Аммиак из гибридизации орбиталей

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]

Существуют различные способы гибридизации в зависимости от характера взаимодействующих орбиталей. Так, при образовании молекулы аммиака одна з-орбиталь и три р-орбитали превращаются в четыре одинаковые гибридные орбитали. Это ар -гибридизация. При этом в молекуле аммиака в образовании связи участвуют три орбитали из четырех равноценных гибридных орбиталей, которые перекрываются с -орбиталями атомов водорода, а в ионе аммония в образовании связи участвуют все четыре орбитали. [c.36]

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]

Какой тип гибридизации атомных орбиталей азота имеет место при образовании молекулы аммиака. Какую геометрическую форму в связи с этим имеет эта молекула Дать схему перекрывания электронных облаков. [c.146]

Угол между связями в молекуле воды равен 104,5°. В молекуле NHa (рис. 17) этот угол еще больше (107,3°), т. е. ближе к тетраэдрическому (109°28 ). Чем это можно объяснить Ведь у атома кислорода в образовании химической связи участвуют два неспаренных р-электрона, а у атома азота — три неспаренных / -электрона, облака которых гантелеобразны. А как вам уже известно, гантелеобразные облака р-электронов располагаются в пространстве взаимно перпендикулярно. Поэтому угол между ними должен быть 90°, а не 104,5° или 107,3°. Задумываясь над этим вопросом, ученые пришли к выводу, что при образовании молекул воды и аммиака, так же как и при образовании молекул метана, характерна гибридизация орбиталей по типу sp . [c.78]

В аммиаке орбитали атома азота представлены тремя 2р-орби-талями, оси которых взаимно перпендикулярны, и 25-орбиталью, занятой неподеленной парой электронов. В соединениях может наблюдаться тригональная 5р2-гибридизация, в результате которой образуются три валентные орбитали, а неподеленная пара занимает четвертую орбиталь. В гетероциклических соединениях, например в пиридине или пирроле, атом азота находится в состоянии, близком к тригональной р -гибридизации. В молекуле пиридина две из трех ар -орбиталей используются для ст-связи атома азота с соседними атомами углерода, третья, занятая неподеленной парой, в связывании не принимает участия. Все эти орбитали лежат в плоскости молекулы. Пятый электрон азота находится на р-орбитали ее ось перпендикулярна плоскости молекулы и параллельна плоскостям р-орбиталей атомов углерода. Этот электрон азота и принимает участие в сопряжении с л-системой атомов углерода кольца. [c.175]

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]

Гибридизацией орбиталей следует объяснить тот факт, что валентные углы связей у молекул воды и аммиака меньше тетраэдрического (см. рис. 1.8 и 1.9). При образовании молекул воды [c.48]

Гибридизацией орбиталей объясняется и тот факт, что валентные углы связей у молекул воды и аммиака меньше тетраэдрического [c.72]

В молекуле аммиака атом азота находится в состо.янии sp -гибридизации, причем на одной из его гибридных орбиталей находится неподеленная электронная пара. Поэтому при донорно-акцепторном взаимодействии молекулы NH3 с ионом Н+ образуется ион NHJ, имеющий тетраэдрическую конфигурацию. Аналогично построен комплексный ион здесь донором электронной пары служит анион F , а акцептором — атом бора в молекуле BF3, обладающий незанятой орбиталью внешнего электронного слоя и переходящий при комплексообразовании в состояние sp -гибридизации. [c.360]

Встречаются случаи, когда гибридизация орбиталей увеличивает полярность молекул. Например, полярность молекулы аммиака значительно возрастает вследствие заполнения неподеленной парой электронов одной из четырех зр -гибридных орбиталей. В результате этого сильно смещается центр тяжести отрицательных зарядов и увеличивается полярность молекулы (рис. 24). [c.112]

Встречаются случаи, когда гибридизация орбиталей увеличивает полярность молекул. Полярность молекулы аммиака значительно увеличивается за счет гибридизации орбиталей типа хрз, так как при этом заполненная неподеленной парой 5рЗ-гибридная орбиталь относит центр тяжести отрицательных зарядов от имеющих положительный заряд атомов водорода. [c.61]

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]

Выше отмечалось, что валентные углы в молекулах Н2О и N1 ] не точно соответствуют расположению р-орбиталей и это обусловлено некоторым вкладом 5-электронов в образование химической связи. Такой вклад есть не что иное, как гибридизация. Электронное строение молекул воды и аммиака выражается схемами, показанными иа с. 91. Четыре пары электронов в этих молекулах занимают четыре орбитали, которые близки к гибридным. Отличие валентных углов от тетраэдрических объясняется тем, что гибридизация в данном случае неполная. [c.94]

Н2О). Для анилина это значение равно 4,6, в то время как у триметиламина составляет 9,8. Это означает, что пиридин очень слабо удерживает протон кислоты. Еще слабее держит его анилин и очень прочно — аммиак и алкиламины. Существует несколько объяснений этим необычным фактам. Большинство теоретиков считает, что причиной тому является различная гибридизация электронных орбиталей атомов азота в аммиаке s//, в анилине и пиридине sp . Они считают, что по мере того, как увеличивается. г-характер электронной пары, происходиг понижение протонного сродства этой пары. [c.700]

Атомы кислорода и азота в состоянии хр -гибридизации должны были бы иметь валентные углы 90°, однако, как уже говорилось в разд. 1.3, в молекулах воды и аммиака, а также и в других соединениях кислорода и азота валентные углы намного больше и скорее ближе по величине к углам тетраэдра, т. е. к 109°28, а не к 90° (табл. 1.5). Эти факты привели к предположению, что в указанных соединениях кислород и азот образуют хр -связи, т. е. вместо перекрывания двух (или трех) р-орбиталей с 15-орбиталью водорода гибридизуются 25-и 2р-орбитали, давая четыре р -орбитали из них только две (или три) используются для связи с водородом, а остальные заняты неподеленной парой электронов. Такое описание [c.37]

Три чистые р-орбитали в пространстве будут ориентированы друг относительно друга под углом 90°. При этом две "восьмерки" р-облаков расположатся под прямым углом на плоскости, а третья р-орбиталь — перпендикулярно этой плоскости. Именно такой пространственной ориентации р-облаков отвечает минимум энергии системы (рис. 41). Значит, в молекуле аммиака степень рЗ-гибридизации [c.82]

Электронная конфигурация атома азота в его наиболее устойчивом состоянии имеет следующий вид (15) (25) (2р) . Когда азот превращается в аммиак, может возникнуть вопрос, образуются ли связи за счет трех р-орбиталей азота или происходит гибридизация, приводящая к связям близкого к р характера и неподеленной паре 5р -типа В последнем случае электрон должен быть возбужден из состояния на р-орбиталь, обладающую более высокой энергией. [c.137]

Энергия возбуждения, необходимая для перехода азота из состояния (1я)2(25)2(2р) в состояние (18) (2я) (2р), составляет величину порядка 200 ккал. Несмотря на то что переход от чистой р-связи к связи яр -типа может привести к увеличению прочности связи на 25—30 ккал, этого может оказаться недостаточно для того, чтобы компенсировать возбуждение я-электрона. Согласно одной из точек зрения, в аммиаке и сходных соединениях с неподеленными электронными парами (например, воде) вряд ли можно ожидать значительной гибридизации я- и р-орбиталей. Однако это не согласуется с теоретически предсказываемым характером взаимодействия спинов —Н в ЯМР-спектрах. Величина такого взаимодействия более сходна с той, которой следует ожидать в случае N—Н-связей яр -типа. [c.167]

Гибридизацией орбиталей можно объяснить тот факт, что валентные углы связей у молекул воды и аммиака меньше тетраэдрического (см. рис. 12 и 13). При образовании молекул воды и аммиака, как и в случае образования метана, происходит хрМ ибридиза-ция атомных орбиталей атомов кислорода и азота. Если у атома углерода все четыре 5/7 -орбитали заняты связывающими электронными парами (рис. 20), то у атома азота одна 5р -орбиталь из четырех занята несвязывающей электронной парой (см. рис. 13), а у атома кислорода ими заняты уже две 5р -орбитали (см, рис, 12), Таким образом, на изменение величины угла от тетраэдрического (109""28 ) влияет отталкивающее действие неподеленных (не связьша- Рис. 20. Молекула метана ющих) электронных пар, занимающих. 5/7"- [c.85]

Гибридизацией орбиталей объяснжггся и тот факт, что валентные углы связей у молекул воды и aMMHfiKa меньше тетраэдрического (см, рис, 3.3 и 3.4). Как и в случае образования метана, при образовании молекул воды и аммиака происходит. р -гибриди-зация атомных орбиталей агомов кислорода и азота. Но у атома углерода все четыре ip 1-орбитали заняты связывают,ими электронными парами (см. риг. [c.81]

В начале 50-х годов Джиллеспи предложил простой подход к объяснению свойств молекул, не связанный с представлением о гибридизации орбиталей. Будем исходить из предположения, что, указывая, какие пары электронов находятся на валентных атомных орбиталях, следует перечислять как связывающие, так и несвязывающие пары. Чтобы облегчить рассмотрение, введем в молекулярные формулы символ Е, обозначающий несвязывающую электронную пару. Тогда, например, для аммиака формула будет иметь вид ЫНзЕ, для воды — Н2ОЕ2 и так далее. [c.446]

Прп образопанни молекулы аммиака также происходит sp -гибридизация атомны. орбиталей центрального атома (азота). Именно поэтому валентный угол HNH (107,3°) близок к тетраэдрическому. Небольшое отличие этого угла от 109,5° объясняется, как и в молекуле воды, асимметрией в распределении электронных облаков вокруг ядра атома азота из четырех электронных пар три участвуют в образовании связей N-Н, а одна остается неподеленной. [c.138]

Гибридизацией орбиталей следует объяснить тот факт, что углы связей у молекул воды и аммиака меньше тетраэдрического (см. рис. 14, 15) сказывается отталкивающее действие несвязывающих электронных пар, занимающих гибридные 5/з -орбитали. [c.87]

Представления о строении карбанионов, не стабилизованных наличием заместителей, основаны на аналогиях со строением аммиака или аминов. Аммиак является изоэлектронным аналогом метил-аниона, и из того факта, что молекула аммиака построена в виде пирамиды [1], можно предполагать, что метил-анион также имеет пирамидальное строение, причем в этом с.чучае, как и для аммиака, предполагается очень высокая скорость инверсии одной пирамидальной структуры в другую. При таком строении неподеленная пара электронов и отрицательный заряд карбаниона занимают яр -орбиталь, имеющую на 25% 2 -характер. В альтернативной структуре для метил-аниона неподеленная электронная пара и отрицательный заряд занимают р-орбиталь, а три атома водорода и атом углерода лежат в одной плоскости, причем связи образуются за счет перекрывания хр -х-орбиталей. В третьей структуре гибридизации орбиталей углерода не происходит, и С — Н-связи образованы за счет р-орбиталей углерода, а пара электронов занимает 2х-орбиталь. Из этих трех возможных структур наиболее вероятна структура, характеризующаяся 5р -гибри-дизацией, и, следовательно, для насыщенного карбаниона следует принять пирамидальную конфигурацию. [c.57]

К другой стороны, гибридизация электронных орбиталей у соединений, имеющих неподеленные пары электронов (вода, аммиак), требует очень больших затрат энергии. Так, чтобы перевести в атоме азота один 5-электрон на р-орбиталь, надо затратить около 840 кДж. Столь большой расход не окупается выигрышем энергии вследствие повышения прочности связей и в этом случае гибридизация не происходит. В сложных молекулах возможна гибридизация орбиталей нескольких типов. Так, в молекуле шестифтористой серы 8Рс происходит гибридизация З -, трех Зр-и двух Зй -орбиталей 353рз3й 2-гибридизация. Получается шесть гибридных орбиталей. [c.188]

Как мы видели, тригонально-пирамидальное строение имеет молекула аммиака НаЫ. Согласно методу валентных связей в ней атом азота находится в состоянии 5р -гибридизации. Из четырех вр -гибридных орбиталей азота три участвуют в образовании трех ст-связей Ы—Н, а четвертую орбиталь занимает несвязывающая электронная пара. В терминах метода молекулярных орбиталей это соответствует заполнению трех связывающих и одной почти несвязывающей молекулярной ст-орбитали [c.100]

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]

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]

Возникает и такой вопрос если для молекул воды и аммиака характерна 5р -гибридизация, то почему угол между связями получается значительно меньше по сравнению с тетраэдрическим Чтобы ответить на этот вопрос, обратимся к схемам строения молекул метана СН4, аммиака ЫНз и воды НаО (см. рис. 17). Как видно из рисунка 17, а, у атома углерода все четыре 5/ -гибридные орбитали заполнены свя-зываюш,ими электронными парами. У атома азота (рис. 17, б) только три 5р-гибрндные орбитали заполнены связывающими электронными парами, а четвертая 5р -гибридная орбиталь заполнена неподеленной электронной парой. У атома же кислорода (рис. 17, в) связывающими электронными парами заняты только две р -гибридные орбитали, а две другие заполнены поделенными электронными парами. Следовательно, отклонение от тетраэдрического угла (109°28 ) обусловлено действием неподеленных электронных пар, находящихся на яр -гибридиых орбиталях. У атома азота одна такая пара, поэтому угол отклонения от тетраэдрического небольшой и составляет 107,3°. У атома кислорода их уже две, поэтому угол отклонения от тетраэдрического больше и составляет 104,5°. [c.79]

Рассмотрим реальные примеры химического и кристаллохимического строения типичных неорганических веществ на основе концепции гибридизации электронных орбиталей атомов. В иолекуле аммиака атом азота подвергается -гибридизации . При этом атомы водорода занимают три вершины тетраэдра и образуются три 5—р-гибридные связи. А четвертая вершина тетраэдра занята гибридным электронным облаком, не участвующим в образовании химической связи . Однако разница в химическом строении метана и аммиака заключается и в том, что угол между связями в аммиаке меньше тетраэдрического и равен 107° (рис. 43). Таким образом, геометрическая модель молекулы аммиака представляет собой чуть искаженный тетраэдр. Дело заключается в том, что увеличение примеси -состояния в гибридной орбитали приводит [c.107]

Комм. Чем обусловлено повышение прочности хелатов по сравнению с комплексами, не содержащими циклических фрагментов Почему реакцию в П1 ведут в аммиачной среде Сравните устойчивость комплексов никеля(П) с аммиаком и диметилглиокси-мат-ионом. Каковы составы комплексных соединений — продуктов реакций в П2 и Пз Определите тип гибридизации атомных орбиталей и геометрию комплексных ионов, полученных в Пь П2, Пз. Установите значения КЧ центральных атомов и дентатность лигандов в данных комплексах. [c.197]

Этиленимин имеет более слабые основные свойства, чем вторичные амины и даже аммиак (рК[л, + = 7,9). Это свидетельствует о том, что атом азота в этилепимипе имеет другой характер гибридизации, чем в диалкиламинах и пиперидине. Энергия связей С—N в этиленимиие уменьшена вследствие неполного перекрывания орбиталей (сравните с циклопропаном — гл. У.2 и этиленоксидом — гл. XVI.Б.2). [c.402]

Особенно велики атомные диполи, возникающие за счет гибридизации несвязывающих электронных орбиталей. Так, дипольный момент аммиака (1,46 О) обусловлен в основном моментом несвязывающей пары электронов азота, равным, как следует из расчетов, 3,67 О. Нужно заметить, что значения атомных диполей очень сильно зависят от величины гибридизационного параметра, которая не может быть определена экспериментально. Поэтому расчет атомных диполей весьма неопределенен и чувствителен к вводимым допущениям [9]. [c.41]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология