Углерод электронное облако молекулы

Рис. 1. Схема электронного облака молекулы бензола Таким образом, каждый атом углерода бензольного кольца связан с двумя соседними атомами не только а, но и тг-электронами.

Бимолекулярные механизмы реакций электрофильного алифатического замещения аналогичны механизму Sn2 в том от-нощении, что новая связь образуется, когда разрывается старая. Однако в механизме Sn2 входящая группа несет с собой пару электронов и эта орбиталь может перекрываться с орбиталью центрального атома углерода лишь в той степени, при которой уходящая группа отделяется со своими электронами, в противном случае у углерода было бы более восьми электронов на внешней оболочке. Поскольку электронные облака отталкиваются, входящая группа атакует молекулу субстрата с тыла под углом 180 к уходящей группе, так что при этом наблюдается обращение конфигурации. Если атакующей частицей является электрофил, несущий субстрату только вакантную орбиталь, такое рассмотрение неприменимо и невозможно заранее предсказать, с какой стороны должна происходить атака. Теоретически можно представить два главных направления атаки и соответственно два механизма Se2 (с фронта) и Se2 (с тыла) (заряды на схеме не показаны) [c.408]

Концепция гибридизации получила широкое распространение главным образом прн обсуждении сте-реохимических проблем. Однако не следует дум-ать, что именно характер гибридизации электронных облаков определяет геометрию молекулы. В действительности дело обстоит как раз наоборот — исходным моментом при определении типа гибридизации является известная пространственная симметрия молекулы, Когда же от данной молекулы (например, СН4) переходят к другим, гомологичным соединениям (скажем, насыщенным углеводородам) и утверждают, что вследствие яр -гибридизации электронных облаков атомов углерода его соседи должны находиться в тетраэдрических или близких к ним углах, то создается иллюзия, будто причиной такой геометрической структуры углеводородов является вр -гибридизация. На самом же деле в основе подобных рассуждений лежит предположение (очень часто оправдывающееся экспериментально) о сходстве геометрической структуры рассматриваемых молекул. [c.208]

При полном смещении электронного облака в молекуле в сторону одного из атомов (гетеролитический разрыв связей) может произойти образование органических ионов. В случае атома углерода возможны следующие превращения (в зависимости от характера реагента и условий реакции) [c.27]

Две группы СНз соединены углерод-углеродной связью. При рассмотрении электронной, структуры молекулы в методе ЛМО общее электронное облако молекулы разлагается на семь о-связей одну С—С и шесть С—Н. Углы между связями при каждом углеродном атоме тетраэдрические (109 28 ). Средние энергии связей Е (С—С) = = 345,6 кДж/моль и Е (С—Н) =413,0 кДж/моль. [c.105]

Присоединение по двойной углерод — углеро ной связи протекает как асинхронный процесс, на первой стадии которого происходит электрофильная атака я-электронного облака молекулы. Это подтверждается бромированием этиленов в присутствии растворителей или растворов солей. Присоединение бромной воды к этилену приводит к образованию не только дибромида, но и бромгидрина, что свидетельствует в пользу ступенчатого механизма [c.251]

Молекула галогена неполярна, поскольку электроны находятся в совместном пользовании двух одинаковых атомов. Однако положение изменяется, когда такая молекула находится под влиянием сильного электрического поля находящейся рядом двойной углерод-углеродной связи. Элект ронное облако двойной связи стремится оттолкнуть электронное облако молекулы галогена это отталкивание приводит к тому, что атом галогена, который находится ближе к двойной связи, приобретает частичный положительный заряд, а другой атом — частичный отрицательный. [c.191]

К сожалению, развитый Альбертом подход противоречив и" непоследователен. Прежде всего, он не дает строгого определения я-избыточности и я-дефицитности. Между тем такое определение не является очевидным или однозначным. Вопрос заключается в том, следует ли относить эти понятия ко всей гетеросистеме или же только к атомам углерода, по реакционной способности которых мы обычно и судим о состоянии я-электронного облака молекулы. Из классификации Альберта видно, что он не придерживается одного принципа, а использует фактически двойной критерий я-баланса. Так, пятичленные гетероциклы от [c.54]

Теория гибридизации. Обычрю атомы формируют связи за счет электронов разных энергетических состояний. Так, у атомов бериллия (2s 2p ), бора (2s 2p ) и углерода (2з 2р ) в образовании связей одновременно принимают участие как 5-, так и р-электроны. Несмотря на различие форм исходных электронных облаков, связи, образованные с их участием, оказываются равноценными и расположенными симметрично. В молекулах ВеС12, ВС1 з и СС14, например, валентный угол С1ЭС1 равен 180°, 120° и 109°28 соответственно. [c.70]

Присоединение по двойной углерод-углеродной связи протекает как результат электрофильной атаки -я-электронного облака молекулы. Повышение электронной плотности связи ускоряет, а снижение затрудняет протекание реакции. Например, присоединение брома в присутствии воды к тетраметилэтилену [c.232]

В каждом атоме углерода электронное облако четвертого электрона (рг) располагается в плоскости, перпендикулярной плоскости молекулы в виде восьмерки , или гантелей (рис. 22, б). Если бы, в соответствии с формулой Кекуле, в молекуле существовали двойные связи, то произошло бы взаимное перекрывание попарно р -электронных облаков и замыкание трех л-связей (рис. 22, в). Свойства же бензола указывают, что двойных связей в молекуле нет. [c.126]

Тройная связь С С (или С С) является сочетанием одной о-связи и двух л-связей. Например, при образовании молекулы ацетилена в каждом из атомов углерода в гибридизации участвует одна 5-орбиталь и только одна р-орбиталь (ер-гибридизация) в результате образуются два р-гибридных электронных облака, участвующие в образовании двух о-связей. Облака двух [c.459]

Тройная связь С С (или СНС) является сочетанием одной ст-связи и двух тг-связей. Например, при образовании молекулы ацетилена в каждом из атомов углерода в гибридизации участвует одна 5-орбиталь и только одна р-орбиталь (зр-гибридизация) в результате образуются два ер-гибридных электронных облака, участвующих в образовании двух ст-связей. Облака двух р-электронов каждого атома С не гибридизуются и участвуют в образовании двух тг-связей. Таким образом, в ацетилене всего три ст-связи (одна С-С и две С-Н), направленные вдоль одной прямой, и две тг-связи, ориентированные в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 29.8). [c.555]

Облако четвертого валентного электрона каждого из атомов углерода (т. е. облако р-электрона, не участвующего в гибридизации) имеет форму объемной восьмерки ( гантели ) и ориентировано перпендикулярно плоскости бензольного кольца. Каждое из таких р-электронных облаков перекрывается над и под плоскостью кольца с р-электронными облаками двух соседних атомов углерода. Это Рис. 29.12. Схема образования показано на рис. 29.13, а и, в проекции, ст-связей в молекуле бензола. на рис. 29.13, б. [c.568]

Изучение свойств ароматических молекул позволяет сделать вывод о том, что этот класс охватывает соединения, характеризующиеся цикличностью, планарностью и зр -гибридизацией атомов углерода (или аналогичным состоянием гетероатомов) и наличием значительной энергии делокализации. Строение ароматических молекул еще раз подтверждает мысль, что представления о строгой локализации электронов в связях, о дублете электронов как единственной форме связи, совершенно недостаточны и нуждаются в более широком рассмотрении, которое учитывало бы динамическую природу химического взаимодействия атомов, подвижность и квантовые характеристики электронного облака. [c.88]

В молекуле этилена наибольшее перекрывание электронных облаков и наименьшая потенциальная энергия системы наблюдаются тогда, когда одна -орбиталь и две р-орбитали атомов углерода образуют три ст-связи, лежащие в одной плоскости (рис. 5.8, б), направленные под углом в 120°. Третья р-орбиталь образует между атомами углерода я-связь, расположенную в плоскости, перпендикулярной к плоскости ст-связей. В образовании сг-связей участвуют одна 5- и две р-орбитали, происходит гибридизация и образуются 5р -гибридные орбитали, как у атома В (ВРз). [c.105]

Представление об электронной структуре бензола тесно связано сего геометрическим строением. Плоская координация связей с валентными углами 120 свидетельствует в пользу существования зр -гибридных орбиталей на атомах углерода. Таким образом, молекула бензола представляет собой плоский скелет из а-связей. В перпендикулярной плоскости остаются облака шести р-электро-нов, перекрывание между которыми дает п-связи. Шесть чистых р-орбиталей взаимодействуют между собой с образованием шести молекулярных орбиталей, три из которых оказываются связывающими, а три разрыхляющими [c.197]

Делокализацией электронов объясняются также свойства производных бензола. При замене одного из атомов водорода в молекуле. СбН в на какую-либо группу последняя оказывает сильное влияние на вероятность попадания следующего заместителя в одно из возможных положений — орто-, мета- или пара-. Велико и взаимное воздействие нескольких функциональных групп в ароматических соединениях. Все это объясняется распространением возмущения электронного облака около одного из атомов углерода на все бензольное кольцо. Благодаря делокализации валентных электронов являются сравнительно устойчивыми свободные радикалы, подобные трифенилметилу (см. стр. 102). [c.174]

Четыре р -гибридные орбитали атома углерода расположены под углом 109,5° друг к другу, они направлены к вершинам тетраэдра, в центре которого находится атом углерода. На рис. 18 показана форма электронных облаков углеродного атома в молекуле метана гибридная орбиталь сильно вытянута в одну сторону от ядра. [c.85]

Степень перекрывания электронных облаков в случае а-связи значительно превосходит перекрывание при я-связи. Поэтому а-связь обычно оказывается более прочной, чем л-связь. Например, в молекулах азота (Ы = Ы) и ацетилена (Н — С = С — Н) атомы азота и соответственно атомы углерода соединены одной а- и двумя л-связями. Энергии этих связей (в эв на 1 связь) сопоставлены ниже. [c.63]

Электронный заряд на свободных атомах кислорода и углерода равняется 6 и 4 соответственно. В молекуле формальдегида электронный заряд на атоме кислорода составляет 6,2389, на атоме углерода — 3,6715. Это означает, что кислород как бы притягивает к себе электронное облако. Неравномерное распределение заряда по молекуле обусловливает наличие у нее дипольного момента. [c.62]

Природа кратных углерод-углеродных связей несколько иная. Так, в молекуле этилена при образованиадй ойной ковалентной связи С = С в каждом из атомов углерода в гибридизации участвует одна -орбиталь и только две р-орбитали (зр -гибридизация) одна из р-орбиталей каждого атома С не гибридизуется. В результате образуются три зр -гибридных электронных облака, которые участвуют в образовании трех ст-связей. Всего в молекуле этилена пять сг-связей [c.554]

Как мы уже знаем (см. стр. 167), при зр -гибридизации электронные облака расположены в одной плоскости под углами 120° друг к другу. Эти гибридные орбитали образуют три я-связи — одну связь С—С и две связи С—Н, которые лежат в одной плоскости под углами 120° друг к другу. Экспериментальное исследование показывает, что молекула С2Н4 действительно имеет плоское строение. Очевидно, что оставшиеся негибридизированными р-орбитали атомов углерода образуют я-связь. Ввиду стремления электронов разных связей избегать друг друга (см, стр. 162) я-связь расположится в плоскости, перпендикулярной плоскости, в которой лежат сг-связи (рис. 81). Такое расположение связей отвечает минимальной энергии молекулы, т.е. устойчиво-вому ее состоянию. [c.171]

Природу связи между олефином и металлом нетрудно объяснить на основе теории ЛЮ, что наглядно иллюстрируется схемой рис. 28.8. Полагают, что эта связь двоякого происхождения а) обычная донорно-акцепторная связь, возникающая за счет перекрывания я-электронного облака молекулы олефина с акцепторной 0-орбиталью атома металла б) дативная связь, возникающая за счет оттягивания электронов с заполненной орбитали металла ё у- или какой-либо я—ря-гибридной орбитали) на разрыхляющие орбтг.ш атомов углерода.Таким образом, эта схема аналогична рассмотренной выше схеме образования связи мелоду металлом и окисью углерода или другими лигандами, обладающими слабой основностью. Связь [c.179]

Карбовакс 600 был выбран в качестве неподвижной фазы в связи с тем, что он обладает высокой полярностью и, как следовало ожидать, должен взаимодействовать с электронным облаком молекул ненасыщенных углеводородов. Степень взаимодействия определяется числом двойных углерод-углеродных связей в молекуле вещества. Чем больше число двойных связей, тем сильнее взаимодействие и тем больше времена удерживания. Насыщенные углеводороды карбоваксом не удерживаются и в связи с этим выходят первыми. [c.227]

На карбонилы Ре, Со и Ni во многом похожи их нитрозильные производные. Обусловлено это известным сходством N0, как донора, с окисью углерода. Однако между ними есть и существенное различие если в об1цее с центральным атомом электронное облако молекула СО вносит два электрона, то имеющая на электрон больше молекула N0 вносит их три. Кроме того, вследствие наличия непарного электрона, окись азота может функционировать также в качестве положительного (N0 ) нли отрицательного (N0 ) иона, что вообще исключено для окиси углерода. В какой именно форме содержит NO тот или иной нитрбзил, большей частью установить трудно и по данному вопросу существует еще много неясностей. [c.146]

Электронное строение молекулы N2 рассмотрено в разд. 2.5. Л-Связи между атомами азота (в отличие от связей атомов углерода) прочнее (Г-связей. На рис. 3.37 линия зависимости энергучи связи от кратности связи для связей углерод - углерод загибается вниз, а для связей азот-азот - вверх, что обусловлено большим, чем у углерода, зарядом ядра атома N. При образовании только одной (Г-связи ядра атомов азота отталкиваются друг от друга сильнее, чем ядра атомов углерода, и связь N-N менее прочна. Когда же образуются одновременно <Г- и П-связи, то электронные облака экранируют ядра азота и ядра сильно притягиваются к зонам повышенной электронной плотности - образуется более прочная тройная связь N=N, чем С=С. Цепи —N-N- неустойчивы, стремятся превратиться в N2. [c.397]

Каркасные структуры. Кубан н п-карборан(12). Рассмотрим теперь, как формируются силы электронно-ядерного притяжения в каркасных молекулах — в д аие и карборане. Для молекулы ана вследствие ее симметрии силы ядерно-ядерного отталкивания должны быть направлены вдоль связей С-Н. Примем направление одной из связей С-Н за направление оси г и рассмотрим г-компонешу электронно-ядерной силы от различных участков электронного облака молекулы. При перемещении пробной сферы вдоль по цепи связей С-С полезная компонента электронно-ядерной силы (рис. 3.5, б), проходя через максимум на ближайшей связи, быстро убывает. Радиус сферы в этом случае равен 1/4 длины связи С-С. Очевидно, что и в этом случае наиболее существенную роль в связывании играют ближайшие участки электронной плотности, сосредоточенные на связях, хотя суммарный вклад удаленных областей также заметен. Кроме того, внутренняя область молекулы тоже вносит свой вклад в связывание — вписанная в куб сфера дает около 20% полной элек-тронно-ядерной силы. Особенно велика роль внутренней части облака в таких каркасных молекулах, как молекулы карборанов. Так, для молекулы л-карборана электронная сила от пробной сферы радиуса 0,5 А при движении через центр моле1дтпа от одного атома углерода ко второму и при движении по связи С-В изменяется сходным образом (рис. 3.5, а), причем при близких максимальных силах полезная компонента вдвое больше при перемещении сферы через центр многогранника, чем по связи С-В. Связывающая сила от внутренней части многогранника (вписан- [c.118]

Свойства комплексов с хлористым водородом соответствуют структуре, в которой молекула хлористого водорода связана свободно с электронным облаком я-электронов, без образования определенной связи между электрофильной группой и каким-либо определенным атомом углерода (XXI). Свойства комплексов с системой хлористый водород — хлористый алюминий (или соответствующих бромидов) согласуются со структурой типа карбоний-иона, в которой протон перешел к кольцу и соединен с определенным атомом углерода (XXII). Следует отметить, что могут образоваться изомерные формы, содержащие протон как в орто- так и в значительно меньшем количестве в ж/иа-положении. [c.401]

СИГМА-СВЯЗЬ И пи-связь (а-свяэь и я-связь) — типы ковалентных химических связей. о-С. может образоваться при взаимодействии (перекрываннн) атомных орбиталей любого типа. Она характеризуется цилиндрической симметрией и одной областью перекрывания. Благодаря этому возможно свободное вращение фрагментов молекулы вокруг линии ст-связи. Простейшим случаем а-связи является молекула На, в которой -электроны водородных атомов имеют антипараллельные спины. Максимальная плотность электронного облака а-связи находится на линии связи. Во всех органических веществах простые ковалентные связи между атомами углерода и другими атомами являются ст- С. я- С. возникают в ненасыщенных органических веществах только за счет р-электронов, оси орбиталей которых располагаются параллельно и перекрывание орбиталей происходит в двух областях. Последнее создает энергетический барьер для взаимного вращения фрагментов молекулы вокруг линии связи и обусловливает существование цис-транс-изомерш. Таким образом, двойная связь состоит из двух типов связи — о-С. и я-С. Тройная связь соответственно состоит из одной а-С. и двух П-С., расположенных в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. [c.226]

В случае, например, молекулы этилена или бензола оси электронных облаков, образующих л-связи, расположены перпендикулярно плоскости двойной связи в этилене или плоскому кольцу атомов углерода в бензоле. При адсорбции этилена и бензола их молекулы располагаются на поверхности плоско. Если поверхность адсорбента обладает гидроксильными группами (поверхность силикагеля, алюмосилнкагеля или гидроокиси магния) или выдвинутыми катионами (поверхность каналов цеолита), то на близких расстояниях возникает специфическое взаимодействие между этими гидроксильными группами или катионами и тс-электронами этилена или бензола, которое в известной степени Аналогично водородной связи [c.499]

Взаимное влияние атомов, непосредственно друг с другом не связанных, может передаваться на значительное расстояние по цепи ато мов углерода и объясняется смещением плотности электронных облаков во всей молекуле под влиянием имеющихся в ней различных по электроотрицательностн атомов или групп. Взаимное в лияние может передаваться и через пространство, окружающее молекулу, — в результате перекрывания электронных облаков сближающихся атомов. [c.464]

Молекулы, состоящие из пяти атомов.. Молекулы, в которых один атом одного элемента связан с четырьмя атомами другого элемента, образуются за счет взаимодействия 5- или р-электронов одного атома с 5- илн р-электронами четырех других атомов. В этих случаях молекулы имеют форму тетраэдра. Примерами являются молекулы метана СН4 и тетрафторида углерода F . В н,еитре тетраэдра располагается атом углерода, гибридные электронные облака которого перекрываются с 5-эле.ктрош1ыми облаками атомов водорода или р-электронньгми облаками атомов фтора, располагаюн ихся в вершинах тетраэдра. [c.61]

СН2-группы, обладающие большим объемом, затрудняют доступ молекул растворителей к координированной МНг-группе, что способствует повышению кислотного характера комплекса. Кроме того, при рассмотрении кислотно-основных свойств важно учитывать так называемый индуктивный эффект. Он состоит в следующем. В результате координации молекулы амина центральным ионом электронная пара азота оттягивается к центральному атому. При этом происходит смещение электронной плотности от атомов водорода к азоту, что приводит к усилению тенденции к отщеплению ионов водорода. В случае этилендиамина смещение электронного облака от азота к центральному атому может быть компенсировано не только за счет электронов связи азот — водород, но и за счет связей углерод — азот. Поэтому тенденция к отщеплению протона не должна проявляться столь сильно. Таким образом индуктивное влияние направлено на ослабление кислотных свойств. Действием индуктивного эффекта объясняют уменьшение скорости обмена дейтерием с тяжелой водой при переходе от (Со (МНз)6 + к [СоЕпзР+. Одновременное и противоположное действие этих факторов приводит к усилению кислотных свойств этилендиаминовых комплексов по сравнению с аммиачными. [c.289]

Гибридизация одной s- и трех р-орбиталей (sp -гибридизация), как уже указывалось, объясняет валентности углеродного атома. Образование sp -гибридных связей характерно также и для аналогов углерода — кремния и германия валентности этих элементов также имеют тетраэдрическую направленность. Может возникнуть вопрос — если гибридные орбитали обеспечивают большую концентрацию электронного облака между ядрами и, следовательно, более прочную связь, то почему они не возникают в НаО л NH3 На да шый вопрос следует ответить, что направленность связей в этих соединениях также можно объяснить sp -гибридизацией. Такой подход является даже более точным, чем изложенный на стр. 161 и 162. Не следует, однако, забывать, что оба подхода являются приближенными. При образовании молекулы HjO атом кислорода люжет приобретать конфигурацию наружного слоя где Ф2, Фз и — sp -гибридные волновые функции верхние индексы указывают количество электронов, занимающих данную орбиталь. Таким образом, две из четырех гибридных орбиталей атома кислорода заняты неспаренньши электронами и могут образовать химические связи угол между этими связями должен составлять 109,5°. Это значение ближе к экспериментальному (104,5°), чем величина 90°, даваемая схемой, рассмотренной на стр. 161. Однако если на стр. 161—162 пришлось объяснять отклонение теоретической величины от экспериментальной для молекулы HjO, то здесь нужно объяснить, почему углы между связями у аналогов воды HjS, HaSe и НаТе заметно отличаются от 109,5°. Это объясняется действием ряда факторов. В частности, в соединениях, содержащих большие атомы, связь слабая и выигрыш энергии в результате образования связи гибридными орбиталями не компенсирует некоторое возрастание энергии s-электронов, обусловленное их переходом на sp -гнбридные орбитали. Это препятствует гибридизации. Кроме того, как показали точные расчеты, при образовании связи Э—Н 25-орбитали кислорода (и азота) сильнее перекрываются с ls-орбиталями водорода, чем 2р-орбита-ли. Для аналогов кислорода, наоборот, сильнее перекрываются р-орбитали. Это обусловливает больший вклад s-состояний (гибридизацию) в образование химической связи в молекуле Н О, чем в ее аналогах. Поэтому валентные углы в H2S, HjSe и НаТе близки к 90°. [c.168]

Качественно новое явление при рассмотрении молекул состоит в использовании гибридных орбиталей. Наиболее известными являются гибридные зр -, зр -- и 5р-орбитали атома углерода, объясняющие причины многообра-зия органических соединений. Ввиду существования этих типов гибридизации в органических молекулах встречаются преимущественно два типа связи — а-связь и я-связь. Чистая а-связь встречается, например, в насыщенных углеводородах, в которых атом углерода образует гибридные р -орбитали. В ароматических углеводородах вследствие зр -гибридизации наряду с а-связью, образующей остов молекулы, имеется также еще к-связь. В случае а-связи электронное облако располагается симметрично вокруг линии, проведенной через атомные ядра. В случае п-связи электронное облако располагается симметрично по обе стороны от плоскости, проходящей через атомные ядра. В соединениях с гетероатомами к этим двум состояниям электронов добавляются еще одиночные электронные пары гетеро-атома, находящиеся на несвязывающих п-орбиталях. [c.177]

Но в молекуле ацетилена атомы углерода находятся В 5р-гибридных состояниях, т. 6. в каждом из атомов углерода содержится еще по два р-электрона, которые не принимали участия в образовании о-связей. Молекула ацетилена (как показано выше) имеет плоский линейный скелет, поэтому оба р-электрониых облака в каждом из атомов углерода выступают из плоскости молекулы в перпендикулярном к ней направлении. В этом случае происходит также некоторое взаимодействие электронных облаков, но менее-сильное, чем при образовании о-связей. Таким образом, в молекуле ацетилена образуются еще две ковалентные углерод-углеродные связи, называемые л-связями. [c.87]

Образующиеся свободные радикалы стабилизованы в результате сопряжения электронного облака неспаренного электрона с электронным облаком двойной связи в а-положении. Превращение макромолекулы в макрорадикал может привести к разрыву соседней углерод-углеродной связи, причем образуется новый свободный радикал и выделяется молекула мономера (изопренаЗ [c.235]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология