Гибридизация атомных орбиталей углерода - Типы связей в органической химии

Атомная орбиталь - это функция, которая описывает плотность электронного облака в каждой точке пространства вокруг ядра атома. Электронное облако - это область пространства, в которой с высокой вероятностью может быть обнаружен электрон.

Для согласования электронного строения атома углерода и валентности этого элемента пользуются представлениями о возбуждении атома углерода. В нормальном (невозбужденном) состоянии атом углерода имеет два неспаренных 2Р2-электрона.

В возбужденном состоянии (при поглощении энергии) один из 2S2-электронов может переходить на свободную Р-орбиталь. Тогда в атоме углерода появляется четыре неспаренных электрона. На втором энергетическом уровне кроме 2S-орбитали имеются три 2Р-орбитали. Эти 2Р-орбитали имеют эллипсоидную форму, похожую на гантели, и ориентированы в пространстве под углом 90° друг к другу. 2Р-Орбитали обозначают 2РХ, 2РY и 2РZ в соответствии с осями, вдоль которых эти орбитали расположены.

При образовании химических связей электронные орбитали приобретают одинаковую форму.

Так, в предельных углеводородах смешиваются одна S-орбиталь и три Р-орбитали атома углерода с образованием четырех одинаковых (гибридных) Sр3-орбиталей:

Это - Sр3-гибридизация.

Гибридизация - выравнивание (смешивание) атомных орбиталей (S и Р) с образованием новых атомных орбиталей, называемых Гибридными орбиталями.

- ТЕТРАЭДР ( углы = 109°28?

Sр2-Гибридизация - смешивание одной S- и двух Р-орбиталей. В результате образуются три гибридные Sр2-орбитали.

Эти Sр2-орбитали расположены в одной плоскости (с осями Х, У) и направлены к вершинам треугольника с углом между орбиталями 120°.

Негибридизованная Р-орбиталь перпендикулярна к плоскости трех гибридных Sр2-орбиталей (ориентирована вдоль осиZ).

Верхняя половина Р-орбитали находится над плоскостью, нижняя половина - под плоскостью.

Тип Sр2-гибридизации углерода бывает у соединений с двойной связью:

С=С, С=О, С=N.

Причем только одна из связей между двумя атомами (например, С=С) может быть - связью. (Другие связывающие орбитали атома направлены в противоположные стороны.)

Вторая связь образуется в результате перекрывания негибридных Р-орбиталей по обе стороны от линии, соединяющей ядра атомов.

Ковалентная связь, образующаяся путем бокового перекрывания Р-орбиталей соседних углеродных атомов, называется пи(Р)-связью.

Sр-Гибридизация - это смешивание (выравнивание по форме и энергии) одной S- и одной Р-орбиталей с образованием двух гибридных Sр-орбиталей. Sр-Орбитали расположены на одной линии (под углом 180°) и направлены в противоположные стороны от ядра атома углерода. Две Р-орбитали остаются негибридизованными. Они размещены взаимно перпендикулярно направлениям У-связей. На рисунке Sр-орбитали показаны вдоль оси Y, а негибридизованные две Р-орбитали - вдоль осей Х и Z.

Тройная углерод-углеродная связь С?С состоит из у-связи, возникающей при перекрывании Sp-гибридных орбиталей, и двух р-связей.

Похожие статьи




Гибридизация атомных орбиталей углерода - Типы связей в органической химии

Предыдущая | Следующая