Расположение электронов, связывающих атомы

Атому углерода недостает четырех электронов до полного октета, и поэтому он может образовывать четыре ковалентные связи. В алмазе каждый атом прочно связан с четырьмя соседними атомами, расположенными вокруг него по углам правильного тетраэдра (рис. 6.16). Эти ковалентные связи связывают все атомы кристалла алмаза в единую гигантскую молекулу, и, поскольку С — С-связи очень прочны, кристалл алмаза отличается крайне высокой твердостью. Такая структура позволяет объяснить, почему алмаз является одним из наиболее твердых из известных веществ. [c.156]

В присоединении цинка к карбоксипептидазе участвуют три белковых лиганда His-69, Glu-72 и His-196. Связи гистидин—цинк осуществляются через атом азота в положении Ni кольца. Кроме того, лиганды принимают участие и в других взаимодействиях. Атом азота N3 в His-69 образует водородную связь с остатком Asp-142, а атом азота N3 в His-196 соединен такой же связью с молекулой воды. На предварительных картах вблизи атома цинка была обнаружена повыщенная электронная плотность, не относящаяся к белку. С помощью карт, построенных по рассчитанным значениям фаз, удалось установить, что она принадлежит единственному небелковому лиганду металла. Поскольку величина электронной плотности соответствовала атому кислорода, было предположено, что он является молекулой воды или ОН-ионом. Понятно, что некоторые молекулы КПА вместо воды могут связывать 1 , однако малая величина электронной плотности свидетельствует о том, что их число невелико. Расположение лигандов относительно атома цинка показано на рис. 15.7, а значения углов [c.515]

Алмаз и графит — не что иное, как чистый углерод. Различие в свойствах определяется различной кристаллической решеткой. У графита атомы углерода расположены по углам шестиугольников, которые в одном слое составляют подобие паркета. Выше и ниже этого слоя на расстоянии 0,335 нм опять лежат слои из шестиугольников и причем так, что над серединой каждого из шестиугольников в данной плоскости расположен атом углерода другой, соседний плоскости (рис. 27). Каждый атом углерода внутри плоскости шестиугольников связан с тремя другими атомами углерода. На это он затрачивает три своих валентных электрона. Четвертый валентный электрон каждого атома С отрывается от атомного остова и с множеством таких же электронов образует между углеродными плоскостями легко подвижный электронный газ , который связывает положительно заряженные слои шестиугольников. [c.90]

Базируясь почти исключительно на примерах карбонилов металлов восьмой группы периодической системы, Паулинг, Льюис и Сиджвик [4, 16, 17, 18] связывают образование карбонилов с формированием вокруг центрального атома электронной структуры, аналогичной структуре инертного газа, расположенного в периодической системе вслед за рассматриваемым элементом. Было выдвинуто правило эффективного атомного номера (ЭАН). Эффективным атомным номером Сиджвик назвал общее число электронов, находящихся в сфере центрального атома, когда учитываются как собственные электроны этого атома, так и полученные им от окружающих его координируемых атомов (групп, молекул). Разность между эффективным и настоящим атомными номерами атома показывает, сколько электронов приобретает центральный атом при образовании комплекса. Когда эффективный атомный номер равен атомному номеру инертного газа, во-1К руг центрального атома создается замкнутое поле, а от симметрии расположения электронных групп внутри сферы комплек-обобразователя зависит устойчивость соединения. Далее, если пО Ля окружающих групп тоже замкнуты (за исключением того случая, когда они взаимно нейтрализуются полем центрального атома), то весь комплекс будет замкнутым. [c.15]

Существуют также соединения, в которых на каждую связь приходится меньше двух электронов. Для молекулярного иона водорода Нз+ энергия связи составляет 267 кДж/моль при длине ее 0,106 нм. Это стабильно существующее образование, связь между. "1ротонами которого осуществляет один-единственный электрон. Другим примером вещества с дефицитом валентных электронов может служить молекула диборана (борэтан) ВгНб. В отличие от этана СгНб в молекуле диборана всего 12 валентных электронов. (6 от двух атомов бора и 6 электронов от атомов водорода). Изучение свойств диборана позволило установить строение его молекулы (рис. 54). Атомы водорода, через которые связываются два атома бора, называются мостиковыми. На рис. 54 мостиковые атомы водорода связаны с бором пунктирными линиями. Кроме того,, мостиковые атомы водорода лежат на плоскости, перпендикулярной плоскости расположения атомов бора. По своей геометрии ди-боран представляет собой два тетраэдра с общим ребром из мос-тиковых атомов водорода. Каждый мостиковый атом водорода образует две мостиковые связи Как видно из рис. 54, в молекуле диборана восемь межатомных связей, которые обслуживают всего лишь 12 электронов (вместо 16). Это возможно потому, что каж- [c.118]

Гипотеза Григоровича. По мнению В. К. Григоровича, расположение атомов в твердых и жидких простых веществах определяется, в основном, их электронным строением [8]. В металлической решетке, где внешние электроны положительных ионов сильно возбуждены вследствие возмущающего действия соседних атомов, сравнительно небольшой прирост температуры может быть достаточным для наступления перекрытия и обменного взаимодействия внешних р оболочек ионов, не перекрывающихся при низких температурах ([8], стр. 202). Так, например, объемноцентрированная кубическая структура натрия, область существования которой простирается от 30 К до температуры плавления, по Григоровичу, может быть объяснена с помощью следующих соображений. Из экспериментальных данных (об оптических свойствах, эффекте Холла и т. д.) известно, что натрий в твердом и жидком состоянии имеет один электрон проводимости на атом. Это означает, что его валентный электрон с Зз уровня переходит в электронный газ. Атомы натрия в конденсированном состоянии имеют внешнюю 25 2р оболочку. Взаимодействие ионов с электронным газом приводит к сближению и перекрыванию р-орбиталей внешних р оболочек ионов, в результате чего возникают обменные / вухэлектронные о-связи, направленные по трем осям прямоугольных координат. Образование шести связей каждым атомом со своими соседями приводит к простой кубической ячейке со свободным объемом в центре, который может быть заполнен таким же ионом. Так, из двух простых кубических под-решеток, энергетически невыгодных, а потому редко реализующихся в металлах, образуется ОЦК структура, одна из трех типичных металлических структур. Гипотеза Григоровича иллюстрируется рис. 43. Точно так же обосновывается возникновение ОЦК структур и у других щелочных металлов. Для лития, ионы которого имеют 15 оболочку, возникновение ОЦК структуры связывается с предположением о переходе 8 электронов на р уровни. [c.175]

Существуют также соединения, в которых на каждую связь приходится меньше двух электронов. Для молекулярного иона водорода энергия связи составляет 267 кДж/моль при длине ее 0,106 нм. Это стабильно существующее образование, связь между протонами в котором осуществляет единственный электрон. Другим примером вещества с дефицитом валентных электронов может служить молекула диборана (борэтан) ВгНе- В отличие от этана СгНе в молекуле диборана всего 12 валентных электронов (6 от двух атомов бора и 6 от атомов водорода). Изучение свойств диборана позволило установить строение его молекулы (рис. 48). Атомы водорода, через которые связываются два атома бора, называются мастиковыми. На рис. 48 мостиковые атомы водорода связаны с бором пунктирными линиями. Кроме того, мостиковые атомы водорода лежат на плоскости, перпендикулярной плоскости расположения атомов бора и остальных четырех атомов водорода. По своей геометрии диборан представляет собой два тетраэдра с общим ребром из мостиковых атомов водорода. Каждый мостиковый атом водорода образует две мостиковые связи. Как видно из рис. 48, в молекуле диборана восемь межатомных связей, которые обслуживаются всего лишь 12 электронами (вместо 16). Это возможно потому, что каждый мостиковый атом водорода может образовать с двумя атомами бора двухэлсктронную трехцентровую связь В—И—В. При образовании последней возможно перекрывание двух гибридных ярЗ орбиталей от двух атомов бора и -орбитали атома водорода (рис. 49). Ввиду изогнутости мостиковой связи В---И—В и ее иногда называют "банановой" связью [c.87]

Этот вывод иллюстрируется двумя родственными между собой структурами, 80з и ЗОг, изображенными на рис. 8.4. Триоксид серы имеет плоскую треугольную структуру, как этого и следует ожидать для молекулы с тремя а-связываю-щими электронными парами вокруг центрального атома. В диоксиде серы одна ст-связь заменяется неподеленной электронной парой. Однако, поскольку эта пара электронов также стереоактивна, атом серы и два остающихся атома кислорода в молекуле ЗОг сохраняют приблизительно такое же пространственное расположение, как и в соответствующем фрагменте молекулы 80з. В обеих молекулах центральный атом окружен одинаковым числом валентных электронных пар, которые располагаются вокруг него приблизительно одинаково. Это и позволяет описывать структуру молекулы ЗОг как фрагмент плоской треугольной структуры молекулы [c.134]

Джиллеспи рассмотрел пространственное расположение не-спаренных электронов (от 5 до 9) или электронных пар с простой и в некотором смысле новой точки зрения. Во-первых, он предположил, что электронные пары валентного уровня находятся на одинаковом среднем расстоянии от ядра. Стрвго говоря, это будет верно только для двух, трех, четырех и шести электронных пар, которые связывают центральный атом с идентичными атомами или группами. Во-вторых, он предположил, что наиболее вероятное распределение электронных пар такое же, как и некоторого числа частиц на поверхности сферы, происходящее под действием сил, подчиняющихся одному определенному закону. Так как электроны с одним и тем же спином должны подчиняться принципу Паули, то они должны вести себя так, как если бы между ними действовали силы, увеличивающиеся с ростом перекрытия орбиталей электронов с одним и тем же спином. Следовательно, можно предположить, что эта сила взаимодействия изменяется обратно пропорционально межэлектронному расстоянию с некоторым большим показателем степени —1/г". Распределение частиц на поверхности сферы, подчиняющееся такому силовому закону, можно получить, определив максимально возможное расстояние между любыми двумя частицами. Эта задача, так же как и аналогичная [c.198]

МпРб (и далее к Ы1Рб ). Однако в случае Т Ре уровень на котором находится неспаренны й электрон, расположе довольно высоко (около —0,1 ат. ед.), и авторы [130] связывают этот результат с легкой способностью Ti + к окислению. С другой стороны, глубокое расположение уровня t2g в МпРе (около —0,4 ат. ед.) согласуется с тем, что в этом соединении ион МпЗ+ имеет высокую формальную степень окисления. [c.125]

Если, однако, используется лишь одна из -АО, то пять других валентных электронов могут распределяться следующим образом по одному на каждую из трех ст-МО, связывающих атом серы с двумя И-группами и одним атомом кислорода, который дополнительно еще связывается с помощью яй.р-связи. В результате остается свободная пара, которая предположительно займет орбиталь в основном я-характера. Полагают, что такое расположение характерно для сульфоксидов ВгЗО. Но свободная пара может образовать связь со вторым атомом кислорода, причем будет образовываться сульфон. В последнем соединении уже невозможно различить между собой связи кислород — сера, и, следовательно, истинная структура не отражается формулой, в которой имеется два тина атомов кислорода — один, удерживаемый с помощью одной ст- и одной я-связей, а другой — с помощью диполярной связи. Более предпочтительным изображением является мезомерная структура, аналогичная описанной выше [c.433]

Цитохромы образуют семейство окращенных белков, объединяемых наличием в их молекуле связанной группы гема принимая один электрон, атом железа, входящий в состав гема. восстанавливается - переходит из состояния Fe III в состояние Fe II. Гем содержит порфириновое кольцо и атом железа, прочно связанный с помощью четырех азотных атомов, расположенных в углах квадрата (рис. 7-27). Близкие по строению порфириновые кольца определяют красный цвет крови и зеленый цвет листьев, связывая железо в гемоглобине (разд. 10.5.3) и магний в хлорофилле (разд. 7.3.6). Из множества белков дыхательной цепи. хучще всего изучен цитохром с его трехмерная структура была определена методом рентгеноструктурного анализа (рис. 7-28). [c.451]

Механизм функционирования галоалкандегалогеназы. Авторы ряда работ применили рентгеновскую кристаллографию к изучению механизма каталитического акта галоалкандегалогеназы (табл. 1.10) [503 -505]. Трехмерные структуры фермента, монокристалл которого постоянно находится в маточном растворе, были расшифрованы по картам электронной плотности, рассчитанным по дифракциям образца в отсутствие и в присутствии субстрата 1,2-дихлорэтана [504]. При pH 5 и 4°, условии, далеком от оптимального, (pH 8,2 и 22°), субстрат связывался с активным центром, однако развития каталитической реакции не происходило. Образовавшийся невалентный фермент-субстратный комплекс Михаэлиса оставался стабильным как угодно долго, и поэтому его структура могла быть определена при использовании излучения рентгеновской трубки, экспозиции в 48 ч и сохранении всех других условий анализа нативного фермента. Найденное расположение субстрата в активном центре в схематической форме представлено на рис. 1.39. Один атом хлора ( lj) в комплексе располагается на расстояниях 3,6 и 3,2 A от атомов азота боковых цепей Тгр-125 и Тгр-175 и взаимодействует с водородами двух связей N-H. Другой атом хлора ( I2) стабилизирован дисперсионными взаимодействиями с бензольными кольцами Phe-128 и Phe-172. В найденной конформации субстрата в активном центре атом углерода С] сближен с кислородом 0° боковой цепи Asp-124 (3,8 А), что главным образом и обусловливает продуктивность невалентного комплекса. При нагревании кристаллического образца до комнатной температуры происходит разрыв связи С]-С1], [c.148]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология