Бензол электронное строение молекулы

Рис. 27.3. Геометрическое и электронное строение молекулы бензола.

Ароматические углеводороды (арены). Гомологический ряд бензола. Номенклатура. Электронное строение бензола. Понятие об ароматичности. Взаимное влияние атомов и атомных групп в молекуле. Химические свойства бензола и его гомологов, реакции замещения. Получение бензола. [c.207]

Бензол — ароматическая система. Электронное строение молекулы бензола. Понятие ароматичности . Гомология и изомерия ароматических углеводородов. Номенклатура. Способы получения бензола и его гомологов. Химические свойства. Реакции электрофильного замещения. Механизм реакции, я- и о-Комплексы. Два типа ориентантов (I и П рода). Механизм ориентирующего влияния заместителей. [c.171]

Рассмотрите строение молекул нафталина, антрацена и фенантрена. Охарактеризуйте влияние сочленения на распределение п-электронной плотности. Приведите структурные и энергетические критерии ароматичности этих соединений. Конкретными примерами реакций проиллюстрируйте меньшую ароматичность многоядерных конденсированных углеводородов по сравнению с бензолом. [c.200]

Однако это еще не окончательная картина электронного строения бензола, потому что экспериментально наблюдаемая длина связи С—С (1,390 А) оказывается значительно меньше длины простой связи С—С (1,54 А). У каждого атома углерода остается одна негибридизованная 2р-орбиталь, ориентированная перпендикулярно плоскости гексагонального кольца (рис. 13-23). В молекуле бензола 30 валентных электронов по 4 от каждого из шести атомов углерода и по 1 от каждого из шести атомов водорода. Из них 12 электронов используются для образования шести простых связей С—Н и 12-для образования шести простых а-связей С—С. Остаются еше шесть электронов и шесть неиспользованных в а-связях р-орбиталей атомов углерода. Возможно, эти орбитали используются попарно для образования еще трех ковалентных связей. Но как выбрать такие три пары [c.573]

Представление о резонансе часто используют для качественного описания строения молекул, но по мере усложнения структуры (скажем, при переходе от бензола к нафталину, пиридину и т. п.) количественные расчеты валентных схем становятся все более затруднительны. Поэтому для решения волновых уравнений чаще применяют другой метод, метод молекулярных орбиталей. Если с точки зрения этого метода качественно рассмотреть молекулу бензола, то можно видеть, что каждый атом углерода, связанный с тремя другими атомами, использует 5р -орбитали для образования а-связей, так что все 12 атомов лежат в одной плоскости. Кроме того, каждый атом углерода имеет еще р-орбиталь, которая может в равной мере перекрываться с двумя соседними р-орбиталями. Перекрывание шести таких орбиталей (рис. 2.1) дает шесть новых орбиталей, три из которых, связывающие (они показаны на рис. 2.1), называются я-орбиталями. Все три я-орбитали занимают примерно одинаковое пространство, одна из них имеет самую низкую энергию, а две другие являются вырожденными. Каждая орбиталь имеет узловую область, которая является плоскостью кольца, и разделяется иа две части, расположенные над плоскостью и под ней. Две высокоэнергетические орбитали (рис. 1, б и е) имеют еще другую узловую область. Шесть электронов, образующих тороидальное облако, называют ароматическим секстетом. Порядок связи углерод — углерод, вычисленный по методу молекулярных орбиталей, составляет [c.48]

Рис. 30. Электронное строение молекулы бензола а — о-связи б — л-связи.

Электронное строение молекулы бензола [c.499]

ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛЫ БЕНЗОЛА [c.129]

Мы видим, что в методе ВС далеко не всегда возможно с достаточной степенью точности представить электронное строение молекулы одной структурой (т.е. в приближении полного спаривания). В наибольшей степени это относится к л-электронным системам. Мы уже приводили в качестве примера молекулу бензола. Другим примером может служить нитрат-анион. Ему также можно сопоставить несколько способов спаривания п-орбиталей [c.165]

Каковы современные представления об электронном строении молекулы бензола [c.511]

Однако для некоторых, заведомо гомогенных адсорбционных систем рассмотренные признаки однородности поверхности не соблюдаются. Например, для системы графит—бензол изотерма адсорбции не имеет перегиба, а теплота адсорбции практически постоянна в области монослоя. В то же время для этого же адсорбента изотерма адсорбции -гексана имеет перегиб, а теплота адсорбции проходит через высокий максимум. Причина такого явления обусловлена наличием, наряду с силами притяжения адсорбат—адсорбат, еще и дальнодействующих сил отталкивания электростатической природы. Действительно, атомно-электронное строение молекулы бензола таково, что при ее плоской ориентации на базисной плоскости графита система ее я-электронов образует кольцевой квадруполь с повышенными плотностями электронов сверху и снизу кольца. Вертикально ориентированные такие квадруполи должны испытывать электростатическое отталкивание. Кроме того, дополнительные силы отталкивания возникают между плоско ориентированными диполями С—Н-связей молекулы бензола. [c.44]

Метод рассмотрения электронного строения молекулы бензола типичен для изучения непредельных органических соединений. Обычно а-связи атомов углерода описываются в рамках метода ВС с помощью подходящих гибридных орбиталей, а я-связи рассматриваются в рамках метода МО. Такой подход оправдан тем, что а-связывающие орбитали обычно значительно устойчивей, поэтому электроны на я-орбита-лях определяют химические и спектральные свойства молекулы. [c.198]

Электронное строение молекулы бензола. Свойства бензола интерпретируются теорией молекулярных орбит следующим образом. Каждый атом углерода может иметь три связи, гибридизован-ные тригонально по типу sp и лежащие в одной плоскости (см. том I [c.129]

Окончательно строение молекулы бензола подтверждено реакцией образования его из ацетилена (см. 16.12). В структурной формуле изображается потри одинарных и три двойных чередующихся углерод-углеродных связей. Но такое изображение не передает истинного строения молекулы. В действительности углерод-углеродные связи в бензоле равноценны, и они обладают свойствами, не похожими на свойства ни одинарных, ни двойных связей. Эти особенности объясняются электронным строением молекулы бензола. [c.297]

Однако такое случается не всегда. Наиболее известным примером невозможности передать электронное строение соединения одной схемой связей атомов (т. е, одной классической структурной формулой) является молекула бензола. [c.161]

Из анализа работ Р. Доделя и А. Пюльмана видно, что изучение электронного строения молекул этим методом показало плодотворность применения молекулярных диаграмм для рассмотрения и предсказания химических свойств некоторых простых ароматических соединений (бензол, нафталин). Однако игнорирование природы реагентов и механизмов превраш,ений делало довольно произвольными полученные при этом выводы о характере реакционной способности соединений. Сложной и нестрогой была расчетная часть метода. [c.47]

Строение молекулы бензола отвечает плоскому равностороннему шестиугольнику с параметрами d( ) = 1,40 и d( H) = 1,08 А (рис. Х-30). Помимо трех а-связей, каждый содержащийся в бензоле атом углерода способен образовывать одну ii-связь с соседним атомом углерода. Так как эти я-связи за определенными парами атомов не закреплены, участвующие в их образовании 6 электронов полностью делокализованы и могут считаться принадлежащими молекуле в целом. Такая ( ароматическая ) структура выгоднее классической — с чередующимися простыми и двойными связями между атомами углерода — по разным оценкам на величину от 5 до Рис. х-30. Схема строения молекулы 36 ккал/моль (наиболее правильным значением яв- бензола, [c.551]

После выхода первых работ Хюккеля, в которых он высказал свои соображения о распределении электронных зарядов в монопроизводных бензола, в 1932 г. вспыхнула короткая полемика по этому вопросу между ним и английскими химиками, приверженцами теории электронных смещений. Она интересна в том отношении, что это была первая дискуссия, в которой встретились физик-теоретик, стоявший, безусловно, на правильных позициях, но которому, вообще говоря, материал органической химии был чужд и который поэтому мог делать частные ошибки, ас другой стороны — химики-органики, прекрасные экспериментаторы, в то же время склонные ставить и решать современные теоретические проблемы химии исходя из принципов еще классической теории химического строения, т. е. делая заключения об электронном строении молекул по тому, как они ведут себя в химических реакциях. [c.312]

Ароматичность — это совокупность особых свойств, которыми обладают органические вещества, содержащие в молекуле бензольное кольцо или некоторые гетероциклические структуры. Эти свойства обусловлены равномерным распределением л-электронной плотности в кольце и плоскостным строением молекулы. Несмотря на формальную насыщенность, бензол и его производные более склонны к реакциям замещения, чем присоединения, и обладают высокой устойчивостью. [c.89]

Точное положение максимума поглощения Хмакс зависит от окружения хромофора, т. е. от строения молекулы. Так, алкильные группы, расположенные по соседству с хромофором, сдвигают полосу поглощения в сторону длинных волн (батохромный сдвиг). Характеристические линии поглощения многих ароматических (бензол, нафталин) и гетероароматических соединений (пиридин, хинолин) зависят от протяженности и расположения я-электрон-ной системы. Это позволяет распознавать различные соединения одного и того же гомологического ряда. [c.199]

Гетероциклические соединения делят на предельные, непредельные и ароматические. Ароматические и гетероциклы по своему электронному строению близки к бензолу, что объясняется соответствующим электронным вкладом гетероатома в формирование делокализованного секстета я-электронов. В молекуле пиридина гетероатом азота подает в систему один / -электрон, а орбиталь с неподеленной парой электронов располагается в плоскости цикла. Такая особенность электронного строения пиридина обусловливает его ароматические свойства. [c.423]

Знаменитая в истории органической химии проб.тема строения бензола получила удовлетворительное разрешение лишь в рамках квантово-механических представлений о системе я-электронов, общей для всех шести атомов углерода бензольного кольца. Допущение о наличии в бензольной молекуле трех двойных связей вело к прямому противоречию с опытом — свойства бензола сильно отличаются от свойств предполагаемой молекулы циклогексатриена, (т. е. бензола, имеющего строение, выражаемое формулой Кекуле). Теплота сгорания теоретического циклогексатриена, вычисленная пз средних энергий связи, составляет 3473 кДж/моль, тогда как эксперимент дает для бензола 3313 кДж/моль. Разность (160 кДж/моль), так называемая энергия резонанса , достаточно убедительно свидетельствует об ошибочности формулы Кекуле. [c.164]

Рассмотрев строение бензола (см. гл. 20), мы убедились, что важнейшими критериями ароматичности являются плоскостное циклическое строение молекулы и наличие делокализованного секстета 7Г-электронов. [c.416]

Каковы современные представления о строении бензола На каких физико-химических исследованиях они базируются Какими способами можно описать делокализацию л-электронов в молекуле бензола Изобразите образование л-связывающих и л -разрыхляющих МО бензола из /7-орбиталей атома углерода. [c.118]

Настоящая глава начинается с обсуждения электронного строения молекулы бензола, который является классическим примером ароматического вещества. После обсуждения бензола мы перейдем к рассмотрению правила Хюккеля и увидим, как можно применять это правило для решения вопроса о том, является ли структура ароматической. Мы рассмотрим приложение правила Хюккеля к множеству систем, включая аннулсны, ионы, полициклические системы и гетероциклы. В заключение мы рассмотрим наиболее обычный экспериментальный метод решения вопроса о том, является ли данное соединение ароматическим. Для более полного усвоения последнего раздела читатель должен быть знаком со ЯМР-спектроскопией (гл. 29). [c.558]

Метод МО становится единственным при описании электронного строения молекул с сопряжением тс-электронов, т. е. сопряженных диенов - H= H- H= H- Hj- и полиенов СНз-(СН=СН-СН=СН) ...-СНз, а также ароматических молекул (бензол и арены, например антрацен небензо-идные ароматические молекулы, например азулен, тропилий-катиои) [c.69]

Уточняя физический смысл уравнения (II—20), Хаммет отметил, что коэффициент А, отражающий влияние заместителя на электронную плотность... в реакционной зоне, включает в себя как индуктивный, так и таутомерный эффекты... Константа В) должна определенно зависеть от взаимодействия электрических зарядов реагирующей молекулы со средой..., заряды в которой наиболее равномерно распределены [385, стр. 165]. Однако для разработки полной теории влияния заместителей на скорости реакций и равновесия необходимо учесть в уравнении (II—20) часто большие и всегда специфические влияния орто-заместителей в реакциях производных бензола [там же]. Решить эту задачу химикам удалось только в середине 50-х годов XX в. [24, стр. 28]. Правда Шварценбах и Рудин в 1939 г. [386], рассмотрев пригодность выражения типа (II—20) для случая замещенных фенолов и тиофенолов, высказали мысль о необходимости разработки метода количественного разделения различных влияний строения соединений на значения их кислотности. Поскольку при этом авторы считали необходимым учет электростатического влияния среды и электронного строения молекулы (практически индуктивный и резонансный эффекты) на изменение свободной энергии молекул при их диссоциации, то можно считать, что Шварценбах и Рудин выдвинули предположения об аддитивном и независимом характере влияния отдельных структурных факторов на реакционную способность органических соединений. Однако недостаточно обоснованная и выдвинутая в середине 30-х годов XX в. (во время относительно слабого проникновения корреляционных уравнений в органическую химию) эта идея мало- [c.130]

В процессе изложения материала необходимо дать учашимся представление об ароматической связи, своеобразии электронного строения молекулы бензола. Следует отметить, что бензол не является циклом с тремя двой- [c.61]

Применению теории резонанса для объяснения химических свойств особенно много внимания уделили Сыркин и некоторые другие советские химики. Их основные работы в этом отношении падают на период между рассмотренным обзором Полинга и выходом в свет упомянутой дюнографии Уэланда. Сыркину принадлежит редакция, вероятно, всех появившихся в советской печати переводных статей по теории резонанса, а также переводов монографий Полинга и Уэланда. В 1940— 1941 гг. Сыркин, Жуховицкий и Дяткина приступили к публикации серии статей по квантовой химии [41, 42], завершению которой, по-видимому, помешала война. Уже в первых статьях этой серии резонансным структурам придается то толкование, которое впоследствии подвергалось суровой критике под резонансом эти авторы понимают существование , а также суперпозицию различных состояний [41, стр. 943[. Более того, Дяткиной [43] было введено понятие о переходной структуре. Например, электронная структура молекулы НС1 представляет собой наложение трех структур ковалентной, ионной и переходной, когда электрон принадлежит обоим ядрам одновременно, примерно так, как в электронной структуре молекулярного иона водорода. По расчетам Дяткиной, в НС1 вес гомеополярной структуры 71%, ионной 6 , переходной 23%. Переходные структуры были, так сказать, теоретически обнаружены и в органических соединениях, например в бензоле. В нем при суперпозиции (сосуществовании) этих (кекулевских. —Г. Б.) состояний il- i и фо возникает переходная структура г)5,1 32. Она не может быть изображена химической формулой, но роль ее весьма существенна из-за обусловливаемого ею понижения общей энергии...Наличие переходных структур между структурами Дьюара и структурами Кекуле стабилизирует молекулу [42, стр. 123, 124]. Очевидно, судя по примеру с НС1, вклад переходных структур в энергию резонанса довольно значителен, однако, поскольку эти структуры не наглядны, теряется как раз основное преимущество, которое признавалось за теорией резонанса возможность представления электронного строения молекул привычными для химика валентными схемами. [c.239]

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]

Сравните электронное строение пиридина СО строением бензола (длины а-связей, виды сг-связей, валентные углы, тип гибрндизацил орбиталей, энергию сопряжения). Нарисуйте схему я-связей в молекуле пиридина. [c.225]

Выдающееся значение проблемы электронного и пространственного строения молекулы бензола хорошо известно. Особая термическая устойчивость бензола и его производных, стремление молекул этих соединенир сохранять в различного рода химических превращениях неизменной свою главную структурную единицу — шестичлсиное сопряженное кольцо — привели к выделению этих соединений в самостоятельный широко разветвленный класс ароматических соединений. Сопряженные циклические углеводороды и гетероциклические соединения, характеризующиеся свойствами, подобными бензолу термодинамической стабильностью и склонностью к реакциям замещения, а не присоединения или расщепления, получили название бензоидных, а соединения, ие обладающие этими свойствами,— небензоидных. Наконец, еще более общее и концептуально важное понятие органической химии — ароматичность— также выведено из анализа свойств бензола и его аналогов. [c.220]

При интерпретации строения молекулы бензола с точки зрения метода ВС допускалось, что молекула бензола СбНб представляет собой наложение (суперпозицию) нескольких структур, каждая из которых отражает одно из возможных распределений локализованных связей. В методе МО о структурах нет речи. Упрощенный вариант метода МО, которым мы пользуемся, не всегда приводит к правильным результатам. Чтобы сравнить значения энергии структуры по Кекуле и структуры с делокализованными электронами с целью показать, что последняя энергетически выгоднее, требуется вычислить энергию структуры по Кекуле. Но эта очень сложная задача практически не поддается точному решению (Н. Д. Соколов), так как энергия и длина связей зависят от типа гибридизации (М. Ф. Мамотенко) и, кроме того, оказывается необходимым учитывать энергию взаимодействия связей и ряд других факторов. Тем не менее наличие бесспорных данных [c.121]

Строение бензола. Ароматичность. В молекуле бензола все шесть атомов углерода, находящиеся в /> -гибридизованном состоянии, связаны друг с другом и образуют правильный шестиугольник. Длина С — С-связи везде одинакова и равна 0,140 нм. Внутренние углы св5ези равны 120 Каждый атом углерода связан с двумя углеродными и одним водородным атомом при помощи одного 5- и двух /1-электронов. Оставишеся -орбитали углеродных атомов, равномерно перекрываясь, образуют единое п-электронное облако. Это происходит потому, что / -орбиталь каждого углеродного атома равномерно перекрывается такими же орбиталями двух соседних углеродных атомов, что можно представить следующим образом [c.347]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология