Типы связей в молекулах органических веществ. Гибридизация атомных орбиталей углерода. Радикал. Функциональная группа

Типы связей в молекулах органических соединений

Для органических соединений характерно молекулярное строение.  В веществах, которые имеют молекулярное строение, атомы соединены только ковалентной связью. Реже можно наблюдать водородную связь атомов.

Ковалентная связь – это связь между двумя атомами, которая образуется путем слияния внешних электронов для общего пользования. Эти пары электронов принадлежат обоим атомам.

Ковалентная связь

По степени полярности ковалентной связи выделяют:

  • Ковалентная неполярная – слияние атомов с одинаковой электроотрицательностью.
  • Ковалентная полярная – слияние атомов с разной электроотрицательностью.

Орбитали атомов имеют различные формы. На этом основании выделяют связи разные по перекрыванию орбиталей:

  • σ-связи – поперек области перекрытия орбиталей проходит линия, соединяющая ядро.
  • π-связи - перекрывание происходит в 2 областях – над и под линией.

Распознать способ перекрывания орбиталей не сложно. В связях только с одной электронной парой будет всегда σ-связь. Если пар больше, то в связи будет уже присутствовать и π-связь.

Схема перекрывания орбиталей

По количеству электронных пар выделяют: 

  • 1.одинарная, простая s—связь
  • 2.двойная — 2 пары электронов
  • 3. тройная, кратная —3 пары электронов

Водородная связь - связь, между положительно заряженным атомом водорода и отрицательно заряженным атомом, к таким атомам относят фтор, азот, кислород. Различают внутри- и межмолекулярные водородные связи. 

Гибридизация атомных орбиталей углерода

В молекуле метана (СН4) взаимодействуют 1 s- электрон и 3 р –атома углерода. Несмотря на разные характеристики эти электроны образуют 4 равносильные ковалентные связи. Это связано с видоизменением орбиталей атома углерода.

 В процессе взаимодействия атомных орбиталей отличимых по виду, но схожих по энергии возникают одинаковые гибридные орбитали. Это явление принято называть гибридизацией АО. Образуя связь с орбиталями других атомов, процесс гибридизации способствует появлению более прочных химических связей.

Новые орбитали по форме напоминают одинаковые, ассиметричные гантели и не похожи на начальные электронные облака. Энергия, которая потрачена на гибридизацию компенсируется, и равно распределяется в гибридизированных орбиталях.

Определение вида гибридизации атома углерода

От атома углерода участвует только s – орбиталь. Соответственно, вид гибридизации на прямую будет связан с кол-вом вступивших в связь р-орбиталей (от 1 до 3).

Виды и свойства гибридизации атома углерода

Орбитали атома углерода, участвующие в гибридизации

Тип гибридизации орбиталей атома углерода

Количество гибридных орбиталей и образуемых ими

s-связей

Расположение в пространстве гибридных орбиталей и валентные углы

s-связей

1 s- орбиталь и 3 р-орбитали

– гибридизация

(характерна для алканов)

4 орбитали

Зигзагообразная форма,

Валентный угол 1090

1 s- орбиталь и 2 р-орбитали

2 – гибридизация

(характерна для алкенов)

3 орбитали

В одной плоскости, под углом 1200

 

Негибридизированная  р –орбиталь располагается перпендикулярно

1s- орбиталь

и 

1р-орбиталь

 – гибридизация

(характерна для алкинов)

2 орбитали

Расположение по одной прямой,под углом1800

     2 негибридизированные     располагаются   перпендикулярно

Алгоритм определения вида гибридизации: 

  • Написать структурную формулу вещества.
  • Определение количества валентных электронов, которые нужны для образования связи.
  • Определение количества пар электронов образующие взаимосвязь:

если 1 пара— это σ-связь, относится к sp3-гибридизации;  

если 2 пары — одна π-связь и одна σ-связь, относится к  sp2-гибридизации; 

если 3 пары — две π- и одна σ-связи, относится к sp-гибридизации.

Функциональная группа и углеводородный радикал

Органические соединения имеют в составе не только углерод и водород. Такие элементы, как кислород и азот образуют новые группы атомов – функциональные группы.

Функциональная группа – часть органической молекулы, которая отвечает за физические и химические свойства.

Заместителем в соединении может выступать и углеводородный радикал –остаток углеводорода, один атом водорода, в котором отсутствует. Обозначается буквой R. Каждому радикалу соответствует определенный углеводород (в названии меняется суффикс –ан на –ил, например метан и метил).

Функциональная группа и углеводородный радикал


 

Смотри также:

26 сентября 2020, 21:45

Комментарии

Для добавления комментариев необходимо авторизоваться.