Пространственная конфигурация атома углерода,. имеющего один неспаренный электрон

Атом лития на 25-подуровне имеет один неспаренный электрон и, следовательно, соединение должно иметь состав LiH. У атома бериллия этот подуровень заполнен и нет ни одного неспаренного электрона, следовательно, бериллий не должен образовывать ни одной химической связи. У бора и следующих за ним элементов (С, N, О, F) происходит последовательное заполнение 2р-подуровня, и атомы этих элементов будут иметь определенное число неспаренных электронов. Если при образовании связей учитывать только наличие неспаренных электронов, то для этих элементов должны образоваться следующие водородные соединения ВН, СН , NH3, Н7О, HF. Отсюда видно, что, применяя только обменный механизм образования химической связи, можно вступить в противоречие с экспериментальными данными бериллий образует соединение с водородом состава ВеНг, водородные соединения бора также имеют другой состав, а простейшее соединение углерода с водородом имеет состав СН4.Устранить это противоречие можно, предположив, что атомы элементов второго периода в образовании молекул участвуют в возбужденном состоянии, т.е. происходит распаривание 5-электронов и переход их на р-подуровень. Но тут возникает другое несоответствие с опытными данными. Поскольку энергии 5- и р-электронов различны, то и энергии образуемых ими химических связей должны отличаться, а, следовательно, подобные связи Э-Н должны иметь разную длину (в зависимости от того, орбитали какого типа принимают участие в их образовании). Согласовать теорию и эксперимент можно, введя предположение об усреднении энергий 5- и р-подуровней и образовании новых уровней, на которых энергии электронов, находящихся уже на орбиталях другого типа, одинаковы. А раз это так, то по правилу Хунда, в атоме появляется максимальное число неспаренных электронов. Эта гипотеза получила название явления гибридизации, а орбитали, образующиеся в результате усреднения энергий подуровней, называются гибридными. Естественно, что при этом меняются и форма электронных облаков, и их расположение в пространстве. В зависимости от того, какие орбитали участвуют в образовании гибридных орбиталей, рассматривают различные типы гибридизации и пространственные конфигурации образовавшихся гибридных орбиталей (см. рис. 14.). Число получившихся гибридных орбиталей должно быть равно общему числу орбиталей, вступивших в гибридизацию. В зависимости от того, какие орбитали взаимодействуют между собой, рассматривают несколько типов гибридизации [c.48]

Для образования одинарной ковалентной связи необходимо, чтобы атом имел орбиту, занятую одним неспаренным электроном для установления четырех связей атом углерода в решетке алмаза должен иметь четыре неспаренных электрона. Однако конфигурация электронного облака изолированного атома углерода в его нормальном состоянии имеет лишь два неспарепных электрона 8 25 2р , при этой конфигурации могут установиться только две ковалентные связи. В большинстве соединений углерод образует четыре ковалентные связи за счет того, что вступая во взаимодействие с другими атомами, атом углерода возбуждается и один электрон переходит с 25 орбиты на менее устойчивую 2р. В этом состоянии его конфигурация записывается 1з 252р . Следовательно, в общем случае направленные ковалентные связи могут обладать различной конфигурацией, которая характеризуется прямым или комбинированным спариванием 5, р и / электронов. Кратность связи определяет координационное число и пространственное распределение связей по углалг (табл. 1.10). [c.47]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология