О двухвалентном состоянии углеродного атома

Теперь рассмотрим связи особого рода, так называемые ( -связи. Для этого в качестве примера удобнее всего взять возбужденный атом углерода, имеющий во внешнем слое четыре непарных валентных электрона один 5- и три р-электрона. Так как углеродные атомы образуют соединения почти исключительно в четырехвалентном состоянии, очевидно, затрата энергии на возбуждение валентностей перекрывается в случае углерода большими экзоэффектами образования четырех связей. Свободный атом углерода с четырьмя непарными электронами неустойчив и быстро экзотермически переходит в нормальное двухвалентное состояние возбужденный атом углерода в связанном состоянии сохраняет свое богатое энергией состояние, так как он стабилизован четырьмя своими так называемыми ( -связями, например связями с атомами Н в молекуле метана СН4. [c.191]

В случае атома углерода картина будет значительно сложней. В основном состоянии атом С имеет на своей внешней оболочке два спаренных -электрона и два неспаренных р-электрона. Согласно этим представлениям, углеродный атом должен быть всегда двухвалентным, каким он и является в некоторых соединениях, например в окиси углерода. Однако атом любого элемента, соединяющийся с атомами других элементов, стремится с затратой некоторого количества энергии максимально использовать электронные облака, на которых возможно перераспределение его электронов. Для углерода такое перераспределение представлено в табл. 2. [c.26]

Гибридизация играет важную роль в онисании связей, образуемых всеми элементами, кроме водорода, но, пожалуй, она наиболее важна при описании углеродных связей. В основном состоянии атома углерода 18- и 25-орбита-ли заполнены, и два электрона находятся на 2р-орбиталях [принято говорить, что он имеет электронную конфигурацию (18) (2 ) (2р) ]. При этом следовало бы ожидать, что атом будет двухвалентным и 2р-электроны будут образовывать связи под углом 90° друг к другу. Однако почти во всех своих соединениях углерод четырехвалентен. Что- [c.69]

По-иному обстоит дело у окиси углерода с ее двухвалентным углеродом. Хотя в этом случае и нельзя говорить о двухвалентности в обычном смысле (т. I, стр. 133), однако во всяком случае ясно, что в образовании связи между атомами углерода и кислорода участвуют только два р-электрона углеродного атома. Что же касается обоих -электронов, то, хотя на их поведение, несомненно, влияет данная связь и они в какой-то степени содействуют ее осуществлению, эти электроны все же в основном играют роль неподелен-ной электронной пары. Диссоциация молекулы окиси углерода приводит атом углерода в зр-состояние. Возможные источники ошибок здесь настолько незначительны, что можно с точностью до нескольких килокалорий термохимически определить энергию диссоциации окиси углерода равной 211 ккал, и при этом, согласно приведенным выше вычислениям, получить теплоту возгонки углерода в Р-состоянии равной 125 ккал . [c.16]

Гибридизация. В изолированном атоме углерода, в его основном состоянии -оболочка имеет строение 25 2р 2ру. Поэтому углерод должен быть двухвалентным элементом, так как он имеет только два неспаренных электрона. Если предположить, что один электрон с орбиты 2з поднят (с затратой энергии) на свободную орбиту 2р , углеродный атом должен приобрести электронную структуру 15 2х2р 2ру2р с одним неспаренным электроном на каждой орбите -оболочки (рис. 11). При этом он должен быть способен образовать ковалентные связи с четырьмя другими атомами, например с атомами водорода. Но три 2р-орбиты могут перекрываться достаточно хорошо, например с 1х-орбитами трех атомов водорода что же касается перекрывания 25-орбиты с 1х-орбитой четвертого атома водорода, то оно не может быть достаточно полным по пространственным условиям. В результате этого должны образоваться [c.30]

Гибридизация. В изолированном атоме углерода в его основном состоянии -оболочка имеет строение 2s 2px2py. Поэтому углерод должен быть двухвалентным элементом, так как он имеет только два неспаренных электрона. Если предположить, что один электрон с орбитали 2s поднят (с затратой энергии) на свободную орбиталь 2р , углеродный атом должен приобрести электронную структуру s 2s2px2py2pi с одним неспаренным электроном на каждой орбитали L-оболочки (рис. 12). При этом он должен быть способен образовать [c.28]

В случае атомов углерода а-связи образуются более сложным способом. В изолированном атоме углерода в его основном состоянии -оболочка имеет строение 25 2рх2ру. Поэтому углерод должен быть двухвалентным элементом, так как он имеет только два неспаренных электрона. Если предположить, что один электрон с орбитали 25 поднят (с затратой энергии) на свободную орбиталь 2р,, углеродный атом должен приобрести электронную структуру 1 2з2р, 2ру2рг с одним неспаренным электроном на каждой орбитали -оболочки (рис. 17). При этом он должен быть способен образовать ковалентные связи с четырьмя другими атомами, например с атомами водо- [c.30]

Однако полученные Паулингом значения энергий связей, в которых участвует углеродный атом, следует исправить, прежде чем пользоваться ими даже для подобных ориентировочных подсчетов [85, 86]. Необходимость таких поправок вытекает из того, что газоофазный элементарный углерод может существовать в двух формах — двухвалентного и четырехвалентного углерода — которые обозначаются соответственно как состояния и Разность между энергиями этих двух форм, найденная спектроскопически [87], составляет 37 ккал. Оказывается, что газообразный углерод находится всегда в состоянии (двухвалентном), тогда как воображаемая диссоциация органических молекул на атомы должна приводить к образованию углеродных атомов в 5 состоянии (четырехвалентном). Таким образом, если мы хотим пользоваться обычными величинами энергий связей, то для расчетов реакций, ведущих к образованию не атомов, а свободных радщ<алов, в эти энергии связей надо вводить упомянутую выше поправку [86]. Введение этой поправки в энергии связей, найденные Сидашиком и Боуэном [88], приводит к величинам, приведенным в табл. 4. [c.325]

Обсуждение в предыдущей главе направленной валентности было неполным, так как мы опустили почти весь круг вопросов, связанных с химией углерода. Это было сделано по той причине, что изучение углеродных соединений приводит нас к крайне важному и довольно неожиданному новому понятию. Можно проследить за его возникновением при попытке объяснить характерный факт четырехвалентности углерода, например в СН4. Согласно рис. 2.7, в низшем энергетическом состоянии атома углерода з) (28) 2рх) 2ру) имеются два неспаренных электрона. Спектроскопически это состояние является триплетным — Р. Такой атом, вообще говоря, должен быть двухвалентным с валентным углом примерно таким же, как и в молекуле воды . Единственный способ получить валентность, равную четырем, состоит в том, чтобы возбудить атом, поместив один из 25-электронов в незанятое состояние 2рг, и образовать тем самым конфигурацию 1з) 28) (2рх) 2ру) 2рг). Поскольку теперь имеются четыре неспаренных электрона (раздел 5.9), такое состояние будет квинтетным — Энергия этого возбуждения может быть определена из спектроскопических данных расчет [5] и экспериментальные исследования [346] дают приблизительно одно и то же значение, а именно около 96 ккал1моль . После того как возбуждение произошло, получилось четыре неспаренных электрона, которые могут спариваться с электронами четырех присоединенных групп, как это было описано в гл. 7. Однако именно здесь имеется трудность три таких электрона обладают орбиталями типа р, а четвертый — орбиталью типа В предположении полного спаривания электронов, при котором энергия выражается формулой (7.25), должны, очевидно, иметься три однотипные связи и четвертая связь другого типа. [c.211]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология