Аммиак Валентные углы

Наличие в молекуле аммиака или в ионе аммония, а также в молекулах метана и воды четырех равноценных гибридных орбиталей (вр -гибридизация) предопределяет их равномерное взаимное расположение в пространстве по направлениям от центра молекулы к вершинам описанного тетраэдра независимо от соотношения между участвующими в образовании связи незанятыми орбиталями. Из-за слабого отталкивания, существующего между орбиталями, участвующими в образовании связи, и незанятыми орбиталями, валентный угол изменяется от 109°28 в молекуле метана (все четыре гибридные орбитали участвуют в образовании связи) до 107°18 в молекуле аммиака (одна орбиталь из четырех не занята) и до 104°30 в молекуле воды (не заняты две орбитали из четырех) 1). [c.36]

Эти выводы о взаимном расположении атомов в молекулах N 1.1 и Н О соответствуют действительности. Значител[>пая полярносп. молекул воды ((1= 1,84 0) и аммиака ( 1=1,48 0), а также данные структурных исследований, свидетельствуют о том, что молекула Н2О имеет угловое строение, а молекула ЫНз построена в форме пирамиды. Однако углы между связями (валентные углы) отличаются от 90° в молекуле воды угол НОН составляет 104,3°, а в молекуле аммиака угол НЫН равен 107,8°. [c.135]

Соединения азота с водородом. Важнейшее водородное соединение азота — аммиак N1 3. В молекуле аммиака атом азота находится в состоянии 5р -гибридизации. При этом три гибридные орбитали перекрываются с 5-орбиталями трех атомов водорода, в результате чего образуются три ковалентные связи N—Н на четвертой гибридной орбитали атома азота находится неподеленная пара электронов. Гибридные зр -орбитали ориентированы в направлениях к вершинам тетраэдра. Поэтому валентный угол ННН в молекуле аммиака (107°) близок к тетраэдрическому (109,5°). [c.169]

Валентным углом называется угол между направлениями связей, образуемых многовалентным атомом. Так, в молекуле воды две связи О—Н расположены друг относительно друга под углом около 100° это и есть валентный угол атома кислорода. Атом азота в трехвалентном состоянии имеет три связи, направленные к углам основания трехгранной пирамиды, в вершине которой находится азот. В качестве примеров на рис. 15 приведены длины связей и валентные углы в молекулах воды и аммиака. Валентный угол атома углерода зависит от типа гибридизации. [c.33]

При образовании молекулы аммиака также происходит хр -гиб-ридизация атомных орбиталей центрального атома (азота). Именно поэтому валентный угол НЫН (107,8°) близок к тетраэдрическому. Небольшое отличие этого угла от 109,5° объясняется, как и в молекуле воды, асимметрией в распределении электронных облаков вокруг ядра атома азота из четырех электронных пар три участвуют в образовании связей N—Н, а одна остается неподеленной. [c.139]

Иная картина наблюдается в случае воды (рис. 1У-10). Молекула Н2О также содержит две равные между собой полярные связи О — Н, но они образуют валентный угол в 105°3 (табл. 1У-7). Здесь уже нет полной взаимной компенсации этих связей. Вследствие этого молекула воды в целом обладает значительным дипольным моментом. Аналогичное наблюдается н в случае аммиака ЫНд. Несимметрично [c.78]

Однако из рис. 21.9 видно, что во многих случаях это условие по каким-то причинам не выполняется. В молекуле аммиака ЫНз вместо ожидаемых углов НЫН, равных 90°, опыт дает угол 107,3°. Точно так же и в молекуле соды Н2О валентный угол получают равным 104,5°. Эти [c.251]

Склонность к пирамидальной конфигурации наблюдается и у аминов. Даже замена всех трех атомов водорода в аммиаке на метильные группы раздвигает валентный угол при атоме азота лишь до 108°. [c.370]

Способность янтарной и глутаровой кислот давать циклические ангидриды легко объяснима при рассмотрении пространственных моделей. Так как валентный угол в тетраэдрическом атоме углерода равен 109°28, то углеродная цепь из четырех или пяти атомов может быть изогнута в виде клешни, концы которой близко подходят друг к другу. Если на концах этой цепи находятся карбоксильные группы (как, например, у янтарной и глутаровой кислот), то при таком близком расположении они, отщепляя молекулу воды, замыкают цикл. В результате образуется устойчивый пяти- или шестичленный цикл. Циклические ангидриды при реакции с аммиаком легко дают циклические амиды, обладающие кислотными свойствами [c.378]

Считая, что это резкое отличие в основностях действительно существует, его пытались объяснить с помощью большого различия в энергиях регибридизации, которая, как предполагается (разд. VI), сопровождает протонирование этих двух соединений. Например, валентный угол фосфина равен 93,5°, а триметилфосфина —1(30°, в то время как в ряду азотсодержащих соединений разница в величине валентного угла между аммиаком и триметиламином мала [131]. Это различие приписывали также гиперконъюгационной стабилизации аддуктов метилфосфина с помощью свободных ( -орбиталей фосфора [329]. Двоесвязные структуры, необходимые для такой интерпретации, очень трудно совместить с чрезвычайно слабой делокализацией электронов фосфора на ароматических системах. Однако можно возразить, что делокализация лучше проявляется при больших требованиях к образованию иона, чем в молекуле. [c.259]

Еще одна точка зрения предложена Гиббсом [131], который указал на равномерное уменьшение валентного угла в гидридах и метильных производных по мере увеличения атомных номеров элементов данной группы. Это можно приравнять к постепенному уменьщению степени гибридизации по сравнению с чистым тетраэдрическим sp -состоянием. Если предположить, что координация требует приобретения тетраэдрической конфигурации и что для регибридизации в это состояние необходима затрата энергии, то это означает, что каждое кислотно-основное взаимодействие по энергии может быть разбито на две стадии. Сначала происходит регибридизация, которая требует тем большей энергии, чем меньше валентный угол. За ней следует стадия координации, в результате которой высвобождается энергия, поглощенная в первой стадии. Из табл. 8 видно, что большая энергия регибридизации в первой стадии требуется в случае высших номеров элементов каждой группы. Это согласуется с уменьшением основности, а также с тем фактом, что фосфин, арсин и сероводород являются намного более слабыми основаниями, чем их метильные производные, чего нельзя сказать о воде и аммиаке. [c.272]

Поскольку из таких простых соображений следует, что валентный угол в молекулах воды и аммиака должен быть [c.258]

При образовании молекулы аммиака также происходит 5р -гибридизация атомных орбиталей центрального атома (азота). Именно поэтому валентный, угол ННН (107,3°) близок к тетраэдрическому. Небольшое отличие этого угла от 109,5° объясняется [c.134]

В молекуле воды НзО две неподеленные пары у центрального атома кислорода О при sp -гибридизации его валентных электронов. Структуру молекулы воды можно рассматривать как тетраэдр с двумя пустыми (занятыми неподе-ленными парами электронов) вершинами. При этом у тетраэдра остаются два угла незаполненными (табл. 33, 5). Две неподеленные электронные пары в молекуле воды в вершинах тетраэдра еще больше, чем одна пара в аммиаке, сжимают угол между связанными атомами НОН. Поэтому в молекуле воды этот угол еще более, чем в молекуле аммиака, отличается от угла в правильном тетраэдре. В молекуле воды он равен 104,5 град. [c.168]

Азот образует стабильные соединения, в которых он связан одной, двумя, тремя или четырьмя связями с другими атомами. Внешний электронный слой атома азота в основном состоянии имеет конфигурацию 2з 2р . Когда азот связан с одним атомом, ьак в молекуле N2 или в нитрилах, связи образуются в основном чистыми р-орбиталями. Валентный угол азота, связанного с двумя атомами, часто близок к 120° (например, в с ,ил1-триа-зинах и фосфазенах), что указывает на участие хр -орбиталей в образовании а-связей. Угол Н—Ы—И в аммиаке равен 116°, и это свидетельствует о том, что наряду с 2рх-, 2ру и 2рг-орбита-лями (угол 90°) при образовании связей существенный вклад вносят и 5р2-орбитали (угол 120°). Четырехвалентный азот, как и следовало ожидать, обладает тетраэдрической конфигурацией, для которой характерна хр -гибридизация. [c.39]

Таким образом, валентный угол азота в молекуле ЫРо меньше, чем в молекуле аммиака или ионе аммония, и малый дипольный момент ЫРд мог бы быть объяснен или малой полярностью связи N—Р или [14] компенсирующим влиянием не участвующих в связях электронов азота и фтора. [c.228]

Фосфин РНз является гораздо более слабым основанием, чем аммиак, а арсин и стибин как основания еще слабее. Пониженные электроотрицательности и большие размеры Р, Аз и 8Ь делают образование водородной связи менее вероятным. Все валентные углы в этих гидридах близки к 90°, что указывает на высокую степень р-характера связей с водородом и соответственно на значительную степень 5-характера (сферической симметрии) орбитали неподеленной пары электронов. Валентный угол Н — N — Н в аммиаке равен 106°47. Это значение близко к тетраэдрическому углу, ожидаемому для 5р -гибридизации с неподеленной парой, занимающей четвертую гибридную орбиталь. [c.285]

Поэтому, например, в аммиаке три р-связи азота должны быть направлены под углом 90°. В действительности же, здесь имеет место аналогия с молекулой воды происходит частичная гибридизация 25-орбит неподеленной электронной пары с2р-орбитами связывающих электронов. В результате этого, а также вследствие электростатического отталкивания атома водорода валентный угол у азота увеличивается до 106°47 (найденная величина). [c.189]

Валентные углы и локализованные молекулярные орбитали. Направленный характер некоторых ковалентных связей можно понять, пользуясь представлениями об орбиталях, образующих эти связи. В качестве трех простых примеров рассмотрим молекулы воды (валентный угол 104,5°), аммиака (108°) и метана (109°28 ). [c.521]

Одновалентный атом имеет только одну орбиталь, которая может участвовать в образовании связи, но атомы с валентностью 2 и более должны образовывать связи, используя по крайней мере две орбитали. Так, атом кислорода имеет две наполовину заселенные орбитали, определяющие его валентность, равную двум. Кислород образует простые связи за счет перекрывания этих орбиталей с орбиталями двух других атомов. Согласно принципу максимального перекрывания, ядра этих двух атомов должны образовывать с ядром кислорода угол 90°, так как в образовании связи участвуют р-орбитали кислорода, расположенные взаимно перпендикулярно. Аналогичным образом следовало бы ожидать, что при образовании трех простых связей у атома азота, имеющего три взаимно перпендикулярные р-орбитали, углы между связями должны составлять 90°. Однако в действительности наблюдаемые величины валентных углов отличаются так, в молекуле воды они составляют 104°27, в молекуле аммиака — 106°46 [5], а в спиртах и простых эфирах углы еще больше (табл. 1.5). Этот вопрос будет обсуждаться в разд. 1.11 здесь же важно отметить, что ковалентные соединения действительно имеют определенные углы между связями, и хотя атомы постоянно колеблются, средние положения для каждой молекулы данного соединения остаются неизменными. [c.19]

Экспериментально показано, что угол связи Н—О—Н равен 105° (1, 732 рад), т. е. меньше, чем рассчитанный тетраэдрический, и даже меньше, чем угол связи в аммиаке. В молекуле воды имеются две объемистые свободные электронные пары, которые как бы сжимают валентные углы. Длина связи кислород — водород равна 0,96 А (9,6-10 нм) для разрыва одной из связей воды требуется 118 ккал/моль (494,04-10 Дж/моль). [c.23]

Следовательно, одна пара электронов оказывается несвязывающей и занимает одну из зр -гибридных орбиталей, направленных к вершинам тетраэдра (рис. 30). Вследствие отталкивающего действия несвязывающей электронной пары валентный угол в молекуле аммиака НэЫ оказывается меньше тетраэдрического и составляет / НМН = 107,3°. [c.68]

В молекуле воды угол между связями О—Н равен не 90°, как это можно было ожидать, исходя из угла между осями двух р-орбиталей атома кислорода, а приближается к тетраэдрическому (109,5°) и составляет 104,5°. Вероятно, это можно объяснить зр -гибридизацией (см. гл. 3 3.4) четырех атомных орбиталей кислорода, две из которых содержат неподеленные электронные пары, и, не являясь связывающими, лишь искажают валентный угол И—О—Н. sp -Гиб-ридизация, как отмечалось ранее, способствует более полному перекрыванию гибридной орбитали с орбиталью другого атома и, следовательно, упрочняет связь, что приводит к понижению внутренней энергии системы. Из-за sp -гибридизации всех орбиталей азота и в молекуле аммиака угол Н—N—Н близок к тетраэдрическому и равен 106,5°. Такими углами между полярными связями и значениями электрических моментов их диполей (1,51 10-2 для О—Н и 1,31 10 29Кл м для N—Н ) можно объяснить значения электрических моментов 1,84 10 2 Кл м для молекулы HjO и 1,46 х X 10 2 Кл м для молекулы NH3. [c.116]

Длина связи К-Н в метиламине равна 1,011 А, а длина связи С-М 1,474 А. Валентные углы Н-К-Н и Н-К-С составляют 105,9° и 112,9 - соответственно. Валентный угол Н-К-Н в метиламине близок к углу в аммиаке. В триметиламине длрша связи С-К равна 1,47 А, а валентный угол С-К-С 108°. [c.1607]

Молекула аммиака КН, также полярна (ее геометрическая форма показана на рис. 47,а) атом N- находится в состоянии / -гибридизации и в одну из вершни направлена неподеленная пара электронов атома азота (незавершенный тетраэдр). В отличие от аммиака молекула тетрахлорида углерода СС , неполярна атом С+ также имеет р -гибридизацию орбита-лей, что отвечает геометрии правильного тетраэдра (валентный уголь 109,5 , см. рис. 47,6). Однако н в молекуле ЫНз, н в молекуле СС , каждая связь (Ы—Н, С—С ) полярна. [c.135]

В частности, этим обстоятельством объясняется то, что структуры с ковалентными связями часто характеризуются низкими координационными числами и не подчиняются законам плотнейших упаковок. Позднее было показано, что для описания ковалентной связи недостаточно указания на взаимодействие пары общих электронов с антипараллель-ными спинами. Необходимо, кроме этого, учитывать и другие квантовые числа электронов, участвующих в связи, в частности тип подуровня. При прочих равных условиях р-электроны дают более сильную связь, чем 5-электроны. Показано, что определенному сочетанию электронов, участвующих в связи, соответствует определенное пространственное-расположение атомов вокруг центрального. Если в связи принимают участие несколько р-электронов, то такие связи стремятся расположиться друг к другу под прямыми углами. По этой причине валентный угол Н—О—Н в молекуле воды близок к прямому (в связи участвуют два р-электрона). Структура аммиака пирамидальная, с больщим дипольным моментом, а не треугольная, с моментом, равным нулю, так как в связи участвуют три р-электрона. [c.207]

Однако имеется другая сложность. Пирамидальная структура аммиака и аминов претерпевает быструю инверсию, так что результирующий валентный угол и момент являются функцйей изменения потенциальной энергии во время инверсии, т. е. деформационные колебания характеризуются высокой ангармоничностью. [c.23]

Интерпретация величины рК а не так проста, как иногда предполагают, так как она зависит от многих факторов во-первых, от потенциала ионизации основания, во-вторых, от энергии связи с учетом гибридизации, в-третьих, от несвязывающих взаимодействий и, в-четв ертых, от сольватации. Большая разница в значениях р/(а для аммиака и фосфина объясняется различиями в гибридизации, о чем свидетельствуют валентные углы в фосфине и аммиаке [31]. При протонировании фосфина валентный угол изменяется от 93 до 109°, на что требуется большая энергия возбуждения, чем в случае (СНз)зР (начальный угол 99°). Поэтому величина р/Са для фосфина существенно ниже, чем для (СНз)зР. Почти одинаковые валентные углы в (СНз)зМ и МНз приводят к близким значениям р/Са для этих соединений. Следует, однако, заметить, что потенциал ионизации (СНз)зК (9,3 эв) намного ниже потенциала ионизации аммиака (10,5 эв). [c.27]

Аммиак — полярная Ш - 2,46D) молекула, имеет пирамидальное строение, связанное с sp -гибридизацией АО азота. Одна из верпшн тетраэдра занята орбиталью с неподеленной парой электронов. Расстояние N—Н около 100 пм, валентный угол равен 108,2, а энергия связи N—Н составляет 389 кДж/моль (см. раздел 5.3). [c.267]

Поскольку гибридизация ок залась весьма существенной в метане, естественно возникает вопрос, не может ли она играть роль и в NH3, П О, ИРи сходных молекулах. Так, например, в случае HgO можно представить электронную конфигурацию атома кислорода через гибридные sp -функции ( ) , Ф , Фя и Ф4 из уравнения (Д-П) как Ф Ф Ф/Т . При этом две тетраэдрические орбиты заняты неспаренными электронами и тем самым могут образовывать связи с другими атомами. Если параметры орбит имеют соответствующие значения, валентный угол П—О—П должен быть равен 109 28. Поскольку опытное значение угла равно 104,5°, можно заключить, что гибридизация в НоО не является строго тетраэдрической, хотя она может лишь немного отличаться от тетраэдрической. Аналогично угол Н—N—Н в аммиаке, равный 108 , показывает, что орбита, занятая неподеленной парой, не точно эквивалентна остальным трем орбитам атома азота, обладая, вероятно, несколько большим s-характером. [c.317]

По этим же причинам молекула аммиака имеет пирамидальное строение и угол между валентными связями Н—Ы—Н больше прямого (107,3°). При переходе от аммиака к РНз, АзНз и ЗЬНз углы между связями составляют соответственно 93,3, 91,8 и 91,3°, т.е. весьма близки к прямому. [c.106]

Поскольку в молекуле аммиака при азоте находятся четыре электронные пары, можно ожидать, что геометрия азота в этой молекуле будет тетраэдрической. Однако его геометрия уже пе будет соответствовать правильному тетраэдру из-за различной степени отталкивания электронных пар. Действительно, угол Н—N—11 в аммиаке только 107°, т. е. несколько меньше угла 109,5°, найденного в метане. Это означает, что угол между пеподе-ленной парой и любой из связывающих пар немного больше 109,5°, как и предсказывает теория отталкивания электронных пар валентной оболочки. [c.48]

Если устойчивое соединение двух атомов водорода с атомом кислорода определяется взаимным проникновением облаков электричества двух х-элек-тронов атомов водорода и двух электронов в р-состоянни атома кислорода, то можно ожидать, что молекула воды окажется прямоугольной. Однако в действительности валентные углы равны 105° (см. гл. XI). Если молекула аммиака образуется аналогичным путем, то, поскольку р ,-р, -и р -орбиты электронов для атома азота определяют валентные углы, можно думать, что угол между соседними N—Н-связялхи составит 90 , а молекула Г Нз будет пирамидальной, причем каждая связь N—11 будет наклонена к главной оси [c.184]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология