Геометрия молекулы Гибридизация

Таблица 12. Типы гибридизации и геометрия молекул

Связи и геометрия молекул. Гибридизация. Атомы хлора, кислорода и азота могут образовывать ковалентные связи с другими атомами, например с атомами водорода, путем перекрывания их одноэлектронных р-орбиталей с -орбиталями атомов водорода, и этим определяется геометрия образующихся молекул. [c.29]

Легкость образования циклов именно с этими гетероатомами объясняется тем, что валентные углы между связями у этих атомов мало отличаются от валентных углов атома углерода в состоянии гибридизации sp (- 109°) и sp (120°). В связи с этим включение гетероатомов N, О и S вместо групп — Hg— или —СН= в циклическую группировку мало сказывается на напряжении цикла и не очень сильно изменяет общую геометрию молекулы. Легкость включения именно этих атомов в циклические группировки объясняется также и их сравнительно небольшими атомными объемами, близкими к объему группы Hg. [c.516]

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]

На примерах метана и бутана покажите, как влияет тип гибридизации углеродного атома на геометрию молекулы. [c.292]

Геометрия молекул. Гибридизация [c.64]

С галогенами бор также реагирует при нагревании и образует вещества общей формулы ВГ3. В этих соединениях бор образует с галогенами плоские молекулы с углами между связями Г-В-Г, равными 120°. Такая геометрия молекул ожидается при рассмотрении отталкивания электронных пар валентной оболочки (см. разд. 4.5.5) и на основании -гибридизации орбиталей бора (см. разд. 4.5.6). [c.396]

Вопрос о теоретическом расчете геометрии молекулы весьма актуален, так как в настоящее время далеко не для всех молекул ее можно определить экспериментально, особенно для короткоживущих радикалов. Единственный строгий путь предсказания равновесной конфигурации — это решение уравнения Шредингера в возможно высоком приближении аЬ initio. Однако из-за трудности неэмпирических расчетов часто пользуются различными способами определения конфигурации, не имеющими строгого теоретического обоснования. Так, для этого используется концепция гибридизации в методе ВС. Зная валентные возможности центрального атома, представляют, какие гибридные эквивалентные орбитали он может образовать, и по аналогии со строением изученных соединений с той же гибридизацией ожидают соответствующую равновесную конфигурацию [c.103]

Понятие гибридизации АО было введено Л. Полингом и Дж. Слейтером. Это было обусловлено необходимостью объяснения в рамках метода ВС таких явлений, как локализованный характер связей и их направленность в пространстве, в частности, эквивалентность связей С—И и тетраэдрическая геометрия молекулы метана. Хотя в соответствии с современными представлениями геометрия молекулы СН обусловлена не гибридизацией, 0, а отталкиванием ядер атомов водорода, молено говорить о взаимосвязи мел<ду расположением ядер и распределением электронной плотности. [c.27]

Если атом образует одну или несколько я-связей, то меняется тип гибридизации (часть р-электронов выключается из гибридизации) и тем самым изменяется геометрия молекулы. [c.72]

Какая связь существует между теорией отталкивания электронных нар валентных оболочек и гибридизацией Первая позволяет нам изучать структуру и, пытаясь уменьшить отталкивание между электронными нарами, предлагать для них оптимальную геометрию. После этого можно уже правильно представить гибридизацию центрального атома, что и определит необходимую геометрию молекулы в целом. [c.72]

Нарисуйте схематически геометрию молекул (относительное пространственное расположение атомов в молекуле) если принять, что величины валентных углов объясняются с точки зрения теории гибридизации Покажите схематически образование я связей [c.83]

Проблемы электронного строения — разных видов гибридизации, образования а- и я-связей и т. д. — рассматриваются в тесной связи с предыдущими. На этой основе раскрываются вопросы о взаимном влиянии атомов, геометрии молекул, даются основные характеристики ковалентной связи в молекулах органических веществ. [c.293]

Теперь мы знаем об органическом соединении из его структурной формулы еще больше принадлежность к классу, наличие НЭП и зарядов на атомах, геометрию молекулы и тип гибридизации АО. Убедимся в этом на примере ключевых органических соединений. [c.53]

Гибридизация - математический прием, заключающийся в смешении атомных орбита-лей и дающий возможность объяснить геометрию молекулы, обусловленную отталкиванием электронных пар валентной оболочки. [c.118]

Во всей этой главе предполагалось, что изменения в свойствах связей углерода в зависимости от геометрии молекул обусловлены изменениями гибридизации атома углерода. К аналогичному заключению мы пришли бы, если бы основной причиной было отталкивание несвязанных атомов, постулированное Бартеллом [4] (ср. раздел 3-3). Важно лишь, чтобы теплоты образования связей углерода изменялись в зависимости от геометрии молекул и чтобы существовало взаимнооднозначное соответствие между длиной связи и теплотой образования. Следует также отметить, что аналогичные соображения применимы и к связям между углеродом и другими атомами, однако в настоящее время нет достаточных данных для сколько-либо плодотворного обсуждения этого вопроса. [c.81]

Возможен и другой ход рассуждений, который также приводит к понятию гибридизации. Будем для удобства обозначать углеродные АО через х, у, г, s, а четыре водородные АО Is — через а, Ь, с, d, как на рис. 8.1 здесь направления х, у, z параллельны граням куба, проведенным через а, Ь, с, d, и атом углерода находится в центре куба. Тогда можно представить себе схему спаривания, соответствующую строке I в приведенной ниже таблице. Согласно этой схеме, орбиталь атома водорода а спарена с орбиталью атома углерода х, орбиталь Ь — с орбиталью г/ и т. д. Имеется, однако, несколько альтернативных схем спаривания, которые в равной степени удовлетворительны. Ниже приведены три примера, именно (И), (III) и (IV) из числа возможных схем. Как видно из рис. 8.1, геометрия молекулы не дает ни одной из схем спаривания преимущества перед дру- [c.212]

До сих пор мы рассматривали ковалентные связи на основании представлений о перекрывании атомных орбит, при неявном предположении, что электроны, не занятые в связях, занимают такие же орбиты, как и в изолированных атомах. Такая картина позволяет объяснить некоторые качественные характеристики валентности, и при учете пространственной ориентации атомных орбит и введении идеи гибридизации удается дать удивительно хорошее описание геометрии молекул. Однако для некоторых молекул такие представления оказываются непригодными. Лучшим и наиболее хорошо известным примером является молекула бензола, для которой уже давно стали ясны недостатки формулы, предложенной Ке-куле. Если бы в молекуле бензола имелись три двойные связи углерод — углерод, как в структуре Кекуле, то по химическому поведению эта молекула должна была бы напоминать этилен, т. е. легко присоединять галогены и галогеноводороды. Хотя и можно получить продукты присоединения к бензолу, эта молекула обычно дает продукты замещения далее, для разрушения бензольного кольца необходимы очень жесткие условия, тогда как три этиленовые связи должны были бы легко разрываться при окислении. Кроме того, связь С—С в этане длиннее связи С=С в этилене, так что бензол со структурой Кекуле должен был бы быть несимметричным шестиугольником, тогда как на самом деле он является плоским правильным шестиугольником. Плоское строение с углами 120 показывает, что углеродный остов и связанные с [c.117]

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]

В одном и том же атоме может возникать различная гибридизация в зависимости от того, с какими соседними атомами он образует связь. В рассмотренном в главе III примере расчета основного состояния формальдегида мы задавали геометрию молекулы, отвечающую зр -гибриди-зации атома углерода. Попытка изменить геометрию молекулы привела к увеличению значения ее энергии. Поэтому, не зная конфигурацию молекулы, но проводя расчеты с разными координатами ее атомов и сравнивая получаемке значения энергии, мы имели бы тот же результат, что и при расчетах на основе зр -гибридизацЬи. [c.93]

В качественной теории МО получаемые в результате приближенных решений уравнения Шрёдингера молекулярные орбитали многоатомных молекул являются в общем случае многоцентровыми функциями — линейными комбинациями АО нескольких атомных центров. Такое описание не связано прямо с понятием химической связи в структурной теории, где связь представляет собой локальное свойство, относящееся к двум соседним атомам. Можно преобра 5овать атолшые орбитали таким образом, чтобы придать им направленность, характерную для конфигурации образуемых данным атомом химических связей, и на основе этих новых (гибридных) АО подойти к описанию и прогнозированию геометрии молекул. Представления о гибридизации атомных орбиталей были введены в 30-х годах нашего столетия Л. Полингом. Понятие о гибридизации орбиталей тесно связано с понятием [c.381]

Во-вторых, точ[ ый вид гибридных АО, как ясно из соотношений (5.20), (5.23), определен валентными углами в молекуле. Следовательно, представления о гибридизации АО служат скорее средством описания типа связей в молекулах, а не способом теоретического прогнозирования геометрической структуры. Более того, как показали недавние неэмпирические расчеты, молекулы метана (Эдмистон, 1973), представления о гибридизации вообще не являются необходимыми для правильного предсказания тетраэдрической геометрии молекулы метана исключения из базиса 25-АО углерода не изменяет вывода об устойчивости правильной тетраэдрической конфигурации СН. [c.150]

Идея о гибридизации орбиталей связана с выводом о том, что гибридизованные орбитали имеют строго определенное направление в пространстве, отличное от направлений исходных орбиталей. Тетраэдрическая симметрия атома углерода хорошо объясняется с этой точки зрения. Поэтому геометрия молекулы должна зависеть от геометрии гибридных орбиталей составляющих ее атомов. Если в атомах имеются несвязывающие электроны, их размещают на негибридизованных орбиталях, так как гибридизация осуществляется именно в процессе соединения, т. е. во время образования химических связей. [c.135]

Углеводороды — органические соединения, состоящие только из углерода и водорода. Различают предельные, непредельные и ароматические углеводороды. В предельных углеводородах атомы углерода находятся в 5р -гибридизованном состоянии. Алкены характеризуются наличием двух л /7 -гибридизованных атомов углерода, между которыми ном гмо ст-связи формируется л-связь как результат перекрывания их /7-орбиталей. В алкинах же имеется два / -гибррщизован-ных углеродных атома, связанных между собой одной ст- и двумя я-связями. Переход от метана к ацетилену сопровождается изменением геометрии молекул, что определяется состоянием гибридизации углеродного атома. [c.355]

Эта общность методов наблюдается лишь для двухцентровых связей, так как МВС в отличие от ММО не может в принципе рассматривать многоцентровые связи. Каждый из обсуждаемых методов обладает своими преимуществами и недостатками. Метод МО — более общий и универсальный. Его представления о полностью делокализованных молекулярных орбиталях, охватывающих все ядра системы, прогрессивны и физически адекватны. Кроме того, ММО также объясняет стехггометрию и геометрию молекулы. Стехиометрия обусловлена квантовомеханическим характером электронных состояний, который проявляется не только в дискретности их энергии, но и ирерывности пространственного распределения электронного заряда. Геометрия же молекулы определяется не гибридизацией АО (как в МВС), а положением минимума на энергетической поверхности ири изменении межатомных расстояний, углов и т. и. [c.126]

В разд. И.1.3 показано, что углероды, соединенные двойной связью, имеют яр -гибридизацию и что эта гибридизация определяет особую геометрию молекулы. Химическая формула С4Н8 соответ- [c.77]

Соотношения между числом лигандов у углерода (его координационным числом), гибридизацией и геометрией молекул обобнгрны в. табл. 1.1. - [c.14]

Геометрию молекул Хер2, ХеР, н Хер)0502р можно предсказать по теории отталкивания электронных пар и на основе представлений о гибридизации орбиталей при образовании химических связей (см. решение задачи 1.37). [c.102]

Константы геминальных взаимодействий варьируют в очень широких пределах. В группах с о -гибридизацией они обычно составляют от —12 до —15 Гц. Так, константа геминальной связи в метане равна — 12,4 Гц, а в метиленовых группах полиметилметакрилата— 14,9 Гц. С увеличением угла Н—С—Н алгебраическое значение константы растет вплоть до того, что она становится. положительной. Так, для этилена (хр -гибридизация) Ч=+2,5 Гц, а для циклопропанов (гибридизация носит промежуточный характер между и зр ) она меняется от —4 до —6 Гц. Влияние заместителей на величину константы обычно очень велико и может превзойти влияние геометрии молекулы. Электроотрицательный заместитель при винильной группе ослабляет геминальную связь Б винилхлориде 2/ =—1,3 Гц. Наблюдались также и другие, еще большие эффекты замещения, но они обычно несущественны при анализе спектров полимеров. [c.46]

Известно, что энергия двойной связи в этилене меньше удвоенной энергии простой связи. Это было принято объяснять напряжением. Такое объяснение весьма правдоподобно в рамках первоначальной модели (раздел 8.7). Однако, как мы знаем теперь, более правильно считать, что причина заключается в изменении типа гибридизации под влиянием геометрии молекулы. Возникает важный вопрос, всегда ли может таким же путем быть объяснена энергия напряжения (мы пользуемся первоначальной терминологией Бэйера). Ответ на этот вопрос, по-видимому, должен быть отрицательным, как будет видно на примере циклопропана [66]. Циклопропан состоит из трех групп [c.231]

Существование протонированного циклопропана и протонированного циклобутана, аналогичных по строению соединениям, имеющим протони-рованную двойную связь, было предложено благодаря хорошо известному сходству в химических свойствах олефинов, циклопропанов и циклобутанов. Реакционная способность подобных молекул, приписывавшаяся ранее напряжению, в настоящее время относится за счет меньшей гибридизации s- и р-атомных орбит, обусловленной геометрией молекулы углерод—углеродные связи сохраняют, таким образом, р-характер больше, чем полностью гибридизированные sp -связи [46]. Поэтому подобные молекулы чувствительны к протонированию в такой степени, которой не обладают соединения с большим размером колец и в которых гибридизация р -связей является полной. Изображение атомных орбит протонированного циклопропана уже приводилось 232а]. [c.111]

Аллингер рассматривает геометрию молекулы и приходит к заключению, что простые связи С—С =, стоящие рядом с двойными связями, выведены из плоскости двойной связи и таким образом сближены друг с другом. Такая деформация приводит к изменению гибридизации электронных орбит атомов, образующих двойную связь. р-Орбиты, составляющие я-связь, частично принимают характер з-орбит, и в результате они в некоторой степени локализованы по противоположной стороне в отношении к [c.82]

Из рассмотрения геометрии молекулы циклооктина виднс., что необходимы большие отклонения валентных углов, чтобы закрыть цикл, т. е. необходимо существование изогнутых связей . Это приведет также к искривлению линейной системы С—С = С—С и в результате к изменению гибридизации тройной связи, к ее электронной асимметрии и впоследствии, вероятно, к появлению дипольного момента в молекуле циклооктина. [c.83]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология