Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 31
. Электростатическая, ковалентная связь. Ковалентная связь в органических соединениях. Строение метана. Строение молекул с N, O-атомами с неподеленной парой электронов. Строение и физико-химические свойства органических соединений. Связь между частицами лучше всего определять через энергию, которую система теряет при образовании соединения - аддукта. 1. Электростатическая связь
1.1 Ионная связь 1.2 Ион-дипольное взаимодействие 1.3 Диполь-дипольное взаимодействие ИОННАЯ СВЯЗЬ Ион-дипольное взаимодействие
Диполь-дипольное взаимодействие
2. КОВАЛЕНТНАЯ СВЯЗЬ
- связь, образованная двумя электронами Переход от ковалентной связи к ионной ковалентная связь полярная ковалентная связь ионная связь А:А d
+
В:Аd
-
М+
А-
2.1
Молекулярные орбитали - атомные орбитали
Молекула водорода Н2
Длина связи Энергетическая диаграмма для разрыхляющей и связывающей орбиталей 3. Структуры Льюиса
Связь между атомами обеспечивается электронными парами (американский химик Джилберт Льюис) 4.
Некоторые свойства ковалентных связей (длина связи, полярность связи и энергия связи)
4.1 Длина связи
Минимальное расстояние между атомами отвечает минимальной потенциальной энергии системы. Кривая потенциальной энергии (энергетический профиль) 2 - участок притяжения, вызванного индуцированной поляризацией (дисперсионые силы Лондона). Половина расстояния, разделяющего атомы в точке 3, соответствует вандерваальсову радиусу. Вандерваальсовы радиусы Атом или группа Вандерваальсов радиус, Е Br 1,35 CH2 2,0 CH3 2,0 Cl 1,8 F 1,35 H 1,2 I 2,15 N 1,15 O 1,4 4.2 Полярность связи
Диоксид углерода, представляющий собой линейную молекулу, имеет нулевой дипольный момент, а дипольный момент диоксида серы, нелинейной молекулы, равен 1,6 Д. Дипольный момент может быть рссчитан по формуле: m = e · l e-элементарный заряд l-расстояние между центрами положительных и отрицательных зарядов. Дипольный момент измеряют в дебаях (Д). 1 дебай равен 10-18 е·см Средняя величина дипольных моментов связей и функциональных групп Структурная единица Дипольный момент, Д H-Br 0,74 H-Cl 1,03 H-N 1,3 H-O 1,5 H-S 0,7 C-Cl 1,9 C-N 1,0 C-O 1,2 C=O 2,7 C-NO2 4,0 4.3. Энергия связи
Процесс, в результате которого разрывается ковалентная связь и каждый из фрагментов сохраняет один электрон, называется «гомолизом» или «гомолитическим расщеплением». X-Y ® X· + Y· гомолитическое расщепление Энергия, требующаяся для гомолитического расщепления отдельной связи и образования двух нейтральных атомов, называется энергией диссоциации (ккал/моль). Средняя величина энергии, необходимая для разрыва отдельной связи называется энергией связи. Энергия связей, ккал/моль H-C 99 C-C 80 C-O 81 C-N 62 C-S 65 H-N 84 C-F 102 C-Cl 77 C-I 56 H-O 110 Энергетический профиль образования А2 5. Связь в органических соединениях
Ковалентная связь характерна для соединений углерода, именно эта связь имеет основное значение в химии органических соединений. Примеры написания моделей связей. атомные орбитали углерода Элементы пространства, в котором наиболее вероятно нахождение электрона, называют орбиталью. Орбитали отличаются формой и энергией. 6.
Строение метана
Электронная конфигурация основного состояния изолированного атома углерода: Рассмотрение электронного строения метана дает основание утверждать, что углерод 2-х валентен и должен образовывать соединения строения СН2, однако в метане углерод соединение 4 атомами углерода. Чтобы получить 4-х валентный углерод, необходимо иметь следующую схему распределения электронов: Возбужденное состояние атома включает образование четырех новых внешних орбиталей путем «гибридизации» 2s-орбитали и всех трех 2р-орбиталей. Четыре гибридные орбитали обладают одинаковой энергией, и каждая из них обозначается 2sp3. Гибридные орбитали обладают наибольшей степенью направленности, они точно эквивалентны друг другу. Главные оси четырех гибридных орбиталей направлены к углам правильного тетраэдра - расположение, при котором орбитали максимально удалены друг от друга. Угол связи (109,50) определяется условием максимального перекрывания гибридных орбиталей с орбиталями водорода. Длина связи в метане 1,09 A. Энергия связи 102 ккал/моль (417,05•103Дж/моль) В отличии от ионной связи, прочность которой одинакова по всем направлениям, ковалентная связь является направленной. Для углерода возможны три типа гибридизации: 7. Строение молекул с n, o-атомами с неподеленной парой электронов
NH3 Энергия связи 103 ккал/моль (431,24•103Дж/моль) Н2О Энергия связи 103 ккал/моль (431,24•103 Дж/моль) Наличие свободных электронов у аммиака и воды придает им основные свойства, более сильные у аммиака. 8. Строение и физико-химические свойства
Т пл., Т кип., растворимость. Физические свойства дают информацию о строении вещества. Строение позволяет предсказать физические свойства. Сравнить ионные и неионные соединения: NaCl Т пл 8010
С СН4
Т пл. -1830
С Межмолекулярные силы Диполь-дипольное взаимодействие, вандерваальсовы силы (индуцир. диполь) NaCl Т кип 14130
С (ионная пара - газообразное состояние) CH4
Т кип -161,50
С H2
O 1000
С NH3
-330
С Растворимость Ион-дипольное взаимодействие Na+
НОН сольватация гидратация Подобное растворяется в подобном. Растворимость определяется полярностью. СН4
и CCl4
нерастворимы в воде СН3
|