Энергия гибридизации

В ионе аммония каждый атом водорода связан с атомом азота общей электронной парой, одна из которых реализована по донор-но-акцепторному механизму. Важно отметить, что связи Н—N. образованные по различным механизмам, никаких различий в свойствах (например, в энергии связи, дипольном моменте связей и т. д.) не имеют, т. е. независимо от механизма образования возникающие ковалентные связи равноценны. Указанное явление обусловлено тем, что в момент образования связи орбитали 2в- и 2р-электронов атома азота изменяют свою форму. В итоге возникают четыре совершенно одинаковые по форме орбитали. Поскольку форма этих новых орбиталей есть нечто среднее между формами 8- и р-орбиталей, то эти новые орбитали принято называть гибридными, а процесс их возникновения — гибридизацией атомных орбиталей (б). [c.36]

Энергия связи 51—О (461 33 кДж/моль) гораздо выше, чем у связей С—С и С—О (335 4-356 кДж/моль), а ее полярность 1 = (4,35,0) 10 ° Кл-м намного меньше вычисленной из электроотрицательностей кремния и кислорода, хотя и выше полярности связи С—О [д, = (3,03,7) 10 ° Кл-м. Длина связи (0,163 нм) ца (Ц)2 нм меньше суммы ковалентных радиусов 51 и О. В силоксанах угол связи 51—О—51 (130—160°) значительно больше обычного валентного угла кислорода в 5/ -гибридизации (109°) и не является жестким. Электронодонорные свойства кислорода в них заметно ослаблены по сравнению с их углеродными аналогами. Эти аномалии объясняются участием р-электронов си-локсанового кислорода и вакантных З -орбиталей кремния в Рл — л-сопряжении, которое усиливается под влиянием электроноакцепторных и ослабляется под влиянием электронодонорных заместителей у кремния. Оно не препятствует свободному вращению вокруг связи 51—О, потенциальный барьер которого очень мал (не более нескольких десятых килоджоуля на моль). В цикло- [c.462]

Плоское строение молекулы и угол между связями 120 позволяют в методе ЛМО считать, что в локализованных а-связях атом углерода участвует гибридными хр -орбиталями. Каждый атом углерода участвует своими тремя электронами в трех таких о-связях двух С—Н и одной С—С. Еще одну связь С—С образуют не участвующие в гибридизации р -электроны, по одному от каждого атома. Так как р -орбитали направлены перпендикулярно плоскости молекулы, их перекрыванием образуется я-орбиталь, электронная плотность которой располагается над и под плоскостью молекулы. Таким образом, связь С=С оказывается двойной симметричной о л -связью. Разделяя связь между углеродными атомами в этилене на о- и л-связь и принимая энергию разрыва о-связи равной Е (С—С) = 347 кДж/моль. можно приписать л-связи в этилене энергию 250 кДж/моль. Таким образом, л-связь (С—С) в этилене менее прочна, чем а-связь, и легче разрывается, чем объясняется склонность этилена к реакции присоединения. [c.107]

Важным условием гибридизации орбиталей является близость между энергетическими уровнями исходных атомных орбиталей. Если различие в уровнях энергии (негибридных орбиталей) велико, то энергия гибридизации (возбуждения) будет столь большой, что окажется невозможным перекрыть ее энергией образовавшейся химической связи. [c.254]

В табл. 5 даны углы между связями, энергии связей и межъядерные расстояния в молекулах этана, этилена и ацетилена. Предскажите состояние гибридизации электронных орбиталей атомов углеро- [c.33]

Гибридизация орбиталей валентных электронов характерна не только для соединений углерода. Представление о гибридизации необходимо использовать всегда, когда несколько связей образуют электроны, которые в атомах принадлежат к различным оболочкам, не очень сильно отличающимся по энергии (зна-чительно-е различие энергии электронов препятствует гибридизации). [c.87]

Согласно этому представлению химические связи формируются электронами не чистых , а смешанных , так называемых гибридных орбиталей. Последние являются результатом смешения атомных орбиталей. Иначе говоря, при гибридизации первоначальная форма и энергия орбиталей (электронных облаков) взаимно изменяются и образуются орбитали (облака) новой, но уже одинаковой формы и одинаковой энергии. [c.73]

Для 151 энергия будет = 0 + 6, для ф2= = о — е, где е — энергия гибридизации. В результате вместо пересечения кривых произойдет их изменение в области, недалекой от пересечения. Без гибридизации мы имели две кривых одну с а Ь, т. е. характерную для ионной молекулы, другую с Ь а, т. е. кривую молекулы атомной. В силу гибридизации образуются две новые кривые (/ и 2, см. рис. 86), уже не пересекающиеся, но толька тесно сближающиеся друг с другом в области г 7,5 А. [c.175]

На рис. 87 пунктиром обозначены части кривых потенциальной энергии молекулы в отсутствии гибридизации двух состояний (например, ионного и атомного или нормального и возбужденного). Пунктирные кривые отвечают процессам при быстром движении атомов точка пересечения их обозначена через х. Сплошные кривые 1 я 2 отвечают адиабатическим процессам медленного сближения атомов, когда возможна наиболее полная гибридизация, энергия которой (т. е. разность ординат пунктирной и сплошной линий) при абсциссе точки х максимальна и равна е. Вертикальное расстояние между двумя кривыми, отвечающими замедленным реакциям, минимально в точке х и равно удвоенной энергии гибридизации, т. е. 2е. В том месте, где сплошные линии начинают удаляться от пунктира, расстояние по оси ординат между ними, как можно показать теоретически, равно 4 е. [c.176]

Энергия гибридизации (частный случай энергии возбуждения) нередко становится определяющей в строении молекул. Например, найдено, что у водородных соединений элементов VA и VIA групп валентные углы заметно уменьшаются при переходе от первого элемента каждой группы к следующим (табл. 6.4). Энергетическим фактором, способствующим уменьшению углов, можно считать гибридизацию. Как рассчитано выше, на sp -гибридизацию орбиталей атома фосфора требуется 620 кДж/моль. На основании этого энергетического барьера наиболее выгодным должно быть использование чистых р-орбиталей для образова- [c.162]

С другой сторопы, при рассмотрении молекулы СН4 по методу МО молекулярные орбитали строят в виде линейной комбинации водородных Is- и углеродных 2s-и 2р-орбиталей и затем располагают восемь электронов на четырех МО с наиболее низкой энергией. Гибридизация в этом методе не вводится. Поскольку гибридные орбитали есть линейные комбинации АО одного и того же атома, окончательные МО будут одними и теми же независимо от того, образуются ли они в виде линейной комбинации гибридных орбиталей или линейной комбинации атомных орбиталей. Таким образом, гибридизация в методе ВС есть необходимая первая ступень, а в методе МО — не более чем удобный прием. [c.252]

Интересный метод расчета теплот полимеризации предложен Флори [52]. Он обратил внимание на то, что между реакциями гидрирования виниловых соединений и их полимеризацией есть аналогия, заключающаяся в том, что два атома углерода переходят от тригональной (зр -гибридизация в олефинах) к тетраэдрической ( р -гибридизация в парафинах) форме. Следствием этого может быть корреляция теплот гидрирования и полимеризации. Поскольку при гидрировании связь С = С заменяется двумя связями С—И, а энергии связей С—Н в парафиновых цепях больше, чем энергии связей С—С (последние образуются при полимеризации), то при гидрировании выделяется больше тепла, чем при полимеризации. Ока- [c.262]

На рис. 2 даны (без масштаба) энергии различных типов гибридизации. Почему орбитали [c.32]

Угловую форму молекул некоторых ЭГа объясняют sd-гибридизацией. У атома Бе валентные электроны находятся во втором слое, где нет ( -орбиталей, поэтому для него sd-гибридизация невозможна. У следующих за Ве элементов с ростом порядкового номера уменьшается различие энергий переходов ns-у пр и ns -> nd (в кДк/моль) [c.317]

Когда же в образовании валентных связей данного атома участвуют и S- и р-электроны, то различие между ними не сохраняется и все они взаимодействуют одинаково. Происходит, как говорят, гибридизация связей. Так, например, в ВСЬ все три связи В—С1 равноценны и обладают одинаковой энергией образования, хотя в образовании их от атома бора участвуют и s- и р-электроны . [c.58]

Различие в величинах энергий связи можно объяснить на основе методов квантовой химии как различие в степени гибридизации молекулярных орбиталей. Для однородных по составу кристаллических тел (модификаций) энергию связей катиона р анионом можно рассчитать, если известны теплота возгонки (сублимации) тела и строение кристаллической решетки. [c.73]

Если данный атом углерода не имеет кратных (двойных или тройных) связей, то каждый из этих четырех валентных электронов (25, 2рЗ) образует по электронной паре с электроном взаимодействующего атома, причем вследствие гибридизации связей ( 18) все четыре электрона по ряду свойств (энергия связи, межатомные расстояния и некоторые другие) становятся равноценными. Такие связи называют о-связями (сигма-спязи). При одинаковых заместителях а-связи атома углерода располагаются в пространстве под тетраэдрическим углом 109°28. [c.66]

Это называют р -гибридизацией. Гибридные облака выступают наружу больше, чем р-облака, и образуют особенно прочные о-связи при обобщении с 5-облаками четырех атомов водорода. Вообще, энергия связи всегда тем больше, чем полнее перекрываются в пространстве связывающие атомные состояния. В этом заключается принцип максимального перекрывания. [c.50]

Когда электроны находятся на гибридных орбиталях, электронная энергия атома С выше по сравнению с основным состоянием. В атоме углерода основное состояние образуют два электрона, расположенные на каждой из наименьших орбиталей 15 , 28 , 2р . Гибридизация происходит при переходе от пирамидальных орбиталей (р ) к тетрагональным (хр ) при этом необходимо, чтобы были заполнены три р-орбитали. Поэтому первый этап состоит в том, что электрон переходит с 25-орбитали на 2р-орбиталь, что сопровождается увеличением энергии. Однако особенность перехода электронов и гибридизации углерода состоит в том, что в связи участвуют 4, а не [c.98]

Необходимо раскрыть содержание термина энергия связи . Схема потенциальной энергии произвольной А—В-связи в многоатомной молекуле (рис. 4.1) служит для объяснения данного понятия. Для многоэлектронных атомов, как было отмечено выше, следует учитывать, что валентное состояние может лежать выше соответствующего основного состояния. Если в таком случае два атома находятся в своих основных состояниях, то никакой связи между ними возникнуть не может если же они сближаются друг с другом, то их потенциальная энергия будет возрастать. На определенном межатомном расстоянии потенциальная энергия системы будет приближаться к энергии атомов в валентных состояниях (рис. 4.1, пунктирная линия), и может произойти переход к связанному состоянию. Поэтому внутренняя энергия связи Е равна разности энергий основного молекулярного состояния и валентного состояния, соответствующего бесконечному расстоянию между атомами. Энергия диссоциации О меньше Е на величину энергии нулевых колебаний /lv/2 н на сумму Р энергий перехода, гибридизации, полярного и стерического упорядочения, необходимых для достижения валентного состояния. Разность между энергией нулевых колебаний и максимумом кривой потенциальной энергии равна [c.100]

Учет энергетики гибридизации также важен при определении электронного строения молекулы, как и использование принципа наиболее выгодного перекрывания. Для иллюстрации рассмотрим образование гетероядерной двухатомной молекулы, например СО. Наиболее устойчивая гибридная орбиталь атома кислорода получает два электрона, которые становятся неподеленной парой этого атома, поскольку орбиталь энергетически слишком низкая и не может перекрываться с любой орбиталью атома углерода. Наоборот, в атоме углерода низшая sp-гибрид-ная орбиталь подходит высшей по энергии гибридной орбитали атома кислорода для образования сильной а-связи. Для этого должно произойти возбуждение единственного электрона на свя-зываюшей атомной орбитали углерода. Энергия возбуждения, или энергия гибридизации, больше, чем энергия, затрачиваемая на компенсацию при образовании сильной о-связи. Следствием будет наличие свободной пары у атома кислорода на низкоэнергетической ненаправленной s-орбиталн и свободной пары у атома углерода на высокоэнергетической направленной р-орбитали. Этим во многом определяется химическое поведение монооксида углерода. [c.162]

Д , — энергия возбуждения валентного состояния с сохранением конфигурации р, но с иным расположением спиновых и орбитальных моментов ДЯ, — энергия гибридизации с образованием из основного состояния конфигурации вр 5 L, — энергия атомнза-ции графита [c.88]

Один из первых значительных успехов в объяснении существования октаэдрических комплексов был достигнут, когда Полинг в 1931 г. показал, что набор из шести 5-, р- и -орбиталей может быть гибридизован аналогично тому, как осуществляется зр - или 5р"-гибридизация при этом образуются шесть эквивалентных орбиталей, направленных к вершинам октаэдра. Для такой гибридизации могут использоваться валентные 5-орбиталь и три р-орбитали, а также 2 2- и ,2-орбитали, расположенные (по энергии) непосредственно под или над валентными 5- и р-орбиталями центрального атома. Указанные -орбитали выбраны потому, что их области максимальной плотности ориентированы вдоль шести осевых направлений октаэдра, подобно трем р-орбиталям. Возникающие в результате шесть октаэдрически ориентированных орбиталей называются "хр - или sp" "-гибридными орбиталями в зависимости от того, меньше на единицу главное квантовое число -орбиталей, чем у и р-орбиталей, или же совпадает с их главным квантовым числом. [c.225]

Более того, квантовомеханические расчеты электронной структуры молекулы метана показали, нто тетраэдрическая конфигурация этой молекулы отвечает наибольшей, по сравнению со всёми другими возможными для нее конфигурациями, электронной энергии. И только благодаря тому, что этой конфигурации соответствует минимум энергии отталкивания ядер, в результате чего полная энергия молекулы (равная сумме ее электронной и ядерной энергий) оказывается все же минимальной, связи С—Н в метане направлены в углы тетраэдра. Таким образом, геометрия молекулы не обусловлена данным типом гибридизации. Последняя лишь устанавливает соответствие между взаимным расположением ядер и пространственным распределением электронной плотности. Но это не единственная, и даже не главная в современной теории строения молекул, функция концепции гибридизации. [c.209]

Нормальный угол между двумя валентностями насыщенного атома углерода (с гибридизацией р ) равен 109°28. Как установлено Байером в 1885 г., в циклсалканах валентности углерода отклоняются от их нормальной ориентации, вследствие чего возникает напряжение в цикле, энергия молекулы возрастает. В трехчленном кольце циклопропана каждая валентность имеет откло- [c.138]

Отклонение значений для связей и валентных углон от нормальных значений для соответствующих типов гибридизации атомов. Величина напряжения количественно оценивается энергией напряжения (Дж/моль, кДж/моль, ккал/моль). [c.246]

Атом углерода должен был бы образовывать две связи, расположенные под прямым углом друг к другу, так как атомные р-облака взаимно перпендикулярны (см. рис. 6а). Однако, в действительности, углерод является четырехвалентным, и образуемые нм связи (например, в метане) направлены к вершинам тетраэдра. По Полингу, это объясняется тем, что 25- и 2р-состоянйя почти вырождены (т. е. энергия р-состояния лишь немногим больше энергии в-состояния), вследствие чего в момент образования связей оказывается возможной суперпозиция (смешивание, гибридизация) состояний углерода, и один из двух спаренных 25-электронов переходит на свободную 2р-орбиту. В результате у атома углерода оказывается четыре валентных электрона [c.50]

Электронные слои 51 Электронные состояния 47 и сл. вырождение 50 sp-гибридизация ПЗ 5р -гибридпзация 52, 53. 58 sp -гибрндизацня 50, 53, 58 квантовые числа 47, 48 суперпозиция 50 энергия 49 Электроны [c.1214]

В том случае, когда неносредсгвенно связанный с галогеном атом углерода находится состоянии iip -гибридизации, его способность к замещению на нуклеофильные реагенты определяется его электроотрицательностьк), поляризуемостью и энергией связи С—Hal. [c.116]

Второй механизм представляет собой двухстадийный процесс, согласно которому первая стадия, лимитирующая скорость всего процесса, заключается в присоединении электрофильного реагента с образованием карбокат юна. При этом нарушается ароматическая структура и атакуемый атом углерода временно переходит в состояние 5р -гибридизации. На второй стадии происходит отщепление протона, которое сопроволадается восстановлением ароматической структуры и вследствие выигрыша энергии осуществляется легко и быстро [c.314]

При действии щелочи на этил-Л -метил-Л -нитрозокарбамат (98) гетеролитически разрывается связь С—Н это следует из сопоставления энергий связей С—N. С—О и С = 0 (200, 290 и 630 кДж/моль соответственно), которые могут разорваться во время реакции. Кроме того, вытеснение аниона соли (99) сопровождается выигрышем энергии потому, что в рассредоточении избыточной электронной плотности Б нем принимает участие электроноакцепторная нитрозогруппа, В результате образуется соль (100). Такая соль была выделена. Так как группировка М = М обладает электраноакцепторными свойствами (хр -гибридизация), атомы водорода метильной группы приобретают протонную цодвнжность и, так как реакция проводится в щелочной среде, один из них на заключительной стадии реакции способен отщепиться в виде протона. [c.464]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология