Метан углы между связями

Следует отметить, что направление связей в метане не предсказано в методе валентных связей, как иногда говорят-Здесь исходят из установленной на опыте конфигурации молекулы и постулируют сушествование отвечающих ей четырех равноценных орби--талей, направленных под углом 109°28, которые затем выражают через линейные комбинации орбиталей свободного атома. Аналогично рассматривают и соединения типа BF3. Молекула ВРз плоская, с атомом бора в центре. Угол между связями В—F, имеющими одинаковую длину, равен 120°. Электронная конфигурация атома бора в возбужденном состоянии (15 2л% 2/7) не удовлетворяет в методе ВС трем равноценным связям. Поэтому допускается существование у атома бора в поле трех атомов фтора трех гибридных ( -орбиталей, описываемых смешением одной s- и двух р- орбиталей. Эти три гибридные орбитали, называемые лр -гибридами, аналогичны по форме орбиталям, представленным на рис. 73. Их оси направлены в плоскости от центра под углом 120°. Перекрывание их ср -орбиталями трех атомов фтора отвечает образованию плоской симметричной молекулы BF3 (рис. 74). Таким же образом атом Ве, имеющий в возбужденном состоянии конфигурацию l5 2s2p, образует при вступлении в соединение две гибридные 5р-орбитали, расположенные под углом 180°, отвечающие линейной конфигурации молекулы BeF 2. [c.186]

Если один атом участвует в нескольких связях, то углы между ними зависят от типа этих связей. Так, например, углы между связями С—Н в метане составляют примерно 109°, а угол между связями О—Н в воде и N—Н в аммиаке несколько [c.62]

В СН длина связи С—Н равна 1,12 А по существу она такая же, как в метане (1 ,11 А). Длина связи в молекуле СНг, находящейся в нормальном (триплетном) состоянии, равна 1,07 А, и угол между связями состав -ляет 140° соответствующие значения для синглетного состояния 1,12 А и 103°. Эти данные были получены в результате анализа полосатого спектра СНг. [c.267]

Реакции прямого присоединения к олефинам водорода, галогенов и других указывают на то, что двойная связь легко ра зры-вается , а атомы галогенов или водорода присоединяются по месту разрыва двойной связи. Для объяснения этого явления немецким химиком А. Байером в 1885 г. была предложена теория напряжения. Исходя из воззрения Вант-Гоффа и Лебеля о том, что атом углерода в метане находится в центре, а атомы водорода — в вершинах тетраэдра, А. Байер подсчитал, что угол между двумя соседними валентностями атомов углерода равен не 90°, как мы условно изображаем в наших формулах строения на плоскости бумаги, а 109°28 (рис. 8,Л и Б). При образовании двойной связи следует допустить отклонение валентности от нормального 109 28 [c.56]

До сих пор мы рассматривали молекулы, в которых один многовалентный атом связан с несколькими другими одинаковыми атомами и обсуждали их геометрическую форму. Так, например, три-хлорид бора имеет плоскую тригональную форму, и угол С1—В—С1 )авен 120°, а метан — тетраэдрическую форму, и в нем все углы Т—С—Н одинаковы. Однако, когда связанные атомы не одинаковы, углы между связями в таких молекулах могут отличаться от тетраэдрического угла 109,5°, например [c.107]

ОТ друга. Орбитали со связывающими электронными парами вытянуты между связанными атомами, и, таким образом, две орбитали этого типа находятся на весьма большом расстоянии друг от друга и энергия их взаимного отталкивания относительно низка. В результате этого возможные электростатические взаимодействия по величине располагаются в следующем порядке неподеленная пара — неподеленная пара > неподеленная пара — связывающая пара > связывающая пара — связывающая пара. В такой молекуле, как метан, четыре электронные пары находятся в одинаковом окружении (все пары — связывающие) и испытывают равное отталкивание друг от друга, так что молекула остается симметричной. При переходе от метана к аммиаку одна связывающая пара замещается неподеленной парой, большее отталкивание которой заставляет оставшиеся связывающие пары сблизиться, в результате чего угол между связями уменьщается. В молекуле воды с двумя иеподеленными парами это сближение еще больше, что вызывает уменьшение угла на 5°. [c.53]

Можно предположить, что углы между связями р -угле-родного атома всегда должны быть углами правильного тетраэдра, т. е. равняться 109°28 однако это справедливо только в тех случаях, когда углерод связан с четырьмя одинаковыми группами, как в метане, неопентане или тетрахлориде углерода. В большинстве же случаев величина валентного угла несколько отличается от значения для правильного тетраэдра например, в 2-бромопропане угол С—С—Вг составляет 114,2° [63]. Точно так же у 5р - и кр-атомов углерода обычно наблюдается небольшое отклонение от идеальных величин валентных углов 120 и 180° соответственно. Такие отклонения объясняются некоторыми различиями в гибридизации у кр -углерода, связанного с четырьмя различными атомами, эти четыре гибридные орбитали, как правило, неэквивалентны, т. е. каждая из них не содержит в точности 25 %, 5- и 75% р-электронов. Поскольку в большинстве случаев четыре атома или группы имеют разную электроотрицательность, каждый из них предъявляет свои требования к электронам углерода [64]. Чем больше электроотрицательность заместителя, тем больший р-характер проявляет атом углерода например, в хлорометане связь С—С1 имеет р-характер более чем на 75 % и за счет этого р-характер остальных трех связей понижен, так как имеются всего три р-орбитали (и одна ), которые должны быть поделены между четырьмя гибридными орбиталями [65]. В напряженных молекулах валентные углы могут очень сильно отклоняться от идеальных значений (разд. 4.23). [c.37]

Если перекрывание двух атомных орбиталей происходит вдоль их главных осей, то возникающую при этом связываю-ш,ую молекулярную орбиталь называют а-орбиталью, а обра зующуюся связь — соответственно о-связью а-Молекуля,риая орбиталь и находящиеся на ней электроны локализованы симметрично относительно линии, соединяющей ядра атомов, участвующих в образовании связи. Так, например, при образовании связей с атомами водорода в метане четыре гибридных 5р -атомных орбиталей атома углерода перекрываются с 15-атомными орбиталями четырех атомов водорода, образуя четыре идентичных прочных а-связи под углами 109°28 (тетраэдрический угол). Сходная, строго симметричная тетраэдрическая структура возникает также при образовании ССЦ. В случае же СН2С12 структура будет уже несколько отличаться от полностью симметричной, хотя в целом она останется тетраэдрической два объемистых атома хлора будут занимать несколько большую часть пространства, чем атомы водорода, и углы между связями Н—С—Н и С1—С—С будут несколько отличаться от величины 109" 28 и один от другого. . [c.22]

В работе [2026], опубликованной в апреле 1959 г., Герцберг сообщил о дополнительных результатах, полученных в его лаборатории при исследовании спектров СНз и СОз. Анализ тонкой структуры полосы СОз при 2144 A позволил найти приближенное значение момента инерции СОз относительно оси, перпендикулярной оси симметрии молекулы (/ = 5,769г-см ). Отсутствие тонкой структуры в полосе СНз не дает возможности получить значение второго момента инерции молекулы СНз, необходимое для однозначного определения структурных параметров. Однако в работе [2026] приведены два значения го ( D), соответствующие двум различным предположениям о значении угла между связью С—D и осью симметрии o = 90°, го (С — D) = = 1,072 А и = 75°, Го (С—D) = 1,061 А. Поскольку значение го (С—D), соответствующее углу = 75°, оказалось слишком малым по сравнению с этим расстоянием в других молекулах, Герцберг [2026] пришел к выводу, что угол должен быть больше 75°. Из приведенных цифр видно, что даже для плоской модели молекулыСОз значение го (С—D) меньше, чем в метане. Уменьшение межатомного расстояния С—D в СОз по сравнению с расстоянием в D4 Герцберг объясняет соответствующим увеличением энергии разрыва связи углерод — водород в метиле по сравнению с метаном. В последующих работах [2026а, 20266] Герцберг приводит для межатомного расстояния С—Н в СНз значения 1,0699 и 1,079 А соответственно. [c.618]

Только симметричные соединения, например метан и тетра-хлорметан (рис. 1.3), имеют структуру правильного тетраэдра с углами между связями, равными 109,5° (тетраэдрический угол). В соединениях типа пропана и лрихлорметана (хлороформа) углы между связями > немного отклоняются от 109,5° (рис. 1.3). По-видимому, это обусловлено тем, что большие по объему группы вызывают увеличение некоторых из углов. [c.14]

В случае многоатомных молекул положение усложняется. Однако в некоторых случаях, для которых строение молекулы известно, моменты связей можно легко определить путем измерения молекулярного момента молекулы при допущении, что этот момент является равнодействующим моментов связей, направленных вдоль направления связей. Так, известно, что вода имеет (см> гл. XV) изогнутую структуру, в которой две О—Н связи составляют угол в 105°. Если эти связи имеют равные моменты, направленные под таким углом друг к другу, то момент связи легко может быть рассчитан на основе измерения результирующего момента молекулы. Для соединений углерода задача усложняется вследствие тетраэдрической симметрии углерода. Например, в метане все моменты связей взаимно погашаются и относительно их величины нельзя получить никаких сведений на основании того, что дипольный момент метана равен нулю. Однако, если момент С—Н определить экстраполяцией данных о моментах О—Н и N—Н [момент связи N — Н может быть найден потому, что аммиак имеет пирамидальное строение (см. в гл. XV) и поэтому для него результирующий момент не равен нулю], то при помощи измерений моментов молекул органических соединений можно найти моменты других связей углерода. Обычно принимают, что момент связи зависит только от самой связи и не зависит от соединения, в котором она содержится. Не входя в подробности определения моментов связей,, ограничимся указанием на то, что значительное число их было-определено с большей или меньшей точностью и достоверностью.. Было найдено [38, 16, 39], что момент связи водорода с целым рядом элементов прямо пропорционален величинам электроотрицательности, приведенным в табл. 14. Это позволяет ожидать, чта вообще момент ординарной связи, образуемой любьши двумя элементами, пропорционален разности их электроотрицательности> Однако, если один из них не водород, то, как установлено,, это правило в лучшем случае становится только качественным. Тем не менее, совершенно ясно, что между дипольным моментом и полярным характером связи существует взаимная зависимость, несмотря на то, что ее не удается выразить настолько же просто, как в случае энергий связей. [c.200]

Спиновое взаимодействие между протонами обусловливает магнитную поляризацию промежуточного электронного облака, как это указывалось на стр. 289. Взаимодействие между протонами и электронами может происходить по различным механизмам (Рамзей [52]) с участием магнитных моментов, связанных как с орбитальным движением электронов, так и с электронным спином, но, по-видимому, только один из этих факторов является достаточно существенным для объяснения наблюдаемой величины взаимодействия. Речь идет о влиянии электронного спина, известного под названием фермиевского или контактного взаимодействия, поскольку оно зависит от плотностей электронных спинов у про.тонов. Величина константы связи может быть вычислена методом возмущений второго порядка [52], согласно которому возбужденные триплетные состояния вводятся в волновую функцию молекулярных электронов, или путем дальнейщего приближения, для чего средняя величина энергии возбуждения берется непосредственно из волновой функции основного состояния. Именно так сделал Рамзей в случае молекулярного водорода, использовав функцию Джемса — Кулиджа. Было использовано произведение атомных орбит по Гейтлер-Лондону [33] Карплус и сотр. [61, 62, 119] рассчитали приближенным методом величины ряда валентных связей. Эти данные позволили получить теоретическое значение константы связи в метане, равное 10,4 1,0 гц константа связи, определенная по расщеплению спектра H3D, составляет 12,4 1,6 гц. Кроме того, предсказано, что константа связи J между протонами внутри метиленовой группировки [61]является чувствительной функцией угла связи Н—С—Н зависимость такова, что J уменьшается от величины примерно 20 гц при валентном угле 105° до нуля с расщирением угла примерно до 125° при более щироких углах можно ожидать появления небольших отрицательных значений J. Число молекул, для которых точно известен валентный угол Н—С—Н, весьма ограниченно в тех случаях, когда эти углы известны, экспериментальные данные согласуются с вычисленной кривой. В частности, в отнощении двух геминальных водородов в винилиденовой груп--пе>С = СН2 можно предсказать, что они взаимодействуют очень слабо (7 S1 гц), так как центральный атом углерода является- хр -гибридизованным, а угол Н—С—Н велик константы связи поэтому малы, что согласуется с экспериментальными данными. [c.307]

Один атом углерода отщепляется в виде двуокиси углерода, а другой образует метилмеркаптан или, возможно, метан. Выход ретена можно считать лишь удовлетворительным, но он может быть значительно улучшен при замене серы селеном П шменяя нанесенный на уголь палладий и проводя реакцию при 300—330°, Мужичка и Вальдман получили ретен с 90 /о-ным выходом одновременно образуется приблизительно 4 моля водорода, 1 моль метана, 0,75 моля двуокиси углерода и 0,25 моля окиси углерода. Отщепление карбоксильной группы в ходе этих реакц,ий не дает точного указания на то, как она была связана в молекуле, так как в данных условиях пиролитического разложения неустойчивы кислоты самого различного строения однакс отщепление метильной группы в виде метилмеркаптана или метана указывает на то, что эта группа занимает в молекуле абиетиновой кислоты какое-то особое положение. Так как метильная и изопропильная группы, остающиеся незатронутыми реакцией, являются заместителями в ароматических ядрах ретена, то отщепленная группа должна была находиться в таком положении, которое не может быть замещено в продукте дегидрирования. Таким образом, одна из метильных групп должна занимать угловое положение между двумя кольцами. [c.56]

Метан (химическая формула СН4) - простейший представитель ряда метановых углеводородов (алканов) с обидей формулой , Y 2n+2 состояпдий из одного атома углерода и четырех атомов водорода. Строение молекулы метана можно представить в виде тетраэдра, в центре которого находится атом углерода, а по углам - четыре атома водорода. Тетраэдрическое строение молекулы метана обусловлено 8р-гибридизацией углеродного атома. Расстояние между атомами углерода и водорода равно 1,09 А, тетраэдрический валентный угол равен 109°. Главное отличие метана от всех других углеводородов - это наличие только связи С-Н, средняя энергия которой составляет 99,3 ккал/моль, и отсутствие углеродных связей С-С. Энергия отрыва первого атома Н еш е выше (104,0 ккал/моль). Отношение числа водородных атомов к углероду в метане составляет 4, в этане - 3, в пропане - 2,66, а в высокомолекулярных парафиновых углеводородах приближается к двум, т.е. метан является самым восстановленным из всех углеводородов. Его нахождение в недрах в восстановительной среде так же закономерно, как углекислого газа в окислительных условиях. Исключительное положение метана в земной коре и повсеместное его распространение можно объяснить еш е и тем, что по сравнению со всеми остальными углеводородами он обладает минимальным уровнем свободной энергии (-12,14 ккал/моль), минимальными значениями энтальпии (теплосодержания, -17,89 ккал/моль) и теплоемкости при постоянном давлении (8,536 ккал/моль град), а также максимумом энтропии (44,50 ед. энтропии). Эти свойства в сочетании с очень низким значением критической температуры (-82,4°С) и высоким значением критического давления (4,58 МПа) (табл. 1.1) ставят метан в особое положение среди остальных углеводородов [1. [c.5]

Метан (химическая формула СН4) - простейший представитель ряда метановых углеводородов (алканов) с обидей формулой , Y 2n+2 состояпдий из одного атома углерода и четырех атомов водорода. Строение молекулы метана можно представить в виде тетраэдра, в центре которого находится атом углерода, а по углам - четыре атома водорода. Тетраэдрическое строение молекулы метана обусловлено 8р-гибридизацией углеродного атома. Расстояние между атомами углерода и водорода равно 1,09 А, тетраэдрический валентный угол равен 109°. Главное отличие метана от всех других углеводородов - это наличие только связи С-Н, средняя энергия которой составляет 99,3 ккал/моль, и отсутствие углеродных связей С-С. Энергия отрыва первого атома Н еш е выше (104,0 ккал/моль). Отношение числа водородных атомов к углероду в метане составляет 4, в этане - 3, в пропане [c.5]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология