Направленность связей и гибридизация атомных орбиталей

Характеристиками ковалентной связи являются ее направленность и гибридизация атомных орбиталей. Направленность ковалентной связи - это то направление, по которому происходит максимальное перекрывание электронных облаков. Гибридизация атомных орбиталей это самопроизвольный, энергетически выгодный процесс усреднения электронных облаков до полной их равноценности. Ниже рассмотрим примеры исследования ковалентной связи с указанием направленностей и гибридизаций линейная направленность (180°) зр-гибридизация угловая плоскостная направленность (120°) - зр -гибридизация тетраэдрическая направленность (109°28 ) зр -гибридизация. [c.12]

Основные положения теории химического строения органических соединений А, - М. Бутлерова. Квантовомеханические представления в химии. Гибридизация атомных орбиталей. Природа и виды химической связи в органических молекулах. Ковалентная связь и ее особенности. Направленность в пространстве. Семиполярная связь. Типы органических реакций. Понятие механизма химических реакций. [c.169]

Образование химических связей в органических соединениях. Гибридизация атомных орбиталей. Направленность связи [c.189]

В соответствии с представлениями о гибридизации атомных орбиталей атома углерода в алканах (л/) -гибридное состояние), каждый из атомов углеродной цепи в их молекулах образует связи, направленные от центра (углеродный атом) к углам тетраэдра, т.е. под углом 109°28 друг к другу. [c.17]

Характеристики связей электрические динольные моменты, эффективные заряды атомов, степень ионности, направленность и насыщенность, энергия и длина связи. Метод валентных связей и особенности используемой в нем волновой функции. Сигма- и пи-связи. Типы гибридизации атомных орбиталей и геометрия молекул. Нено-деленные электронные пары молекул. [c.145]

В последующих курсах по органической химии студенты будут встречать еще одно вводимое здесь представление - гибридизация атомных орбиталей. Преподаватель должен сам рещить, как ему быть с введением математического описания гибридизации, но в любых курсах обязательно следует обратить внимание учащихся на направленный характер полученных гибридных орбиталей и соответствующую молекулярную геометрию. Раздел о кратных связях в соединениях углерода можно использовать для иллюстрации основных положений метода гибридизации орбита-лей. [c.577]

Вопросы для самопроверки 1. Что такое химическая связь Каковы причины ее образования 2. Какие количественные характеристики химической связи известны Как влияет на тип связи электроотрицательность элементов 3. Какая химическая связь называется ковалентной Виды ковалентной связи. Как метод валентных связей (ВС) объясняет образование ковалентной связи Какие свойства ковалентной связи известны 4. Как метод ВС объясняет постоянную ковалентность кислорода и фтора и переменную ковалентность фосфора, серы и хлора 5. В чем сущность гибридизации атомных орбиталей Какие виды гибридизации атомных орбиталей известны Как влияет гибридизация атомных орбиталей на пространственную структуру молекул 6. Какая химическая связь называется кратной Что такое а-и п-связь Электроны в каких состояниях принимают участие в образованип а- и п-связи 7. Какие молекулы называются полярными и какие неполярными Что служит мерой полярности молекулы В каких единицах выражают дипольный момент 8. Что такое ионная связь и при какпх условиях она возникает Обладает ли ионная связь направленностью и насыщаемостью 9, В чем сущность метода молекулярных орбиталей (МО) Какие молекулярные орбитали называются связывающими и какие разрыхляющими 10. Какая химическая связь называется металлической 11. Как химическая связь определяет свойства веществ Приведите примеры соответствующих соединений. [c.18]

Направленность ковалентной связи. Гибридизация атомных орбиталей. Выше ( 40) уже отмечалось, что наибольшая прочность ковалентной связи достигается при максимальном перекрывании взаимодействующих электронных облаков. Такое пере- [c.129]

Часто в образовании нескольких химических связей участвуют различные атомные орбитали одного и того же атома. Например, в молекуле метана четыре химические связи образованы путем перекрывания трех р- и одной -орбитали атома углерода с четырьмя -орбиталями атомов водорода. Так как энергия и форма - и р-орбиталей различны, то можно было бы ожидать, что одна из четырех связей в молекуле метана будет отличаться от других связей по прочности и по характеру направленности. Однако эксперименты показали, что все четыре связи в молекуле метана равноценны. Этот и другие подобные факты удалось объяснить при помощи теории гибридизации атомных орбиталей. [c.49]

Представления о гибридизации атомных орбиталей, определяющей направление валентных орбиталей и, следовательно, химических связей в молекуле, были введены Л. Полингом в 30-х годах нашего столетия. Понятие гибридизации орбиталей тесно связано с понятием о так называемых локализованных МО. [c.137]

При образовании молекулы воды происходит гибридизация атомных орбиталей кислорода, в результате чего вместо отдельных облаков электронов, находящихся на различных энергетических подуровнях, возникают четыре гибридных (смешанных) электронных облака ( р -гибридизация). При этом два гибридных облака, участвующих в образовании ковалентной связи, вытягиваются в направлении атомов водорода, чем обеспечивается [c.13]

Направленность связей и гибридизация атомных орбиталей. Важной характеристикой молекулы, состоящей более чем из двух атомов, является ее геометрическая конфигурация. Она определяется взаимным расположением атомных орбиталей, участвующих в образовании химических связей. [c.98]

Гибридизация атомных орбиталей. Возбужденный атом бериллия имеет конфигурацию 2з 2р , возбужденный атом бора — 2з 2р и возбужденный атом углерода — 2з 2р . Поэтому можно считать, что в образовании химических связей могут участвовать не одинаковые, а различные атомные орбитали. Например, в таких соединениях как ВеСЬ, ВСЬ, ССЦ должны быть неравноценные по прочности и направлению связи, причем 0-связи из р-орбиталей должны быть более прочными, чем связи из -орбиталей, так как для р-орбиталей имеются более благоприятные условия для перекрывания. Однако опыт показывает, что в молекулах, содержащих центральные атомы с различными валентными орбиталями (5, р, й), все связи равноценны. Объяснение этому [c.99]

Образование гибридных зр-, зр - и р -орбиталей называется соответственно зр-, зр - и хр -гибридизацией. Направленность ковалентных связей в пространстве определяется направленностью в нем гибридных орбиталей. Следует отметить, что гибридизация (смешивание) атомных орбиталей может происходить как в отсутствие на них электронов, так и при наличии на орбитали электронной пары. [c.86]

Несовпадение рассчитанного и наблюдаемого окружения свидетельствует о ковалентности связей в решетке. Например, в HgS (структурный тип сфалерита, но г+/л = 0,65) доминирует sp -гибридизация атомных орбиталей ртути, и решетку этого и подобных соединений лучше рассматривать как бесконечную ковалентную, чем как ионную. Выше ионные решетки рассматривались как составленные из абсолютно упругих, несжимаемых шаров — катионов и анионов. При увеличении степени ковалентности связей увеличивается взаимная поляризация атомов, их размеры изменяются, а взаимное расположение начинает подчиняться определенной направленности гибридных орбиталей. [c.78]

Книга всесторонне и доходчиво, а самое главное методологически правильно знакомит с теорией химической связи и результатами ее применения к описанию строения и свойств соединений различных классов. Сначала изложены доквантовые идеи Дж. Льюиса о валентных (льюис овых) структурах и показано, что уже на основе представлений об обобществлении электронных пар и простого правила октета при помощи логических рассуждений о кратности связей и формальных зарядах на атомах удается без сложных математических выкладок, как говорится на пальцах , объяснить строение и свойства многих молекул. По существу, с этого начинается ознакомление с пронизывающими всю современную химию воззрениями и терминами одного из двух основных подходов в квантовой теории химического строения-метода валентных связей (ВС). К сожалению, несмотря на простоту и интуитивную привлекательность этих представлений, метод ВС очень сложен в вычислительном отношении и не позволяет на качественном уровне решать вопрос об энергетике электронных состояний молекул, без чего нельзя судить о их строении. Поэтому далее квантовая теория химической связи излагается, в основном, в рамках другого подхода-метода молекулярных орбиталей (МО). На примере двухатомных молекул вводятся важнейшие представления теории МО об орбитальном перекрывании и энергетических уровнях МО, их связывающем характере и узловых свойствах, а также о симметрии МО. Все это завершается построением обобщенных диаграмм МО для гомоядерных и гете-роядерных двухатомных молекул и обсуждением с их помощью строения и свойств многих конкретных систем попутно выясняется, что некоторые свойства молекул (например, магнитные) удается объяснить только на основе квантовой теории МО. Далее теория МО применяется к многоатомным молекулам, причем в одних случаях это делается в терминах локализованных МО (сходных с представлениями о направленных связях метода ВС) и для их конструирования вводится гибридизация атомных орбиталей, а в других-приходится обращаться к делокализованным МО. Обсуждение всех этих вопросов завершается интересно написанным разделом о возможностях молекулярной спектроскопии при установленни строения соединений здесь поясняются принципы колебательной спектро- [c.6]

И направленной в сторону, противоположную (от атома углерода) трем эквивалентным и взаимно перпендикулярным связям. Однако на практике этого не наблюдается, все четыре связи в СН4 эквивалентны и направлены в пространстве одна относительно другой под углом 109,5°. Такой результат объясняется в методе ВС с помощью гибридизации атомных орбиталей многовалентного атома. [c.98]

Для объяснения отличия валентных углов в молекулах НгО и ННз от 90° нужно принять во внимание, что при образовании молекулы форма атомных электронных облаков может измениться по сравнению с их исходной формой в свободных атомах вместо неравноценных - и р-облаков могут образоваться равноценные смешанные или гибридные электронные облака происходит так называемая гибридизация атомных орбиталей. Такая деформация электронных облаков требует затраты энергии. Но в результате гибридизации электронные облака вытягиваются по направлению к взаимодействующему атому, благодаря чему увеличивается их перекрывание с электронным облаком этого атома. Более полное перекрывание валентных электронных облаков приводит к образованию более прочной химической связи и, следовательно, к дополнительному выделению энергии. Этот выигрыш энергии достаточен, чтобы с избытком скомпенсировать затраты энергии, необходимые для осуществления гибридизации. [c.131]

В качественной теории МО получаемые в результате приближенных решений уравнения Шрёдингера молекулярные орбитали многоатомных молекул являются в общем случае многоцентровыми функциями — линейными комбинациями АО нескольких атомных центров. Такое описание не связано прямо с понятием химической связи в структурной теории, где связь представляет собой локальное свойство, относящееся к двум соседним атомам. Можно преобра 5овать атолшые орбитали таким образом, чтобы придать им направленность, характерную для конфигурации образуемых данным атомом химических связей, и на основе этих новых (гибридных) АО подойти к описанию и прогнозированию геометрии молекул. Представления о гибридизации атомных орбиталей были введены в 30-х годах нашего столетия Л. Полингом. Понятие о гибридизации орбиталей тесно связано с понятием [c.381]

Гибридизация атомных орбиталей. Возбужденный атом бериллия имеет конфигурацию 2х 2р , возбужденный атом бора — 2х 2р и возбужденный атом углерода —,2з 2р . Поэтому можно считать, что в образовании химических связей могут участвовать не одинаковые, а различные атомные орбитали. Например, в таких соединениях, как ВеСЬ, ВС1з, ССЬ, должны быть неравноценные по прочности и направлению связи, причем (Т-связи из р-орбиталей должны быть более прочными, чем а-связи из -орбиталей, так как для р-орби- [c.106]

Для более сложных молекул многоэлектронную волновую ф-цию представляют в виде антисимметризированного в соответствии с принципом Паули произведения всех двухэлектронных ф-ций типа Хдв(1,2) и ф-ций, описывающих состояние электронов внутр. оболочек, неподеленных электронных пар и неспаренных электронов, не занятых в двухцентровых связях. Отвечающее этой ф-ции распределение валентных штрихов, соединяющих атомы в молекуле, наз. валентной схемой. Такой подход наз. приближением идеального спаривания или приближением локализованных электронных пар. Электроны соотносят отдельным атомам и в соответствии с осн. идеей приближения Гайтлера-Лондона их состояния описывают атомными орбиталями. Согласно вариационному принципу (см. Вариационный метод), приближенную волновую ф-цию выбирают так, чтобы она давала миним. электронную энергию системы или, соответственно, наиб, значение энергии связи. Это условие, вообще говоря, достигается при наиб, перекрывании орбиталей, принадлежащих одной связи. Тем самым В. с. м. дает обоснование критерия макс. перекрывания орбиталей в теории направленных валентностей. Лучшему перекрыванию орбиталей, отвечающих данной валентной связи, способствует гибридизация атомных орбиталей, т.е. участие в связи не чистых 5-, р-или -орбиталей, а их линейных комбинаций, локализованных вдоль направлений хим. связей, образуемых данным атомом. [c.345]

Одно из существ, св-в К. с.-ее насыщаемость при ограниченном числе валентных электронов в областях между ядрами образуется ограниченное число электронных пар вблизи каждого атома. Именно это число тесно связано с традиц. понятием валентности атома в молекуле. Др. важное св-во К. с.-ее направленность в пространстве, проявляющаяся в примерно одинаковом геом. строении родственных по составу мол. фрагментов. Напр., фрагмент СН2 в разл. насыщ. углеводородах имеет примерно одно и то же строение. Направленность К. с. часто связывают с гибридизацией атомных орбиталей, из к-рых составляется мол. орбиталь, отвечающая К. с. [c.420]

Классич. теория хим. строения и первонач. электронные представления оказались не в состоянии удовлетворительно описать на языке структурных ф-л строение мн. соед., напр, ароматических. Совр. теория связи в орг. соед. основана гл. обр. на понятии орбиталей и использует молекулярных орбиталей методы. Интенсивно развиваются квантовохим. методы, объективность к-рых определяется тем, что в их основе лежит аппарат квантовой механики, единственно пригодный для изучения явлений микромира. Методы мол. орбиталей в О. х. развивались от тостого метода Хюккеля к валентных связей методу, ЛКЛО-приближению и др. Широко используются представления о гибридизации атомных орбиталей. Этап проникновения орбитальных концепций в О.х. открыла резонанса теория Л. Полинга (1931-33) и далее работы К. Фукуи, Вудворда и Р. Хофмана о роли граничных орбиталей в определении направления хим. р-щга. Теория резонанса до сих пор широко используется в О. X, как метод описания строения одной молекулы набором канонич. структур с одинаковым положением ядер, но с разньтм распределением электронов. [c.398]

Далее проводят гибридизацию орбиталей. Математически рассчитаны различные комбинации 8- и р-орбиталей, и найдены смешанные гибридные) орбитали с наибольшей степенью направленности. Чем больше атомная орбиталь сконцентрирована в направлении связи, тем больше перекрывание и тем прочнее связь, которую она может образовать. Расчеты приводят к трем очень важным результатам а) лучшая гибридная орбиталь имеет значительно более направленный характер, чем 8- или р-орбиталь б) четыре лучшие орбитали точно эквивалентны друг другу в) эти орбитали направлены к углам правильного тетраэдра — расположение, при котором орбитали максимально фалены друг от друга (вспомните принцип запрета Паули). Угол между двумя орбиталями тетраэдрический и равен 109,5° (1,911 рад) (рис. 1.5). [c.19]

Важнейшие свойства К. с.— насыщаемость (существование нек-рого предельного числа двухцентровых двухэлектронных связей, образуемых атомом) и направленность, к-рая определяет пртстранств. строение молекул, ионов, радикалов и стереохим. результаты р-ций соединений с К. с. Причины направленности К. с. раскрываются квантовой химией, а осн. принципы хорошо описываются с использованием представлезий о гибридизации атомных орбиталей и теории отталкивания электронных пар валентных орбита-лей. Применение методов и представлений квантовой химии к описанию К. с. привело к значит, обогащению и расширению этого понятия по сравнению с его традиц. содержанием (двухцентровая двухэлектронная связь), в частности к вве-децшо таких понятий, как многоцентровые К. с. (см. Многоцентровая связь), сопряжение связей, координационная связь. в. И. Минкин. [c.264]

Направленность связей и гибридизация атомных орбиталей. Важной характеристикой молекулы, со-стоящеи более чем пз двух атомов, является ее геометрическая конфигурация. Она определяется с-залмнын [c.78]

Гибридизация атомных орбиталей. Возбужденный атом бериллия имеет конфигурацию 2з 2р возбужденный атом бора — 25 2/ и возбужденный атом Зтлерода — 25 2/з . Поэтому можно считать, что в образовании химических связей могут участвовать не одинаковые, а различные атомные орбитали. Наиример, в таких соединенпях как ВеСЬ, ВС1з, ССи должны быть неравноценные по прочности и направлению связи, причем [c.80]

Гибридизация атомкы.х электронных орбиталей. Метод гибридизации атомных орбиталей исходит из предположения, что прп образовании молекулы вместо исходных атомных 5-, р- и -электронных облаков образуются такие равноценные смешанные или гибридные электронные облака, которые вытянуты по направлению к соседним атомам, благодаря чему достигается их более полное перекрывание с электронными облаками этих атомоз. Такая деформация электронных облаков требует затраты энергии. Но более полное перекрывание валентных электронных облаков приводит к образованию более прочной химической связи и, следовательно, к допол П1тельиому выигрышу энергии. Ес,ли этот выигрыш энергии достаточен, чтобы с избытком скомпексггрозать затраты энергии на деформацию пс.ходных атомных электронных облаков, такая гибридизация приводит, в конечном счете, [c.129]

Гибридизация атомных орбиталей. При образовании молекулы вместо исходных s-, р- и -орбиталей атомов образуются смешанные или гибридные деформированные молекулярные орбитали, что приводит к образованкю более прочной химической связи. Вместо исходных s- и р-орбиталей образуются 2 равноценные гибридные орбитали (хр-орбитали). Это явление называется sp-гибридизацией. При гнбрггдизации одной s- и двух р-орбиталей образуется три хр -орбиталк. В этом случае гибридные орбитали лежат п одной плоскости и ориентированы под углом 120 . Примером может служить молекула БР .,. Если в гибридизации участвуют одна S- и три р-орбитали (зр -гибридизация), то в результате образуются 4 гибридные sp -орбитали, вытянутые в направлениях к вершинам тетраэдра, т. е. ориентированные под углом 109°28 друг к другу. Такая гибридизация характерна для молекул метана СН4. [c.34]

Рассмотренная теория гибридизации орбиталей центрального атома полезна при качественном описании локализованного характера химических связей во многих соединениях, их направленности в пространстве. Однако гибридизация атомных орбиталей — не единственный фактор, определяюшш -- еометрижекш молекул. Кроме [c.102]

Направление поляризации соответствует представлениям об ее индуктивной природе. Поляризация возникает вследствие первоначально неодинаковой гибридизации атомных орбиталей, из которых образуется связь, обозначенная стрелкой. Согласно этим представлениям, электроны связи между двумя подобными атомами, т. е. между атомами с одинаковыми атомными номерами, будут смещены в сторону атома с более высоким s-характером первоначальной атомной орбитали, т. е. в сторону более ненасыщенного из двух атомов (гл. I, разд. 4,6). Направление поляризации в молекулах толуола и фенил-ацетилена было определено экспериментально путем введения в пара-положение бензольного кольца заместителей с известныхм направлением поляризации (галогены, нитрогруппа) и измерения моментов замещенных углеводородов. Для расчета использовался приближенный метод сложения векторов. [c.114]

Полинг предполагает, что образование связей в переходных металлах обусловлено электронами в с1-, з- и ]0-состояниях, а не только электронами в -состоянии. Одни лишь -орбитали недостаточны для образования связи, и только гибридизация между й-, 5- и р-ор-биталями может привести к очень стабильным гибридным орбиталям. С этой точки зрения в IV периоде для образования связи пригодны одна 45-, три 4р- и пять 3 /-орбиталей и при полном их использовании связь может осуществляться девятью орбиталями. Если бы для связи использовались все девять возможных орбита-лей, то при переходе от К к Си следовало бы ожидать непрерывного увеличения прочности связи. Однако максимум прочности решетки достигается у хрома, а далее прочность уменьшается по направлению к никелю. Это привело Полинга к предположению, что только некоторые -орбитали пригодны для образования металлической связи, С учеюм магнитных свойств принимается, что для образования металлической связи из пяти -орбиталей пригодны только 2,56. Остальные 2,44 -орбитали являются атомными орбиталями. Электроны на атомных -орбиталях связаны с ядром атома и не участвуют в образовании металлической связи. Электроны связывающих -орбиталей полностью отделены от атома и коллективизированы в системе электронов кристалла. В свою очередь, атомные -орбитали, содержащие электроны с неспаренными спинами, обусловливают магнитные свойства металлов. Таким образом, Полинг различает связывающие -электроны, которые участвуют в ковалентных связях между соседними атомами кристалла и обеспечивают силы сцепления в металле и атомные -электроны, ответственные за парамагнетизм. Связывающие электроны описываются гибридными 5р-функциями, атомные же — просто -функциями. [c.148]

Если в состав молекулы входит несколько атомов, то их пространственное расположение определяется направленностью химических связей, которая зависит от ориентации атомных орбиталей в стабильном или возбужденном атоме (гибридизация), вступающем в реакцию. В результате взаимодействия атомов могут образоваться Молекулы не только линейные, но и плоские или пространственные. Простейшие случаи образования молекул различной конфигурации рассмотрим на примере образования соединения с водородом элементов II периода системы Д. И. Менделеева, допуская для упрощения, что различие в электроотрицательности не влияет на форму и симметрию орбиталей, а также не учитывая частных свойств гидридов бора (димер В2Н6) и бериллия [(BeH2)Jt]. В табл. 3.3 приведены структуры молекул водородных соединений элементов 2-го периода и их геометрическая характеристика. [c.78]

Как известно, атом углерода имеет четыре валентных электрона, из которых один находится на 5-атомной и три на р-атомных орбиталях. При образовании связей с четырьмя партнерами происходит 5рЗ-гибридизация и получаются четыре эквивалентные тетраэдрически направленные а-связи, характерные для насыщенных углеводородов. [c.17]

Направленный характер р-орбиталей способствует гораздо лучшему перекрыванию. Экспериментально установлено, что для гибридных орбиталей, образованных из 5- и р-атомных орбиталей, наибольшее перекрывание достигается при гибридизации типа зр. В табл. 9 приведены данцые для длин и энергий связей С—Н в различных соединениях. [c.110]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология