Валентные углы и орбиты

Рис. 13-14. Простая модель образования связей в Н2О, в которой используются только 2р-орбитали кислорода. Согласно такой модели, валентный угол Н—О—Н должен быть равен 90°.

Наличие в молекуле аммиака или в ионе аммония, а также в молекулах метана и воды четырех равноценных гибридных орбиталей (вр -гибридизация) предопределяет их равномерное взаимное расположение в пространстве по направлениям от центра молекулы к вершинам описанного тетраэдра независимо от соотношения между участвующими в образовании связи незанятыми орбиталями. Из-за слабого отталкивания, существующего между орбиталями, участвующими в образовании связи, и незанятыми орбиталями, валентный угол изменяется от 109°28 в молекуле метана (все четыре гибридные орбитали участвуют в образовании связи) до 107°18 в молекуле аммиака (одна орбиталь из четырех не занята) и до 104°30 в молекуле воды (не заняты две орбитали из четырех) 1). [c.36]

Соединения азота с водородом. Важнейшее водородное соединение азота — аммиак N1 3. В молекуле аммиака атом азота находится в состоянии 5р -гибридизации. При этом три гибридные орбитали перекрываются с 5-орбиталями трех атомов водорода, в результате чего образуются три ковалентные связи N—Н на четвертой гибридной орбитали атома азота находится неподеленная пара электронов. Гибридные зр -орбитали ориентированы в направлениях к вершинам тетраэдра. Поэтому валентный угол ННН в молекуле аммиака (107°) близок к тетраэдрическому (109,5°). [c.169]

Образовавшиеся з/ -гибридные орбитали уже имеют форму не исходных орбиталей, а асимметрическую форму р-орбиталей все они направлены к вершинам тетраэдра, где перекрываются с 5-орбиталями электронов атомов водорода. Валентный угол равен 109°28. [c.186]

Образовавшиеся гибридные л/ -орбитали перекрываются друг с другом н орбиталями атома водорода, образуя по две сигма-связи, расположенные вдоль линии, соединяющей центры атомов (валентный угол 180°). Поэтому говорят о линейном строении ацетиленовых углеводородов. Схема образования а- и я-связи [c.197]

В молекуле воды каждый из двух неспаренных 2р-электро-нов кислорода взаимодействует с s-электроном водорода. Орбитали 2р-электронов кислорода взаимно перпендикулярны, поэтому следовало бы ожидать, что при максимальном перекрывании валентный угол между связями должен быть равен 90°. Однако экспериментально найденный валентный угол между связями равен 104,5°. Такое отклонение можно объяснить взаимным отталкиванием не связанных непосредственно между собой атомов водорода. Молекулы, подобные воде, называются угловыми. [c.66]

Диполи воды имеют угловую форму, так как ядра атомов в них образуют равнобедренный треугольник. В основании его расположены два протона, а в вершине — ядро атома кислорода. При этом в молекуле воды две sp -гибридные орбитали атома кислорода образуют две ковалентные связи О—Н (длина которых около 0,1 нм) и остаются еще две неподеленные пары электронов. Валентный угол НОН (104,5 ) близок к тетраэдрическому (109,5" ). [c.279]

Из таблицы видно, что при движении в У-А подгруппе сверху вниз валентный угол Н—Э—И становится все меньше, приближаясь к 90°. В той же последовательности на порядок уменьшается и момент диполя, что можно объяснить наличием в молекуле МНз о -орбитали, которая располагается по другую сторону от атомов водорода и тем самым определяет повышенное значение момента диполя. [c.312]

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]

Ацетилен (этин) НС=СН — родоначальник углеводородов с одной тройной связью общей формулы С Н2 2. В молекуле ацетилена атомы углерода находятся в зр-гибридном состоянии. За счет двух гибридных орбиталей атомы С образуют три сг-связи,(С—Н и С—С). Негибридные р-орбитали (по два от каждого атома С), перекрываюсь, образуют две л-связи, каждая из которых перпендикулярна плоскости я-связи. Молекула ацетилена линейная, валентный угол —180°, длина С—С-связи 0,120 нм (рис. 1). [c.41]

В молекуле сероводорода валентный угол равен 92°, т. е. он почти не отличается от 90°. Прямой угол, как известно, может иметь место в том случае, если валентные связи образуются чистыми (не гибридизованными) р-орбитами центрального атома [12]. В то же время нет причин пре пола- [c.237]

Неэмпирический расчет молекулы сероводорода был проведен только в одноцентровом приближении [4]. Одноцентровые орбиты представлены в виде линейной комбинации атомных орбит, отнесенных к атому серы. При этом предполагается, что электроны атомов водорода также оккупируют одноцентровые орбиты. Одноцентровое приближение значительно упрощает расчет, однако только в некоторых случаях оно дает вполне удовлетворительные результаты. Результаты расчета иллюстрируются следующими цифрами длина связи S—Н 2,509 (2,525 ), валентный угол 89°24 (92°13), дипольный момент 0,6789 (0,362), потенциал ионизации 0,3506 (0,384), полная энергия 397,5891 (—400, 81) 14]. Все величины даны в атомных единицах. Потенциал ионизации определен не как разность энергий нейтральной и ионизированной молекулы [14], а как энергия одной из внешних орбит. Данные по энергии диссоциации не приводятся, но можно ожидать, что они дали бы значительное расхождение с опытом. [c.238]

ОНИ комбинируются, образуя две новые орбитали, называемые р-гибрид-ными орбиталями (рис. 5-13). Каждая р-гибридная орбиталь обладает способностью к перекрыванию, выражаемой величиной 1,93, тогда как для чистой 5-орбитали она по определению принимается равной единице, а для чистой р-орбитали равна ]/ 3. Можно ожидать, что в случае связей, образованных 5р-гибридной орбиталью, валентный угол будет равен 180°. [c.132]

Эти структуры линейны. В случае р -структ фы можно, предвидеть, что валентный угол будет равен 90° (1,571 рад), что отвечает углу между двумя р-орбиталями, однако наблюдаемые углы по величине превосходят это значение, что свидетельствует о вкладе в гибридизацию з-орбитали. [c.66]

Как указывалось (см. рис. 50), молекула воды имеет угловую форму, что согласно теории валентных связен соответствует sp -гибридному состо шию атома кислорода. В молекуле HjO две sp -гибридные орбитали атома кислорода участвуют в образовании двух связей О — Н. На диух других 5/5 -гибридных орбиталях расположены две несвязывающие электронные пары (см. рис. 50). Валентный угол в молекуле воды НОН составляет 104,5°. [c.311]

Теперь уже две зр -гибридные орбитали занимают несвязывающие электронные пары. Отталкивающее действие двух несвязывающих пар проявляется в большей степени. Поэтому валентный угол искажается против тетраэдрического еще сильнее и в молекуле воды НаО составляет НОН = 104,5° (рис. 30). [c.68]

Кроме этого, сама силоксановая связь отличается особенностями электронного строения. Орбитали кремния под влиянием заместителей могут становиться более сжатыми или более диффузными, в зависимости от знака и величины эффективного заряда атома. Это сказывается на электронном распределении и участии валентных Зз-, Зр- и Зй-орбиталей <ремния в электронной структуре и свойствах силоксановой группировки. В зависимости от природы заместителя у атома кремния и структуры соединения валентный угол мостикового атома кислорода в группировке 81-О-81 изменяется от 86° до 180°. [c.595]

Тип молекулы Исходные орбитали атома А Тип гибридизации Число гибридных ор-, битапей атома А Пространствен-йая конфигурация молекул Валентный угол [c.23]

В молекуле воды угол между связями О—Н равен не 90°, как это можно было ожидать, исходя из угла между осями двух р-орбиталей атома кислорода, а приближается к тетраэдрическому (109,5°) и составляет 104,5°. Вероятно, это можно объяснить зр -гибридизацией (см. гл. 3 3.4) четырех атомных орбиталей кислорода, две из которых содержат неподеленные электронные пары, и, не являясь связывающими, лишь искажают валентный угол И—О—Н. sp -Гиб-ридизация, как отмечалось ранее, способствует более полному перекрыванию гибридной орбитали с орбиталью другого атома и, следовательно, упрочняет связь, что приводит к понижению внутренней энергии системы. Из-за sp -гибридизации всех орбиталей азота и в молекуле аммиака угол Н—N—Н близок к тетраэдрическому и равен 106,5°. Такими углами между полярными связями и значениями электрических моментов их диполей (1,51 10-2 для О—Н и 1,31 10 29Кл м для N—Н ) можно объяснить значения электрических моментов 1,84 10 2 Кл м для молекулы HjO и 1,46 х X 10 2 Кл м для молекулы NH3. [c.116]

СОг (рис. 2, 6). При расстоянии между центрами кислорода и водорода в 0,99 A валентный угол равен 105°, т. е. близок к тетраэдрическому. Связь И—О — высокополярна. Положительные заряды в молекуле воды (рис. 3) экранированы одной парой электронов с круговой орбитой, двумя парами электронов с вглтянутыми эллиптическими орбитами, связывающими протоны с кислородом, и двумя уединенными парами, которые создают повышенную электронную плотность у кислорода. Такое строение молекулы обеспечивает нейтрализацию положительных зарядов ядра кислорода, в то время как протоны экранированы не полностью. Преимущест- [c.23]

При зр-гибридизации остаются неизменными, например, орбитали Ру и р , а смешиваются р и -орбитали. В результате получаются две эквивалентные орбитали, направленные под углом 180° по отношению друг к другу (рис. 14). Если в гибридизации участвуют АО, ориентированные в одной плоскости, гибридные орбитали не могут выйти из этой плоскости. Поэтому при гибридизации йзр , если й-и обе р-орбитали лежат в одной плоскости (например, р и Ру,) то четыре гибридные орбитали направлены к вершинам плоского квадрата. Валентный угол равен 90°. В некоторых случаях можно определить набор гибридизующихся орбиталей после исключения орбиталей, используемых на образование я-связи. Например, в молекуле С2Н4 каждый атом углерода отдает одну р-орбиталь на образование я-связи, остальные валентные орбитали углерода вступают в зр2-гибридизацию. В ацетилене два атома углерода соединены а-связью за счет гибридных р-ор-биталей и двумя я-связями. [c.32]

Как указывалось (см, рис, 51), молекула воды имеет угловую форму. Согласно теории валентных связей в молекуле Н2О две рЗ-гибридные орбитали атома кислорода участвуют в образовании двух связей О—Н. На двух других ридных орбиталях расположены две несвЯзывающие электронные пары (см. рис. 51). Валентный угол воды г НОН составляет 104,5°. [c.341]

Атом азота. В основном состоянии атом азота имеет три непарных р-электрона и пару несвязывающих электронов на -орбитали. Его электронная конфигурация 2 2р . В этом валентном состоянии атом азота выступает в большинстве органических соединений как трехвалентный. Три неспаренных р-электрона образуют три ст-связи. Это состояние реализуется в ЫНз, МНгОН, ЫНгКНг и их органических производных. р -Состояние отвечает геометрической структуре тригональной пирамиды с атомом азота в вершине. Валентный угол вследствие расталкивания четырех электронных пар (теория Гиллеспи) превышает 90°, т. е. угол между осями облаков р-электронов [c.47]

Основные типы конфигурации связей в соединениях серы представлены в табл. 16.1 (построенной по аналогии с табл, 11.1 для производных кислорода). Молекуле ЗНг мы для простоты приписываем р -гибридизацию, хотя валентный угол в этой молекуле близок по своей величине (92°) к значению, ожидаемому для р-связей. Информация о других молекулах ЗКг приведена в табл. 16,2 (разд. 16.4). Стереохимия соединений серы гораздо сложнее стереохимии кислородных производных, потому что при образовании химических связей сера может использовать не только 5- и р-, но и -орбитали. Хотя длл серы гораздо характернее образование двух или четырех а-ко-валентных связей, чем трех, последние все же найдены в 80з, сульфооксидах К23 = 0, солях сульфония (Рз5)Х и в некоторых оксо-ионах. То обстоятельство, что большинство связей 8—О имеет кратность, большую единицы, не осложняет стереохимию, потому что валентные углы определяются числом а-свя-зсй и неподеленных электронных пар (табл. 16.1). [c.437]

Молекула аммиака КН, также полярна (ее геометрическая форма показана на рис. 47,а) атом N- находится в состоянии / -гибридизации и в одну из вершни направлена неподеленная пара электронов атома азота (незавершенный тетраэдр). В отличие от аммиака молекула тетрахлорида углерода СС , неполярна атом С+ также имеет р -гибридизацию орбита-лей, что отвечает геометрии правильного тетраэдра (валентный уголь 109,5 , см. рис. 47,6). Однако н в молекуле ЫНз, н в молекуле СС , каждая связь (Ы—Н, С—С ) полярна. [c.135]

Ядерные квадрупольные константы, определенные для молекулы обладают ярко выраженной асимметрией. Если принять валентный угол в молекуле равным 90°, то р- орбита не может привести к появлению какой-либо асимметрии. Для объяснения асимметрии было сделано предположение о spii-гибридизации орбит серы и на основе экспериментальных значений ядерных квадрупольных констант вычислены коэффициенты, определяющие вклад исходных атомных орбит в гибридную орбиту [13]. Валентному состоянию серы приписывалась при этом конфигурация [c.238]

Однако невозможно изменить валентный угол ССС, не изменяя одновременно гибридизацию орбиталей углеродного атома, направленных в сторону атома кислорода. При валентном угле, меньшем 120°, содержание s-компоненты в этой орбитали должно было бы увеличиваться и соответственно длина связи СО должна была бы уменьшаться. Многие химики предпочитают интерпретировать изменения v O при изменении размеров цикла именно с этой точки зрения. Хелл и Збинден [36] составили таблицы многочисленных данных для циклических систем, на основании которых пришли к заключению, что наблюдаемые значения частот довольно хорош о коррелируются с величинами скоростей гидролиза и что изменение гибридизации является основным фактором в изменении частот. Дешемпс [37] пришел к аналогичному выводу, сравнивая значения v O фульвеновых кетонов с порядком связи, вычисленным по методу ЛКАО , хотя он указал также на некоторые расхождения, которые не могут быть объяснены с помощью этого метода. [c.144]

Можно предсказать, что изогнутыми будут молекулы НаХ, содержащие 5—8 валентных электронов, как это и было обнаружено экспериментально. Дальнейшие подробности можно представить себе даже при скромном воображении. Например, ВНа, имеющая только один электрон на х -орбитали, должна возбуждаться до а . -уровня с большим трудом, чем КНаиНаО, имеющие дважды занятые лц-орбитали. Валентный угол в ВН равен 131°, а в КНа и НаО, в согласии с предсказанием, 103,4 и 105,2° [15]. Аналогично линейная СНа в триплетном состоянии должна изгибаться труднее, чем в синглетном поскольку в последнем имеется дважды занятая одна из Пц-орбиталей. Валентный угол составляет 136° для триплетного состояния и 102,4° для синглетного состояния. [c.190]

О гибридизации орбиталей позволяет сделать вывод что 5- и р-орбитали одного атома могут образовать две более прочные ковалентные связи, если они комбинируются, образуя две новые орбитали, называемые р-гибридными орбиталями (рис. 5-13). Каждай 5р-гибридная орбиталь обладает способностью к перекрыванию выражаемой величиной 1,93, тогда как для чистой 5-орбиталй она по определению принимается равной единице, а для чистой р-орбитали равна УЗ. Можно ожидать, что в случае связей, образованных зр-гибридной орбиталью, валентный угол будет равен 180°. [c.159]

Электронное строение молекулы бензола. Свойства бензола интерпретируются теорией молекулярных орбит следующим образом. Каждый атом углерода может иметь три связи, гибридизован-ные тригонально по типу зр и лежащие в одной плоскости (см. том I 5.9, рис. 41). При этом наиболее прочная о-связь образуется в том случае, когда валентный угол имеет значение 120°. Эти условия выполнены в уникальном случае щестиуглеродного цикла, поэтому бензол имеет плоский цикл, прочно связанный 0-связями (рис. 18,а). Эти условия также являются идеальными для многократного перекрывания р-орбит (рис. 18,6). Так как система циклическая, каждая р-орбита перекрывает орбиты соседних атомов со специфической широкой делокализацией [c.124]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология