронные состояния облака хрЗ-электронов направлены к вершинам тетраэдра (I). При взаимодействии такого зр -облака с х-электроном водородного атома, с р -облаком другого углеродного атома, с неспаренными р-электронами кислорода, азота, галогенов — образуется а-С. [c.427]

Если данный атом углерода не имеет кратных (двойных или тройных) связей, то каждый из этих четырех валентных электронов (2s, 2р ) образует по электронной паре с электроном взаимодействующего атома, причем вследствие гибридизации связей [c.66]

На следуюш,ем этапе можно перейти к сложным молекулам, начиная с молекул углеводородов. Так как эти молекулы состоят только из двух атомов — углерода и водорода, то потенциальную функцию их взаимодействия с адсорбентом удобно выразить через потенциальные функции атома углерода (учитывая различия состояния гибридизации этого атома в молекулах углеводородов разных типов) и атома водорода с атомами углерода решетки графита [8—11]. Для расчета адсорбции углеводородов на графите нужны, таким образом, потенциальные функции фс-.-с и фн...с для разных валентных состояний атомов С. Эти атом-атомные потенциальные функции можно найти, используя для них сначала приближенные теоретические выражения. Сравнивая результаты молекулярно-статистических расчетов с экспериментальными данными для нескольких типичных углеводородов данного класса, можно внести затем в модели этих потенциальных функций необходимые уточнения. Знание таких атом-атомных потенциальных функций позволяет рассчитывать величины удерживаемых объемов при нулевых заполнениях для газо-адсорбционной хроматографии на графитированных термических сажах. Эту задачу следует решать сначала для алканов и цикланов с несильно напряженными циклами. В этих молекулах атом углерода находится в состоянии 5р -гибридизации. [c.35]

Атом лития на 25-подуровне имеет один неспаренный электрон и, следовательно, соединение должно иметь состав LiH. У атома бериллия этот подуровень заполнен и нет ни одного неспаренного электрона, следовательно, бериллий не должен образовывать ни одной химической связи. У бора и следующих за ним элементов (С, N, О, F) происходит последовательное заполнение 2р-подуровня, и атомы этих элементов будут иметь определенное число неспаренных электронов. Если при образовании связей учитывать только наличие неспаренных электронов, то для этих элементов должны образоваться следующие водородные соединения ВН, СН , NH3, Н7О, HF. Отсюда видно, что, применяя только обменный механизм образования химической связи, можно вступить в противоречие с экспериментальными данными бериллий образует соединение с водородом состава ВеНг, водородные соединения бора также имеют другой состав, а простейшее соединение углерода с водородом имеет состав СН4.Устранить это противоречие можно, предположив, что атомы элементов второго периода в образовании молекул участвуют в возбужденном состоянии, т.е. происходит распаривание 5-электронов и переход их на р-подуровень. Но тут возникает другое несоответствие с опытными данными. Поскольку энергии 5- и р-электронов различны, то и энергии образуемых ими химических связей должны отличаться, а, следовательно, подобные связи Э-Н должны иметь разную длину (в зависимости от того, орбитали какого типа принимают участие в их образовании). Согласовать теорию и эксперимент можно, введя предположение об усреднении энергий 5- и р-подуровней и образовании новых уровней, на которых энергии электронов, находящихся уже на орбиталях другого типа, одинаковы. А раз это так, то по правилу Хунда, в атоме появляется максимальное число неспаренных электронов. Эта гипотеза получила название явления гибридизации, а орбитали, образующиеся в результате усреднения энергий подуровней, называются гибридными. Естественно, что при этом меняются и форма электронных облаков, и их расположение в пространстве. В зависимости от того, какие орбитали участвуют в образовании гибридных орбиталей, рассматривают различные типы гибридизации и пространственные конфигурации образовавшихся гибридных орбиталей (см. рис. 14.). Число получившихся гибридных орбиталей должно быть равно общему числу орбиталей, вступивших в гибридизацию. В зависимости от того, какие орбитали взаимодействуют между собой, рассматривают несколько типов гибридизации [c.48]

Следующей задачей является нахождение атом-атомных потенциальных функций взаимодействия с базисной гранью графита для молекул таких углеводородов, в которых атомы углерода находятся в состоянии и р -гибридизации — для алкеиов и алкинов. Аналогичная задача должна быть решена далее для молекул алкадиенов с сопряженными связями, молекул бензола и алкилароматических углеводородов с разными числом и расположением замещающих алкильных групп, для полифенилов и ароматических углеводородов с конденсированными ядрами. Найдя таким путем атом-атомные функции взаимодействия с адсорбентом для отдельных представителей углеводородов этих классов, адсорбция которых экс- [c.35]

Карбониевые центры, находящиеся в состоянии р -гибридизации, обнаруживаются в довольно широком диапазоне химических сдвигов. В наиболее слабом поле дают резонанс простые алкильные карбониевые ионы. Арилкарбониевые и оксикарбониевые ионы обнаруживаются в более сильном поле, а а-делокализованные структуры (мостиковые карбониевые ионы) дают резонансные сигналы в самом сильном поле. Общий диапазон сдвигов занимает почти 300 м. д. Некоторые примеры химических сдвигов для карбониевых ионов приведены в табл. 6.1 [1], причем возможное участие а-элект-ронов или существование равновесий не указывается. Наличие заряда в карбониевом ионе также отражается на химических сдвигах и константах спин-спинового взаимодействия атома углерода, соседнего с карбоние-вым центром. Так, в изопропил-катионе атом углерода метильной группы дает сигнал при 61,8 м. д. и характеризуется константой /сн, равной 132,0 Гц [1]. [c.168]

Крэг [70, 71, 92, 203] произвел квантово-механическое рассмотрение циклических фосфонитрилхлоридов. В образовании ароматических систем бензола и других органических соединений принимают участие /)-орбиты углеродных атомов (рл-орбиты) в результате их взаимодействия возникают общие молекулярные орбиты. В фосфонитрилхлоридах азот, так н<е как углерод в бензоле, может использовать для образования ароматической связи свою / я -ор-биту. Однако атом фосфора, связанный уже с четырьмя другими атомами простыми связями за счет одной з- и трех э-орбит (зр гибридизация), имеет незанятой только ближайшую йи-орбиту. [c.55]

После нахождения потенциальной функции фс(алкан)... с гр) мы можем использовать этот метод для исследования влияния на межмолекулярное взаимодействие электронной конфигурации атомов углерода в молекулах углеводородов (характера гибридизации, сопряжения я-связей) [1, 51а]. Расчеты для алкенов с несопряженными и сопряженными я-связями и для ароматических углеводородов и сопоставление полученных данных с соответствующими термодинамическими характеристиками их адсорбции на ГТС при использовании приближения (3.29) и потенциала (3.37) для атомов углерода молекулы, находящихся в состоянии 5р -гибридизации, и одинакового потенциала (3.38) для всех атомов Н молекулы позволили найти потенциал фс алкен, аром). . . С(гр> Аналогичные расчеты для алкинов позволили найти потенциал фс(алкин... с(гр). Были получены следующие выражения для этих атом-атомных потенциалов (в кДж/моль) [1, 51, 51а] [c.85]

Однако в случае винилхлорида возникает аномалия. Поскольку атом углерода с р2-гибридизацией более отрицателен, чем атом углерода с р -гибриди-зацией, а-связь С—С1 в винилхлориде должна быть менее полярной, чем в этилхлориде тем не менее частота ядерного квадрупольного резонанса винилхлорида меньше (табл. 10). Это можно объяснить резонансным взаимодействием между неподеленными электронами хлора и п-связью С = С, что в терминах резонансных структур изображается как [c.95]

Эта повышенная прочность обусловлена двумя главными причинами 1) взаимодействием молекул через водородные связи и 2) углом между свя зями в молекуле воды благодаря хр -гибридизации внешних электронных обо лочек атома кислорода близким к 109,5° (тетраэдрическому углу), в то время как в молекулах остальных гидридов из-за отсутствия гибридизации углы близки к 90°. Благодаря яр -гибридизацпи и тетраэдрическому углу атом кислорода каждой молекулы Н2О в структуре льда связан двумя связями череа заполненные лр -орбитали с атомом водорода двух соседних молекул воды Одновременно каждая молекула воды еще двумя связями своих атомов водорода соединена с двумя другими молекулами воды, В результате коорди национное число кислорода в структуре льда равно четырем и каждая молекула воды окружена четырьмя ближайшими соседями. Все водородные связи между молекулами энергетически равноценны, и кристаллическая структура льда напоминает структуру алмаза, если атом углерода мысленно заменить на [c.29]

В органических соединениях наиболее часто встречаются ковалентные связи, образованные обобществле-нисм пар электронов в результате перекрывания атомных электронных орбиталей двух взаимодействующих атомов, В зависимости от типа перекрывания орбиталей в органических соединениях существуют о- и я-связи. Образование а-связи наблюдается при перекрывании орбиталей двух атомов таким образом, что максимум их перекрывания (и, следовательно, максимум электронной плотности связи) находится на линии, соединяющей центры атомов. Атомы углерода образуют с-связи всегда при помощи гибридных орбиталей (sp , sp или sp). Атомы углерода образуют я-связь при боковом перекрывании р-орбиталей двух взаимодействующих атомов с образованием двух максимумов электронной плотности по обе стороны от линии, соединяющей центры атомов, я-связь менее прочная, чем а-связь, и образуется только тогда, когда между атомами уже есть о-евязь. Атом углерода в состоянии sp -гибридизации образует 4 а-связи, направленные в пространстве под углом 109.5 друг относительно друга. Такой атом называют тетраэдрическим (пример СН4 — метан). Атом углерода в состоянии sp -гибридизации образует 3 ст-связи, направленные в одной Плоскости под-углом 120 , и одну я-связь, направленную перпендикулярно этой плоскости (пример СН2=СН2 - [c.91]

В карбокатионах атом углерода находится в sp -гибридизации, негибридизованная р-орбиталь является вакантной. За счет ее взаимодействия с соседними орбиталями ( Г-связей положительный заряд может быть делокализован (аллильныЁ, бензильный катион и т.д.). Заместители у атош углерода, несущего положительный заряд, располагаются в одной плоскости (если нет существе1шых стери-ческззх препятствий) Нуклеофилы атакуют карбокатионы с двух сторон, что приводит к потере оптической активности в процессах, включающих возникновение катионных интермедиатов (мономолекуляр-ное нуклеофильное замещение у насыщенного атома углерода и др.). [c.18]

Важнейшей особенностью тетрагалогенидов углерода является их исключительная кинетическая инертность. Это тетраэдрические молекулы, в которых атом углерода находится в состоянии sp -гибридизации. Отсутствие вакантных орбиталей и неподеленных пар у атома углерода определяет крайне низкую реакционную способность тетрагалогенидов. Так, например, при взаимодействии I4 с кислородом должно выделяться теплоты больше, чем при горении водорода [c.312]

Тенденция производных трехвалентных атомов элементов УБ группы к взаимодействию с акцепторами электронной пары в значительной степени зависит от природы атомов или групп, присоединенных к данному элементу. Электроотрицательные заместители уменьшают силу льюисовского основания, а электрононагнетающие группы увеличивают ее. Например, триметил-фосфин, взаимодействуя с трехфтористым бором, образует (СНз)зР-ВРз, в то время как трехфтористый фосфор не дает РзР ВРз. В органической химии долгое время считалось, что винильная группа более электроотрицательна, чем этильная или метильная [111]. Теория валентности объясняет это изменениями атомной электроотрицательности, происходящими вследствие изменений гибридизации хр -гибридизованный атом углерода является более электроностягивающим, чем sp -axoM углерода. На основании сказанного выше относительно-индуктивного эффекта следует полагать, что винилфосфины окажутся более слабыми основаниями, чем их алкильные аналоги, а следовательно, они должны были бы образовывать более слабые, чем алкил-фосфины, связи с льюисовской кислотой, выбранной в качестве эталона, например триметилбором. Однако приведенные в химической литературе данные позволяют думать, что винильная группа может оказать и обратное влияние. [c.165]

Механизм реакции следующий в несимметричных алкенах, например пропилене, двойная С=С-связь частично поляризована, так что повышенная электронная плотность возникает у атома углерода, удаленного от метильной группы, а пониженная — у углерода, связанного с ней. Рассматриваемое явление обусловлено некоторой поляризацией связей Н—С в метильной группе вследствие большей электроотрицательности углерода (соответственно 2,5 и 2,1 в условных единицах), что приводит к смещению электронных плотностей от группы СНз двойной связи. Этот эффект можно объяснить и большей электроотрицательностью атома углерода при двойной связи, находящегося в состоянии з/з -гибридизации (2,62), чем электроотрицательность 5р -гибридизованного углерода метильной группы (2,5) (стр. 81). Отсюда следует, что метильная группа является слабым нуклеофильным заместителем. Теория молекулярных орбиталей подтверждает нуклеофильность СНд-группы взаимодействием орбиталей ее С—Н-связей и л-связи этиленового остатка. Сказанное подтверждается дипольным моментом пропилена (0,35 О). Эффект метильной группы может быть выражен прямыми стрелками или одной изогнутой. Протон атакует атом углерода с повышенной электронной плотностью, образуется карбокатион, который стабилизируется присоединением аниона галогена в 2-галогенопропан. Отсюда следует, что реакция гидрогалоге-нирования протекает по механизму электрофильного присоединения [c.63]

Кислотность полифторированных ди- и триарилметанов по шкале Стрейтвизера была приведена в табл. 7 (см. главу I). Три-фенилметильный анион, в котором а-атом углерода имеет гибридизацию, близкую к 5/ -типу [37], является удобной моделью для выявления индуктивных эффектов заместителей, так как бензольные кольца имеют конформацию пропеллера (угол поворота 31,7° [37]), что суш,ественно уменьшает их резонансное взаимодействие с карбанионным центром. Это обстоятельство очень важно для полифторированных трифенилметильных анионов и находит отражение в их повышенной термодинамической стабильности по сравнению с нефторированными аналогами. Однако введение в пара-положение таких заместителей, как СНз или СН3О, приводит к уменьшению равновесной кислотности [129, 130], т. е. донорное влияние по механизму сопряжения полностью исключить нельзя. [c.77]

Атом углерода имеет 25- и 2/ -злектрона, способных участвовать в образовании химической связи. При образовании связей углерода с одинаковыми по природе заместителями эти электроны располагаются по четырем энергетически эквивалентным гибриди-зованным орбиталям. Гибридизация происходит в результате перехода одного из 25-электронов на р-орбиталь с последующим взаимодействием оставшейся -орбитали с тремя р-орбиталями ( рЗ-гибридизация) [427]. [c.103]

Чтобы избежать стерических взаимодействий между ангуляр-ными метильными группами при С(ю) и С(1з), которые усиливаются при переходе к полугидрированному состоянию (IX), изомеризация должна протекать через промежуточное соединение (X) аллильного типа, позволяющее атому углерода в положении 8 сохранить свою гибридизацию (рис. 13). [c.149]

Изотопный обмен водорода в этилене нри катализе амидом калия в дейтероаммиаке происходит легче, чем в насыщенных углеводородах, но всо же медленно [8]. Атомы водорода в ацетилене настолько подвижны, что они легко замещаются на металл и обмениваются на дейтерий уже ири взаимодействии с раствором щелочи в тяжелой воде [47]. Таким образом, подвижность водорода в С — Н-связи алифатического углеводорода в высокой степени зависит от того, образует ли атом углерода простую, двойную или тройную связь с другим атомом углерода, т. е. очень большое значение имеет тип гибридизации валентности у1лерода. [c.708]

Перенос представлений Шокли на полимерные объекты облегчен тем, что пересечение энергетических уровней в неперекрывающихся зонах должно приводить к полирадикальности поверхности фазы. Действительно, изолированный атом углерода обладает четырьмя валентными электронами, распределенными по одной 5-и трем р-орбиталям. В случае его связи с другими атомами обычно ограничиваются анализом тетраэдрической хр -гибридизации. Следовательно, с учетом спина имеется 8 состояний, 4 из которых участвуют в межатомном взаимодействии, а 4 характеризуются значительно большей энергией. Однако для взаимодействия того же атома с поверхностью твердого тела достаточно трех орбиталей, тогда четвертая орбиталь остается свободной, обусловливая наличие свободной валентности [648] и рассмотрение шоклиевских состояний как проявление поверхностью свободнорадикальных свойств [649]. Это позволяет полнее представить роль перенапряженных и оборванных связей в процессах межфазного взаимодействия твердых тел. [c.168]

Исследования расщеплений на [185] (1,28 гаусс) показали, что три химические связи, соединяющие каждый атом углерода с бензольными кольцами, должны быть копланарны. Этот факт вместе с другими данными, которые будут рассмотрены позже, указывает, что ион-радикал имеет плоскую форму и образует правильный восьмиугольник. Спиновая плотность симметрично распределена по всем углеродным атомам, однако ширина спектра Q равна —25,7 гаусс. Согласно теории it — а-взаимодействий, развитой первоначально Мак-Конне-лом [186] и усовершенствованной Френкелем и сотр. [187], величина Q зависит от типа гибридизации атомов углерода и должна быть —23,4 гаусс для трех эквивалентных связей типа s/Jo (с углом 120° между ними). Это действительно подтвердилось при анализе спектра бензольного ион-радикала и свободного метильного радикала СНз. Подобное рассмотрение приводит, однако, к выводу, что Q = — 0 гаусс для правильного восьмиугольника (угол связи 135°). Полученная величина слишком сильно отличается от предсказанной. Было высказано предположение [188], что это противоречие можно устранить допущением о существовании изогнутых химических связей [189] с углом 120° между ними. Подобную гипотезу использовали также для радикала циклогептатриенила, для которого величина Q оказалась равной 25,6 и 27,6 гаусс [190, 191]. [c.362]

В большинстве карбеновых комплексов переходных металлов карбеновый атом углерода имеет гибридизацию, близкую к а группировка МСХУ обычно планарна. В неопентилидено-вых комплексах тантала (так называемые шроковские комплексы) наблюдается довольно необычная ориентация карбенового лиганда ZM—Ск—С достигает 170 , а ZM—Ск—Н равен 80° 1366, 1367]. Это приводит к ослаблению связи Ск—Н и довольно эффективному взаимодействию М---Н, хотя для этих комплексов такая деформация может быть и следствием стерической перегруженности первого окружения атома Ср. Более того, по данным [1368], тенденция к внутримолекулярной координации М---Н характерна и для других комплексовэлектронодефицит- [c.234]

При образовании гомоатомных соединений (простых веществ) все эффекты, связанные с разностью электроотрицательностей взаимодействующих атомов, исключаются. Поэтому в простых веществах не реализуются полярные, а тем более преимущественно ионные связи. Следовательно, в простых веществах осуществляется лишь металлическая и ковалентная связь. Следует при этом учесть и возможность возникновения дополнительного ван-дер-ваальсов-ского взаимодействия. Преобладание вклада металлической связи приводит к металлическим свойствам простого вещества, а неметаллические свойства обусловлены преимущественно ковалентным взаимодействием. Для образования ковалентной связи взаимодействующие атомы должны обладать достаточным количеством валентных электронов. При дефиците валентных электронов осуществляется коллективное электронно-атомное взаимодействие, приводящее к возникновению металлической связи. На этой основе в периодической системе можно провести вертикальную границу между элементами П1А- и 1УА-групп, слева от которой располагаются элементы с дефицитом валентных электронов, а справа — с избытком. Эта вертикаль называется границей Цинтля Ее положение в периодической системе обусловлено тем, что в соответствии с современными представлениями о механизме образования ковалентной связи особой устойчивостью обладает полностью завершенная октетная электронная 5 /гр -конфигурация, свойственная благородным газам. Поэтому для реализации ковалентного взаимодействия при образовании простых веществ необходимо, чтобы каждый атом пмел не менее четырех электронов. В этом случае возможно возникгювение четырех ковалентных связей (5/) -гибридизация ), что и реализуется у элементов 1УА-группы (решетка типа алмаза у углерода, кремния, германия и а-олова с координационным числом 4). Если атом имеет 5 валентных электронов (УА-группа), то до завершения октета ему необходимо 3 электрона. Поэтому он может иметь лишь три ковалентные связи с партнерами (к. ч. 3). В этом случае кристалл образован гофрированными сетками, которые связаны между собой более слабыми силами. Получается слоистая структура, в которой расстояние между атомами, принадлежащими одному слою, намного меньше, чем между атомами различных слоев (черный фосфор, мышьяк, сурьма) [c.29]

Существенной особенностью химии кремния сравнительно с химией углерода является возможность вовлечения в связеобразова-ние 3d-орбиталей. Это приводит к увеличению валентных возможностей атома кремния. Теоретически максимальная ковалентность кремния может быть равна 9 против 4 у углерода. На практике, помимо валентности 4, встречаются шести ковалентные производные, в которых атом кремния находится в sp ii -гибридном состоянии. Однако для кремния наиболее характерны структуры, где атомы кремния имеют к. ч. 4 и находятся в 5 о= -гибридном состоянии. Производные с sp- и sp -гибридизацией атома кремния редки и, как правило, мало устойчивы. Кремний в отличие от углерода менег склонен образовывать кратные связи. Для кремния наиболее характерно дополнительное Лр -связывание в отличие от Пр.р-взаимодействия для углерода. Таким образом, в случае кремния л-связывание часто возникает за счет участия вакантных 3ii-op6H-талей и неподеленных электронных пар атомов партнеров. Так обстоит дело в соединениях кремния с азотом, кислородом, фтором и хлором. Прочность связей кремния с кислородом, азотом и галогенами из-за дополнительного л-связывания выше, чем соответствующих связей для углерода. Наоборот, связь атома углерода, например, с водородом прочнее, чем у кремния, так как водород не располагает неподеленной электронной парой. Ниже для сравнения [c.198]

В атоме углерода имеются два 2 - и два 2р-электрона, способных участвовать в химической связи однако если этот атом вступает в реакцию, то указанные электроны обычно не используются именно в этой форме. Вместо этого, как хорошо известно, 4 электрона с этих трех орбит перераспределяются по четырем энергетически эквивалентным гибридизованным орбитам, тетра-эдрически расположенным в пространстве два из этих электронов химически не отличаются от двух других, как следовало бы -ожидать из 25 р -распределения. Не обнаружены также две ненаправленные -связи и две взаимно перпендикулярные р-связи. Гибридизация происходит благодаря возбуждению одного из 25-электронов с переходом его на р-орбиту и с последующим взаимодействием оставшейся -орбиты с тремя р-орбитами, что и приводит к образованию р -гибрида. Как этот процесс осуществляется, можно видеть на соответствующих рисунках. На рис. 3 распределение электрона на -орбите изображено в виде сферы, что означает равновероятное нахождение электрона независимо от угловых координат и максимальную вероятность его нахождения на поверхности указанной сферы, центр которой совпадает с началом координат. Три р-орбиты, каждая в форме гантели, ориентированы, как показано, под прямыми углами одна к другой вдоль осей прямоугольных координат. Вероятность нахождения электрона на первой из трех р-орбит [c.39]

Фуллерены представляют собой кристаллические вещества черного цвета с металлическим блеском, обладающие полупроводниковыми свойствами. По пластичности они близки к графиту. В отличие от других аллотропных модификаций углерода кристаллы фуллеренов состоят не из атомов, а из молекул. Молекулы обычно имеют шарообразную форму или форму мяча для регби. В них всегда содержится четное число атомов углерода 60, 70, 72 и т. д., объединенных в пяти- и шестиугольники с общими ребрами (рис 18.2). Внутри молекулы полые. Электронные орбитали атомов углерода в фуллеренах находятся в состоянии 8р2-гибридизации. Каждый атом, как и в графите, связан с тремя другими, но располагаются они не на плоскости, а на поверхности, близкой к сферической. В фуллеренах все связи между атомами углерода насыщены за счет их взаимодействия друг с другом, в то время как атомы углерода, расположенные на поверхности алмаза, по краям слоев графита и в концах цепей карбина насыщают свои связи, направленные наружу из объема, за счет взаимодействия с атомами других химических элементов, например, водорода или кислорода. Первоначально фуллерены были получены испарением графита под действием лазерного импульса в атмосфере благородного газа гелия, позднее их обнаружили в природе, например, в составе минерала шунгита. [c.338]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология