Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
2 Общие теоретические положения органической химии2.1. Природа химической связиДо развития квантовомеханических представлений (до 30-х гг. XX в.) в теории связи господствовал метод локализованных электронных пар, классифицирующий связи как ионные, ковалентные и координационные (семиполярные) (В. Коссель, Г. Льюис). Согласно теории Льюиса, элементы образуют связи до заполнения внешней оболочки и образования устойчивого октета электронов. Это правило соблюдается, однако, лишь для элементов периодической системы от бора до фтора. Кремний, фосфор и сера могут иметь на внешней оболочке до 12 электронов С развитием квантовомеханических представлений о природе электрона и атома в теории химической связи сложились два метода: валентных связей (ВС-метод) и молекулярных орбиталей (МО-метод) Как известно, электрон имеет одновременно корпускулярную и волновую природу. Согласно принципу неопределенности В. Гейзенберга, нельзя определить местоположение электрона в данный момент. Можно говорить лишь о вероятности пребывания электрона в определенном элементе объема вокруг ядра атома, называемом электронным облаком, пли атомной орбиталыо Конфигурация АО (приближенная граничная поверхность) определяется ее типом: s, р, d и т. д. (рис. 1). Метод валентных связей (метод ВС) сохранил некоторые черты теории Льюиса о локализированной химической связи. Согласно этому методу, атомы, составляющие молекулу, сохраняют свою индивидуальность, а связи возникаюг в результате взаимодействия их валентных электронов, т. е. атомных орбиталей. Это взаимодействие выражается набором схем спаривания электронов. Например, атомы состояние молекулы А В является результатом наложения гипотетических предельных Молекулу бензола можно удовлетворительно описать двумя структурами Кекуле В ряде случаев, если химическая связь делокализо вана между тремя и большим числом атомов, весьма полезным становится учет нескольких резонансных структур,
Рис. 1. Атомные орбитали: а — распределение электронов на атомных орбиталях (АО) атома углерода; б - конфигурация электронных облакоп (АО); в — схематическое изображение АО; г - функции описывающие Согласно методу молекулярных орбиталей, молекула представляет собой не простую совокупность индивидуальных атомов, а самостоятельное целое — каждый электрон принадлежит молекуле в целом и движется в поле всех ее ядер и электронов. Охарактеризовать молекулу по методу МО - это значит распределить все электроны но молекулярным орбиталям (МО). МО подобно АО имеют приближенное математическое описание, характеризуются набором квантовых чисел и определенной энергией. Основные принципы построения электронной конфигурации молекулы: 1) электрон занимает свободную орбиталь с наименьшей энергией; 2) на одной МО не может находиться более двух электронов; 3) при переходе хотя бы одного электрона с занятой на более высокую по энергии свободную МО молекула в целом переходит из основного состояния в возбужденное. Методы ВС и МО, несмотрн на существенные различия в подходах к описанию молекул, хорошо дополняют друг друга. Во многих случаях они приводят в конечном итоге к одинаковым результатам. Метод МО более пригоден для описания спектральных свойств молекул и фотохимических процессов, строения и свойств сопряженных и ароматических соединений, С помощью метода МО можно легко объяснить парамагнитные свойства кислорода, природу трехцентровых орбиталей, комплексов металла с различными лигандами и т. д. В то же время метод ВС не потерял своего значения для химиков в связи с большей наглядностью рассматриваемой им физической модели молекулы. С развитием вычислительной техники метод ВС позволил производить сложные количественные расчеты многоатомных молекул, более точно описывать энергетику и механизм химических процессов. Детальное рассмотрение методов ВС и МО с описанием математических моделей химических связей выходит за пределы настоящего курса. Ограничимся лишь кратким качественным описанием физических моделей химических связей и молекулярных орбиталей, представления о которых будут использоваться ниже для интерпретации строения и реакционной способности органических соединений.
|
1 |
Оглавление
|