Тетраэдрические орбитали связи

Комбинация четырех орбиталей — одной а- и трех р-типа — приводит к 5р -гибридизации, при которой четыре гибридные орбитали симметрично ориентированы в пространстве под углом 109°28 (рис. 45) к четырем вершинам тетраэдра. Тетраэдрическое расположение связей и форма тетраэдра характерны для многих соединений четырехвалентного углерода, например [c.67]

В относительно простых случаях структуру ковалентных кристаллов можно объяснить и предсказать в рамках метода валентных связей. Так, структура алмаза (рис. 62) определяется тетраэдрическим расположением связей за счет перекрывания. чр -гибридных орбиталей атомов углерода. [c.98]

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]

Ион [Ni(NHз)4]2+ парамагнитен, и его магнитный момент отвечает двум неспаренным электронам. Ион имеет тетраэдрическое строение. Составьте диаграммы распределения электронов на 3гибридизации орбиталей связи в комплексном ионе [c.65]

Любой атом углерода, имеюш ий четыре одинарные связи, имеет тетраэдрическое расположение связей, и, следовательно, валентный угол X — С—X (X = Н, Г, С1, Вг и т. д.) в соответствуюш их молекулах всегда равен 109°28. Так, например, на рисунке 3.3 изображена молекула этана, в которой оба атома С имеют тетраэдрическое расположение связей. Теоретическое обоснование структуры подобных молекул впервые было предложено Л. Полингом на базе гибридизации атомных орбиталей — в данном случае в атоме углерода реализуется 8р -гибридизация (см. также следуюш ую задачу). [c.34]

Самой важной идеей, которую ввел Полинг в теоретическую органическую химию того времени, была идея гибридизации (у Полинга первоначально — квантизации ) электронных орбиталей углеродного атома, объясняющая выигрышем резонансной энергии стабилизацию тетраэдрического расположения связей насыщенного атома углерода (1928). Позднее, в 1931 г., Полинг распространил идею гибридизации на ненасыщенный атом углерода. В том же году аналогичные представления были развиты Слейтером. [c.76]

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]

Три 2/)-орбитали приведены на рис. 5.10. Орбиталь 2рх простирается в двух противоположных направлениях вдоль оси х и может быть использована при образовании связи в любом из этих направлений. Орбиталь 2ру может быть использована при образовании связи вдоль оси у, а орбиталь 2рг при образовании связи вдоль оси z. Таким образом, связи, образуемые р-орбиталями, находятся примерно под углом 90° одна к другой. Если эти орбитали приобретают некоторый 5-характер, то углы между связями возрастают, достигая 109°28 в случае тетраэдрических орбиталей, в которых 5-характер достигает 25%. [c.152]

Прочность этих орбиталей равна 2,694, т. е. гораздо больше прочности sp -тетраэдрических орбиталей (2,000). Эти четыре орбитали, направленные к вершинам квадрата, образуются с участием всего лишь двух 4р-орби-талей. Оставшаяся р-орбиталь также может быть использована атомом пикеля для образования еще одной (довольно слабой) связи. [c.796]

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]

Тетраэдрическое расположение связей характерно для многих соединений четырехковалентного углерода, например, СН4 (рис. 19). Вследствие 5р -гибридизации орбиталей атома азота аналогичную структуру имеет и комплексный ион МН4+. [c.63]

Элементы группы углерода (углерод, кремний, германий, олово и свинец) легко образуют четыре о-связи с четырьмя присоединенными атомами. Центральный атом в таких молекулах имеет тетраэдрическое окружение. Связи образуются за счет одной 5 и трех р валентных орбиталей центрального атома и соответствующей валентной орбитали каждого из четырех окружающих атомов. [c.140]

В приближении валентных связей 0-связь М—С может быть описана с помощью гибридных (Psp -. dsp - и р -орбиталей (см. с. 218). Несколько лучшее описание образования о-связей получа-ется при использовании ранее обсуждавшихся схем молекулярных орбиталей (описанных на с. 221 для октаэдрических и на с. 248 для тетраэдрических молекул). Связь между металлом и группами СО не может быть простой а-овязью и возникать только благодаря передаче неподеленной (т-пары каждого атома углерода металлу, потому что молекула СО представляет собой слабое основание по Льюису, которое не образует донорно-акцепторных связей с сильными льюисовыми кислотами типа ВРз. Ключ к разгадке прочности связей металл — углерод дает степень окисления металлов. Во всех приведенных примерах металлы формально находятся в нулевой степени окисления и имеют значительное число электронов на дважды заполненных -орбиталях. Эти электроны могут участвовать в образовании обратных связей благодаря dn—Ря-взаимодействию. Оно обсуждалось в разделе 11.2, где мы видели, что три -орбитали dxy, dxz и dy ) могут образовывать связь с лигандами, подходящими по симметрии, размеру и энер- [c.283]

