Гибридизация и геометрия

Гибридизация в молекулах аммиака и воды. Мы вкратце обсудили геометрическое строение соединений бериллия, бора и углерода, пользуясь концепцией гибридизации. При дальнейшем движении по периоду вправо мы переходим к соединениям азота и кислорода, геометрия которых уже обсуждалась в рамках чистых р-орбиталей. Такое рассмотрение нельзя признать целиком удовлетворительным, если помнить, что экспериментальные значения валентных углов в молекулах HgN (107°18 ) и Н О (104°ЗГ) больше, чем между чистыми р-орбиталями (90°). С другой стороны, экспериментальные величины гораздо ближе к 109°28 — тетраэдрическому углу при sp -гибридизации связей. Так возникла идея о существовании общей для всех элементов второго периода гибридизации атомных s- и р-орбиталей. В применении к молекулам HgN и HjO это выглядит так, как показано на рис. III. 15. Октет электронов вокруг каждого центрального атома располагается на четырех sp -гибридных орбиталях, причем в моле- [c.183]

В последующих курсах по органической химии студенты будут встречать еще одно вводимое здесь представление - гибридизация атомных орбиталей. Преподаватель должен сам рещить, как ему быть с введением математического описания гибридизации, но в любых курсах обязательно следует обратить внимание учащихся на направленный характер полученных гибридных орбиталей и соответствующую молекулярную геометрию. Раздел о кратных связях в соединениях углерода можно использовать для иллюстрации основных положений метода гибридизации орбита-лей. [c.577]

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]

Каково строение молекул метана, этилена, ацетилена (тип связи, вид гибридизации, геометрия молекулы) [c.261]

Такой тетраэдрической направленности всех четырех одинаковых (по прочности и длине) ковалентных сг-связей атома углерода с другими атомами отвечает sp -гибридизация его валентных орбиталей (см. разд. 4.5.6 и рис. 29.2). Данная геометрия следует и из концепции отталкивания электронных пар валентной оболочки углерода, когда четыре связывающих электронные пары стремятся удалиться, как можно дальше друг от друга (см. разд. 4.5.5). Химическая связь в таких соединениях углерода в значительной мере локализована между парами атомов и двухэлектронна. В этой связи предполагается, что коллективные свойства молекулы, т. е. свойства, определяемые движением сразу всех электронов, будут аддитивными. Экспериментальные данные во многих случаях подтверждают это. В молекулах с тетраэдрическими связями атомов углерода длины химических связей и их прочность для одной и гой же пары атомов приблизительно постоянны. [c.552]

Ниже изображены структуры различных малых молекул и приведены сведения об их применении. Постройте молекулярные модели этих соединений и попытайтесь определить их гибридизацию, геометрию и другие свойства. [c.69]

Укажите гибридизацию центрального атома и предскажите молекулярную геометрию СН3. [c.597]

История развития этих теорий служит иллюстрацией утверждения, что неверную теорию всегда можно усовершенствовать, но никогда нельзя доказать, что она окончательно правильна. Успешное объяснение теорией валентных связей координационной геометрии и магнитных свойств комплексов не дает гарантии правильности этой теории или хотя бы правильности ее подхода. Каков, например, правильный ответ на вопрос-обусловлено ли расщепление уровней 2д и образованием молекулярных орбиталей (точка зрения теории поля лигандов), электростатическим отталкиванием (теория кристаллического поля) или выбором шести орбиталей для гибридизации (теория валентных связей) А может быть, неверны все три точки зрения, и когда-нибудь мы будем относиться к теории поля лигандов с тем же снисхождением, с каким сейчас относимся к теории валентных связей [c.246]

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

Геометрия гликозидной связи С—N такова, что планарный (5р -гибридизация) пурин или пиримидин направлен под углом, близким к прямому, к почти плоскому сахарному кольцу (рис. 3.4), благодаря чему основания в двойной спирали способны образовывать стопочную структуру, так что между основаниями возникают гидрофобные взаимодействия, дополнительно стабилизирующие спираль. [c.115]

Это как бы отвечает образованию некоторой обобщенной орбитали атома. Свойство орбиталей одного центра смешиваться между собой с образованием новых орбиталей было введено в методе ВС для объяснения геометрии отдельных молекул и получило название гибридизации. [c.135]

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]

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]

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]

В состоянии 5р -гибридизации атом углерода связан с четырьмя заместителями. Если представить себе атом углерода находящимся в центре тетраэдра, то заместители расположатся в углах тетраэдра. Примером может служить молекула метана, геометрия которой приведена ниже [c.14]

Представление о гибридизации позволяет наглядно описать геометрию образующейся молекулы, исходя из направленности гибридных орбиталей. Некоторые типы гибридизаций являются очень характерными и повторяются в многочисленных соединениях. Так, гибридизация зр приводит к возникновению из двух орбиталей зи р (например, р двух гибридных орбиталей зр, электронные облака которых имеют вид асимметричных гантелей и вытянуты вдоль оси X, образуя угол 180° друг, с другом. Доля участия АО в гибридной орбитали (ГО) пропорциональна квадрату [c.30]

Гибридизация орбиталей. Как уже было показано, в соединениях трехвалентного азота, двухвалентного кислорода и одновалентного фтора для образования ковалентных связей могут быть задействованы р-орбитали. Существование соединений четырехвалентного углерода или азота не удается адекватно объяснить, формально используя для образования четвертой связи 25-орбиталь. Как уже не раз говорилось, наиболее подходящие орбитали для образования связей —те, геометрия которых обеспечивает максимальное перекрывание, как, например, р-орби-таль 5-орбиталь со сферической симметрией оказывается менее подходящей. Для четырехвалентных атомов может быть найдено [c.16]

Скелет бензола можно построить из шести атомов углерода и шести атомов водорода, выстроенных в правильный шестиугольник и соединенных а-связями, которые образовались за счет перекрывания 5р -орбиталей углеродного атома и -орбитали атома водорода. Согласно геометрии хр -гибридизации (разд. 1.2), все углы С—С—С равны 120°, что удовлетворяет требованию гексагональной симметрии. В результате у каждого атома углерода на р-орбитали остается по одному электрону, как это показано на схеме I. [c.48]

Таблица 12. Геометрия для различных гибридизаций с участием s-, p-,

Орбитали центрального атома, участвующие в образовании связи, подвергаются гибридизации. Тип гибридизации определяется числом, природой и электронной структурой лигандов. Гибридизация электронных орбиталей комплексообразователя определяет геометрию комплекса. [c.161]

Геометрия молекул. Гибридизация [c.64]

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]

Радикалы со свободной валентностью на углероде бывают двух типов о-радикалы и л-радикалы. В о-радика-ле неспаренный электрон находится на я-орбитали, которая сохраняет гибридизацию атома С, несущего свободную валентность, характерную для него в составе соответствующей молекулы. Геометрия атомов в таком радикале близка к таковой для молекулы. Например, в вииильном радикале угол С = С—Н равен 140—150° (в молекуле этилена ф=120°), а не 180°, как это было в случае р-электрона. Для а-радикалов практически от- [c.138]

При обобщении знаний учащихся о структуре веществ весьма эффективно использование наложений графопособий для характеристики геометрии и пространственного строения молекул (например, молекул фтороводорода и воды, воды и аммиака, аммиака и метана). При изучении типов гибридизации электронных орбиталей метод наложения позволяет проследить последовательность изменения энергий связей, форм электронных облаков, величин валентных углов и т. д., что обеспечивает более целенаправленное понимание теоретических вопросов. Новые возможности открывают прием, обратный наложению,— снятие транспарантов, что позволяет выделить детали, укрупнить их, освободив фон от других частей изображения. Так, в обучении химии снятие дает возможность выделить формулы веществ в уравнениях реакций, тепловые эффекты реакций, показать закономерность изменения свойств, физических констант и т. д. [c.130]

Напомним, что ЛМО — это орбитали молекулы, их не надо смешивать с гибридными орбиталями в методе ВС. В методе ВС часто объясняют геометрию и другие свойства молекул, используя гибридизацию связей. Как показал Йоргенсен, применение гибридизации в методе ВС во многих случаях неоправданно, именно в атомах с зарядом ядра 7> 13,, так как при этом не учитывается, что ns-, пр-к (п—1) г-орбитали у элементов бо льших периодов часто сильно отличаются радиальными составляющими волновых функций максимумы последних далеко отстоят друг ог друга, что делает линейную комбинацию неэффективной. Так, для металлов группы железа средние радиусы атомов для 311-, 4.у- и 4р-состояний относятся, как 1-,3 4. Подробно см. статью Йоргенсена Крах теории гибридизации [30]. [c.253]

По непрямому электронному спин-спиновому взаимодействию можно сделать ряд общих выводов, которые следует учитывать при интерпретации спектров. В отличие от расщепления, вызванного химическим сдвигом, расщепление за счет взаимодействия спинов ядер не зависит от величины внешнего поля Н . Влияние непрямого спин-спинового взаимодействия может сказаться на нескольких связях. Однако с увеличением числа связей между взаимодействующими ядрами оно быстро уменьшается. Если взаимодействующие ядра связаны более чем тремя о-связями, то расщепления чаще всего не наблюдается. Напротив, до девяти связей дальнего порядка можно обнаружить в том случае, если их взаимодействие происходит по п-связям. При взаимодействии ядер, характеризующихся равными химическими сдви гами, расщепления в спектре не наблюдается (например, при взаимодействии протонов СНа-группы). Вне пределов этого условия величины констант взаимодействия зависят от порядка связей и их геометрии в молекуле. Отметим, что они занисят и от длины связей, величины валентного угла, типа гибридизации в атоме, осуществляющем связь, и от электроотрицательности имеющихся заместителей. [c.259]

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]

Примером молекулы с ненасыщенными связями является молекула бутадиена. Приведем некоторые данные ее расчета методом ЧПДП. Предполагалось, что геометрия моле-ку.ры бутадиена удовлетворяет условиям зр -гибридизации атомов углерода и молекула лежит в плоскости (х, у) (рис. 14). Заметим, что вывод молекулы из плоскости, например, [c.95]

Гибридизация орбиталей затрагивает не только атом углерода. Геометрия большого числа молекул определяется гибридизацией орбиталей атомов. Приведем только один пример — молекулу хлорида бора ВС1з. Электронная конфигурация бора — 1я 25 2р три эквивалентные связи В — С1 могут осуш ествляться только с помош ью [c.69]

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]

Приведенные в табл. 3 и 4 геометрические конфигурации искажаются в двух случаях во-первых, при неравноценности лигандов во-вторых, при наличии стереохимически активной неподеленной электронной пары. Если центральный ион имеет в валентном слое свободную электронную пару, то у переходных элементов такая пара, обычно принадлежащая -подуровню, не участвует в гибридизации и не влияет на геометрию комплекса. Так, и Т и Со дают октаэдрические комплексы, хотя Со + имеет на пять электронов больше. [c.37]

К. Ч. Геометрия комплекса Возможная гибридизация АО иена металла, образующих а-связи Возможная гнбри металла, образ сильные дизадия АО иона ующих т -СВЯЗИ слабые [c.204]

Молекулы монофторидов, естественно, линейны. Структура трифторидов — тригональная бипирамида, два угла в основании которой заняты неподеленньши электронными парами галогена в состоянии -гибридизации. Согласно методу МО трифториды характеризуются неравноценными связями Г—Р одной трехцентровой Р—Г—Р и одной двухцентровой Г—Р. Молекулы пентафторидов имеют форму тетрагональной бипирамиды, одну из вершин которой занимает неподеленная электронная пара галогена. Метод МО принимает в ГРз наличие двух трехцентровых связей и одной двухцентровой. Молекула 1Р, имеет геометрию пентагональной бипирамиды, что согласно методу ВС отвечает зр -гибридизации орбиталей центрального атома иода. [c.357]

В атомах с -электронными орбиталями гибридизация приводит к образованию более сложных конфигураций электронных облаков. Гибридизация с участием /-электронных состояний пока еще почти не разработана. В табл. 12 приведена геометрия гибридных орбиталей в зависимости от типа гибридизации центрального атома. Данные табл. 12 показывают, что геометрическая модель соединения определяется состоянием -электронов центрального атома, участвующих в гибридизации. Так, при зр й -гибриди-эации с участием - и -орбиталей получим октаэдр, а с [c.107]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология