Углерода атом электронная структура

Атом углерода, имеющий во внешней оболочке 4 электрона, отличается от других атомов постоянной валентностью, так как он не вносит в электронную структуру молекулы ни неподеленных пар электронбв, йи вакантных низколежащих орбиталей. Поэтому молекулы его соединений не способны к образованию донорно-акцепторных связей с другими молекулами через атом углерода В то же время между атомами С могут возникать прочные связи, так как малые размеры электронной оболочки благоприятствуют хорошему перекрыванию атомных орбита-лей углерода. Благодаря этому углерод обладает уникальной способностью образовывать из одинаковых атомов длинные цепочки, составляющие углеродный скелет бесчисленных молекул органических веществ. Указанные свойства углеродного атома привели к выделению химии его соединений в особую науку — органическую химию. Рассмотрим особенности строения молекул и электронной структуры некоторых родоначальников важнейших классов органических соединений. [c.204]

Окислы. Атом кислорода невелик, его радиус меньше радиусов атомов углерода и азота однако настоящие фазы внедрения кислорода — только твердые растворы и низшие окислы переходных металлов. В силицидах и боридах фактором, препятствующим образованию фаз внедрения, является большой атомный радиус, в окислах такой фактор — электронная структура атома кислорода. Электронная оболочка атома кислорода ls 2s 2p имеет два неспаренных электрона. Кислород подчиняется правилу октета, и завершенная электронная структура может быть получена путем приобретения двух электронов. Поэтому у кислорода донорная способность ослаблена склонностью к поглощению электронов. Цирконий и гафний легче отдают электроны, поэтому только титан образует с кислородом фазу переменного состава на основе окисла TiO с преимущественно металлической связью (радиус кислорода в ней 0,7 A) и координационным числом титана 6. [c.236]

Ответ. Окись углерода имеет электронную структуру С = 0 , поэтому каждая молекула окиси углерода может служить двухэлектронным донором по отношению к атому Ре или N1. Никель имеет 28 электронов — на восемь меньше, чем у криптона, имеющего 36 электронов. Железо имеет 26 электронов, т. е. на 10 меньше, чем у криптона. Таким образом, никель имеет набор из четырех свободных орбиталей и образует N (00)4, а железо имеет пять свободных орбиталей и образует Ре (СО) 5. Отметим, что для хрома с 24 электронами можно было бы ожидать образования карбонила Сг(СО)е. Это и наблюдается в действительности. Аналогично марганец (25 электронов) образует Мп(СО)5. Почему [c.259]

Благодаря тому что электроны принадлежат одновременно двум атомам, каждый атом водорода приобретает структуру гелия, каждый атом углерода — структуру неона и каждый атом хлора — структуру аргона. Структуры этих молекул на бумаге представляют в одной плоскости, однако следует помнить, что октеты атомов имеют тетраэдрическое строение. В тех случаях, когда важно отразить объемную конфигурацию, следует представить структуру на схеме в трех измерениях (как это сделано для Р4 на рис. 88). [c.190]

Электроны заполняют свободные орбитали, образуя максимальную-мультиплетность. Поэтому триплетные состояния, в которых спины электронов параллельны, имеют более низкую энергию, чем соответствующие им синглетные состояния (правило Гунда). Например, атом углерода имеет электронную структуру 15 2в 2р , и электроны распределены по орбиталям следующим образом [c.41]

Методом электронографии установлена структура молекулы этилена (рис. 87) все ядра лежат в одной плоскости, углы между направлениями связей очень близки к 120° (угол С — С—Н составляет 121,4°) длины связей г(С—Н) = 1,10310 м, г (С = С) = 1,337 0,002 Ю > м. Средняя энергия связи ДС = С) = 598,3 кДж/моль. Эти экспериментальные данные позволяют провести описание электронной структуры молекулы при помощи двухцентровых орбиталей метода ЛМО. Плоское строение молекулы и угол между связям 120° (как и в молекуле ВРз) позволяют считать, что в локализованных а-связях атом углерода участвует гибридными. ф -орбиталями. Каждый атом углерода участвует своими [c.207]

Хотя ЫОг-группа оттягивает электроны из всех положений кольца, более всего при этом затрагивается ближайший атом углерода, и, следовательно, структура II особенно устойчива. Вклад структуры 11 делает гибридный карбанион, возникающий при атаке п-хлорнитробензола, более стабильным, чем карбанион, возникающий при атаке л<-хлорнитробензола. Поэтому параизомер реагирует быстрее, чем мета-изомер. [c.797]

Особен)юсти морфологии углеродных модификаций во многом определяются особенностями С-С связей в этих структурах. Открыты три аллотропные формы углероОа, которые имеют различные кристаллические ячейки и тип связей между атомами углерода аямач. графит, карбин. В основном состоянии углерод имеет электронную конфигурацию 1з 2з"2р. В этом состоянии атом углерода двухвалентен, В большинстве химических соединений углерод выступает как четырехвалентный элемент. Четырехвалентный атом углерода находится в одном из трех валентных состояний, соответствуюших зр зр -, зр- гибридизации электронов в атомах углерода. [c.6]

Все последуюш ее обсуждение различных реакций и химических свойств изоцианатной группы будет проводиться с учетом электронной структуры этой группы. Качественное рассмотрение резонансных гибридов показывает, что наибольшая электронная плотность сосредоточена на кислороде, а наименьшая — на углероде изоцианатной группы. Атом азота занимает промежуточное положение, неся отрицательный заряд [122]. [c.353]

Согласно другой электронной структуре, углеродный атом, при котором происходит замещение, находится в состоянии 5р -гибридизации, позволяющей ему присоединять к себе обычными а-связями как Н, так и X. При этом структура л-электронов, характерная для бензола, разрушается и остающиеся 4 л-электрона распределяются по> 5 оставшимся р-орбитам углерода. Однако благодаря условиям симметрии часть энергии, потраченной при разрушении ароматической структуры, может быть получена обратно в результате гиперконъюгации между сохранившейся системой л-электронов и связью С—Н (а также, когда это возможно, и связью С—X) вне плоскости кольца. [c.120]

Поскольку по своей электронной структуре СО, как предполагается, должна быть вполне подобна СЫ", многие из принципов построения связи в СМ могут быть использованы и при обсуждении структур карбонильных соединений . Среди наиболее важных различий, которые, однако, возникают, следует отметить отсутствие заметного локализованного заряда и в некоторых случаях иное геометрическое расположение. Обсуждение структуры Сг(СО)б, например, идет почти параллельно с обсуждением изоструктур ного с ним Ре(СЫ)5 однако, поскольку Сг вступает в молекулу, как нейтральный атом, он, вероятно, требует меньшего заряда от СО-групп на связывающих орбитах, и поэтому также и возвращает меньше при обратном связывании . По этой причине можно, скорее всего, ожидать, что в Сг(СО)б порядок связи углерод — металл меньше, чем вРе(СЫ)- [c.26]

Исследована зависимость между положением этой полосы поглощения и силой поля в полостях цеолита. Полученные данные указывают на то, что изменение частоты этой полосы поглощения является результатом поляризации электронной структуры адсорбированных молекул СО в поле обменных катионов цеолита. В работе [31] принимается, что полосы 2170 и 2120 м- принадлежат молекулам СО, взаимодействующим с атомами кислорода поверхности каналов цеолита через атом кислорода и углерода, соответственно. Сделан вывод о том, что спектр адсорбированной СО может служить индикатором распределения двухвалентных катионов по местам их фиксации при различных степенях замещения. [c.399]

Рассчитана также электронная структура аниона пиррола, получаемого депротонированием группы NH с помощью сильных оснований. Полученные данные хорошо согласуются с экспериментальным фактом, что в щелочной среде пиррол может алкилироваться, ацилироваться и вступать в реакцию Михаэля по атому азота, в то время как в нейтральной или кислой среде замещение обычно идет по атому углерода. [c.334]

Электронная структура углеродных атомов при его различных валентных состояниях представлена в табл. 3. Подобное электронное строение имеют двойные и тройные связи не только в тех случаях, когда они соединяют атомы углерода, но и тогда, когда атом углерода [c.43]

Пусть Б реакции ароматического замещения реагент г атакует атом р, углерода субстрата. Последний становится связанным не только с отщепляющимся атомом водорода, но и с приближающимся заместителем г. В результате атакуемый атом углерода субстрата переходит из зр - в хр -гибридное состояние. Будучи в хр -гибридном состоянии, атом С выбывает из системы сопряжения и, в зависимости от природы заместителя г, на этом атоме локализуется ноль, один или два 2рг-электронов из делокализованных я-электронов. Структура с такой я-электронной конфигурацией называется комплексом Уэйланда в методе ЭЛ этот комплекс рассматривается как гипотетический активированный комплекс реакции. Ниже изображен комплекс Уэйланда (дуга отделяет fx-тый центр комплекса от делокализованных [c.62]

Для понимания химического поведения карбонильных соединений следует рассмотреть электроннуй структуру карбонильной группы. Атом углерода, образуя с кислородом а- и л-связи, находится в 5р -гибридном состоянии. Это обусловливает плоское тригональное построение с валентным углом в 120°. Карбонильная группа сильно поляризована в направлении от углерода к кислороду, и ее электрический момент диполя равен 1,066-10- Кл-м [c.154]

Продукт присоединения образуется за счет взаимодействия свободной электронной пары азота с карбонильным углеродом, на котором вследствие поляризации связи С=0 имеется йстич-ный положительный заряд. При этом электронная пара азота переходит в совместное владение с карбонильным углеродом. Но последний уже до реакции имел заполненный октет на внешней электронной оболочке и принять еще пару электронов не может. Поэтому одновременно с установлением связи между азотом и карбонильным углеродом подвижная электронная пара я-связи С=0 оттесняется на атом кислорода, который приобретает таким образом отрицательный заряд (стадия 1). В создавшейся промежуточной структуре имеется разделение зарядов — на азоте положительный заряд, на кислороде отрицательный, что повышает энергию структуры. Стабилизация происходит за счет отщепления хлороводорода (стадия 2). Окончательным результатом является введение к азоту ацильной группы вместо атома азота — ацилирование амина. [c.230]

Если рядом с карбоксильной группой находится атом углерода, несущий двойную связь, сила кислоты возрастает. Так, акриловая кислота СН2—СНСООН имеет р/Са 4,25 (для ее насыщенного аналога— пропионовой кислоты р/Са 4,88). Это связано с тем, что у ненасыщенного а-атома углерода, имеющего 5р -гибридизацию, электроны оттянуты несколько ближе к ядру, чем у насыщенного углеродного атома, имеющего 5р -гибриди-зацию, из-за относительно большего вклада 5-орбиталей в электронную структуру 5р -гибрида. В результате хр -гибридизо-ванные атомы углерода обладают несколько пониженной способностью отдавать электроны по сравнению с 5р -гибридизо-ванными насыщенными атомами углерода. Именно поэтому акриловая кислота, уступающая по силе муравьиной, все же несколько сильнее пропионовой. Этот эффект выражен еще сильнее в случае тройной связи, углеродные атомы которой характеризуются 5р-гибридизацией. Так, значение р/Са для про-пиоловой кислоты НС ССООН равно 1,84. [c.76]

В этой молекуле каждый атом приобретает аргоноидную структуру поделенные пары электронов находятся в совместном владении и должны считаться принадлежащими каждому атому. Атом углерода с четырьмя поделенными парами электронов в -оболочке, и одной неподе-ленной парой, в /С-оболочке приобретает структуру неона, а каждый атом водорода— структуру гелия. [c.129]

Изобразите резонансные электронные структуры нитрат-иона NO3, иит-рит-иона NO2. двуокиси углерода СО2, дисульфида углерода S2, закиси азота NjO. Какую форму имеют зти молекулы и каких следует ожидать значений углов меж ду связями Обратите (внимание на то, что для СО2. возможны три валентные структуры, при которых калодый атом имеет аргоноидную структуру. [c.169]

Органическая химия — часть общей химии. Она тесно связана с неорганической, физической и биологической химией и вместе с тем в отличие от них имеет глубокую специфику. Базой органической химии являются гидриды углерода, т. е. углеводороды с их особыми свойствами, которых нет у гидридов других элементов. Специфика углеводородов заложена в своеобразных и неповторимых свойствах атома углерода — в его электронной структуре. Находясь в четвертой группе периодической системы Д. И. Менделеева, атом углерода в возбужденном состоянии, в котором он вступает в химические взаимодействия, не имеет на валентной оболочке ни электронных пар, ни вакантных низколещщих орбиталей. [c.5]

Гибридизация связей. В 1 была приведена электронная структура атома углерода 1з 2з22р . В нормальном состоянии атом углерода имеет два неснаренных р-элект-рона. Отсюда следует ожидать, что нормальной его валентностью будет 2. Действительно, иногда углерод имеет такую валентность. Например в СО. Однако в подавляюя1 ем большинстве своих соединений углерод имеет валентность 4. [c.196]

Замещение по атому углерода. Кольцо 1,2,3-триазола чрезвычайно стабильно, и многие его производные могут перегоняться без разложения. Введение третьего гетероатома в пятичленный цикл понижает лабильность электронной структуры молекулы. Ароматичность цикла сохраняется, но способность к электрофильному замещению по атомам углерода резко снижается [l ]. Так, нитрование 2-фе-иил 4-метил-1,2.3-триазола проходит только по фенильной группе 1461 [c.6]

Молекулы изоцианидов содержат полярную тройную связь, при этом атом азота образует четыре связи, а на углеродном атоме имеется неподеленная электронная пара. Изоцнанидиая группировка является по электронной структуре некоторым аналогом оксида углерода СО. Изонитрилы принадлежат к нуклеофильным реагентам. [c.602]

Случай окиси углерода почти также сложен, как и случай с кислородом. Окись углерода почти немедленно диснронорционируется на активной поверхности никеля, давая уголь и углекислый газ. Окись углерода так же, как и водород, приводит к уменьшению намагничивания сверхпарамагнитного никеля. При давлении выше нескольких долей миллиметра наклон изотермы намагничивание— объем почти равен наклону изотермы для адсорбции водорода на том же образце. Эйшенс показал, что окись углерода при малых насьщениях поверхности, вероятно, присутствует в виде поверхностных структур типа кетон-ных группировок некоторых карбонилов металлов. Это следует из данных инфракрасных спектров и находится " в согласии с магнитными данными, которые также приводят к мысли о существовании двух связей углерод — никель при адсорбции молекулы окиси углерода. Для адсорбции очень важны данные инфракрасной спектроскопии они показывают, что молекулы окиси углерода образуют линейные структуры, т. е. что каждый атом углерода связан только с одним атомом никеля. Для насыщенной поверхности магнитные данные не дают оснований утверждать о каком-либо изменении типа связей. Однако это не противоречит нашему выводу о том, что при образовании связи между окисью углерода и атомом никеля должен происходить слабый переход электронов между атомом углерода и никелем. Магнитный метод не дает возможности различить, связана ли молекула окиси углерода с двумя атомами никеля или с одним. В соответствии с этим мы можем принять, что и магнитные данные и данные инфракрасных спектров не расходятся для одного и того же насыщения поверхности. Магнитный метод не лимитируется концентрацией адсорбата в мертвом пространстве, в то время как для метода инфракрасной спектроскопии необходимо поддерживать в мертвом пространстве небольшое давление. В магнитном методе возможно повысить давление до 1 атм и выше. Если работать при повышенном давлении в случае адсорбции окиси углерода на никеле, то изотерма намагничивание — объем становится почти параллельной оси объемов, что должно указывать на внезапное изменение типа связи в области высоких давлений. Однако вопрос осложняется тем, что [c.26]

Элементоорганич. полимеры с неорга1шч. цепями молекул. В отличие от углерода, атомы подавляющего большинства др. элементов из-за особенностей их электронной структуры пе склонны к образованию гомоцепных последовательностей (за исключением серы и селена, цепи к-рых, однако, не могут нести обрамляюпц1Х групп — см, об атом Неорганические полимеры). Поэтому Э. п. с неорганич. главными цепями всегда гетероцепные. [c.480]

Постоянство в частоте колебания ацетиленовой связи в оловоорганических соединениях обусловлено характером атома олова и особенностями его электронной структуры по сравнению с углеродом и кремнием. По-видимому, эффект сопряжения между кратными связями передается через ацетиленовую связь непосредственно к атому олова, последний увеличивает свою электронную плотность, тем самым укорачивает связь Зп—С и придает ей более ионный характер, чем в соединениях 2 и 3. Введение триметилсилильной группировки, обладающей значительной электроположительностью (соединение 6), приводит к понижению частоты колебания связи С = С на 54 по сравнению с соединениями 2—5 и увеличивает интенсивность ацетиленовой связи до 241. Винильпой группировке (соединение 6) соответствуют следующие значения частот (в см ) 3080 (ср.), 3028 (ср.), 1596 (ср.), 974 (с.), а фенильной группировке (соединение 5) —3060 (ср.), 3030 (ср.), 1600 (ср.), 1484 (ср.). [c.95]

Действительно, все изучаемые нами структуры, подвергающиеся внутримолекулярной перегруппировке, как правило, содержат тригональный атом углерода, характеризующийся электронной недостаточностью. С. другой стороны, имеется нуклеофильная аминогруппа. И, наконец,, расстояние от ненасыщенного атома углерода до основной аминогруппы таково, что не препятствует образованию промежуточных пяти- и шестичленных (тиазолидиновых и тиазиновых) циклов. Известно 19] также, что нуклеофильная атака тригонального атома углерода (XVI) приводит к образованию аниона (XVII). Этот анион (XVII), обладающий очень боль- [c.293]

Обширный экспериментальный материал подтверждает точку зрения, что в определении ориентации преобладают стерические эффекты. В двух октетных структурах нитрилиминов нитрильный атом углерода и внешний атом азота несут положительный заряд. Резонанс между двумя формами 14а и 146 возможен лишь, если геометрия молекулы такова, как указано ниже. С четырьмя электронами на трех р-орбиталях делока-лизованная я-система структуры 14в соответствует электронной структуре аллильного аниона [257]. Ясно, что конечный атом азота более доступен, чем углеродный атом [c.493]

Гибридизация. В изолированном атоме углерода, в его основном состоянии -оболочка имеет строение 25 2р 2ру. Поэтому углерод должен быть двухвалентным элементом, так как он имеет только два неспаренных электрона. Если предположить, что один электрон с орбиты 2з поднят (с затратой энергии) на свободную орбиту 2р , углеродный атом должен приобрести электронную структуру 15 2х2р 2ру2р с одним неспаренным электроном на каждой орбите -оболочки (рис. 11). При этом он должен быть способен образовать ковалентные связи с четырьмя другими атомами, например с атомами водорода. Но три 2р-орбиты могут перекрываться достаточно хорошо, например с 1х-орбитами трех атомов водорода что же касается перекрывания 25-орбиты с 1х-орбитой четвертого атома водорода, то оно не может быть достаточно полным по пространственным условиям. В результате этого должны образоваться [c.30]

Гибридизация. В изолированном атоме углерода в его основном состоянии -оболочка имеет строение 2s 2px2py. Поэтому углерод должен быть двухвалентным элементом, так как он имеет только два неспаренных электрона. Если предположить, что один электрон с орбитали 2s поднят (с затратой энергии) на свободную орбиталь 2р , углеродный атом должен приобрести электронную структуру s 2s2px2py2pi с одним неспаренным электроном на каждой орбитали L-оболочки (рис. 12). При этом он должен быть способен образовать [c.28]

Экспериментальные данные показывают, что молекула бензола является плоской молекулой, причем атомы углерода находятся в вершинах правильного шестиугольника и все углы С — С — С и С — С — Нравны 120°. Принимая за плоскость молекулы плоскость ху из соответствующей линейной комбинации углеродных s-, р - и p -opQm мы можем построить три валентные связи углерода с углами между связями, равными 120°. Тогда останется еще шесть р -орбит, по одной на каждый атом углерода. Валентная структура бензола, таким образом, аналогична структуре этилена. В бензоле, однако, нет единственного способа со четаиия спинов /7 -электронов для образования я-связей. Мы не будем пытаться по мостью решить проблему молекулы бензола, а примем, что s-, и / , -электроны углерода и электроны водорода локализоваяы в а-связях, и ограничимся расчетом энергии связи, появляющейся благодаря взаимодействию р -электронов. Это будет шестиэлектронной проблемой. Обозначим / орбиты различных атомов углерода через а, Ь, с, d, е, /. Тогда пять независимых [c.331]

В случае атомов углерода а-связи образуются более сложным способом. В изолированном атоме углерода в его основном состоянии -оболочка имеет строение 25 2рх2ру. Поэтому углерод должен быть двухвалентным элементом, так как он имеет только два неспаренных электрона. Если предположить, что один электрон с орбитали 25 поднят (с затратой энергии) на свободную орбиталь 2р,, углеродный атом должен приобрести электронную структуру 1 2з2р, 2ру2рг с одним неспаренным электроном на каждой орбитали -оболочки (рис. 17). При этом он должен быть способен образовать ковалентные связи с четырьмя другими атомами, например с атомами водо- [c.30]

Другие низкоспиновые координированные комплексы. Данные рентгеноструктурного анализа [15, 93] показывают, что координированный цианид-анион наклонен относительно каркаса порфирина. Согласно принципу электронейтральности Полинга [173, 174], как цианид-анион, так и окись углерода должны быть связаны с атомом углерода линейно. В случае цианидметмиоглобина предполагается, что угол Ре—С—N составляет 130°. Поскольку в карте разностной электронной плотности цианидный лиганд плохо разрешен, в работе 93] предполагается, что атом углерода занимает шестое координационное место в комплексе, т. е. то же самое, которое занимает молекула воды. Однако с точки зрения электронной структуры [173, 174] связь Ре—С должна быть несколько короче. Хендриксон и Лав [15] указывают, что в цианидметгемогло-бине морской миноги координирующий атом углерода смещен на 100 пм от нормали к плоскости порфирина, проведенной через атом железа (рис. 9). В то время как результаты обоих исследований указывают, что стереохимия, предсказываемая принципом электронейтральности, соблюдается не совсем точно, вероятно, вследствие стерических препятствий со стороны ближайщих аминокислотных остатков, не имеется количественных данных для более точного определения геометрии лиганда. В обоих случаях был сделан вывод о том, что атом азота цианидного лиганда образует водородную связь с имидазольным кольцом дистального остатка гистидина. Невозможно четко оценить, насколько значительно разли- [c.71]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология