Материал: 5677

Дипольные моменты выражают часто в дебаях D (1D=3,34·10-30Кл·м). Дипольные моменты неполярных связей и неполярных молекул равны нулю. В сложных молекулах полярность связей в большой мере зависит от взаимного влияния атомов и соответствующих электронных эффектов.

Чем больше разность электроотрицательностей атомов, тем выше полярность связи. При разности от 0,5 до 2,0 говорят о сильнополярной связи, если эта разность больше 2,0, связь становится ионной (общая электоронная пара полностью переходит к более электроотрицательному атому).

Ионная связь – химическая связь, образованная за счёт электростатического притяжения противоположно заряженных ионов. Ионная связь образуется между атомами, которые отличаются по электроотрицательности.

Ионную связь называют также электровалентной, гетерополярной. При взаимодействии атомов с резко различной электроотрицательностью (разность более 2) один атом передаёт электроны другому атому, образуются катион и

Ионная связь ненасыщаема и не имеет определённого направления в пространстве, электрическое поле ионов одинаково и симметрично во всех направлениях.

Характерные черты веществ с ионными связями – кристаллическое строение, высокие температуры кипения и плавления, растворимость и диссоциация в полярных растворителях. Ионная связь характерна для неорганических соединений и не имеет широкого распространения в органических соединениях

6.3.3. Строение молекул этана, этилена, ацетилена

Строение молекулы этана в зависимости от способа перекрывания атомных орбиталей различают в органических соединениях ковалентные связи двух типов: σ (сигма)-связи и π (пи)-связи. σ-Связи образуются в результате перекрывания двух различных атомных орбиталей – s-, p-, d- и гибридных sp3-, sp2 -, sp- вдоль линии, соединяющей ядра атомов (σ- перекрывание):

81

Образование -связей в молекуле этана Отличительной особенностью молекулы этилена является наличие двойной

углерод – углеродной связи. Атомы углерода в молекуле этилена находятся в sp2-гибридизации. За счёт перекрывания трёх гибридных атомных орбиталей каждого из атомов образуются σ-связи (четыре С—Н и одна С—С); а перекрывание двух негибридизириванных р-орбиталей в плоскости, перпендикулярней плоскости σ-связи (π-перекрывание), приводит к образованию π-связи. Максимальная электронная плотность π-связи сконцентрирована в двух областях — выше и ниже оси, соединяющей центры атомов. π-связь менее прочна, чем σ-; она образуется только между атомами, которые находятся в sp2- или sp-гибридизации.

82

Образование π-связи

Длина углерод – углеродной связи в молекуле этилена составляет 0,134 нм. Углы между σ-связи одной С-С и двух С-Н составляют 1200. В молекуле этилена имеется пять σ-связей и одна π-связь.

Строение молекулы этилена

В молекуле ацетилена атомы углерода находятся в sp-гибридизованном состоянии. В гибридизации участвуют одна s- и одна p-орбитали. Каждый атом углерода имеет две sp-гибридизованные орбитали, расположенные на одной прямой под углом в 1800, и две негибридизованнные p-орбитали, которые расположены перпендикулярно как по отношению к гибридизованным орбиталям, так и по отношению друг к другу.

Две гибридизованные sp-орбитали (по одной от каждого атома) перекрываясь образуют σ-связь С-С (осевое перекрывание), оставшиеся негибридизованнные p-орбитали (2pz- и 2px-) располагаются во взаимноперпендикулярных плоскостях и перекрываются с аналогичными орбиталями другого sp-гибридизованного атома углерода, формируя две π-связи (боковое перекрывание). Каждая из этих π-связей расположена во взаимно-

83

перпендикулярных плоскостях как между собой, так и по отношению к σ-связи, длина углерод – углеродной связи составляет 0,120 нм, валентные углы равны 180 0, молекула ацетилена линейна.

Образование σ- и π-связей в ацетилене

6.4. Сопряжение в органических соединениях

Ковалентная -связь может быть локализованной и делокализованной. Локализованной называется двойная связь, в которой электронная

плотность -связи охватывает только два ядра связываемых атомов. Делокализованная связь характерна для сопряжённых систем. Если в

молекулах присутствуют две двойные связи (или более) разделённые одной одинарной связью или у атома, соседнего с двойной связью, имеется р-орбиталь, то р-орбитали соседних атомов могут перекрываться друг с другом, образуя общую -электронную систему. Такая система называется сопряжённой. Сопряжение (мезомерия, от греч. Mesos – средний) – явление выравнивания, делокализации связей в молекуле, частице. Выравнивание электронной плотности происходит по всей цепи сопряжения, без затухания.

84

взаимодействующих орбиталей. Сопряжённые системы делятся на системы с открытой и замкнутой цепью сопряжения.

6.4.1. Открытые сопряженные системы

Открытые , -сопряжённые системы. Простейшим представителем

, -сопряжённых систем с углеродной цепью является бутадиен-1,3, в молекуле которого атомы углерода находятся в состоянии sp2-гибридизации. Особенность

Образование , -сопряжённой системы в молекуле бутадиена-1,3: а)бутадиен – 1,3;

85