Наиболее поразительны успехи орбитальной теории связи, развитой Полингом, в приложении к соединениям переходных металлов. Последние способны к образованию связей не только за счет 8- и р-орбиталей с высшими главными квантовыми числами, но также и за счет -орбиталей с мепьшими главными квантовыми числами (энергии таких 6,-, я- и р-орбиталей имеют близкие значения), которые пе заняты неподеленными электронными парами. Это значительно повышает возможности гибридизации. Полинг [13] показал, что если наряду с х- и р-орбиталями имеется -орбиталь, то в результате гибридизации могут образоваться четыре эквивалентные орбитали с угловыми величинами, равными 2,69, т. е. значительно большими, чем в случае тетраэдрических орбиталей связи, которые образуются за счет этих орбиталей, направлены к вершинам квадрата. По Полингу, в известных квадратных комплексах переходных металлов доступность орбиталей для образования связей точно совпадает с требованиями теории он предсказал палнчие квадратных конфигураций, в частности для четырехковалентных комплексов двухвалентного никеля, что в дальнейшем было подтверждено. Более того, Полинг показал, что, когда в образовании связей наряду с 8-и р-орбиталями могут иринимать участие две -орбитали, гибридизация всех шести орбиталей может привести к шести эквивалептпым орбиталям, имеющим значительную угловую величину, равную 2,92 связи, образованные за счет этих гибридных орбиталей, направлены к вершинам октаэдра. Наконец, Полинг установил, что способность орбиталей образовывать связи в известных октаэдрических комплексах переходных металлов согласуется с теорией. Если для образования связи используются четыре или пять -орбиталей, возможны и другие геометрические конфигурации связей [14]. причем некоторые из них известны [15]. [c.32]

Идея о гибридизации орбиталей связана с выводом о том, что гибридизованные орбитали имеют строго определенное направление в пространстве, отличное от направлений исходных орбиталей. Тетраэдрическая симметрия атома углерода хорошо объясняется с этой точки зрения. Поэтому геометрия молекулы должна зависеть от геометрии гибридных орбиталей составляющих ее атомов. Если в атомах имеются несвязывающие электроны, их размещают на негибридизованных орбиталях, так как гибридизация осуществляется именно в процессе соединения, т. е. во время образования химических связей. [c.135]

Согласно ему координационная ковалентная связь образуется за счет перекрывания ряда орбиталей центрального атома, число которых равно числу лигандов, с орбиталями лигандов. Донорно-акцептор-ная связь возникает как результат перекрывания валентных вакантных атомных орбиталей комплексообразова-телей с заполненными орбиталями донора-лиганда. Чем больше степень перекрывания орбита-лей центрального атома и лигандов, тем прочнее связь между ними. При этом исходные атомные орбитали должны быть гибри-дизованы в новый набор эквивалентных орбиталей, которые обладают определенными пространственными свойствами (табл. 16.2). Так, набор четырех тетраэдрических орбиталей строится из одной 5- и трех р-орбиталей. Пространственное расположение гибридизованных орбиталей определяет геометрию комплексного соединения. Используются з-, р -, ру-, р -, г -орбитали. Наиболее прочны -орбитали. [c.379]

Тетрагидриды (от СН4 до ЗпН4) имеют правильную тетраэдрическую структуру, отвечающую использованию тетраэдрических зр -орби-талей связи с центральным атомом (углы между связями 109°5 , разд. 6.5). Другие гидриды имеют меньшие углы, приближающиеся к 90°, т. е. к значению для р-орбиталей связи (разд. 6.7). [c.182]

В разделе 8.11 указывалось, что в молекуле СО атом углерода имеет неподеленную пару электронов, орбиталь которой направлена в сторону, противоположную той, где расположен атом кислорода. Эти два электрона могут участвовать в образовании допорной связи между атомами С и В без существенного перераспределения заряда, поскольку они могут перейти па пустую тетраэдрическую орбиталь атома бора. Точно таким же образом объясняется образование комплекса ВНзН(СНз)з, где атом бора принимает на свободную орбиталь неподеленные электроны, находящиеся на четко направленных орбиталях группы Ы(СНз)з (раздел 8.10). [c.392]

Решение проблемы метильных мостиков лежит в признании многоцентровой связи, как в случае боранов (гл. 10). Например, предполагается, что в [А1 (СНз)з1., каждый атом алюминия гибридизу-ется, в некотором смысле приближаясь, хотя и не точно, к тетраэдрической зр -гибридизации. Затем он иснользуетдве такие орбитали и два своих электрона и образует две нормальные двухцентровые связи с концевыми метильными группами. В таком случае фрагменты А (СНд)2 имеют две гибридные орбитали и один электрон, способный к образованию дальнейшей связи. Мостиковые метильные группы являются обычными метильными группами и поэтому имеют пустую приблизительно 5р- -гибридную орбиталь и один электрон для связи. Эти фрагменты затем сочетаются почти тем же способом, как 2ВН2 и 2Н- в ВоНв. Орбиталь метила и одна орбиталь от каждого атома алюминия перекрываются и образуют трехцентровую орбиталь связи, которую затем заселяют два электрона. На рис. [c.150]

Ответ. При образовании Н С12 возникают две связи Н —С1. И имеет два валентных б5-электрона и вакантные 6)в-орбитали, из которых образуются р-гибридные орбитали, что объясняет линейную структуру молекулы НеСЬ. Для образования ВС1з необходимы три орбитали, у атома В имеются два валентных 2а- и один 2р-электрон, а также вакантные 2р-орбитали в этом случае происходит образование 5р -гиб-ридных орбиталей, что объясняет плоскую треугольную стр т туру ВСЬ. Для образования РСЦ необходимы четыре орбитали, ион Р+ имеет два валентных 3 - и два Зр-электрона и еще две вакантные Зр-орбита-лн и, таким образом, может принять четыре дополнительных электрона в этом случае происходит образование 5р -гибридных орбиталей, что объясняет тетраэдрическое расположение связей в ионе РС14. [c.441]

Для обеих формул координационное число фосфора равно 4, но правильной будет первая из них. Действительно, три атома F и один атом О формируют а-связи с sp -гибридными (тетраэдрическими) орбиталями атома Р. Затем одна из пяти 3d-op-биталей атома Р перекрывается с 2р-орбиталью атома О и образует пятую, р — л-связь, дополнительно стабилизирующую молекулу (рис. 6.1,г). [c.147]

Полученный набор орбиталей полностью эквивалентен набору атомных орбиталей, из которых он построен, но преимущество его состоит в том, что он лучше описывает возможность атома углерода образовывать тетраэдрически направленные связи. Подобным образом можно построить гибридные орбитали, комбинируя одну s- и одну р-орбиталь [c.258]

Молекула метана образуется благодаря перекрыванию -орбиталей атомов водорода с зр -тнбрицными орбиталями углерода. Так как гибридные орбитали в основном локализованы вдоль тетраэдрических осей, связи С—Н будут также направлены вдоль этих осей при этом достигается максимальное перекрывание при заданном межъядерном расстоянии. [c.104]

Тетраэдрическое расположение свяяей обнаружено в комплексах двухвалентных бериллия, цинка, кадмия и ртути, а также трехвалентных бора, алюминия и галлия. Эти элементы не имеют -орбиталей, сравнимых по энергии с 5- и р-орбиталями валентной оболочки. Поэтому при координационном числе четыре следует ожидать тетраэдрическое расположение связей. (Для некоторых [c.248]

Были предложены и усложненные трактовки связи в насыщенных углеводородах. Из них наиболее приемлемы, по-видимому, варианты, разработанные Поплом и Сантри 169] и Гоффманом [36]. Они построили приближение типа Хюккеля па основе линейной комбинации водородных и гибридных углеродных орбиталей и предположили, что резонансные интегралы пропорциональны соответствующим интегралам перекрывания. На рис. 16.2 приведены принятые ими значения параметров для двух соседних атомов углерода в случае тетраэдрической гибридизации (ф — разность азимутальных углов двух тетраэдрических орбиталей, включенных в Рсс). С -Приближе-ние Сандорфи соответствует пренебрежению всеми интегралами р, кроме Рс- [c.401]

То, что валентные углы в соединениях трехковалентного фосфора занимают промежуточное положение между значениями 90° и 109°28, можно объяснить как эффект, связанный с наличием не-поделенной пары элeктpoнoв . По своему расстоянию от ядра 5-и р-орбитали одного и того же слоя отличаются мало, но они сильно отличаются по угловому распределению. Для р-орбиталей, сконцентрированных вдоль трех перпендикулярных осей, величина углового распределения будет в ]/3 раз больше, чем для з-орбитали. Отсюда следует, что 5—5-связь должна иметь энергию - примерно в 3 раз меньшую, чем 5 — р-связь, и быть слабее р — р-связи примерно в 3 раза, так как расчетным путем было установлено , что энергия связи приблизительно пропорциональна произведению величин угловых частей связывающих орбиталей двух атомов. Величину угловой части связывающей орбитали Полинг называет прочностью связывающей орбитали, причем она равна для 5-орби-тали 1, для р-орбитали 3, для -орбитали Можно показать что прочность гибридной 5р -орбитали имеет в данном масштабе значение 2. Отсюда можно сделать вывод, что при образовании связей, включающих р-орбитали, всегда преобладает тенденция к гибридизации с образованием тетраэдрических орбиталей, так как при этом возникают более прочные связи. [c.33]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология