Гибридизация в углеродных соединениях

АЦЕТИЛЕН (этин) СН=СН - первый член гомологического ряда ацетиленовых углеводородов. Бесцветный газ, хорошо растворяется в ацетоне и хлороформе. А. открыт в 1836 г. Дэви, синтезирован в 1862 г. Бертло с угля и водорода, получен из карбида кальция в том же году Велером. В промышленности А. получают из карбида кальция, электронрекингом нли термоокислнтель-ным крекингом из метана. Смеси А, с воздухом взрывоопасны. А. чрезвычайно реакционноспособное непредельное соединение. Молекула А. имеет линейное строение. Расстояние между углеродными атомами составляет 1,20 А, углерод находится в молекуле А, в третьем валентном состоянии (ер-гибридизация), атомы углерода связаны одной о- и двумя я-связями. Для А. характерны реакции присоединения галогенов, галогеноводородов, воды (в присутствии солей ртути), цианистоводородной кислоты, оксида углерода, спиртов, кислот, водорода и др. Атомы водорода в молекуле А, можно заместить щелочными металлами, медью, серебром, магнием. [c.36]

Основными соединениями в органической химии являются углеводороды, содержащие только два эл( мента СиН. Разнообразие углеводородов обусловлено различными формами гибридизации углеродных атомов и сочетанием их в пределах молекулы одного и того же соединения. [c.453]

Гибридизация углеродного атома Классы соединений Основной диапазон Аномалии [c.94]

Одни и те же атомные группы имеют различные групповые моменты в зависимости от того, находятся они в молекулах алифатических или ароматических соединений. Так, дипольный момент ацетонитрила в бензоле (25° С) равен 3,47 ), а в бензонитриле при тех же условиях 4,05 О. Эта разница обусловлена различием моментов связей С рз—Н и .5 2—Н, которые вносят вклад в дипольные моменты соответственно ацетонитрила и бензонитрила, различной гибридизацией углеродных атомов, с которыми соединена нитрильная группа, и эффектом сопряжения ни-трильной группы с ароматическим ядром в бензонитриле. Точный учет всех этих факторов затруднителен. Поэтому принято различать значения групповых моментов в ароматическом и алифатическом рядах. [c.78]

Задача настоящего упражнения состоит в том, чтобы показать, каким образом на энергию стабилизации бензола оказывают влияние различия в энергиях связей в том случае, если принимается, что последние зависят от характера гибридизации углеродного атома, но выбираются таким образом, чтобы они находились в соответствии с теплотами сгорания алифатических соединений. [c.225]

Атом углерода в определенных условиях может потерять один электрон и образовать положительно заряженный карбониевый (карбениевый) катион, или карбкатион. Орбитали оставшихся в атоме трех электронов располагаются в одной плоскости под равными углами (5/7--гибридизация). Стабильные соединения с таким углеродным ионом рассматриваются в гл. 26 и 28. [c.36]

ДЛЯ ряда соединений. Простые связи становятся короче при увеличении ненасыщенности других связей, образованных данным атомом углерода, т. е. при изменении гибридизации углеродного атома от до яр. Можно предположить, что в некоторой степени (но не полностью) это укорочение обусловлено резонансом. [c.226]

В заключение следует отметить, что циклопроп ен и его соединения представляют большой научный интерес для изучения многих теоретических проблем органической химии, таких, как ароматичность и антиароматичность, гибридизация углеродных атомов и природа химической связи, проблема напряжения. Поэтому эти соединения в последнее время привлекают, внимание многих исследователей. [c.111]

Упрочнению связи переходный металл — углерод способствует не только гибридизация валентных орбиталей углеродного атома, но и другие факторы. Устойчивость металлоорганических соединений по Джаффе [559] является функцией средней энергии диссоциации всех связей Ме С, которая зависит от состояния гибридизации углеродного атома и атома металла, от энергии резонанса я-электронов, если такие имеются в органическом радикале, и от стерических эффектов в молекуле. Резонанс типа Ме—С = С—Р [c.104]

Дипольный момент связи С—X в алифатических и ароматических производных не совпадает вследствие различий в гибридизации углеродных атомов и влияния сопряжения в ароматических соединениях. Поэтому для расчета дипольных моментов ароматических производ- [c.187]

Особенно следует подчеркнуть практически неограниченную склонность атомов углерода к образованию между собой ковалентных связей, в результате чего возникают цепи самой разнообразной формы. Такая склонность, но во много раз более ограниченная, обнаруживается только у некоторых соседних с углеродом элементов в периодической таблице — В, Si, Ge, N и S. Благодаря особой прочности (инертности) связей С — С и С — Н становится возмол ньш существование большого числа органических соединений (sp -гибридизация углеродных связей описана на стр. 96). [c.542]

Структура. Во всех перечисленных случаях синтеза углеродные слои сохраняют свою планарность и яр -гибридизацию, а связи атомов фтора располагаются перпендикулярно графитовым слоям. этих соединений равно примерно 1,1 нм. В зависимости от ступени вид решетки изменяется от гексагональной до орторомбической. Если внедренные слои равномерно распределены в объеме матрицы, то соответствующие им дифракционные максимумы отсутствуют и наблюдаются только линии (ккО) углеродной матрицы. [c.410]

В соединениях типа СН4 все связи идентичны. Отсюда и был сделан вывод о таком взаимодействии орбиталей углеродного атома, которое приводит к гибридизации. В зависимости от природы соединения гибридизация может быть зр-, зр - и зр -тппа. [c.161]

Число соединений углерода гораздо больше всех остальных соединений, его не содержащих. Причиной такого многообразия является строение атома углерода, способного 1) образовывать прочные связи с другими атомами углерода, что приводит к формированию цепей и циклов 2) вследствие различного типа гибридизации формировать простые, двойные и тройные связи не только с одноименными атомами, но и другими элементами 3) соединяться с четырьмя различными атомами, что позволяет углеродным цепям разветвляться, давая множество сложных структур. [c.297]

Углеродный скелет простейшего алициклического соединения— циклопропана — представляет собой равносторонний треугольник с валентными углами 60°. Эта величина значительно отличается от нормального, характерного для тетраэдрического расположения валентных связей при атоме углерода в состоянии 5уО -гибридизации (109° 28 ). Неизбежно должны отклоняться от нормального (характерного для тетраэдрического строения) значения и валентные углы при С-атомах в составе циклобутана и циклопентана. На эту особенность строения циклических соединений обратил [c.73]

Во всех многочисленных примерах конформационных равновесий, рассмотренных выше, речь шла о поворотных изомерах вокруг связи между двумя тетраэдрическими углеродными атомами (в 5/7 -гибридизации). Вместе с тем существует много соединений, в которых приходится рассматривать конформации по связям с участием тригонального (находящегося в состоянии -гибридизации) атома углерода. Примером могут служить олефины, где в создании конформеров вокруг одной из связей участвует один тетраэдрический и один тригональный атом углерода [c.254]

Главным фактором, определяющим значение химического сдвига углерода, является гибридизация углеродного атома. Атомы, находящиеся в состоянии sp -гибридизации, резонируют в сильном поле, а s -гибридизованные атомы — в слабом поле. S/D-Гибридизо-ванные атомы кумуленовых соединений дают сигналы в еще более слабом поле. Химические сдвиги атомов углерода, участвующих в образовании тройной связи, ТЭК же как и протонов при этой связи, имеют значения, промежуточные между таковыми для олефиновых и парафиновых атомов углерода (соот етственно для протонов). В табл. ПХ приведены интервалы химических сдвигов атомов углерода в углеводородах и функциональных производных, содержащих атомы углерода в различных валентных состояниях. В спектроскопии ЯМР С разработаны эффективные аддитивные схемы расчета химического сдвига в зависимости от окружения С-атома. Так, для приблизительной оценки ( + 4 м. д.) хими- [c.140]

Для вычисления момента диполя по аддитивной схеме можно использовать значения моментов связей или суммарные моменты групп. Момент диполя связи С—X в алифатических и ароматических производных не совпадает вследствие различий в гибридизации углеродных атомов и влияния сопряжения в ароматических соединениях. Поэтому для расчета моментов ароматических производных рекомендуется пользоваться значениями групповых моментов в монозамещенных бензолах по табл. ПХХП. В той же таблице даны групповые моменты диполя алифатических со- [c.208]

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]

Монокарбонильныг соединения подразделяют в зависимости от типа гибридизации углеродного атома, с которым соединена карбонильная группа. [c.436]

Структуры карбениевых ионов такие же, как и у. насыщенных, углеводородов. При образовании карбенневого иона из олефина (5р -гибридизация) и протона получается структура парафиновой цепк (5р -гибридизация), и такое соединение называют. а-комплексом. Возможно, однако, образование заряженных частиц И при сохранении 5р -гибридизации углеродного атома В этом случае получают я-комплекс, в котором протон делокализован. Квантовохимические расчеты указывают, -ЧТО стабильность сг- и я-комплексов примерно одинакова. Это приводит к заключению о возможности изомерных превращений о- и я-комплексов [c.163]

В статье рассматриваются производные циклопропана, которые имеют семициклические, двойные связи. Обсуждается вопрос о стабильности moho-, ди- и тримети-ленциклопропанов, о характере гибридизации углеродного атома, общего для трехчленного кольца и двойной связи. Много внимания уделено методам синтеза цикло-пропановых соединений с одной, двумя и тремя экзоциклическими двойными связями. Табл.—2, библиогр. — 69 назв. [c.162]

Константы спин-спиновой связи протонов и ядер С разделенных двумя и более связями, значительно ниже, чем между непосредственно соединенными ядрами. Для соединений типа (СНз)зСС они составляют 3,6—6,0 гц при sp -гибридизации углеродного атома С 3,7—6,4 гц при sp -гибридизации и 5,38 гц в нитриле триметил-уксусной кислоты (СНз)зССГ , содержащем sp-гибридизованный атом углерода [52]. [c.126]

Конформационные явления характерны прежде всего для соединений с цепями и циклами из углеродных атомов, находящихся в состоянии хр -гибридизации. У соединений такого типа часто приходится встречаться с энантиомерией (существованием оптически активных соединений) и диастереомерией. Три названных стереохимических явления встречаются и в соединениях с иными типами гибридизации атомов углерода. [c.9]

Исследование полученных соединений показало, что их состав ( xHF, j Fi i(HF)i или iF) сильно зависит от метода синтеза и содержания HF. Связи -F при этом имеют в основном ионную природу. Чистое МСС II ступени Сб,з-6,4Е было получено [6-185] указанным выше путем при фторировании более трех месяцев. По данным [6-166], это соединение состоит из двух фаз с di, равным 0,885 и 0,946 нм. После фторирования в течение шести месяцев получено МСС I ступени e.eF ( ,=0,519 нм). Это МСС имеет структурные характеристики, сходные с Fi i(HF)i. Данные электронной спектроскопии показывают, что МСС e,4F сохраняет планарность углеродных слоев с зр -гибридизацией, а природа -F связей имеет сильно выраженный ионный характер. В МСС j.eF связи -F имеют полуионный характер. Ряд дополнительных данных свидетельствует о том, что чисто ионная связь ограничивается МСС xF, где аг>6. [c.409]

Подведем краткий итог рассмотрению простейших представителен рядов алканов, алкенов и алкинов, содержащих, согласно классическим представлениям, ординарную, двойную и тройную углерод-углеродные СВЯЗИ. В методе локализованных МО этому соответствуют а -, а тс - и о Я -связи. В указанном ряду с ростом кратности связи растет общая прочность, укорачивается расстояние С—С. Вместе с тем благодаря наличию л-связей этилен и ацетилен отличаются от этана химической лабильностью. Одновременно меняется и С—Н-связь в этих соединениях, что можно связать с изменением характера гибридизации орбиталей атома углерода в этом ряду в этане, в этилене и лр в ацетилене) ее длина укорачивается, прочность повьипается, растет и способность к протонизации. Характеристики связей представлены в табл. 24. [c.211]

Кроме бензола, у которого в сопряжении находятся л-электроны кратных связей С—С, к ароматическим системам с п = 1 относятся некоторые гетероциклические соединения, например фуран, пиррол и тиофен, в которых кратные углерод-углеродные связи находятся в сопряжении с неподеленными парами р-электронов таких гетероатомов, как кислород (фуран), азот (пирро.л) и сера (тиофен). В этих соединениях гетероатом связан с двумя атомами углерода, находящимися в состоянии 5р -гибридизации, вследствие чего возникает мезомерное взаимодействие его р-электронов с сопряженными связями С = С. В результате эти пары р-электронов гетероатомов оказываются включенными в характерный для моноциклнческих ароматических систем секстет электронов. [c.310]

Гибридизация. Поскольку энергия s-орбитали ниже энергии р-орбитали, то чем больший s-характер будут иметь гибридная орбиталь, тем ниже будет ее энергия. Отсюда следует, что карбанион при sp-углеродном атоме должен быть более устойчив, чем карбанион при хр -углероде. Так, НС=С , неподеленная пара в котором имеет больший s-характер, чем в СНг=СН- или СН3СН2 (гибридизация sp, sp и sp соответственно), — намного более слабое основание, чем другие два аниона. Этим объясняется относительно высокая кислотность ацетиленов и H N. Другим примером служат спирты и простые эфиры, где неподеленная электронная пара кислорода имеет sp -гибридизацию они являются более сильными основаниями, чем карбонильные соединения, в которых неподеленная пара имеет гибридизацию sp (табл. 8.1). [c.346]

Если нуклеофильные механизмы богаче представлены в алифатическом ряду, то электро( зильные реакции более характерны для ароматических соединений. Это имеет достаточно серьезные причины ароматические системы легко подают я-электроны, создавая центры с повышенной электронной плотностью, которые и подвергаются атаке со стороны электроноакцепторных групп Н+, Р, Вг" , С1+, N0 ", ЫОа, 30зН+, а также ионов металлов Ы ", Ыа."", XHg и др. Местом электрофильной атаки обычно становится атом, имеющий избыток электронов. В органических соединениях такую роль нередко играет карбанион. Предполагается, что его гибридизация приближается к типу 5/ , т. е. тригональна. Исследование кристаллической структуры трицианометида аммония показало, что карбанион имеет почти плоскую тригональную конфигурацию с валентными углами 120°, причем центральный углеродный атом лишь на 0,13 А выходит из плоскости, в которой лежат три атома азота [c.224]

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]

В структурах типа АБ три связи, образованные р-электронами, должны были бы отличаться от четвертой, образованной s-электроном. Однако опыт показывает, что в СН4, I4 и других соединениях такого типа все четыре связи одинаковы. Для объяснения этого факта было введено представление о гибридизации (т. е. как бы выравнивании) связей. Получающиеся в результате гибридизации s-валентности и всех трех р-валентностей (что сокращенно обозначается символом sp ) четыре одинаковые гибридные валентности взаимно ориентируются под углами 109,5°, как это и имеет место у углеродного атома.- [c.544]

Углеродный скелет циклопропана представляет собой равносторонний треугольник с валентным углом 60 эта величина значительно отклоняется от нормального тетраэдрического направления валентностей атома углерода в состоянии хр -гибридизации (109 28 ). Неизбежно должны отклоняться от своего нормального положения валентности атомов углерода, входящих в состав колец циклобутана С4Н8, циклопентана С Н,,. На эту особенность строения циклических соединений обратил внимание в конце прошлого века А. Байер в своей теории напряжения . [c.103]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология