Свободное вращение - атом
Cтраница 4
Если центры атомов водорода, связанных с разными углеродными атомами, расположены на расстоянии, близком к сумме ван-дер-ваальсовых радиусов атомов водорода, возникает так называемое торсионное напряжение. Такое напряжение может возникать даже в соединениях с открытыми цепями. Если допустить совершенно свободное вращение атомов вокруг простых связей, то легко представить себе, что при различном взаимном расположении групп и атомов в процессе этого вращения молекула будет характеризоваться разным уровнем энергии. Так, в молекуле этана наименее энергетически выгодным является расположение атомов водорода одной метильной группы напротив атомов водорода другой метилы-юй группы. [46]
 |
Строение молекулы с Н. [47] |
Электронное облако а-связи, расположенное вдоль оси, соединяющей центры атомов, имеет цилиндрическую симметрию относительно этой оси. Изложенное объясняет давно известный химикам факт возможности свободного вращения атомов вокруг слязи С-С, обусловливающий отсутствие цис - транс-изомерии у производных этана и других органических соединений с одинарной связью между атомами углерода. [48]
 |
Схема, показывающая образование хими - [ IMAGE ] Строение моле-ческих связей в молекуле N2 кулы С2Н6. [49] |
Электронное облако а-связи, расположенное вдоль оси, соединяющей центры атомов, имеет цилиндрическую симметрию относительно этой оси. Изложенное объясняет давно известный химикам факт возможности свободного вращения атомов вокруг связи С - С, обусловливающий отсутствие цис - гране-изомерии у производных этана и других органических соединений с одинарной связью между атомами углерода. [50]
 |
Схема, показывающая образование химических связей в молекуле N2.| Строение молекулы С2Н6. [51] |
Электронное облако 0-связи, расположенное вдоль оси, соединяющей центры атомов, имеет цилиндрическую симметрию относительно этой оси. Поворот одного из атомов вокруг данной оси не изменит распределения электронной плотности в cr - связи и, следовательно, его можно осуществить, не разрывая и не деформируя данную связь. Изложенное объясняет давно известный химикам факт возможности свободного вращения атомов вокруг связи С-С, обусловливающий отсутствие цис - транс-изомерии у производных этана и других органических соединений с одинарной связью между атомами углерода. [52]
 |
Шароегсржневые модели молекул этана ( а и бутана ( б. [53] |
Чтобы наглядно представить пространственное строение молекул, используют молекулярные модели. Эти модели правильно передают последовательность связей между атомами, их взаимное пространственное расположение, величины валентных углов. Важно, что эти модели позволяют наглядно представить возможность свободного вращения атомов и атомных групп вокруг простых о-связей. Однако при пользовании шаростержневыми моделями не должно создаваться впечатления, что внутри молекулы есть свободное пространство. На самом деле молекула имеет плотную упаковку, в ней нет незаполненного пространства. О заполнении внутримолекулярного пространства дают представление другие молекулярные модели - полусферические, или модели Стюарта-Бриглеба. [54]
Позднее было установлено, что, помимо напряжения, возникающего в связи с деформацией валентных углов атомов углерода ( углового напряжения), в циклах могут возникать напряжения за счет взаимного отталкивания нейтральных атомов, например атомов водорода. Если центры атомов водорода, связанных с разными углеродными атомами, расположены на расстоянии, близком к сумме ван-дер-ваальсо-вых радиусов атомов водорода, возникает так называемое торсионное напряжение. Такое напряжение может возникать даже в соединениях с открытыми цепями. Если допустить совершенно свободное вращение атомов вокруг простых связей, то легко представить себе, что при различном взаимном расположении групп и атомов в процессе этого вращения молекула будет характеризоваться различным уровнем энергии. Так, в молекуле этана наименее энергетически выгодным положением метальных групп является такое, когда атомы водорода одной метильной группы расположены напротив атомов водорода другой метильной группы. [55]
Гибкость линейных цепных молекул ( или линейных участков молекул других структур) и способность их принимать различную форму объясняется возможностью вращения атомов или атомных групп относительно углерод-углеродных С-С - связей. В результате такого вращения изменяется расположение атомов и групп друг относительно друга, а основная цепь может принимать различные формы, или, как принято называть, различные конформации. При свободе вращения число различных конформаций может быть бесконечно большим. В действительности же свободному вращению атомов вокруг связей мешают силы, которые проявляются при взаимодействии между группами атомов, принадлежащих той же цепной молекуле или соседним молекулам. Поэтому степень изогнутости макромолекул, а следовательно, гибкость или жесткость, колеблется в широких пределах. [56]
Длина полимерной цепи превосходит ее поперечные размеры в тысячи раз. Однако рентгенографические и другие методы показывают, что отношение максимального размера макромолекул к минимальному ( степень асимметрии) часто близко к десяти. Исходя из этого, был сделан вывод, что линейные макромолекулы не растянуты, а их цепи свернуты в клубки. Первоначально для объяснения этого явления предполагалось в соответствии с гипотезой Вант-Гоффа свободное вращение атомов углерода вокруг связи С-С. Однако оказалось, что внутреннее вращение атомов сопряжено с преодолением энергетических барьеров и, кроме того, тормозится в результате взаимодействия с фрагментами соседних молекул или частей одной и той же макромолекулы. [57]
Страницы: 1 2 3 4