Образование связи углерод-элемент

Образование связи углерод-элемент......... [c.8]

Химические свойства углеводородов определяются реакционной способностью углерод-углеродных и углерод-водородных связей, т.е. связей ковалентных и малополярных. Введение в углеродный скелет органической молекулы заместителя приводит к образованию связи углерод-элемент, которая, как правило, полярна, поскольку атомы углерода и элемента обычно заметно различаются по электроотрицательности (см. разд. 1.1.3). В полученных производных реакционным центром чаще всего являются атомы углерода, связанного с заместителем, или самого заместителя. При изучении реакционной способности органических соединений, содержащих заместители в углеродном скелете, следует обращать особенное внимание на взаимное влияние замещающей группы (или атома) и углеводородного радикала. Простейшими соединениями, при рассмотрении которых могут быть выявлены особенности такого-влияния, являются галогенпроизводные углеводородов. Введение атомов галогена в молекулу углеводорода отражается на свойствах углеродного скелета. Примерами могут служить присоединение бромоводорода к [c.116]

Образование связи углерод-элемент 745 [c.4]

Вначале будут рассмотрены реакции, сопровождающиеся образованием связи углерод—элемент, а затем-связи углерод-углерод [c.108]

Образование связи углерод-элемент [c.253]

Образование связей углерод—элемент неоднократно наблюдалось при восстановлении карбонильных, ненасыщенных и гало идо замещенных соединений на катодах из ртути, свинца, кадмия, олова и некоторых других металлов, а также при восстановлении ненасыщенных и галоидозамещенных соединений на графитовых катодах в присутствии суспензий серы, фосфора, селена или теллура. Выходы продуктов низкие или умеренные и изредка составляют 60—70%. Тем не менее эти процессы представляют несомненный интерес, позволяя осуществлять синтез элементоорганических соединений наиболее прямым путем, минуя промежуточные стадии. [c.54]

Применение 0-связанных металлоорганических соединений в качестве моделей для изучения механизмов разрыва и образования связи углерод — элемент было чрезвычайно плодотворно. Несомненно, это направление получит дальнейшее развитие как в смысле детализации механизмов уже известных реакций, так й обращения к соединениям других металлов, которые ранее не исследовались. [c.356]

По характеру связей углерод — элемент (С—Э) элементоорганические соединения делятся на две группы производные непереходных и переходных элементов. Непереходные элементы образуют с атомом углерода типичные а-связи за счет электронов внешней оболочки. Их внутренние оболочки содержат максимально возможное количество электронов (2, 8, 18) и участия в образовании связей не принимают. [c.334]

Водород в своих соединениях склонен образовывать ковалентные связи с атомами других элементов. Свойства связей водород — элемент похожи, скорее, на свойства связей углерод— элемент, чем на свойства сильно ионных связей, образованных щелочными элементами. Как и галогены, водород скло- [c.554]

Элементы, находящиеся в первом основном ряду таблицы периодической системы элементов, как бор, углерод и азот, имеют по четыре электронных орбиты, которые могут быть использованы для образования связей. Они известны как 2s, 2рх, 2ру, 2pz — электронные орбиты. Каждая из орбит способна удерживать два электрона с противоположными спинами. Химическая связь (<г-связь) между двумя атомами образуется путем частичного перекрывания двух таких орбит, по одной от каждого атома, содержащих пару электронов противоположного спина. Так, нанример, атомы таких элементов, как бор, углерод и азот, имеющих суммарно по четыре орбиты, способны к образованию максимум четырех простых связей. [c.393]

Атом углерода имеет 6 электронов, 2 из которых образуют внутренний (1з ) слой, а 4 (2а 2р-) — внешний. Связи углерода с другими элементами преимущественно ковалентны. Обычная валентность углерода — IV. С наиболее активными металлами углерод проявляет степень окисления — 4 (например, в карбиде алюминия АГ-.Сз). Замечательная особенность атома углерода — способность соединяться между собой с образованием прочных длинных цепей, в том числе замкнутых. Число таких соединений огромно, все они составляют предмет органической химии. [c.131]

Современная химия достигла такого уровня развития, что существует целый ряд ее специальных разделов, являющихся самостоятельными науками. В зависимости от атомарной природы изучаемого вещества, типов химических связей между атомами различают неорганическую, органическую и элементоорганическую химии. Объектом неорганической химии являются все химические элементы и их соединения, другие вещества на их основе. Органическая химия изучает свойства обширного класса соединений, образованных посредством химических связей углерода с углеродом и другими органогенными элементами водородом, азотом, кислородом, серой, хлором, бромом и йодом. Элементоорганическая химия находится на стыке неорганической и органической химии. Эта третья химия относится к соединениям, включающим химические связи углерода с остальными элементами периодической системы, не являющимися органогенами. Молекулярная структура, степень агрегации (объединения) атомов в составе молекул и крупных молекул — макромолекул привносят свои характерные особенности в химическую форму движения материи. Поэтому существуют химия высокомолекулярных соединений, кристаллохимия, геохимия, биохимия и другие науки. Они изучают крупные объединения атомов и гигантские полимерные образования различной природы. Везде центральным вопросом для химии является вопрос о химических свойствах. Предметом изучения являются также физические, физико-химические и биохимические свойства веществ. Поэтому не только интенсивно разрабатываются собственные методы, но и привлекаются к изучению веществ другие науки. Так важными составными частями химии являются физическая химия и химическая физика, исследующие химические объекты, процессы и сопровождающие их явления с помощью расчетного аппарата физики и физических экспериментальных методов. Сегодня эти науки объединяют целый ряд других квантовая химия, химическая термодинамика (термохимия), химическая кинетика, электрохимия, фотохимия, химия высоких энергий, компьютерная химия и др. Только перечень фундаментальных наук химического направления уже говорит об исключительном разнообразии проявления химической формы движения материи и влиянии ее на пашу повседневную [c.14]

Кремний — элемент третьего периода. Его электронная формула Is 2s 2р поэтому у кремния в образовании связей могут принимать участие -орбитали, что определяет своеобразие свойств кремния по сравнению с углеродом. [c.284]

Первоначально термин окисление был введен в химию, как присоединение к элементам кислорода. Понять взаимосвязь приведенного в начале параграфа определения с исторически первым определением нетрудно, если вспомнить, что кислород — наиболее электроотрицательный элемент после фтора, и, следовательно, во всех соединениях кислорода, кроме РзО, электронная пара, образующая химическую связь кислорода с каким-либо другим атомом, оттянута в сторону кислорода. Таким образом, связанный с кислородом атом частично лишен своего электрона (в случае кратной связи — двух электронов) и поэтому может считаться окисленным. Число электронов, отданное атомом полностью (в случае образования иона) или частично (в случае образования связи с более электроотрицательным элементом), называют степенью окисления элемента. Чаще всего этим понятием пользуются применительно к соединениям кислорода и галогенов, хотя в принципе можно его распространить и на другие элементы и считать, например, водород в метане окисленным, а углерод — восстановленным, поскольку электроотрицательность углерода несколько выше, чем у водорода (соответственно 2,5 и 2,1). [c.252]

Двойные и тройные связи важны только для элементов второго периода — углерода, азота, кислорода [7]. Кратные связи у элементов третьего периода встречаются редко, и соединения с такими связями обычно неустойчивы [8], так как необходимые для их образования р-орбитали расположены далеко друг от друга, что затрудняет их перекрывание. Исключение составляют двойные связи С = 8, которые встречаются часто правда, соединения с такими связями, как правило, намного менее устойчивы, чем соответствующие соединения со связями С=0 (см., однако, разд. 2.7). Устойчивые соединения с двойными связями 51 —С и 51 = 51 встречаются редко, хотя некоторые примеры таких соединений известны [9], в том числе цис- и транс-изомеры по связи 81=81 [9а]. [c.24]

Остальные (соответственно три, две или одна) валентности углерода могут участвовать в образовании связи либо с углеродными атомами, либо с атомами водорода или других элементов. [c.102]

Атомы элементов, располагающихся в периодической системе справа от углерода, проявляют важную особенность во многих соединениях они не используют все валентные электроны для образования химических связей. Пары валентных электронов, не участвующие в образовании связей, называются свободными или непо-деленными. Такие электронные пары есть, в частности, в соединениях трехвалентного азота, кислорода, галогенов. [c.83]

Современное состояние учения о химической связи и строении молекул позволяет рассмотреть вопросы взаимного влияния атомов в составе молекул органических веществ более подробно и конкретно. Если сопоставить между собой связи, образованные атомом углерода и атомами других элементов, обладающих различной электроотрицательностью (ЭО), то можно оценить искажение электронного облака атома углерода, образовавшего связь (табл. 14.1). Следовательно, образуя ковалентно-полярные связи, [c.448]

Литийорганические соединения занимают особое место среди других металлоорганических соединений. Причина заключается в том, что они вместе с магнийорганическими соединениями (реактивами Гриньяра) широко используются в самых разнообразных реакциях образования связи углерод - элемент. Однако в отличие от реактивов Гриньяра литийорганические соединения находят также широкое применение в качестве ме-таллирущих агентов, особенно при металлировании СН-кислот для получения реакционноспособных карбанионов, используемых в дальнейших синтезах с электрофильными реагентами. Число литийорганических соединений очень велико, но эти металлирующие (литиирующие) агенты занимают среди них особое место. [c.5]

Прочность связей углерод — элемент убывает в ряду С, 51, Ое, 5п, РЬ при этом возрастает легкость их расщепления под воздействием галоидов и кислот. Способность к образованию цепочко-вых соединений падает в ряду С, 51, Ое. Если углерод образует цепи, содержащие до 1000 атомов, кремний — до 10—14, то германий — до 4 атомов в цепи и 6 атомов в циклах. [c.348]

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]

Максимальное число а-связей, которые могут образоваться из валентных в- и р-орбиталей одного атома, равно четырем. Поэтому непереходные эле енты второго периода образуют соединения с максимальным координационным числом 4. Эти элементы не имеют заполненных -орбиталей или доступных для образования связей пустых -орбиталей в следующей, надвалентной оболочке. Например, в молекуле СН центральный атом углерода насыщает свои валентные возможности, образуя четыре а-связи. Однако если центральным атомом является переходный металл четвертого периода (первого переходного периода), то в дополнение к четырем х- и р-орбиталям он имеет еще пять валентных -орбиталей. [c.222]

Атом бора имеет три валентных электрона и четыре валентные орбитали. Обычно он использует три орбитали, образуя 5р -гибриды в таких соединениях, как ВРз- Углерод имеет четыре валентных электрона и четыре орбитали. За исключением тех случаев, когда он образует кратные связи, эти орбитали используются для 5р -гибридизации. Атом азота имеет пять валентных электронов и четыре орбитали. Как правило, он образует три связи с другими атомами в структурах с тетраэдрической конфигурацией, а четвертая гибридная 5р -орбиталь у него занята неподеленной электронной парой (разд. 13-3). Углерод и азот способны образовывать двойные и тройные связи в результате я-перекры-вания, обсуждавшегося в разд. 13-4. По сравнению с длиной простой связи длина двойных связей, образуемых этими элементами, сокращается на 13%, а длина тройных связей-на 22%. Прочность кратной связи повыщается благодаря наличию электронов на связывающей молекулярной п-орбитали, возникающей в результате перекрывания атомных я-ор-биталей. Но перекрывание я-типа между орбиталями становится достаточно больщим для возникновения связи только при близком расположении атомов. По этой причине 81 и другие элементы третьего и следующих периодов неспособны образовывать кратные связи. Кремний имеет 10 внутренних электронов по сравнению с 2 в атомах С и N. Отталкивание этих внутренних электронов не позволяет двум атомам 81 сблизиться настолько, насколько это необходимо для достаточного я-перекрывания р-орбиталей и возникновения двойных связей. Несмотря на все попытки химиков синтезировать соединения со связями 81=81 и 81=С, ни одна из них до сих пор не увенчалась успехом. За небольшими исключениями, образование двойных и тройных связей ограничено элементами второго периода, в атомах которых число внутренних электронов не превышает 2. Исключения, к числу которых относятся 8=0, Р=0 и 81=0, объясняются перекрыванием между р- и -орбиталями, этот вопрос будет рассмотрен в разделе, посвященном кремнию. [c.271]

Атомная кристаллическая решетка в своих узлах содержит атомы многовалентных элементов, которые связаны друг с друго.м прочными ковалентными связями.. 4томной кристаллической решеткой характеризуется небольшой круг веществ — это элементарные и некоторые сложные вешества, образованные атомами углерода, кремния, германия, бора.. 4томным кристаллам свойственны очень большая твердость, мал ит летучесть, очень высокая темиература илавления. [c.70]

Число таких общих электронных пар, связывающих атом данного элемента с другими атомами, или, иначе говоря, число образуемых атомом ковалентных связей, называется ковалентностью по методу ВС (или спинеалентностью — по числу неспаренных электронов, предоставляемых атомом для образования связи) элемента в соответствующем соединении. Так, спинвалентность азота в молекулах N2 и NH3 равна трем, спинвалентность кислорода в молекулах Н2О и СО2 — двум, спинвалентность углерода в молекулах СН4 и СО2 — четырем. [c.105]

У лантанидов и актинидов незаполне 1ной оказывается третья снаружи оболочка —/-орбиталь с1- и /-орбитали также могут участвовать в образовании связей. ст-Связи атома углерода с переходными элементами непрочные и поэтому соединения, образовавшиеся только за счет внешних электронов, неустойчивы. Особенно малоустойчивы соединения алифатического ряда. Производные ароматического ряда более стабильны. [c.334]

Если для j-эленентоа некоторое упрочнение связи Э-Э обусловлено тем, что в образовании связи при перекрывании i-орбиталей некоторый вклад вносят р-орбитали, то для р-элементов связи короче (я потому и прочнее) в результате вклада i-состояний в основную р-связь. о наиболее отчетливо проявляется для углерода. Зависимость роста прочностн одинарной связи С-С от уменьшения ее длины близка к линейной (рис. 3.16). [c.364]

Гибридизация одной s- и трех р-орбиталей (sp -гибридизация), как уже указывалось, объясняет валентности углеродного атома. Образование sp -гибридных связей характерно также и для аналогов углерода — кремния и германия валентности этих элементов также имеют тетраэдрическую направленность. Может возникнуть вопрос — если гибридные орбитали обеспечивают большую концентрацию электронного облака между ядрами и, следовательно, более прочную связь, то почему они не возникают в НаО л NH3 На да шый вопрос следует ответить, что направленность связей в этих соединениях также можно объяснить sp -гибридизацией. Такой подход является даже более точным, чем изложенный на стр. 161 и 162. Не следует, однако, забывать, что оба подхода являются приближенными. При образовании молекулы HjO атом кислорода люжет приобретать конфигурацию наружного слоя где Ф2, Фз и — sp -гибридные волновые функции верхние индексы указывают количество электронов, занимающих данную орбиталь. Таким образом, две из четырех гибридных орбиталей атома кислорода заняты неспаренньши электронами и могут образовать химические связи угол между этими связями должен составлять 109,5°. Это значение ближе к экспериментальному (104,5°), чем величина 90°, даваемая схемой, рассмотренной на стр. 161. Однако если на стр. 161—162 пришлось объяснять отклонение теоретической величины от экспериментальной для молекулы HjO, то здесь нужно объяснить, почему углы между связями у аналогов воды HjS, HaSe и НаТе заметно отличаются от 109,5°. Это объясняется действием ряда факторов. В частности, в соединениях, содержащих большие атомы, связь слабая и выигрыш энергии в результате образования связи гибридными орбиталями не компенсирует некоторое возрастание энергии s-электронов, обусловленное их переходом на sp -гнбридные орбитали. Это препятствует гибридизации. Кроме того, как показали точные расчеты, при образовании связи Э—Н 25-орбитали кислорода (и азота) сильнее перекрываются с ls-орбиталями водорода, чем 2р-орбита-ли. Для аналогов кислорода, наоборот, сильнее перекрываются р-орбитали. Это обусловливает больший вклад s-состояний (гибридизацию) в образование химической связи в молекуле Н О, чем в ее аналогах. Поэтому валентные углы в H2S, HjSe и НаТе близки к 90°. [c.168]

Кроме длины и энергии важными характеристиками химической связи являются насыщаемость и направленность. Однако эти свойства присущи лишь ковалентной связи. Ионная связь, природа которой обусловлена ненасыщенным и пространственно симметричным электростатическим полем центрального иона, ненасыщена и не имеет какого-либо определенного направления. Насыщаемость ковалентной связи выражается в ограничении числа валентных связей, которые может дать данный атом. Например, азот притягивает три атома водорода с образованием молекул ЫНз, молекул же МН4, ЫН5 и т. д. не существует. Согласно квантово-механическим соображениям в образовании связи могут участвовать только неспаренные электроны атома число их определяет валентность элемента. В простых случаях число неспаренных электронов в атоме находится с помощью принципа Паули и правила Гунда, в более сложных рассматривается возможность гибридизации волновых функций. Направленность связей объясняет стереохимию молекул, которая начала развиваться после того как Ле-Бель и Вант-Гофф (1874) выдвинули важнейший тезис о тетраэдрическом расположении валентностей углерода. [c.18]

В работах Э. Франкланда (1852—1855), А. Кекуле (1857—1858) и А. М. Бутлерова (1861 —1870) валентностью (или атомностью) была названа целочисленная величина, выражающая количество единиц сродства свободного атома любого элемента. Было установлено, что атом водорода имеет одну единицу сродства, атом кислорода — две, атом углерода — четыре и т. д. И хотя валентность в работах названных химиков рассматривалась как причина образования попарных межатомных химических связей и устанавливалась по числу этих связей, т. е. по следствию, никакой путаницы и никакого отождествления причины и следствия, валентности и химической связи на первых порах не было. Например, А. М. Бутлеров отчетливо указывал на то, что каждому атому прирож-дено определенное количество силы, производящей химические явления , и что при химическом соединении потребляется (связывается, переходит в новую форму) часть этой силы или все ее количество . Например, в случае образования из углерода, наделенного четырьмя единицами сродства, диоксида углерода происходит связывание всех единиц, в случае же образования оксида углерода связываются лишь две единицы сродства, а две остаются свободными [c.55]

Как объяснить, почему система с одинарными связями в случае углерода более предпочтительна, чем система с кратными связями Причиной, несомненно, являются очень высокая абсолютная и относительная прочности одинарных связей углерод—углерод (например, по сравнению с азотом). Так, в углеводороде СНз—СНз энергия связи С—С составляет 83,1 ккал/моль, тогда как в аналогичном соединении азота ЫНг—МНг энергия связи N—N характеризуется величиной только 38,4 ккал/моль [1]. Как известно, первая связь С—С в углеводородах, например, существенно более прочна, чем вторая (в системе с С = С) и третья связь (в системе с С = С). Очевидно, что для углерода вариант с образованием одинарных связей оптимален благодаря возможности высокосимметричного расположения в пространстве четырех двухэлектронных тетраэдрических ковалентных связей (алмаз), обеспечивающих минимальное межэлектронное отталкивание. В случае азота — соседа углерода по периодической системе, имеющего один дополнительный электрон, такое выгодное распределение электронных пар в пространстве невозможно у атома азота появляется неподеленная электронная пара, не эквивалентная двухэлектронной паре одинарной связи N—N. Поэтому алмазоподобная структура для азота не реализуется вместо четырех одинарных связей элемент—элемент (в алмазе) азот способен образовать только три связи N—N. и они не могут быть направлены в пространстве строго гетраэдрически, как в алмазе, из-за отталкивания неподеленной электронной пары у атома азота. [c.248]

Проводя аналогичные вычисления для гибридных волновых функций фз и ф4, убедимся, что в состоянии 25р -гибридизации валентные связи углерода имеют тетраэдрическую направленность. Образование П5р -гибридных связей характерно для аналогов углерода — кремния, германия и олова. Но у элементов Si, Ge и а — Sn в отличие от С в оболочке ns p имеются незанятые 3d-, 4d- и 5d-ypoBHH, которые могут проявляться при образовании связей с / атомами других элементов. [c.129]

Этим и объясняется большая распространенность и исключительное разнообразие гомоцепных производных у углерода. Гомоцепные структуры, содержащие связь С—С, бывают самых различных типов линейные, разветвленные, циклические и др. Естественрю, эти образования включают и атомы других элементов. Из гетеросвязей атомов углерода наиболее распространены связи с атомом водорода С—Н вследствие сравнительно высокой их прочности (441,2 кДж/моль). Помимо одинарных связей, углерод легко образует кратные связи . При образовании кратных связей для углерода характерны только л .р-связи из-за отсутствия в его атоме -электронов. Наконец, значение ОЭО углерода (2,6) промежуточное между таковыми электроположительных и электроотрицательных элементов, хотя ближе к последним. Поэтому даже в случаях максимальной поляризации атомов углерода в его соединениях не имеет места возникновение самостоятельных ионов С п С . Эффективные заряды на атоме углерода во всех исследованных соединениях значительно меньше 1, т. е. химические соединения углерода малополярны. [c.181]

В молекулах воды и аммиака связи у атомов кислорода и азота образуются за счет электронов только одного р-подуровня. Поэтому только взаимной ориентацией р-электронных облаков обусловливается конфигурация соответствующих молекул. Сложнее происходит образование связей у атомов элементов подгрупп ПА, ПВ, П1А и IVA. В образовании связей, например, атомами бериллия, бора и углерода высшей валентности участвуют электроны разных подуровней у Ве — sp, в В — sp2, у С — sp ( 3). На основании этого можно было бы предположить, что валентная связь, образованная s-электронным облаком, будет отличаться от остальных пространственной конфигурацией, направленностью, прочностью и т. д. Изучение же молекул Be la, B I3, СН4 и им подобных показало, что связи в каждой из них равнозначны. Это явление Слейтер и Полинг объяснили тем, что во всех случаях связи у атомов Ве, В и С образовались за счет новых равноценных электронных облаков — гибридных (смешан- [c.94]

Для водорода характерно образование иона НдО в воде, а галогены образуют соединения с полярной ковалентной связью, а которых их окислительное число бывает +1 и выше (за исключением фтора). Водород имеет меньшее сродство к электрону и меньшую электроотрицательность по сравнению с галогенами. В этом отношении он близок к углероду,связь С—Показывается менее полярной, чем связи углерода е другими элементами. У атомов Н и С валентные электронные уровни заполнены наполовину. Однако все же водород имеет наибольшее сходство с галогенами, в пользу чего говорят и многие результаты сравнительных расчетов (гл. II, 6). Так, М. X. Карапетьянц [10] показал, что теплоты испарения водорода и галогенов при сопоставлении их с теплотами испарения благородных газов ложатся на одну прямую. Тоже получаются прямые при сопоставлении энергии кристаллических решеток фторидов и гидрилов щелочных металлов, при сопосталении потенциалов ионизации атомов галогенов и водорода и энергии связи С—Э (где Э—Н, F, С1, Вг, I) и т. д. [c.312]

Акцепторами могут быть элементы первой декады переходных металлов — от 5с до Ы у них по четыре свободные орбитали, следовательно, они могут принять восемь электронов и достигнуть устойчивой конфигурации атома криптона. Молекула оксида углерода (II) нуклеофильна, может давать на образование связи два электрона ( С=0). С указанными металлами она образует карбонилы, например тетракарбонил никеля [c.80]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология