5.3. Гибридизация и размер орбиталей

Спектральные исследования показали, что расстояние в этилене равно т. е. значительно меньше, чем расстояние в этане, равное Для объяснения такого различия необходимо принять, что гибридизация атомов в этих соединениях неодинакова.

Связи углерод — водород в этилене являются простыми связями, как, например, в этане, но они образованы в результате перекрывания а не -орбиталей углерода, как в этане. По сравнению с -орбиталью -орбиталь имеет менее -характер и более s-характер. находится на некотором расстоянии от ядра; s-орбиталь расположена ближе к ядру. По мере возрастания s-характера гибридной орбитали ее эффективный размер уменьшается и одновременно уменьшается длина связи с данным атомом. Таким образом, связь водорода с -гибридизованным атомом углерода должна быть короче, чем с

Бензол, хотя и совершенно отличен от этилена (разд. 10.1), также содержит -связи углерод — водород; длина связи в бензоле равна 1,084 А т. е. точно такая же, как в этилене. Ацетилен (разд. 8.2) содержит -гибридизованный атом углерода, который с точки зрения еще большего s-характера орбиталей должен образовывать более короткие связи, чем -углерод в этилене. Это предположение оказалось правильным: длина -связи равна 1,057 А

Рассмотрение гибридизации и размеров орбиталей помогает объяснить другие свойства молекул, кроме длин связей, например относительную кислотность некоторых углеводородов (разд. 8.10) и относительную основность некоторых аминов (разд. 36.11). Следовало ожидать, что более короткие связи будут более прочными; установлено, что энергия диссоциации связи в этилене ккал больше, чем в метане [102 ккал разд. 2.16]. Как будет показано в разд. 10.18, изменение характера гибридизации может иметь большее значение, чем обычно считают, поскольку оно влияет на устойчивость молекул.