Прочность гибридных связей

Итак, материал по гибридизации электронных орбиталей атомов при образовании химических связей подтверждает исключи тельную плодотворность и важность самой идеи гибридизации в МВС. Прежде всего гибридизацией определяется химическое а кристаллохимическое строение веществ. А свойства веществ в первую очередь зависят от их химического и кристаллохимического строения. Кроме того, гибридизация делает тождественными непо деленные электронные пары атомов. Наконец, гибридные связи обладают большей прочностью (энергетически более выгодны) по сравнению со связями, образованными чистыми электронными облаками. Относительная прочность гибридных связей (прочность 5-связей принята за единицу) приведена ниже [c.110]

ПРОЧНОСТЬ ГИБРИДНЫХ СВЯЗЕЙ [c.224]

Относительная прочность гибридной связи (прочность связи электрона равна единице) [c.14]

Сз1 и т. д. при этом, конечно, будут иными, чем в случае 5р -гибридизации. Наиболее часто встречающиеся виды гибридизации представлены в табл. 4. В этой таблице сравниваются также прочности гибридных связей. Способ вычисления этих величин имеет некоторые недостатки и поэтому совершенно справедливо подвергался критике. Однако для качественного сравнения прочности гибридных связей эти цифры все же могут быть использованы. [c.89]

Эта структура требует для образования гибридной связи только 25- и одну из 2р-орбиталей. В этом случае по два р-электрона у каждого атома углерода не участвуют в образовании о-связей. Расчет пространственного расположения и относительной прочности двух равноценных 5р-гибридных связей согласуется с определенной на опыте структурой молекулы. Обе связи одинаковой прочности и расположены линейно. Характер тройной ацетиленовой связи обусловлен перекрыванием двух р-орбиталей, оставшихся у каждого атома углерода (рис. 5-15). [c.174]

Так как гибридизация орбиталей уже была описана в гл. 5, приведем только результаты вычислений, которые определяют форму н относительную прочность некоторых гибридных связей, важных для комплексов (табл. 7-5). [c.250]

Гибридная 5—р-орбиталь отличается большей вытянутостью по одну сторону от ядра, чем по другую. Электронная плотность в области перекрывания гибридного электронного облака будет больше электронной плотности в области перекрывания отдельно 5- или р-орбиталей. Поэтому связь, образованная электронами гибридной орбитали, характеризуется большей прочностью, чем связь, образованная электронами отдельно - или р-орбитали. [c.50]

Согласно теории гибридизации в частице АВ те валентные орбитали центрального атома А, которые участвуют в образовании а-связей А—В или содержат неподеленные пары электронов (для радикалов— неспаренные электроны), не сохраняют своей индивидуальности (т. е. не являются чистыми пз-, пр- или -АО). Они гибридизуются (изменяют свою симметрию) и получают точное направление в пространстве, причем их взаимная направленность максимально симметрична (для данного числа АО) относительно центра атома А. При этом перекрывание гибридных орбиталей центрального атома с АО партнеров по а-связям усиливается, прочность химической связи возрастает и частица получает оптимальную для нее устойчивость. [c.162]

Гибридизация внешних злектронных орбит изолированного атома представляет собой его отклонение от характерного квантового состояния и поэтому могла бы происходить только с затратой энергии. Что так же обстоит дело для атома в молекуле — не очевидно, но вероятно. Считается, что затрата энергии на возникающую в процессе образования соединения гибридизацию с избытком компенсируется повышенной прочностью валентных связей, образуемых гибридными орбиталями. Мы. не должны, разумеется, думать, что гибридизация представляет собой какое-то реальное явление (Ко у л сон). Она есть лишь метод описания явления — образования равноценных валентных связей из задаваемых принятой моделью неравноценных орбиталей исходного атома. [c.544]

Представление о валентном состоянии потребовалось для того, чтобы сказать, что при переходе атома, например атома углерода С, в связанное состояние необходимо сначала затратить энергию на возбуждение в валентное состояние (так называемое промотирование электронов на гибридные орбитали), после чего эта затрата с лихвой компенсируется энергией, выделяющейся при образовании химических связей. Представления о роли валентных состояний одно время привлекали для сравнения прочности различных связей, сравнения прочности химических соединений, выявления близости характера атомов в различных соединениях и т.п. [c.339]

Химическая устойчивость алканов объясняется высокой прочностью а-связей С—СиС—Н (см. табл. 1.3), а также их неполяр-ностью, т. е. симметричным распределением электронной плотности в межъядерном пространстве. Равномерное распределение электронной плотности связано с небольшим различием в электроотрицательности атома углерода в р -гибридном состоянии (2,5) и атома водорода (2,1). [c.65]

Алмаз — бесцветное, прозрачное, сильно преломляющее свет вещество. Он тверже всех найденных в природе веществ, но довольно хрупок. Кристаллы алмаза имеют координационную структуру, в которой атомы углерода связаны друг с другом направленными рЗ-гибридными связями. ГЦК-структура алмаза отличается от ГЦК-структуры меди тем, что углеродные атомы располагаются не только на гранях куба, но и в центрах малых кубов (октантов), чередующихся с пустыми малыми кубами. Каждый атом углерода имеет четыре ближайших соседа (валентность и к.ч. 4), расстояние между которыми 0,154 нм. По отношению к любому атому углерода четыре ближайших соседних атома расположены в вершинах правильного тетраэдра. Поэтому структуру алмаза можно представить в виде комбинации тетраэдров, у которых в центре находится пятый атом углерода. Каждая вершина тетраэдра является общей для четырех смежных тетраэдров. Непрерывная трехмерная сетка ковалентных связей, которая в алмазе характеризуется наибольшей прочностью, определяет его важнейшие свойства низкое значение энтропии, тугоплавкость, высокую твердость, плохую теплопроводность и электрическую проводимость, а также химическую инертность. [c.358]

Дальнейшими важными примерами гибридизации являются молекулы этилена и ацетилена. Этилен изображают обычно с двойной связью между двумя атомами углерода. Если бы орбиты углерода были 5р -гибридными орбитами, то перекрывание в двойной связи было бы незначительным и прочность такой связи должна была бы быть намного меньше удвоенной прочности двух ординарных связей (рис. 27,а). Такое положение и наблюдается на самом деле. Однако существует альтернативное описание связей в этилене, исходящее из установленной экспери-. ментально плоской структуры этой молекулы и рассматривающее возможности образования связей при таком строении. Расчет показывает, что из одной s- и двух р-орбит можно построить три эквивалентные sp -гибрид-ные орбиты , расположенные в одной плоскости и сильно сконцентрированные в направлениях, составляющих друг с другом углы в 120°. Если двумя р-орбитами являются орбиты рх и ру, то плоскостью гибридных орбит будет плоскость д — у. Если использовать теперь эти гибридные орбиты для связей атомов углерода и водорода в плоской молекуле этилена, то последняя должна быть симметричной со всеми валентными углами, равными 120° (рис. 27,6). В действительности значения углов несколько отличаются от этих величин угол С=С—Н составляет около 121,5°, в угол Н—С—Н — около 117°. Однако при тетраэдрической гибридизации sp угол Н—С—Н должен быть равен 109°, а углы С=С—-Н — 125,5°. Это показывает, что sp -гибридизация является лучшим описанием молекулы этилена, чем sp -гибридизация. При этом для связей используются только три электрона каждого атома углерода, а четвертый находится на 2р -орбите. Две 2р - [c.108]

Гибридизация с d-орбиталями. Кроме успешного объяснения стереохимии соединений углерода теория валентных связей также успешно объяснила строение координационных соединений. В этом случае обычно необходимо принимать во внимание влияние d-орбиталей. Наиболее часто получаются dsp -гибридные связи, обусловливающие плоскую квадратную структуру, и a sp -тяб-ридные связи, приводящие к октаэдру. Подробнее это рассматривается в гл. 7. Наиболее обычные связи, их геометрическая модель и относительная прочность указаны в табл. 5-2 (прочность чистой s-орбитали принята за единицу). [c.195]

Характеристика элемента. Атом углерода имеет 6 электронов ls 2s 2p . Последние два электрона располагаются на отдельных р-орбиталях и являются неспаренными. В принципе, эта пара могла бы занимать одну орбиталь, но в таком случае сильно возрастает межэлектронное отталкивание. По этой причине один из них занимает 2рх-, а другой либо 2ру, либо 2рг-орбиталь. Электронная конфигурация з 25 2рх 2ру 2р2°. Различие энергии 5- и р-подуровней внешнего слоя невелико, поэтому атом довольно легко переходит в возбужденное состояние, при котором один из двух электронов с 25-орбитали переходит на свободную 2р. Возникает валентное состояние, имеющее конфигурацию 1з 2з 2рх 2ру 2р2 Именно такое состояние атома углерода характерно для решетки алмаза. Тетраэдрическое пространственное расположение, одинаковая длина я энергия связей объясняются возникновением четырех равнозначных функций д в результате взаимного наложения 5- и р -функций. Это явление, как известно, называют 5рз-гибридизацией, а возникающие функции — рЗ-гибридными (рис. 62, а). Если принять прочность связи, возникающей в результате объединения з-элект-ронных пар, за единицу, то прочность р-связи оказывается равной уз, а 5р -гибридной связи 2. Таким образом, образование четырех 5рЗ-связей обеспечивает атому углерода более устойчивое состояние, чем три р — р- и одна 5 — -связи. Помимо р -гибридиза-ции у атома углерода наблюдается также зр - и р-гибридизация (рис. 62,6, в). В первом случае возникает взаимное наложение [c.212]

Вытянутая форма гибридного электронного облака обеспечивает хорошее перекрывание облаков, т. е. способствует созданию большого сгустка отрицательного заряда, к которому и притягиваются ядра, увеличивая тем самым прочность химической связи. [c.50]

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]

Валентная оболочка возбужденньис атомов элементов IV периода содержит один 5- и три р-электрона, которые образуют хр -группу. Анализ положения максимумов четырех гибридных функций показывает, что они равномерно распределены в пространстве и направлены по диагонали правильного тетраэдра (рис. 15, в). Валентные углы между связями 109° 28. Таково, в частности, строение молекулы метана СН4. Прочность гибридных р -связей больше прочности всех ранее рассмотренных связей. [c.43]

Таким образом, число гибридных орбиталей всегда равно суммарному числу исходных орбиталей. Кроме того, при возникновении гибридных орбиталей необходимо соблюдение следующих условий Г) хорошее перекрывание гибридизу-емых электронных орбиталей 2) небольшая разница в энергиях атомных орбита-лей, участвующих в гибридизации. Например, Х -орбитали не могут гибридизо-ваться с 2 норбиталями, так как у них различные значения главного квантового числа, а потому их энергии сильно различаются. Гибридизация всегда сопровождается изменением формы электронного облака. При этом гибридное электронное облако асимметрично имеет большую вытянутость по одну сторону от ядра, чем по другую. Поэтому химические связи, образованные с участием гибридных орбиталей, обладают большей прочностью, чем связи за счет чистых негибридных электронных облаков. Гибридизация одной 5-орбита,ди и одной р-орбитали приводит к возникновению двух гибридных облаков, расположенных под углом 180° (рис. 36). Это так называемая р-гибридизация, в результате которой гибридные облака располагаются по прямой. Отсюда легко объяснить прямолинейность молекулы ВеС12 в- и р-орбитали атома бериллия подвергаются в -гибриди-зации и образуют две гибридные связи с двумя атомами хлора (рис. 37). У каждого атома хлора имеется по одному неспаренному р-электрону, которые и являются валентными. [c.80]

Теория локализованных пар, опирающаяся на концепцию гибридизации валентных а-электронов, позволяет наиболее просто и наглядно представить структурные формулы молекул с а- и простыми тс-связями, правильно оценить направленность и насыщаемость ковалентных а-связей, оценить в ряде случаев прочность химической связи. Расчеты, проведенные Л. Полшгом, показали, что гибридные орбитага образуют более прочные а-связи, Чем чистые орбитали. Так, если прочность условной химической связи, образуемой 25-электроном принять за 1, то для 2р-электрона получим 1,73, а для единичной гибридной / -связи это значение возрастает до 2. Поэтому Габ-ридизация происходит только в тех случаях, в которых затраты на нее окупаются образованием более прочных химических связей. [c.54]

Доказательство существования такой гибридной связи основано на том, что в случае каждой связи при комбинировании волновых функций s- и /)-электронов получаются более высокие значения энергии связи, чем если бы для расчета связей применяли эти волновые функции порознь. Если принять прочность связи, образованной одной s-электроннрй парой, равной 1, то для связи, образованной jD-электронной парой, полу- [c.162]

Повышенная прочность а-связей в квадратных комплексах. В октаэдрических и в квадратных комплексах орбиталь а точнее МО, имеющая преимущественно характер орбитали является сильно разрыхляющей по отношению к четырем лигандам, расположенным в плоскости ху. В квадратных комплексах эта орбиталь остается незаполненной это увеличивает прочность (т-связей и повышает устойчивость четырехкоординационного соединения, несмотря на некоторую затрату энергии, необходимую для спаривания электронов при переходе от конфигурации к конфигурации Кроме того, поскольку г -орбиталь не принимает участия в образовании связей с лигандами, она может быть гибридизована с з-орбиталью, что улучшает условия для образования четырех а-связей. При этом пара несвязывающих электронов занимает гибридную орбиталь, расположенную в основном выше и ниже плоскости комплекса. [c.106]

Рассмотрим соответствующие соотношения несколько подробнее. Элементы первого периода Менделеевской системы, в частности водород, могут образовать связи только за счет 15-элоктрона. Во втором периоде (Li—Ne) в образовании связей могут принимать участие 2s и 2р-электроны. В третьем периоде (Na—Аг) — 3s и Зр-электроны. Во многих случаях (например PFg) можно предположить участие в образовании связей также Зй-электронов. Что касается элементов вставных декад (Se — Ni и т. п.), то тут имеются неполностью занятые id-, 4d- и 5й-ячейки, которые также принимают участие в образовании связей наряду с s- и / -ячейками следующего квантового уровня. У этих переходных элементов -ячейки п — 1) оболочки характеризуются примерно той же энергией, что и s-и р-ячейки п (внешней) оболочки. Между тем, как уже было упомянуто, приближенные волново-механические расчеты позволяют характеризовать связи, образованные при участии разных ячеек центральных атомов с точки зрения их прочности, углового распределения и геометрического расположения в пространстве. Если принять прочность связей, образуемых за счет s-ячеек, за едишщу, то связи за счет р-ячеек при прочих равных условиях характеризуются относительной прочностью 1,732. Значительно более прочными оказываются так называемые гибридные связи, т. е. такие связи, в которых каждая присоединенная к данному атому группа удерживается не при посредстве одной дискретной ячейки, но при помощи всех ячеек, принимающих участие в образовании данного соединения. При этом все связи выравниваются и если присоединенные группы одшаковы, то в закреплении каждой из них в равной доле участвуют все вовлеченные в образование связей ячейки. В качестве примера таких гибридных связей можно привести связи, образуемые четырехвалентным углеродом. Атом углерода в основном состоянии мол ет быть изображен формулой ls 2s 2p . На втором уровне он заклю- [c.298]

Одинаковый характер гибридного состояния атомов предопределяет далеко идущую аналогию между простыми веществами р-элементов IV группы и соединениями, образованными элементами, равноотстоящими от IV группы. Как и в ряду простых веществ С—Si—Ge—Sn—Pb, в ряду BN—AIP—GaAs—InSb—TlBi прочность ковалентной связи падает, а возможность ее делокализации возрастает. Соответственно понижается температура плавления, уменьшается ширина запрещенной зоны, понижается эффективный [c.506]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология