Дипольные моменты гибридных орбиталей

В ионе аммония каждый атом водорода связан с атомом азота общей электронной парой, одна из которых реализована по донор-но-акцепторному механизму. Важно отметить, что связи Н—N. образованные по различным механизмам, никаких различий в свойствах (например, в энергии связи, дипольном моменте связей и т. д.) не имеют, т. е. независимо от механизма образования возникающие ковалентные связи равноценны. Указанное явление обусловлено тем, что в момент образования связи орбитали 2в- и 2р-электронов атома азота изменяют свою форму. В итоге возникают четыре совершенно одинаковые по форме орбитали. Поскольку форма этих новых орбиталей есть нечто среднее между формами 8- и р-орбиталей, то эти новые орбитали принято называть гибридными, а процесс их возникновения — гибридизацией атомных орбиталей (б). [c.36]

Валентные электроны атома азота займут четыре sp -гибридные орбитали. На трех из них расположится по одному электрону эти орбитали образуют связи с атомами водорода. Четвертая орбиталь будет занята двумя электронами, не образующими химической связи. Как показывают исследования, дипольный момент аммиака обусловлен в основном этой неподеленной парой электронов. [c.169]

Степень окисления —3. Аммиак молекула ЫНз имеет форму тригональной пирамиды НЫН=107°, ее дипольный момент равен 1,460. Согласно теории валентных связей (ВС) атом азота в ЫНз находится в состоянии 5/ -гибридизации связующими являются три гибридные орбитали, четвертая — несвязующей. Энергетическая диаграмма молекулярных орбиталей ЫНз приведена на рис. 17.9. [c.438]

Интересно отметить, что дипольный момент диоксида азота NO2 составляет всего 0,29 D. Дело в том, что молекула NOj — частица с нечетным числом электронов, имеющая один неспаренный электрон. Этот электрон в значительной степени локализован и занимает одну из трех sp -гибридных орбиталей атома азота. Поскольку гибридная орбиталь дает несимметричное распределение электронной плотности относительно ядра, возникает дипольный момент, обусловленный неспаренным электроном, причем направление его вектора противоположно направлению дипольного момента нитрогруппы (рис. 32). [c.83]

Какая из гибридных орбиталей sp. sp - или sp обладает наибольшим дипольным моментом [c.45]

Так как каждая связь между атомами О н С двойная (одна а и одна я), для образования двух л-связей потребуется участие двух р-орбиталей атома углерода. Оставшиеся 5- и р-орбитали дают две гибридные орбитали вида зр, образующие угол в 180°. Молекула СОг имеет линейное строение, дипольный момент молекулы равен нулю [c.31]

Мы знаем, что за счет распределения пары связывающих электронов в молекулах галогеноводородов возникает момент р-св [см. уравнение (381)]. Электроны неподеленной пары атома галогена В также могут внести свой вклад в дипольный момент молекулы в случае, если они находятся на гибридных орбиталях. [c.185]

В соединениях типа ЭХ а связи с тремя соседними атомами осуществляются за счет перекрывания трех гибридных орбиталей и такие молекулы имеют плоское треугольное строение (дипольный момент равен нулю). [c.305]

В заключение следует заметит, что не все валентные электроны данного атома принимают участие в образовании связи. Помимо связывающих и разрыхляющих электронов, могут быть неиспользованные электроны, представленные в виде электронных пар с компенсированными спинами (их обычно называют неподеленными электронными парами ). Эти пары могут принимать участие в образовании дополнительных связей". Так наприме р, если бы ковалентные связи в молекуле Н3О образовывались за счет чистых ру- и р -электронов (см табл, 2), то валентный угол должен был бы быть равным 90°, Однако опыт дает значительно большую величину угла (105°), весьма близкую к величине угла в тетраэдрической конфигурации. Это означает, что обе неподеленные пары электронов (25, 2р ,) образуют гибридные орбитали. Другой пример — молекула ЫН3, где валентный угол равен 107°, что также значительно больше прямого угла и почти совпадает с углом в тетраэдрической конфигурации. Если неподеленная пара электронов образует гибридную орбиталь, то, очевидно, центр тяжести ее электронного облака не совпадает с ядром облака. Это приводит к возникновению собственного дипольного момента атома. Весьма вероятно, что наблюдаемые дипольные моменты молекул НаО [c.45]

Строение тиофена и фурана аналогично детально обсужденному выше строению пиррола, с той лишь разницей, что в гетероцикл вместо фуппы КН включен атом серы или кислорода соответственно. Гетероатом предоставляет одну пару электронов для образования ароматической системы, так же как и в случае пиррола, а другая пара электронов, не включенная в ароматическую систему, занимает лр -гибридную орбиталь, расположенную в плоскости цикла. Канонические формы тиофена и фурана полностью аналогичны каноническим структурам пиррола. Однако большая электроотрицательность атомов серы и кислорода по сравнению с атомом азота определяют меньший вклад поляризованных канонических структур с положительно заряженным гетероатомом в истинное строение гетероциклических молекул. Для тиофена и фурана мезо-мерное смещение электронной плотности от гетероатома к атомам углерода цикла не перекрывает индуктивную поляризацию молекул в результате смещения электронной плотности к гетероатому (определяемые индуктивной поляризацией дипольные моменты тетрагидротиофена и тетрагидрофурана, равные 1,87 и 1,68 В соответственно, все же больше, чем дипольные моменты соответствующих ароматических молекул). В целом, молекулы тиофена и фурана представляют собой диполи со смещением электронной плотности к гетероатому [c.22]

Свойства гексафторида серы крайне интересны. В этом соединении в образовании связей принимают участие обе доступные для гибридизации Зс -орбитали, и связывающие электроны серы находятся на зр с -гибридных орбиталях, направленных к вершинам октаэдра. Высокая симметричность молекулы приводит к отсутствию дипольного момента, несмотря на большую полярность связи 8—Отсюда слабые межмолекулярные взаимодействия, а значит, низкая температура кипения. При обычных условиях 8Еб - газ. Отсутствие дипольного момента и высокий потенциал ионизации делает 8Гв одним из лучших газообразных изоляторов - он используется для заполнения высоковольтных выключателей. Отсутствие доступных вакантных орбиталей, иными словами, координационная насыщенность серы в 8Гв приводит к исключительной кинетической инертности этой молекулы. Несмотря на то что реакция гидролиза [c.275]

Из приведенных выще рассуждений можно также заключить, что независимо от метода расчета (ВС или МО) во всех случаях, когда связь является результатом почти полного спаривания между собой двух орбиталей соседних атомов, эти орбитали почти всегда будут гибридными, причем степень гибридизации такова, что каждая отдельная связь лишь слегка по-лярна. Так, внутренние полярности связей СН, ЫН и ОН весьма. малы. Результирующий дипольный момент молекулы ча-сто почти полностью обусловлен неподеленными электронами. [c.238]

Кроме формальных зарядов атомов, дипольные моменты молекул, групп или связей отражают также так называемые атомные составляющие дипольного момента, обусловленные асимметрией расположения неподеленных электронных пар на гибридных орбиталях, например у атома азота в аммиаке и аминах [c.187]

Молекулы с учетом 4 гибридных орбиталов азота можно изобразить с помощью рис. 115. Моменты связей Ы —Р действительно больше, чем моменты Ы —Н, а поэтому после вычитания их из атомного момента гибридного облака уединенной пары электронов мы и получаем малую величину дипольного момента для ЫРз. [c.243]

Следует иметь в виду, что на величину дипольного. момента молекулы влияет не только полярность отдельных связей и геометрическая структура молекулы, но и наличие неподеленных электронных пар на гибридных орбиталях (см. стр. 139). [c.127]

Это результат сложения векторов моментов связей О—Р и двух неподеленных пар электронов на гибридных орбиталях атома кислорода в незавершенно-тетраэдрической форме молекулы ОР., Значение дипольного момента д единицах СИ 0,297 Д = 9,9М0-з Кл-м [44]. [c.530]

Как показывают рис. 39, 41 и 42, гибридные электронные облака смещены относительно ядра атома. Поэтому центр электрического заряда неподеленной электронной пары, находящейся на гибридной орбитали, не совпадает с положением атомного ядра, т. е. с центром имеющегося в атоме положительного заряда. Такое смещение заряда неподеленной электронной пары приводит к появлению дипольного момента, вносящего существенный вклад в суммарный дипольный момент молекулы. Из этого следует, что полярность молекулы зависит не только от полярности отдельных связей и их взаимного расположения (см. 41), но и от наличия неподеленных электронных пар на гибридных орбиталях и от пространственного расположения этих орбиталей. [c.135]

Наиболее интересен пример с оксидом углерода. Разность электроотрицательностей кислорода и углерода А (ЭО) = I. Между тем дипольный момент молекулы очень мал ц(СО) = 0,37-Кл-м (0,112 Д). Более того, как установлено радиоспектроскопическими методами, отрицательный полюс диполя в молекуле СО находится на более электроположительном атоме углерода, а не на кислороде, как следует из концепции электроотрицательности. Объяснение этому дает рассмотрение диаграммы молекулярных орбиталей СО (см. 33). Дипольный момент, создаваемый несимметричным распределением заряда на связывающих 4ст1я-орбиталях, компенсируется дипольным моментом неподеленной пары на 5ст-гибридной орбитали. Последняя сосредоточена вблизи ядра углерода и направлена в сторону, противоположную ядру кислорода. Благодаря этому результирующий диполь очень мал, и его отрицательный полюс неожиданно оказывается на атоме углерода. [c.138]

В соответствии с принципом локализованных связей неподеленные пары, электронов в таких соединениях, как аммиак или вода, должны занимать орбитали, близкие к р -гибридным орбиталям, поскольку в обоих случаях валентные углы незначительно отличаются от тетраэдрических углов (109°). р -Гибридная орбиталь очень несимметрична центр орбитальной плотности у нее не совпадает с ядром. Таким образом, электрон, расположенный на такой орбитали, дает большой вклад в дипольный момент молекулы (рис. 4.8). Действительно, как показывают наиболее совершенные расчеты по методу МО, ббльшая часть дипольных моментов таких молекул, как ЫНз или НаО, обусловлена неподеленными парами. Диполи этого типа оказываются чрезвычайно полезными при образовании комплексов [c.189]

Конечно, не все 6—й переходы можно наблюдать экспериментально, поскольку интенсивность пиков не равна нулю только в тех случаях, когда при переходе изменяется электрический дипольный момент. При р- р-, - - -переходах дипольный момент не изменяется, поэт.ому они называются запрещенными. При 5- р-переходах происходит изменение дипольного момента, поэтому они разрешены правилами отбора. Объяснение не равной нулю интенсивности запрещенных — -переходов состоит в том, что в переходе участвуют электроны не чистых -орбиталей, а имеющих некоторый р-характер, т. е. переходы происходят между гибридными р-орбиталями с различным р-вкладом. Этот р-вклад может возникать из-за того, что в комплексе отсутствует центр симметрии, так что связывающие орбитали не идентичны. Когда комплексные ионы симметричны, наличие полосы объясняется вибронным механизмом, по которому переход происходит, когда колеблющийся комплекс приобретает конфигурацию, не имеющую центр симметрии. [c.311]

При перекрывании гибридных У-орбиталей с 5-о ита-лями четырех атомов водорода образуются четыре <г-связи (рис. 14). Молекула СН4 имеет форму Тетраэдра. Дипольный момент этой молекулы (т. е. векторная сумма дипольных моментов связей С—Н) равен нулю, следовательно, молекула является неполярной. [c.130]

Перечислим еще несколько факторов, оказывающих влияние на распределение заряда в молекуле. Во-первы.х, определенный вклад вносят неподеленные пары электронов на гибридных орбиталях. Как нетрудно видеть из рис. 14, средняя координата электрона, находящегося на гибридной орбитали, не совпадает с координатой атомного остова. Следовательно, тахая пара электронов создает дипольный момент, направленный в сторону атома. Этот момент диполя суммируется с дипольными моментами связей. В качестве примера рассмотрим молекулы NHз и ЫРз (рис. 32). Сравнение электроотрнцательностей атомов Н (2,1), N (М) и Р (4,0) показывает что связи М—Н и М-Р должны обладать близкими дипольными моментами. Однако в случае аммиака ЫНз дипольные моменты направлены в сторону атомов Н и должны суммироваться [c.90]

Молекулы СО и СО2 ввиду особой важности заслуживают отдельного изучения. Основные вопросы возникают в отношении молекулы СО. Какая в ней связь — двойная или тройная, почему ее дипольный момент имеет незначительную величину 0,Ш, почему полярность молекулы отвечает схеме С"0+ Наиболее просто начать рассмотрение с молекулы СО2, о которой известно, что она линейна. Очевидно, что, поскольку рассматриваются 0-электроны, атом углерода должен быть гибриди-зован приблизительно так же, как в ацетилене. Именно гибридные АО s px образуются из орбиталей 2s и 2р , аналогичных изображенным на рис. 8.5 (направление х выбрано вдоль оси молекулы). Эти гибридные АО перекрываются с соответствующими орбиталями йрх атома кислорода (возможно, содержащими небольшую примесь состояния 2s) так, что образуются две локализованные а-связи. Остальные электроны представляют собой две пары внутренних (25)2-электронов двух атомов кислорода и восемь электронов ру и pz, из которых шесть относятся к двум атомам кислорода, а два — к атому углерода. [c.239]

Изучение природы дипольного момента двухатомной молекулы, проведенное Коулсопом [2] и Малликеном [3] (гл. И), показывает, что полярность связи определяется не только эффективными зарядами, локализованными на образующих связь атомах, но и такими вкладами, как атомный (гибридизационный) и гомополяриый диполь, а также диполь, обусловленный наличием неподеленных пар электронов на гибридных орбиталях. Точный учет влияния всех перечисленных факторов в настоящее время затруднителен, и [c.69]

Ту же картину наблюдаем мы и в трехатомной. молекуле воды (точечная группа Сг ). Дипольный момент ее, как известно, является одним из самых высоких в молекулах такой симметрии и равен 1,861), хотя, как показывают расчеты, внутренние полярности связей О Н (как и связей СИ, ЫН) не слишком велнки. Это определяется, по современным воззрениям, примерно равной электроотрицательностью гибридных атомных орбиталей, ответственных за связи в соответствующих молекулах. Поэтому высокий дипольный момент. молекулы Н2О, как и К Нз, следует приписать в значительной мере влиянию неподеленной электронной пары на атоме кислорода. [c.83]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология