Метан модели молекулы

До сих пор рассматривались молекулы, которые можно было принимать за упругие шары. Такие молекулы встречаются в природе очень редко, и при рассмотрении свойств реальных систем, приходится обращаться к другим моделям. Чаще всего химия руководствуется экспериментальными законами валентности. Они, например, утверждают, что обычные валентности водорода, кислорода, азота и углерода равны соответственно 1,2,3 и 4. Изучение стереохимии и оптической активности показывает, что два атома водорода 15 молекуле воды являются совершенно эквивалентными то же можно ска- )ать о трех атомах водорода в аммиаке и о четырех атомах в метане. Эти молекулы симметричны первая является плоской, вторая — пирамидальной, а третья — тетраэдрической. Точное применение законов механики внутриатомным и внутримолекулярным движениям всегда представляет трудную задачу, и практически такое применение очень редко оказывается возможным. Поэтому приходится довольствоваться рассмотрением молекулярных моделей, законы динамики которых лишь приблизительно соответствуют действительным законам поведения молекул. [c.77]

Вант-Гофф предложил тетраэдрическую модель атома углерода Согласно этой теории, четыре валентности атома углерода в метане направлены к четырем углам тетраэдра, в центре которого находится углеродный атом, а в вершинах — атомы водорода (рис 1, а) Этан, согласно Вант-Гоффу, можно представить себе как два тетраэдра, соединенных вершинами и свободно вращающихся около общей оси (рис 1, б) Модель молекулы этилена представляет собой два тетраэдра, соединенных ребрами (рис 1, в), а молекулы с тройной связью изображаются моделью, в которой тетраэдры соприкасаются плоскостями (рис 1, г) [c.24]

Вам может оказаться трудным увидеть, что модель и структурная формула изображают одну и ту же молекулу. Затруднения связаны с тем фактом, что структурная формула является проекцией трехмерного объекта на плоскость. Это связано с некоторыми искажениями. Даже простейший углеводород, метан СН4, на плоскости изображается уже неточно, так как четыре ковалентных связи углеродного атома не лежат в плоскости, а образуют тетра- [c.14]

В метане атом углерода связан с четырьмя равноценными атомами водорода, которые располагаются совершенно симметрично относи-Рис. 13. Шаростержневая модель тельно атома углерода (рис. 13). молекулы метана. При подобном симметричном рас- [c.26]

Преобладающими видами в таких реакторах являются бактерии однако в силу некоторой специфики продукты жизнедеятельности одних бактерий являются субстратом для других и, следовательно, должен поддерживаться баланс между численностью бактерий и концентрацией субстратов. На протяжении долгого времени для описания анаэробного процесса использовалась упрощенная модель, согласно которой сложные молекулы разлагаются до простых (в основном, летучих жирных кислот) кислотообразующими бактериями, а эти промежуточные соединения разлагаются до метана и диоксида углерода метан-образующими бактериями. Биохимия этого процесса теперь представляется более сложной, важнейшими параметрами, регулирующими процесс, служат и промежуточные концентрации летучих жирных кислот. [c.39]

Если в соотношениях (3.4) —(3.9) положить параметры е, 6 равными нулю, то приходим к модели идеального газового гидрата. Этот случай как раз и отвечает отсутствию взаимодействия гость—гость. Важно подчеркнуть, что при больших степенях заполнения и близости этих параметров для разных газов (например, при гидратообразовании из смесей газов СН4, НгЗ, СО2) или при рассмотрении только узкой группы газовых смесей (например, природных газов, в которых основным компонентом служит метан) вклады в формулах, описывающих взаимодействия включенных молекул, оказываются практически постоянными (т. е. не зависящими от состава газовой фазы). В этом случае взаимодействия гость—гость формально можно включить (практически полностью), в л°, а небольшие вариации л° от состава учесть какими-либо эмпирическими зависимостями. Именно по этой причине возможности практического использования модели идеального газового гидрата заметно расширяются. По существу обсуждаемый аспект теории подчеркивался еще В. И. Косяковым (1979 г.). Им был введен в рассмотрение частный случай почти стехиометрического регулярного клатрата, названный моделью квазиидеального клатратного раствора. [c.85]

Рис. 29. Модель. молекулы метана и его галогеиопроизводных а—метан б —хлорметан — дихлорметан

В заключение рассмотрим атом углерода. Электронную конфигурацию свободного атома можно записать в виде 18 2А 2р . Два 15-электрона па первой или 7(Г-оболочке взаимно насыщаются так же, как и 25-алектроны на второй или -оболочке. Только два 2р-электрона могут дать валентные связи с другими атомами. Если бы в действительности осуществлялась эта конфигурация, углерод оказался бы двухвалентным. Хорошо известно, однако, что углерод четырехвалентен. Чтобы объяснить этот факт, представим себе, что один из 25-электронов перешел на уровень 2р, благодаря чему возникло состояние 1.ч 28 2р . Теперь атом углерода может об. 1адать четырьмя простыми связями, три из которых обусловлены р-электронами п расположены под прямыми углами, а четвертая, обусловленная 25-электропом, безразлична к выбору направления. Эта модель, хотя она и лучше первой, все же неверна, так как противоречит хорошо известному пз органической химии алифатических углеводородов факту абсолютной эквивалентности четырех валентных связей в метане. Истолкование этого явления методами во.лновой механики дано Полингом. При этом не учитывается разница энергий 25- и 2р-элек-тропов. В основе объяснения лежит факт, что если гр(25), 2р ), (2р ) и гр (2р,) являются волновыми функциями для четырех электронов, то любая их линейная комбинация такн- е является законным решением уравнения Шредингера для атома углерода. Найдя коэффициенты, аналогичные а и Ь в уравнении (203), и использовав условие, что энергия молекулы должна быть минимальной, можпо показать [18], что четыре валентности атома углерода должны быть одинаковыми и расположенными под углом а, определяемым уравнением соза= /з. Как показано в гл. XII, это как раз угол, необходимый для построения правильного тетраэдра. [c.185]

А. И. Китайгородский, К. В. Мирская (Институт элементоорганических соединений АН СССР, Москва). Как отмечено в докладе Д. П. Пошкуса (стр. 9), наиболее важной проблемой в молекулярной теории адсорбции является определение потенциальной энергии адсорбированных молекул в зависимости от их координат. При адсорбции неполярных молекул на неполярном твердом теле энергия взаимодействия молекул с поверхностью и друг с другом наиболее просто может быть рассчитана путем введения полуэмпирических потенциальных функций для взаимодействия частиц. Основываясь па теории дисперсионных сил Лондона [1] и следуя Мюллеру [2], А. В. Киселев и Д. П. Пошкус с соавторами провели ряд вычислений энергии адсорбции органических молекул на графите по аддитивной схеме, рассматривая молекулу и графитовую сетку как совокупность силовых центров и подбирая полуэмиириче-ские параметры в потенциалах для разного рода таких центров. В качестве силовых центров авторы выбирали либо целые молекулы (как в метане), либо группы атомов (СН, СНа, СНз), либо отдельные атомы (С и Н), не отдавая предпочтения ни одной из этих моделей. [c.55]

В работе [2026], опубликованной в апреле 1959 г., Герцберг сообщил о дополнительных результатах, полученных в его лаборатории при исследовании спектров СНз и СОз. Анализ тонкой структуры полосы СОз при 2144 A позволил найти приближенное значение момента инерции СОз относительно оси, перпендикулярной оси симметрии молекулы (/ = 5,769г-см ). Отсутствие тонкой структуры в полосе СНз не дает возможности получить значение второго момента инерции молекулы СНз, необходимое для однозначного определения структурных параметров. Однако в работе [2026] приведены два значения го ( D), соответствующие двум различным предположениям о значении угла между связью С—D и осью симметрии o = 90°, го (С — D) = = 1,072 А и = 75°, Го (С—D) = 1,061 А. Поскольку значение го (С—D), соответствующее углу = 75°, оказалось слишком малым по сравнению с этим расстоянием в других молекулах, Герцберг [2026] пришел к выводу, что угол должен быть больше 75°. Из приведенных цифр видно, что даже для плоской модели молекулыСОз значение го (С—D) меньше, чем в метане. Уменьшение межатомного расстояния С—D в СОз по сравнению с расстоянием в D4 Герцберг объясняет соответствующим увеличением энергии разрыва связи углерод — водород в метиле по сравнению с метаном. В последующих работах [2026а, 20266] Герцберг приводит для межатомного расстояния С—Н в СНз значения 1,0699 и 1,079 А соответственно. [c.618]

Дипольная ориентация в жидкостях, происходящая в результате вращения молекул, исследовалась как релаксационный процесс, для которого в случае сферических молекул в непрерывной вязкой среде время релаксации пропорционально кубу радиуса молекулы и коэффициенту внутреннего трения или внутренней вязкости жидкости [уравнение (22) ]. Так как радиусы сфероидальных молекул тетразамещенных метанов могут быть оценены согласно принятой модели достаточно хорошо, то по значениям времен релаксации молекул, определенным для жидкостей, можно рассчитать внутреннюю вязкость этих веществ в жидком состоянии [97]. Полученные таким образом величины внутренней, или микроскопической, вязкости составляли лишь от [c.650]

Расчет кориолисова взаимодействия проведен для ряда молекул. Алгебраические формулы для определения нормальных координат и постоянных в случае некоторых молекулярных моделей даны в книге Сивина [228] детальные численные ра1-счеты для многих других молекул можно найти в специальной литературе. Наибольший интерес для настоящего обсуждения представляет анализ силового поля молекул, которые исследовались методом спектроскопии в газовой фазе. К ним относятся этан, аллен, циклопропан и циклобутан, тогда как метан пред- [c.296]

Из сказанного в разд. 9.4 совершенно понятно, что в рамках строгой неэмпирической квантовой механики вряд ли когда-нибудь будет возможным получить совершенно точные сведения об электронной структуре и свойствах, скажем, переходных металлических комплексов или протеиновых линейных молекул. Конечно, при этом нас не должно удивлять беспрецедентное современное развитие квантовохимической теории, объясняемое все большей доступностью для проведения исследований больших электронных вычислительных машин действительно, во многих лабораториях в настоящее время ведутся трудоемкие расчеты довольно сложных молекул с учетом всех их электронов. В такой ситуации важно помнить, что расчеты вслепую, с мало понятными аппроксимациями скорее поведут к хаосу, чем к прогрессу. В связи с этим следует подчеркнуть, что надо шире использовать существующие в настоящее время довольно в большом числе полезные чисто теоретические методы (столь необходимые для проведения полуэмпирических вычислений с учетом всех электронов молекулы), обладающие такой степенью реализма, которая делает их гораздо ближе к аЬ initio методам, чем к упрощенным моделям. Например, методы, обсуждавшиеся в гл. 7, которые использовались до сих пор пока что только в сравнительно элементарных расчетах для небольших атомов и молекул, должны найти широкое применение в будущем так, подход, использующий разбиение электронов молекулы на группы (разд. 7.2), уже успешно применяется и дает очень хорошие результаты (к сожалению, однако, только для малых базисных наборов) для таких молекул, как метан [41], и, как показано в [46], этот подход идеально приспособлен к целям полуэмпирических теорий с другой стороны, правильное использование парных корреляционных функций вселяет надежду на возможность корректного введения в теорию полуэмпирических корреляционных поправок, характерных для отдельных электронных групп в молекуле. Эти [c.331]

На рис. 10 представлена шариковая модадь молекулы метана. Атом углерода (черный шарик) расположен как бы в центре тетраэдра (см.), а атомы водорода (белые шарики) — в его вершинах. При этом все валентные углы (углы между направлениями связей) в метане равны между собой и составляют 109°28. Нетрудно заметить, что структурная формула метана представляет собой не что иное, как проекцию его модели на плоскрсть чертежа. [c.34]

В общем, энергия деформации валентного угла столь незначительна, что отклонения порядка 0° могут быть вызваны уже тепловой энергией. Это означает, что даже столь высокосимметричные молекулы, как метан, постоянно обнаруживают относительно большие отклонения от симметричного положения равновесия. Однако это не может служить поводом для отказа от тетраэдрической модели атома углерода . Свойственное атому углерода стремление к регулярно-тетраэдрическому расположению при использовании его четырех связей, 5р -гибридизацию, следует рассматривать как основной принцип пространственного строения всех соединений углерода. Важнейшим и исторически первым доказательством этого служит явление оптической активности, изложению которой посвящен следуюищй раздел. [c.83]

Для циклогексана нами было показано впервые [12], что так же, как и в случае каталитического гидрогенолиза на металлах VIII группы, при котором образуется исключительно метан, так и при реакции с водой образуется СОг-соединение, содержащее только один атом углерода. Подобное протекание реакции хорощо изображается секстетной моделью расщепления циклогексана по углерод-углеродным связям, которая была дана уже в первой работе о мультиплетной теории вместе с моделью дегидрогенизационного катализа циклогексановых углеводородов. Модель, изображающая расщепление циклогексана на секстете атомов никеля, отличается от модели дегидрогенизационного катализа только тем, что молекула циклогексана павернута иа 30° по сравнению с первым положением, так что растяжению под действием атомов Ni подвергаются уже ие С—И, а С—С овязи. В пределе эти шязи расщепляются с образованием адсорбированных метиленовых радикалов, которые могут гидрироваться водородом до СН4 или, в случае присутствия воды, окисляться до СО2. [c.212]

Эти формулы показывают, что алканы являются насыщенными углеводородами, поскольку все атомы углерода полностью насыщены атомами водорода. Молекулярные модели, отображающие пространственные взаимоотношения между атомами углерода и водорода в этане и пропане, приведены на рис. 161. Единственным различием между этаном и метаном, а также между этаном и пропаном является группа СНз. Ряд соединений такого типа носит название гомологического ряда члены такого ряда называются гомологами. По мере перехода от низших гомологов к высшим число углеродных атомов возрастает и цепь их в молекуле становится все более длинной. Однако при переходе к ал-канам, содержащим четыре или более атома углерода, возникает новое усложнение. Например, существуют два соединения, имеющие одну и ту же молекулярную формулу С4Н10. Эти соединения обладают различными свойствами — они имеют различные точки плавления и точки кипения. Такие соединения называются изомерами, а само явление носит название изомерии. Существование изомеров обусловлено расположением углеродных атомов в углеродных цепях. Если в соединении имеется более трех атомов углерода, один из атомов может дать начало разветвленной цепи, соединившись с атомом углерода, находящимся посередине цепи. Это может быть продемонстрировано на примере соединения, содержащего четыре углеродных атома — бутана и его изомера изобутана [c.208]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология