Углерода атом тригональный, валентные угл

В аммиаке орбитали атома азота представлены тремя 2р-орби-талями, оси которых взаимно перпендикулярны, и 25-орбиталью, занятой неподеленной парой электронов. В соединениях может наблюдаться тригональная 5р2-гибридизация, в результате которой образуются три валентные орбитали, а неподеленная пара занимает четвертую орбиталь. В гетероциклических соединениях, например в пиридине или пирроле, атом азота находится в состоянии, близком к тригональной р -гибридизации. В молекуле пиридина две из трех ар -орбиталей используются для ст-связи атома азота с соседними атомами углерода, третья, занятая неподеленной парой, в связывании не принимает участия. Все эти орбитали лежат в плоскости молекулы. Пятый электрон азота находится на р-орбитали ее ось перпендикулярна плоскости молекулы и параллельна плоскостям р-орбиталей атомов углерода. Этот электрон азота и принимает участие в сопряжении с л-системой атомов углерода кольца. [c.175]

Отклонение для бензола и, возможно, для этилена следует объяснить тем, что образуюш,иеся при отщеплении водородного атома фенильный и винильный радикалы по своему строению отличаются от алкильных. В то время как в последних атом углерода, несущий непарный электрон, находится в тригональном валентном состоянии (гибридизация фе- [c.219]

Геометрия расположения заместителей при атоме углерода, находящегося в данном валентном состоянии, определяется гибридизацией его электронных орбит. Например, насыщенный 5р -атом углерода имеет тетраэдрическую систему валентностей, а олефиновый зр -атом углерода — плоскую тригональную конфигурацию. Любые изменения в валентных углах, вызванные стерическими напряжениями, приводят к некоторому перераспределению вкладов 5- и р-орбит в отдельные связи. з-Орбиты являются сферическими и, вообще говоря, меньше, чем р-орбиты, обладающие цилиндрической симметрией, так что изменения в их соотношении при гибридизации приводят к изменениям длин отдельных связей и вызывают изменения частот колебаний. Поскольку олефиновый атом углерода имеет только одну 5-орбиту и две р-орбиты, способные гибридизоваться, то усиление 5-характера одной связи должно компенсироваться усилением р-характера другой связи. Простым примером, иллюстрирующим это положение, служит циклопропан, у которого валентные углы углерода с естественной тетраэдрической направленностью связей уменьшены вследствие напряжения цикла. Это означает, что несколько увеличивается кратность связей С — С, а у связей С — Н больше проявляется з-характер, вследствие чего они становятся более короткими и частоты их колебаний повышаются до 3030 см . [c.546]

Углерод находится в IVA группе периодической системы, и во всех устойчивых углеводородах он четырехвалентен, а водород одновалентен. Четырехвалентность углерода проявляется несмотря на то, что в основном состоянии этот атом имеет электронную конфигурацию ls 2s 2p , на основании чего следовало ожидать двухвалентности углерода. Теоретически можно представить, что углерод принимает то или иное из трех возможных гибридных валентных состояний — тетраэдрически гибридизованное (обозначаемое sp ), тригонально гибридизованное (sp ) и дигонально гибридизованное (sp), причем в каждом из них он может проявлять себя как четырехвалентный. В алканах и циклоалканах, так же как и в алкильных и циклоалкиль-пых группах, образующихся из них, атомы углерода находятся в 5р -состоя-пии. 13 этом состоянии углерод имеет наинизшую электроотрицательность, по-видимому не отличающуюся заметно от электроотрицательности водорода. В соответствии с этим связи С — Н не поляризованы в заметной степени. Эти связи являются о-связями, так же как и связи между насыщенными атомами углерода, и все четыре связи sp -гибридизованного углерода имеют обычно тетраэдрическую или почти тетраэдрическую конфигурацию. Исключения составляют два циклоалкана с малыми циклами, в которых внутренние углы связей равны 60° (циклопропан) и 90° (циклобутан). Свойства этих соединений можно объяснить, если рассматривать изогнутые а-связи. Длина нормальной связи С — С составляет 1,54 А (15,4-10" нм), в то время как длина связи С — Н 1,10 А (И-10 нм). Связи между двумя насыщенными атомами углерода и между насыщенным углеродом и кислородом обычно прочны, хотя точные значения энергий диссоциации изменяются при изменении молекулярного окружения углерода. Для связи С — С обычно приводят среднюю величину 83 ккал/моль (347,5-10 Дж/моль), в то время как для С — Н-связи средняя величина равна 95—99 ккал/моль (397,7 х X 10 —414,5-10 Дж/моль). Устойчивость С — С-связи связана как с весьма ориентированным характером яр -гибридизованных АО, допускающих максимальную концентрацию заряда между ядрами, так и с малыми размерами атомов углерода. Стабильность связи С — Н обусловлена тем, что сильно ориентированная sp -гибридная орбиталь углерода подходит близко к ядру водородного атома, поскольку водород обладает тем уникальным свойством, что в нем нет электронов внутренних оболочек, которые могли бы отталкивать электронный заряд другого связанного атома, в данном случае углерода. [c.253]

Величины валентных углов вычисляют по межъядерным расстояниям и моментам инерции, определяемым по спектрам комбинационного рассеяния света или другими методами. На основании этих определений считают, что тетрагональный углеродный атом имеет тетраэдрическую структуру, характеризующуюся углами около 110° (I). Для тригонального атома углерода этиленовых соединений свойственна плоскостная структура с величиной углов около 120° (П). Дигональный углерод ацетиленовых соединений имеет противоположно направленные валентности с углом 180°(И1). [c.409]

Изотопные эффекты проявляются в общем и в тех случаях, когда реакция не затрагивает меченой части молекулы это вторичный кинетический изотопный эффект [12]. Такой эффект проявляется, если реакция влияет на соседние связи, например если тетраэдрический углеродный атом превращается в тригональный, а в результате этого изменяются валентные углы, межатомные расстояния и силовые постоянные заместителей, связанных с данным атомом углерода. [c.147]

Циклические соединения, содержащие карбонильную группу и атом кислорода или азота, часто служат исходными веществами для синтеза практически важных полимеров. Поскольку валентный угол у атома углерода карбонильной группы равен 120°, напряженность циклов карбонилсодержащих соединений отличается от напряженности циклов, не имеющих карбонильных групп. В табл. 12 приведены отклонения валентных углов для циклов, содержащих тригональные атомы углерода, т. е. углеродные атомы карбонильных групп и ненасыщенные углеродные атомы, валентный угол которых принят равным 120°. Очевидно, что введение в пятичленный цикл тригонального атома углерода ведет к увеличению отклонения валентного угла. В случае шестичленного цикла такой определенной тенденции не наблюдается. Отрицательная величина отклонения может заставить цикл принять складчатую форму. Циклы, содержащие одну или две ненасыщенные связи, характеризуются меньшим отрицательным отклонением. В цикле с тремя ненасыщенными связями, например в бензоле, напряженность отсутствует. [c.31]

Три атома водорода связаны с тремя атомами бора, и два атома водорода связаны с двумя атомами углерода. По-видимому, на каждый атом В и С приходится по атому водорода. Поглощение в областях 2620 и 1973 или 1979 см отвечает валентным колебаниям связей В—Н и В—D. Поглощение, отвечающее валентным колебаниям С—Н и С—D в области 3000 и 2100 см , практически отсутствует, поскольку оно обычно соответствует группам BHj и мос-тиковым группам В—Н—В. Предполагаемая структура — тригональная бипирамида с тремя экваториальными связями В—Н и двумя аксиальными С—Н. [c.141]

Что же касается валентных углов, то для них основные закономерности были найдены уже давно если в вершине угла находится атом углерода, валентные углы обычно оказываются близкими к тетраэдрическим (109,5°), тригональным (120°) или развернутым (180°) — в зависимости от того, сколько атомов привязано к углероду — четыре, три или два можно также сказать, что валентный угол атома углерода, находяш,егося в гибридизации 50 , равен 109,5°, в гибридизации 120° и в гибридизации 5р 180°. Отклонения валентных углов от указанных идеальных значений могут достигать нескольких градусов и даже более, и систематическое изучение этих отклонений представляет большой интерес. [c.27]

В основном состоянии атом азота с конфигурацией 18 2з 2р имеет три неспаренных электрона и в соответствии с этим трехвалентен в простых соединениях. Следующая орбиталь Зс расположена по энергии слишком высоко, чтобы было возможно промотирование на нее одного из 25-электронов, поэтому валентность нейтрального атома азота никогда не превышает трех. Как уже говорилось, пирамидальное расположение связей можно объяснить, исходя из тетраэдрического распределения электронных пар, считая одну из них неподеленной и три связывающими. В то же время положительно заряженный атом азота изоэлектронен нейтральному атому углерода и может иметь четыре неспаренных электрона, т. е. четыре ковалентные связи. Отрицательно заряженный атом азота изоэлектронен нейтральному атому кислорода, и мы получаем две связи и две неподеленные пары электронов. Когда некоторые из электронов участвуют в образовании я-связей, могут возникать плоские тригональные и линейные структуры. Сведения о строении соединений азота собраны в табл. 10.9. [c.162]

Элементы V группы. Электронная конфигурация элементов этой группы з р , и, согласно правилу (8 — М), каждый атом должен иметь трех ближайших соседей. Образование трех о-связей с этими ближайшими соседями обеспечивает заполнение 5- и р-уровней. Кроме трех связывающих пар, в каждом атоме имеется пара разрыхляющих электронов. Каждый атом может быть связан с тремя другими атомами с образованием бесконечной структуры в случае тригонального распределения связей, как в структуре графита. Эта структура возможна для углерода, так как, когда каждый атом имеет гибридные 5р2-орбита-ли, на рг-орбитали остается единственный электрон, и все эти орбитали могут перекрываться с образованием л-связи. Элементы V группы имеют один дополнительный электрон, поэтому их рг-орбитали заполнены и, следовательно, неспособны участвовать в образовании связи с соседними атомами. С другой стороны, поскольку все четыре валентные орбитали полностью заняты, после того как образованы три ог-связи, у элементов V группы образование слоистых структур может происходить с помощью гибридных зр -орбиталей. При этом в основном сохраняется три-гональное распределение связей, но без сохранения слоистости структуры графита. Четвертая разрыхляющая пара электронов занимает четвертое тетраэдрическое положение и направлена в сторону от трех 0-связей в пределах слоя. Такой слой содержит шестичленные кольца, более похожие на кольца в алмазе, чем в графите они показаны на рис. 31—34. [c.143]

Для понимания химического поведения карбонильных соединений следует рассмотреть электроннуй структуру карбонильной группы. Атом углерода, образуя с кислородом а- и л-связи, находится в 5р -гибридном состоянии. Это обусловливает плоское тригональное построение с валентным углом в 120°. Карбонильная группа сильно поляризована в направлении от углерода к кислороду, и ее электрический момент диполя равен 1,066-10- Кл-м [c.154]

В сказанном легко убедиться на примере наиболее важной из таких молекул, именно молекулы бензола СеНв. Бензол является прототипом всех ароматических соединений. Большое число данных, полученных с помощью рентгеновских лучей и изучения колебательного спектра, указывает, что в молекуле бензола атомы углерода находятся в вершинах правильного плоского шестиугольника. Шесть атомов водорода лежат в той же плоскости в радиальных направлениях от атомов углерода, так что все валентные углы равны 120°. Это, очевидно, означает, что атомы углерода тригонально гибридизованы. Направления гибридных орбиталей должны быть выбраны так, как показано на рис. 9.1. Сильное перекрывание орбиталей соседних атомов приводит к образованию локализованных ст-связей С—С и С—Н. Эти связи могут быть описаны в терминах МО или ВС их существенные черты передаются любым из этих методов. Простой подсчет числа электронов показывает, что в бензоле имеется еще шесть электронов они занимают шесть негибридизованных орбиталей формы гантелей, по одной на каждый атом углерода. Если считать плоскость молекулы плоскостью (х, у), то эти электроны занимают АО 2р , направленные параллельно между собой, как показано на рис. 9.2,а. Именно здесь и возникают трудности. В самом деле, если мы будем пытаться выбрать какую-либо одну наиболее подходящую схему спаривания орбиталей, необходимого для локализации связей, то обнаружим, что нет ни одной схемы, которая обладала бы пре имуществами по сравнению с другими. [c.254]

В молекуле пиррола четыре атома углерода гибридизованы приблизительно тригонально и все вместе дают четыре л-элек-трона. Атом азота содержит в своем валентном слое пять электронов. Предположим, что он также гибридизован тригонально. Тогда в каждой из трех ст-связей, соединяющих атом с тремя его соседями, будет участвовать по одному электрону, остальные два будут я-электронами, образующими неподеленную пару. Если молекула плоская, то эти два электрона дополнят число [c.278]

Изменение гибридизации от sp к sp должно обязательно приводить к увеличению s-характера связи и, таким образом, к ее укорочению. Поэтому вследствие меньшей средней длины, а также меньшей среднеквадратичной амплитуды валентного колебания С — D-связи тригоиальная конфигурация для дейтерированной молекулы должна быть сравнительно более устойчивой. Это заключение справедливо независимо от того, рассматриваем ли мы возмущающий потенциал, обусловливающий этот эффект, как линейную или как более крутую, чем линейную, функцию. Атом углерода в состоянии 5/7 -гибридизации является, кроме того, более электроотрицательным. Это должно приводить к тому, что укорочение С — Н-связи будет протекать легче, чем ее растяжение. Поэтому в соответствии с доводами, приведенными в разд. П1Б, этот фактор также должен приводить к повышению устойчивости тригональной конфигурации для дейтерированного соединения. Это является благоприятным обстоятельством, поскольку не ясно, что оба эти эффекта вполне разделимы. [c.125]

В ЭТОМ случае различия между изотопными эффектами первого и второго рода в известной степени сглаживаются. В разд. IIIB, 2 было отмечено сходство между реакцией образования четвертичных аммонийных соединений и реакциями присоединения к тригональному атому углерода В случае аммиака или алифатических аминов образование четвертичных аммонийных солей сопровождается лишь небольшими изменениями углов между N — Н-связями. Ароматические амины по сравнению с ними являются, по-видимому, более плоскими. Поэтому изотопные эффекты, наблюдаемые в реакциях образования четвертичных аммонийных солей из ароматических аминов, более близки к эффектам первого рода. Тем не менее различия, которые имеются между аммиаком и алифатическими аминами, с одной стороны, и ароматическими аминами—с другой, по существу не очень велики. Это объясняется главным образом тем, что в обоих случаях изотопные эффекты определяются в основном симметричными деформационными колебаниями N — Н-связи. Как мы отмечали в разд. ПА, ангармоничность валентных колебаний N — Н-связи вносит малый вклад в различия полярных свойств изотопных молекул. Кроме того, в разд. П1В, I указывалось, что изотопные эффекты, наблюдаемые в реакциях образования четвертичных аммонийных солей, можно с равным успехом объяснить как полярными, так и пространственными факторами. Это, таким образом, дает нам возможность рассматривать некоторые из наблюдаемых эффектов дейтерирования, как эффекты, обусловленные изменением полярности. В таком случае основным фактором, ответственным за появление вторичных изотопных эффектов, будет более эффективное отталкивание электронов для дейтерированных соединений в направлении неподеленной электронной пары аминогруппы или в направлении химической связи, образующейся с этой неподеленной парой. [c.158]

Электронное строение молекулы бензола. Свойства бензола интерпретируются теорией молекулярных орбит следующим образом. Каждый атом углерода может иметь три связи, гибридизован-ные тригонально по типу зр и лежащие в одной плоскости (см. том I 5.9, рис. 41). При этом наиболее прочная о-связь образуется в том случае, когда валентный угол имеет значение 120°. Эти условия выполнены в уникальном случае щестиуглеродного цикла, поэтому бензол имеет плоский цикл, прочно связанный 0-связями (рис. 18,а). Эти условия также являются идеальными для многократного перекрывания р-орбит (рис. 18,6). Так как система циклическая, каждая р-орбита перекрывает орбиты соседних атомов со специфической широкой делокализацией [c.124]

Следует предостеречь от переноса данных о конформации кольца В в случае кетонов на кольцо В, не содержащее тригонального атома углерода, так как в этом случае должны быть учтены различия в стерических и электростатических взаимодействиях. Прямое исследование конформации кольца В стероидов, не содержащего функциональных групп, весьма затруднительно из-за отсутствия подходящих параметров, таких, как поглощение карбонильной группы или прочность водородных связей в вицинальных гликолях, определяемая по частотам валентных колебаний О — Н-связи. Однако Братчер с сотрудниками [8] рассчитал, что предпочтительной конформации 17 -замещенных стероидов с т/ акс-сочленением колец С и В, например холестерина, лучше всего отвечает форма конверта, показанная формулой (8), в которой 13-углеродный атом расположен над плоскостью, проходящей через углеродные атомы С-14, С-15, С-16 и С-17, а 17р-заместитель имеет псевдоэкваториальную конформацию. [c.318]

Прежде всего надо отметить, что независимо от механизма тенденция к образованию олефинов возрастает при переходе от первичных к третичным алкильным системам. Для Е1-реакций при этом можно наблюдать явление стерического ускорения в ходе 8 1/Е1-реакции из р -гибридного тетраэдрического атома углерода реакционного центра возникает р -гибридный тригональный атом углерода. Если три группы, связанные с реакционным центром, велики, то в исходном соединении могут наблюдаться пространственные затруднения из-за сжатия их вандерваальсовых радиусов (англ. Васк-81га1п-Е ес1). При переходе к тригонально-му атому углерода валентный угол возрастает с 109 до 120°, объемистые группы могут несколько отойти друг от друга и напряжение уменьшится. Отщепление протона позволяет сохранить это энергетически выгодное положение (валентный угол в олефине 120 ), в то время как воссоздание тетраэдрической конфигурации в результате 81,12-превращения привело бы вновь к сжатию. Поэтому в подобных случаях реакция направляется преимущественно по пути отщепления, причем скорость этого процесса возрастает ( стерическое ускорение ). Некоторые примеры стерического ускорения приведены в табл. 5.2. [c.241]

В тетрагональной модификации НгТРЬР [130] неплоскост-ность молекулы имеет другой характер. Молекула обладает зеркально-поворотной осью 4, так что все противолежащие атомы смещены из плоскости (001), которая аппроксимируется с плоскостью молекулы, в одну и ту же сторону, а соседние — в разные. Меткновый атом углерода выходит из этой плоскости на 0,38 А. Фрагмент молекулы, включающий два пиррольных кольца и заключенный между ними метиновый атом углерода, имеет перегиб по линии, соединяющей центр молекулы с атомом Ст- Соседние фрагменты согнуты в противоположные стороны, что сообщает молекуле гофрированный характер. Угол наклона пиррольных колец составляет 12°. Фенильные кольца повернуты к этой же плоскости под углом 81,7°. Кроме того, они имеют значительный наклон вдоль линии Сщ—С(4)—С(т), как и в. тригональной форме. Атом углерода С(7> поднят над плоскостью на 0,73 А. Значения длин связей и валентных углов мало отличаются от соответственных значений для молекулы в кристаллах триклинной модификации, но тем не менее в них можно заметить некоторую разницу в значениях валентных углов пиррольных колец в тетрагональной форме все пиррольные кольца одинаковы, в триклинной угол при атоме азота с присоединенным водородом несколько больше, а при атоме Са меньше, чем те же углы в пиррольном кольце без атома водорода. [c.232]

Тригональная модель. В непредельных органических соединениях с двойной связью, в ароматических соединениях и в графите атомы углерода находятся в другом валентном состоянии. Из опыта известно, что в этих веществах атом углерода имеет только три равноценные валентности, расположенные в одной плоскости ху и направленные под углом 120° друг к другу. Три равноценные валентности образуются от смешения двух р-электронов и одного -электрона (хр -гибри-дизация). Четвертый валентный электрон называют пи-электроном. Его гантелеобразное симметричное электронное облако вытянуто вдоль направления г, перпендикулярного плоскости ху, в которой расположены электронные облака трех гибридных электронов (рис. 2,6). [c.9]

До сих пор в основном рассматривалась природа связи в двухатомных молекулах, хотя в предыдущей главе при описании резонанса и были сделаны определенные предположения о форме молекул. Сейчас приступим к обсуждению образования связей в молекулах, в которых центральный атом связан более чем с одним соседом. Рассмотрение может быть проведено в рамках как метода молекулярных орбиталей, так и валентных связей. Однако во многих случаях можно предсказать форму ковалентных молекул и без этих методов, исходя из простого предположения, что электрон- ные пары стремятся расположиться так, чтобы находиться возможно дальше друг от друга. Например, можно предположить, что в ряду хлоридов ВеС1г (в газовой фазе), ВСЬ и ССЬ атом хлора присоединен к бериллию, бору или углероду простой двухэлектронной связью, тогда взаимное отталкивание этих электронных пар должно придать молекулам линейную, плоскую тригональную и тетраэдрическую формы соответственно. Они приведены на рис. 8.1. [c.91]

Структура карбена установлена. При возникновении он существует в возбужденном состоянии с высокой энергией — в синглетном состоянии в котором два валентных не участвующих в образовании связей электрона спарены. Из этого состояния он переходит в состояние с меньшей энергией (триплетное состояние), в котором эти электроны являются неспаренными (ср. правило Гунда). Триплетное состояние почти линейно, подобно троесвя-занному атому углерода в этине, и в нем две р-орбитали участвуют в связывании и но одному электрону находится на каждой из двух р-орбиталей. Длина связи С — Н составляет 1,03 А (10,3-Ю нм). С другой стороны, в синглетном состоянии имеется лишь одна свободная р-орбиталь, два спаренных электрона находятся на орбитали, имеющей в основном -характер, а связывающие орбитали обладают в основном р-характером. Эти видно из того факта, что угол связей Н — С — Н составляет 103° (1,797 рад), а не 120° (2,094 рад), как это следует для тригональной гибридизации. [c.178]

Применительно к гем-замещенным соединениям заслуживает быть отмеченным факт существования линейной зависимости меаду химическим сдвигом протонов метильной группы в 2-замещенных пропенах и этильных производных типа СНзСН2К /1,2/,которые в первом приближении могут рассматриваться как насыщенные аналоги соответствующих непредельных соединений.Судя по наклону прямой рис.5, взаимодействие между заместителем и метильной группой при передаче влияния через тригональный атом углерода осуществляется менее интенсивно,чем в случае,когда оба они присоединены к тетраэдрическому атому углерода (/>-и,7).В основе наблюдаемых различий,по-видимому,лежит геометрический фактор вследствие изменения валентного угла С-С-К от близкого к 109° в алканах до близкого к 120° в алкенах расстояние между гем-заместителем и метильной группой в первом случае меньше,а,следовательно, интенсивность их электростатического взаимодействия через пространство больше,чем во втором случае. [c.387]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология