Метан дипольный момент связей

Приведенные выше эффективные заряды атомов вычислялись в предположении, что дипольный момент связи С—И в метане равен нулю. [c.296]

Чтобы избавиться от этих трудностей, вводят дипольные моменты не связей, а групп. При этом в качестве момента группы X принимается разность дипольных моментов производного Н—X и стандартного соединения К—Н, равная разности дипольных моментов группы С—X и связи С—Н. За стандартное соединение обычно принимается либо метан, либо бензен, дипольные моменты которых вследствие молекулярной симметрии равны нулю независимо от направления и величины диполей связей С—Н. [c.187]

Дальнейшие доказательства тетраэдрической структуры атома углерода получены в результате ряда физических исследований. Об этом, например, говорят результаты измерений инфракрасных спектров поглощения, дипольных моментов, анизотропии рассеянного излучения, а также рентгеновские и электронографические измерения. Расстояние между ядрами углерода и водорода в метане равно 1,09 A. Тетраэдрические углы следует считать относительно жесткими и мало изменяющимися, что подтверждается также результатами новейшего квантовомеханического рассмотрения этого типа связи (см. стр. 36). В химическом отношении молекула метана с ее заполненной октетной оболочкой в значительной мере напоминает строение инертного газа. [c.38]

Влияние индукционных эффектов на дипольные моменты связей (в D) в галогензамещенных метанах [c.171]

Отсутствие неподеленных пар в молекуле СН4, во-первых, приводит к заметному упрочнению связей и, во-вторых, делает метан гораздо менее реакционноспособным по сравнению с соединениями элементов 15-17 й групп. Высокая симметрия sp -гиб-ридных орбиталей приводит к тому, что тетраэдрические молекулы метана лишены дипольного момента и поэтому межмолекулярные силы слабы, а отсутствие неподеленных пар на атомах углерода делает невозможным образование водородных связей в жидком СН4, что сразу же сказывается на его физических свойствах. [c.305]

Уравнение Клаузиуса — Мосотти не отражает зависимость мольной поляризации от температуры. И действительно, имеется много веществ, для которых такая зависимость отсутствует. Среди газов к таким веществам относятся Нг, Ыг, Ог, все углеводороды симметричного строения метан, этилен, ацетилен, бензол и т. д. Однако для многих веществ мольная поляризация зависит от температуры. Например, для аммиака при Т = 292,2 К Р = 57,57 см моль при Т = 466,0 К Р — 39,59 см /моль. Для второй категории веществ характерно именно уменьшение мольной поляризации с повышением температуры. П. Дебай связал этот факт с наличием у таких молекул дипольного момента и в отсутствие внешнего электрического поля. Происхождение такого постоянного дипольного момента объясняется природной асимметрией молекулы. При внесении вещества, состоящего из полярных молекул, в электрическое поле возникающая поляризация связана с двумя причинами [c.282]

При химических применениях изложенных представлений важно отдавать себе полный отчет в существе дела. Поскольку непосредственно доступен для измерения лишь полный дипольный момент молекулы, разделение полного момента на моменты отдельных связей производится лишь для удобства анализа (например, для введения правила аддитивности) или с целью более летального описания химических свойств молекулы (например, при рассмотрении изменения дипольного момента при повороте одной из связей относительно остальной части молекулы). Следовательно, отдельные атомные диполи не являются объективными реальностями. Высказывалось мнение [137], что их поэтому не следует принимать во внимание при определении моментов связей. Однако если атомные диполи не учитывать при рассмотрении связей С—Н, то полярность всегда будет С"Н+. Выше утверждалось следующее если представлять связь одной наилучшей возможной схемой спаривания, то два спаренных таким образом электрона будут иметь совокупное облако заряда, для которого вероятное направление дипольного момента соответствует +H в метане и С Н+ в ацетилене. Этот момент не обязательно совпадает с тем, который наблюдается при повороте связи С—Н относительно остальной части молекулы (см. раздел 8.13). [c.236]

Полученные на основании квантовомеханических расчетов значения моментов С—Н-связей очень сильно зависят от использованных приближений и варьируют, например, для связи С—Н в метане от -Ь0,6 (С"Н+) [8] до —2,8 О (С+Н ) [9]. Даже в наиболее корректных расчетах не был принят во внимание целый ряд факторов (вторичные дипольные моменты, индуцируемые в системе электронов, непосредственно не участвующих в связывании, индуктивное взаимодействие различных углерод-водородных связей, пространственные взаимодействия и др.). Учет каждого из них мог бы серьезно отразиться на конечном результате. [c.70]

Следует отметить, что если два атома хлора отталкиваются сколько-нибудь сильно один от другого, когда они находятся в непосредственном соседстве, то трудно ожидать, что эффект поля будет заметным, когда атомы хлора находятся в более удаленных частях молекулы. Это подтверждается измерениями дипольного момента г/г/с-2,3-дихлор-2-бутена, которые приводят к заключению, что тетраэдрическое расположение углеродных связей здесь не дефор--мировано [31]. Джонстон и Деннисон [32] на основании измерения моментов инерции также пришли к выводу, что метильные группы в метане и в галоидных метилах имеют одинаковую величину. Хотя эти немногие примеры не исчерпывают всей литературы по данному вопросу, но они достаточно ясно показывают, что эффект поля атомов хлора не настолько силен, чтобы вызывать большие изл енения углов мел<ду связями. Так как поперечная поляризуемость электронов в С—С1 связи составляет лишь около 57% от продольной поляризуемости [33], то можно полагать что этот эффект поля действительно очень невелик. Вместе с тем, так как связь С—С1 является в очень сильной степени полярной связью, то этот вывод можно, повидимому, распространить и на другие атомы, связанны е с углеродом ковалентными связями. Однако данные, приведенные ниже, показывают, что совершенно иное имеет место в тех случаях, когда атомы являются свободными полюсами. [c.95]

Пользуясь этим фактором, по уравнениям вида = 0,6-4,30 можно рассчитать дипольные моменты отдельных связей С—И или С—С в предельных углеводородах. Например, для связи С—Н в метане получаем цнс = 0,6-0,087 1,09-4,80 — = 0,270, что совпадает с обычно приписываемым этой связи значением цнс = 0,30. [c.602]

Углеводороды являются ковалентными соединениями. Углерод имеет резко выраженную способность образовывать ковалентные связи. Углерод имеет четыре электрона в своей валентной оболочке (оболочка L). Например, они образуют четыре ковалентные связи с четырьмя атомами водорода. В результате образуется простейший углеводород метан СН4. Углерод четырехвалентен в большинстве своих соединений и с другими элементами (Кекуле, 1858). Все четыре валентности углерода равноценны (sp -гибридизация см. стр. 96) и симметрично направлены в пространстве. Следовательно, молекула метана имеет форму правильного тетраэдра, в центре которого находится атом углерода, а в вершинах — атомы водорода. Углы между двумя валентными связями равны 109 28, как и в кристалле алмаза. Благодаря симметричной форме молекулы электрический дипольный момент метана равен нулю (стр. 105). [c.470]

Дипольные моменты СН-связи и их производные по естественным координата в хлорированных метанах /24/ [c.403]

Напротив, метан, если для каждой связи С—Н принять определенный момент, как это делали для связей О—И и N—Н, не может иметь структуру пирамиды или совершенно неправильного тетраэдра, так как дипольный момент метана равен нулю. Построена ли его молекула как правильный тетраэдр, или как тетраэдр формы, изображенной иа рис. 15, или, наконец, в виде плоской фигуры, на основании одного только отсутствия дипольного момента решить нельзя. [c.65]

Посколькз дипольный момент связи С—Н неизвестен, вычисления производились при трех предположениях о величине этого момента в метане р = 0,3 дебая, р = О и р = — 0,3 дебая. Во всех трех случаях получались сходные результаты. П риведенные выше эффективные заряды атомов вычислялись в предположении, что дипольный момент связи С—Н в метане равен нулю. [c.236]

Коулсон [2], пользуясь волновыми функциями самосогласованного поля метана, вывел для дипольного момента связи С—Н значение 0,4 > с полярностью С+Н. Аналогичный результат с помощью более упрощенной квантово-механической обработки был получен Хартманом [4]. Обзор других ранних работ, связанных с вычислением значений момента С—Н-связи, сделан Джентом [5]. Приняв для момента С—Н-связи в метане величину, предложенную Коулсоном, Джент указал, что повышение -характера гибридной орбитали углерода, участвующей в связи с водородным атомом, должно приводить к обращению направления момента С—Н-связи в ацетилене по сравнению с моментом этой связи в метане. ]Момент связи С—Н в этилене, согласно [5, 6], близок к нулю, а ее полярность в ацетилене (С Н+) противоположна полярности в метане [7]. Принципиальное значение этих данных заключается в вытекающем из них выводе о существенной зависимости величины дипольного момента связи от характера гибридизации составляющих ее атомов. [c.70]

В случае многоатомных молекул положение усложняется. Однако в некоторых случаях, для которых строение молекулы известно, моменты связей можно легко определить путем измерения молекулярного момента молекулы при допущении, что этот момент является равнодействующим моментов связей, направленных вдоль направления связей. Так, известно, что вода имеет (см> гл. XV) изогнутую структуру, в которой две О—Н связи составляют угол в 105°. Если эти связи имеют равные моменты, направленные под таким углом друг к другу, то момент связи легко может быть рассчитан на основе измерения результирующего момента молекулы. Для соединений углерода задача усложняется вследствие тетраэдрической симметрии углерода. Например, в метане все моменты связей взаимно погашаются и относительно их величины нельзя получить никаких сведений на основании того, что дипольный момент метана равен нулю. Однако, если момент С—Н определить экстраполяцией данных о моментах О—Н и N—Н [момент связи N — Н может быть найден потому, что аммиак имеет пирамидальное строение (см. в гл. XV) и поэтому для него результирующий момент не равен нулю], то при помощи измерений моментов молекул органических соединений можно найти моменты других связей углерода. Обычно принимают, что момент связи зависит только от самой связи и не зависит от соединения, в котором она содержится. Не входя в подробности определения моментов связей,, ограничимся указанием на то, что значительное число их было-определено с большей или меньшей точностью и достоверностью.. Было найдено [38, 16, 39], что момент связи водорода с целым рядом элементов прямо пропорционален величинам электроотрицательности, приведенным в табл. 14. Это позволяет ожидать, чта вообще момент ординарной связи, образуемой любьши двумя элементами, пропорционален разности их электроотрицательности> Однако, если один из них не водород, то, как установлено,, это правило в лучшем случае становится только качественным. Тем не менее, совершенно ясно, что между дипольным моментом и полярным характером связи существует взаимная зависимость, несмотря на то, что ее не удается выразить настолько же просто, как в случае энергий связей. [c.200]

Остается упомянуть о критериях, используемых для определения матрицы преобразования 1). В случае симметричных молекул, таких, как метан, можно воспользоваться тем, что в молекуле имеются эквивалентные атомы или связи. Скажем, если нас интересуют какие-либо свойства связи С—Н (например, ее дипольный момент) в молекуле СН4, следует провести такое преобразование исходной системы молекулярных орбиталей, которое позволит найти четыре физически эквивалентные орбитали, описывающие четыре связи С—Н в метане. Оказывается, что, если молекулярные орбитали найдены методом МО ЛКАО в минимальном базисе атомных орбиталей (см. обсуждение молекулы С2Н4 в разд. 6.6), симметрия системы позволяет определить все параметры соответствующей матрицы преобразования. [c.304]

Молекулы, состоящие из одинаковых атомов (Но, lg и т. д.)> не имеют дипольного момента. Не имеют его и молекулы, хотя и состоящие из разных атомов, но имеющие достаточно большую электросимметрию, как, например, метан, четыреххлористый углерод и т. д. Напротив, молекулы, состоящие из разных атомов, но с достаточной асимметрией электрического строения, обладают дипольным моментом, как, например, СО, НС1, Hg l и т. д. Отдельным видам связи можно приписать определенные моменты, которые могут взаимно компенсироваться в том предельном случае, когда молекула имеет дипольный момент, равный нулю. В другом предельном случае, как это имеет место для определенных, особо полярных групп, значение их момента доминирует в молекуле, и они сообщают всей молекуле более или менее постоянное значение дипольного момента. [c.57]

При замещении одного водородного атома в метане, где взаимно компенсируются связи С — Н, другой группой, имеющей дипольный момент, например, хлоро>1, мы получаем (наибольшую) несимметричность зарядов. Из хлорпроизводных метана, дипольный мОмент больше всего у монохлорметана 1(1,86) и уменьшается с возрастанием числа атомов С1. Он равен 1,57 у дихлорметана, 1,15 у трихлорметана и, наконец, достигает нуля у четыреххлористого углерода вследствие того, что снова появляется высокая степень симметрии. [c.61]

Дипольные (йоменты галогензамещенных метанов. Учет индукции по методу Смита приводит к значению дипольного момента хлороформа 1,12 D, которое хорошо согласуется с опытной величиной. Этот результат можно объяснить изменением величин первичных диполей С—Н и С—С1 под влиянием поляризующих групп С—С1. В табл. 32 приведены рассчитанные по данным работы [4] значения моментов связей С—На и С—Н в галогензамещенных метанах (хс-на1 = ена1 с-наь ис-н = ен./ с-н. Эти данные показывают, что накопление в молекуле полярных связей С—Hal приводит к появлению индуцированных моментов, заметно снижающих эффективные моменты связей С—Hal. В то же время в связях С—Н появляются сравнительно небольшие наведенные диполи с полярностью Н+С". [c.171]

Отмеченные отклонения от аддитивности для о-дизамещенных бензенов могут быть объяснены индукционным взаимодействием между двумя 0-заместителями. Это частный случай изменения групповых моментов или моментов связей под влиянием близкорасположенных электроотрицательных групп, или взаимной поляризации диполей, приводящей к уменьшению соответствующих дипольных моментов. Наиболее наглядно такое уменьшение может быть продемонстрировано на примере галогензамещенных метанов. [c.192]

Как действуют различные факторы,поясняется на примере метана и этана. Связь С—С в этане слабее связи С—Н следовательно,связь С—С обладает в большей степени р-характером,чем связи С—Н, причем связи С—Н в этане обладают в большей степени s-характером и, казалось бы, должны быть прочнее, чем в метане.В метане все связи обладают дипольным моментом знака С Н" [52]. В этане связь С—С неполярна, поэтому электроны, ее образующие, здесь ближе к (are loser to) атому углерода, чем в связи С — Н, это в свою очередь ведет к большему отталкиванию между ними и электронами связей С — Н в метильных группах этана в результате полярность связей С — И увеличивается, сами связи становятся слабее,чем в метане. Таким образом, два фактора действуют в противоположных направлениях. [c.250]

Дипольный момент является вектором. То обстоятельство, что симметричные молекулы, например метан, лишены дипольного момента, не означает, что их отдельные связи не имеют полярности. Дипольный момент каждой связи С—Н в метане имеет определенную величину, но четыре вектора взаимно уравновешиваются. Дипольный момент СНзС1 равен 1,86 О. Он представляет собой, очевидно, равнодействующую трех связей С—Н и одной связи С—С1. Введение в метан новых атомов хлора уменьшает дипольный момент. У СНгСЬ он равен 1,591) и у СНС1з 1,01), у ССЦ дипольный момент отсутствует. [c.77]

Необходимо подчеркнуть также, что использование локализованных орбиталей tl, 2, 4 и может быть оправдано только для расчета полной энергии и полного электронного распределен ния и, следовательно, для предсказания таких свойств молекулы, которые зависят только от этих величин, например теплоты образования или дипольного момента. Их можно назвать колле/с-тивными свойствами в отличие от одноэлектронных свойств, ко торые зависят только от орбиталей, занятых отдельными электронами. При расчете одноэлектронных свойств (например, поглощения света при электронном возбуждении или потенциалов ионизации) необходимо использовать истинные МО. Таким образом, представление о метане как о молекуле с локализованными связями оказывается совершенно искусственным в следующем разделе будет показано, что это относится ко всем тра- [c.182]

Простейший углеводород — метан (болотный или рудничный газ) СН4, в котором орбитали атома углерода имеют р -гиб-ридизацию (см. рис. 11.13, а). Его тетраэдрически построенная молекула из-за близости электроотрицательностей углерода (2,55) и водорода (2,2) обладает малополярными ковалентными о-связями С—Н. Хотя все четыре атома водорода несут небольшие положительные заряды (-0,065 элементарного заряда), их расположение в вершинах тетраэдра приводит к отсутствию у СН4 электрического дипольного момента. Средняя энергия связей С—Н велика и составляет 415 к Дж/моль. Это и делает возможным прямой синтез СН4 из углерода и водорода [c.341]

В. Резкое уменьшение дипольного момента у трихлорметана является результатом внутреннего взаимодействия моментов связей. Три сильно электроотрицательных атома хлора придают положительный характер соседнему атому углерода последний более тесно связывает свои электроны, и поэтому моменты связей С—С1 в трихлор-метане меньше, чем момент связи С —С1 в монохлорметане. [c.116]

Много меньший дипольный момент по сравнению с СНдЗ (см. табл. 136) и более положительные значения о как Н, так и 1 по сравнению с СНд-группой (см. табл. 138) показывают, что электронооттягивающая сила водорода (и 11ода) больше, чем метильно группы. Действительно, обнаружено, что, несмотря па большую электроотрицательпость углерода по отношению к водороду, гибридизация приводит к следующему общему моменту связи в метане Хснц- 0,3 дебая [147—149]. Направление дпполя находится в соответствии с порядком значений о и собственными электроотрицательностями в метане. [c.619]

С какими же гидратами изоморфны гидраты инертных газов Прежде всего,очевидно, с гидратами тех газов, которые дают изоморфные смеси с самими инертными газами. Если два вендества изоморфны, то и молекулярные гидраты их тоже должны быть изоморфны, так как молекулы гидратов будут одинаково построены и близки по размерам. Как впервые указал Гримм р], летучие гидриды (такие, как СН , РН., и т. д.) по целому ряду физических свойств близки к инертным газам. Молекулы летучих гидридов представляют собою как бы псевдоатомы они занимают лишь один узел в кристаллической решетке. Радиусы молекул летучих гидридов того же порядка, как и у атомов инертных газов. Если летучий гидрид не обладает постоянным дипольным моментом, то сходство его с инерт-( ыми газами еще ближе. Так, например, метан и криптон, обладая близкими ван-дер-ваальсовыми силами, имеют близкие точки плавления и кипения, критические температуры и т. д. Поэтому мы можем с полным основанием видеть в летучих гидридах ближайших аналогов инертных газов и в смысле образования химических соединений — молекулярных соединений, обусловленных ван-дер-ваальсовой связью. Действительно, летучие гидриды (не диссоциирующие на ионы в водном растворе) дают такие же шестиводные гидраты, как и инертные газы. Как было показано в сообщении I, гидрат радона образует изоморфные смеси с гидратом сероводорода следовательно, мы имеем здесь не формальную, а истинную глубокую аналогию между летучим гидридом и инертным газом. [c.167]

Насыщенные соединения. Изучение насыщенных углеводородов, включая разветвленные, показало, что они обладают нулевым дипольным моментом. Поскольку нельзя предположить отсутствие поляризации для связи С — Н, то отсутствие дипольных моментов должно быть связано с внутренней компенсацией. Метан имеет динольный момент, равный нулю, а, следовательно, векторая сумма моментов, образующих момент СНд-грунпы, полностью компенсирует момент остающейся связи С — Н. Замещение одного атома водорода в метане на СНз-грунпу приводит к этану, также не имеющему динольного момента, и путем повторного замещения такого же рода можно показать, что любой ациклический насыщенный углеводород будет иметь нулевой динольный момент. [c.115]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология