Возбужденный атом - углерод
Cтраница 2
Картинка, схематично отображающая орбитали возбужденного атома углерода, показана на рис. 9.4. Каждая из этих орбиталей занята одним электроном, кроме ls - орбитали, на которой находятся два электрона. [16]
 |
Формы электронных облаков. [17] |
Легко видеть, что четыре связи возбужденного атома углерода ( Is2 2s 2р3) с другими атомами должны образоваться за счет трех р-электронов и одного s - злектрона, а следовательно, одна из валентных связей по своей пространственной конфигурации должна отличаться от трех остальных, что противоречит всему опыту органической химии. При помощи квантовой механики было, однако, показано, что орбиты трех р-электронов и одного s - электрона углерода гибридизу-ются, причем образуются четыре одинаковые гибридные электронные орбиты, направленные из центра правильного тетраэдра к его вершинам. [18]
Легко видеть, что четыре связи возбужденного атома углерода ( Is22s2p3) с другими атомами должны образоваться за счет трех р-электронов и одного s - электрона, а следовательно, одна из валентных связей по своей пространственной конфигурации должна отличаться от трех остальных, что противоречит всему опыту органической химии. [19]
 |
Формы электронных облаков. А-облако s - электрона. Б - облако р-электрона. В-гибридизованное облако. [20] |
Легко видеть, что четыре связи возбужденного атома углерода ( Is2 2s 2p3) с другими атомами должны образоваться за счет трех р-электронов и одного s - электрона, а следовательно, одна из валентных связей по своей пространственной конфигурации должна отличаться от трех остальных, что противоречит всему опыту органической химии. Для того чтобы устранить это несоответствие, было высказано предположение о том, что орбиты трех р-электронов и одного s - электрона углерода гибридизуются, причем образуются четыре одинаковые гибридные электронные орбиты, направленные из центра правильного тетраэдра к его вершинам. [21]
Легко видеть, что четыре связи возбужденного атома углерода Is22s2p3 с другими атомами должны образоваться за счет трех р-электронов и одного s - электрона, а следовательно, одна из валентных связей по своей пространственной конфигурации должна отличаться от трех остальных, что противоречит всему опыту органической химии. При помощи квантовой механики было, однако, показано, что в действительности облака трех р-электронов и одного s - электрона углерода гибрйдизуются разными способами ( см. ниже), например образуются четыре одинаковых гибридизованных облака ( рис. 7, В), направленных из центра правильного тетраэдра к его вершинам. Такая гибридизация обозначается как р3 - гибридизация. [22]
Легко видеть, что четыре связи возбужденного атома углерода Is22s2p3 с другими атомами должны образоваться за счет трех р-электронов и одного s - электрона, а следовательно, одна из валентных связей по своей пространственной конфигурации должна отличаться от трех остальных, что противоречит всему опыту органической химии. При помощи квантовой механики было, однако, показано, что в действительности облака трех р-электронов и одного s - электрона углерода гибридизуются разными способами ( см. ниже), например образуются четыре одинаковых гибридизованных облака ( рис. 7, В), направленных из центра правильного тетраэдра к его вершинам. Такая гибридизация обозначается как 5р3 - гибридизация. [23]
Из этого следует, что в возбужденном атоме углерода из четырех валентных связей, которые он может образовывать, пространственная конфигурация одной связи должна отличаться от трех остальных. Между тем хорошо известно, что в органических соединениях все четыре валентности атома углерода совершенно равноценны. [24]
 |
Взаимное расположение гибридных sp - облаков.| Взаимное расположение гибридных 5р3 - об-лаков. [25] |
Такая гибридизация осуществляется, например, в возбужденном атоме углерода при образовании молекулы метана СЩ. [26]
Для этого в качестве примера удобнее всего взять возбужденный атом углерода, имеющий во внешнем слое четыре непарных валентных электрона: один s - и три р-электрона. Так как углеродные атомы образуют соединения почти исключительно в четырехвалентном состоянии, очевидно, затрата энергии на возбуждение валентностей перекрывается в случае углерода большими экзоэффектами образования четырех связей. [27]
Три р-орбитали и одна s - орбиталь внешней электронной оболочки возбужденного атома углерода преобразуются таким образом, что получающиеся орбитали абсолютно одинаковы по энергии и симметрично расположены в пространстве. [28]
При этом интерферируют только 2s - AO и две 2р - АО возбужденного атома углерода, 2pz - AO остается неизменной. Линейная комбинация дает три sp2 - AO. Их оси симметрии лежат в одной плоскости и образуют между собой угол в 120, т.е. направлены по углам равностороннего треугольника. [29]
 |
Схема облаков s - электрона ( а, р-электронов ( б, длинные оси которых лежат в трех взаимно перпендикулярных направлениях, и гибри-дизированного электрона ( в. [30] |
Страницы: 1 2 3 4