Cтраница 4
Как уже было показано, в соединениях трехвалентного азота, двухвалентного кислорода и одновалентного фтора для образования ковалентных связей могут быть задействованы р-орбитали. Существование соединений четырехвалентного углерода или азота не удается адекватно объяснить, формально используя для образования четвертой связи 25-орбиталь. Как уже не раз говорилось, наиболее подходящие орбитали для образования связей - те, геометрия которых обеспечивает максимальное перекрывание, как, например, р-орби-таль; s - орбиталь со сферической симметрией оказывается менее подходящей. [46]
Возникает вопрос о пространственной ориентации четырех образующихся таким образом связей. Казалось бы, что исходя из общих физических соображений, три - связи должны быть направлены взаимно перпендикулярно, а четвертая связь ( s - связь), как лишенная свойств направленности, должна существенно отличаться от трех / ьсвязей. Весь опыт органической химии противоречит такому предположению. [47]
Азот не переходит, как говорили раньше на языке структурной теории, из трехвалентного в пятивалентное состояние. Он сохраняет свою трехвалентность, не отдавая и не принимая электронов: он лишь предоставляет свою свободную электронную пару для образования четвертой связи. Остается ли заряд закрепленным на центральном атоме или распределяется по четырем заместителям, этого решить нельзя. [48]
Так, например, из теории следует, что атом углерода в предельных соединениях обязательно должен иметь тетраэдриче-скую конфигурацию электронного облака, образуя четыре так называемые сг-связи. В непредельных соединениях с двойной связью и ароматических соединениях углерод способен образовать три ог-связи, лежащие в одной плоскости и образующие друг с другом угол в 120, а четвертую связь ( так называемую тг-связъ) атом углерода образует за счет электрона ( /) - электрона), облако которого имеет ось симметрии, перпендикулярную к плоскости первых трех связей. Для соединений с тройной связью квантово-химические расчеты приводят к линейной конфигурации. [49]
Положительный заряд принадлежит целому иону, и все четьь ре связи азота с водородом абсолютно равноценны. Однако, как это видно из электронной формулы иона аммония, три электронные пары ( три связи) в этом ионе образованы за счет валентных электронов азота и водорода, четвертая электронная пара ( четвертая связь) путем взаимодействия неподеленной электронной пары азота с вакантной орбиталью иона водорода. [50]
Четвертая связь каждого атома направлена перпендикулярно плоскости трех других связей и соединяет между собой атомы разных плоскостей. Расположение атомов в каждой из плоскостей можно представить как сплошное заполнение плоскости правильными шестиугольниками, в вершинах которых лежат углеродные атомы. Четвертая связь имеет большую длину, чем три остальных, и значительно слабее их. [51]