Структура - молекула - бензол
Cтраница 2
При гидрировании бензола в указанных мягких условиях ( Pd nAu) - катализагоры оказались практически неактивными. По-видимому, это связано с особенностью структуры молекулы бензола, наличием сопряженной системы двойных связей, я-электроны которых делокализованы. Как известно [8, 9], механизм жидкофазного гидрирования в первую оче редь зависит от степени адсорбции водорода и ненасыщенных соединений и энергии связи их с поверхностью катализатора. Слабая адсорбционная способность прочного бензольного ядра, а также значительная энергия связи водорода с поверхностью катализатора ( - 238 кДж / моль) 9, 10 ] приводит к резкому замедлению процесса гидрирования. Наличие С О-группы вблизи бензольного ядра повышает скорость реак ции. Однако, как видно из рис. 2 - 3, бензальдегид гидрируется со зна чительно меньшей скоростью, чем стирол и аллилбензол. [16]
В предыдущей главе мы подробно рассказали о бензоле. Это было необходимо потому, что только знание структуры молекулы бензола дает возможность полностью понять его свойства и открывает огромное царство ароматических соединений. Но нельзя забывать, что, рассказывая о бензоле, мы говорили лишь об одном соединении, в то время как класс ароматических соединений охватывает почти неисчерпаемое количество различных веществ. Как метан можно считать простейшим соединением и первым членом ряда алифатических углеводородов, так и бензол можно рассматривать как родоначальника всех ароматических соединений. Любое соединение, в молекуле которого имеется хотя бы одно бензольное кольцо, следует относить к группе ароматических соединений. Подчеркнем еще раз, что ученые пришли к такому выводу не на основе формальных умозаключений. Наличие бензольного кольца в молекуле обязательно приводит к свойствам, которые делают целесообразной такую классификацию. [17]
 |
Энергии я-молеку-лярных орбиталей бензола.| Вид облака заряда я-электронов в С6Н6. [18] |
Необходимость ввести представление о резонансе в описание молекул по методу валентных связей означает, что при описании в методе молекулярных орбиталей эти орбитали следует рассматривать как делокализованные. Чтобы проиллюстрировать отличие двух указанных подходов, рассмотрим структуру молекулы бензола в рамках обоих методов. [19]
Описание молекулы бензола сводилось к тому, что она состоит из атомов углерода и водорода, которые, в свою очередь, построены из электронов и ядер. При использовании концепции резонанса это описание дополняется следующими сведениями: структура молекулы бензола в основном состоянии соответствует резонансу между двумя структурами Кекуле с небольшим участием других валентных структур. [20]
Если последнюю перегонять с известью, образуется бензол. Это доказывает, что структура слоистых макромолекул графита весьма близка к структуре молекул бензола и, следовательно, графит можно рассматривать как поли-дегидробензол. [21]
Если мы обратимся к величайшим умам, которые одарили человечество чудесными открытиями и изобретениями, то, как правило, мы увидим, что они были полны любознательности и интереса к жизни. В 1865 году немецкий химик Фридрих Кекуле заснул, размышляя о том, какова структура молекулы бензола. [22]
Еще около 20 лет назад А. А. Баландиным [16] было высказано положение, что для осуществления такой активации бензольного цикла катализатор должен обладать гранецентрированной кубической или гексагональной структурой кристаллической решетки. Только на такого рода кристаллах возможно расположение молекулы бензола на трех или шести активных центрах поверхности катализатора, а также сочетание активных центров, соответствующее структуре молекулы бензола. [23]
Указанный выше способ определения структуры молекул оказался неприемлемым для ароматических и полиено-вых углеводородов. В этих соединениях число валентных электронов в атомах таково, что представление об их попарном связывании приводит к выводу о чередующихся двойных и одинарных углерод-углеродных связях. Однако свойства ароматических и полиеновых углеводородов не соответствуют их структуре, описываемой чередующимися двойными и одинарными углерод-углеродными связями. Все связи в бензоле, например, равноценны ( характеризуются равной длиной и энергией), что соответствует фактической правильной шестиугольной структуре молекулы бензола. Чередование же двойных и одинарных связей должно было привести к неравноценности соседних углерод - углеродных связей и к искаженной шестиугольной структуре бензола, за счет большей прочности и меньшей длины двойных связей. [24]
Одно время полагали, что отклонение от симметрии можно обнаружить спектроскопически, однако в колебательно-вращательном спектре паров [ 631 не было обнаружено частот, которые противоречили бы столь строгой симметрии. Бензол имеет 20 фундаментальных частот, однако вследствие симметрии молекулы многие из них запрещены, за исключением четырех частот в ИК-спектре и семи частот в спектре комбинационного рассеяния. Таким образом, девять частот вообще запрещены. В твердом состоянии межмолекулярные силы дают такой же эффект, правда, спектр имеет более тонкую структуру. Структура молекулы бензола в кристаллическом состоянии еще очень близка к планарной гексагональной, однако окружающие молекулы в кристалле располагаются таким образом, что симметрия каждой данной молекулы понижается и они становятся только центросимметричными. [25]
Страницы: 1 2