Ковалентті байланыстың табиғаты

Байланыстардың үзілу әдістері және органикалық реакциялардың механизмі 

        1. А:В молекуласы гомолитикалық жолмен ажырағанда байланыстырушы электрон жұбы тең бөлінеді де, сыртқы электрон құрылыстары бірдей бөлшектер түзіледі. Мұндайзарядсыз бөлшектер радикалдар (Ŕ) деп аталады.

 2. А:В молекуласы гетеролитикалық жолмен ажырағанда байланыстырушы электрон жұбы байланысып тұрған екі атомның бірінде қалады да сыртқы электрондық кабаттарыныңқұрылысы әртүрлі бөлшектер- иондар түзіледі.

Оң зарядталған бөлшектер электрофильдік (Е⁺) деп аталады немесе сыртқы электрон кабаты бос (валенттілік орбиталі бос) нейтрал молекула бола алады. Теріс зарядты бөлшектернуклеофиль (N^-) деп аталады.

sp ³ - гибридтелуі

Қаныққан көмірсутектерде көміртек атомдарының валенттілік электрондары sр³- габридтелу күйінде болады және оның әр атомы басқа атомдардың төрт гибридтелген орбитальдарымен, олардың кеңістіктегі өзара орналасуын бұзбай, қабысу нөтижесінде төрт жай коваленттік байланыс түзеді. Метан молекуласының құрлысы.

4 сурет. Метан молекуласындағы электрондық тығыздықтың таралу сызбасы:

а) молекуланың тетраэдрлік моделі.

б) электрон бұлттарының қабысуы

      sp ² - гибридтелуі

 Органикалық қосылыстарда көміртек атомдары арасындағы (С-С) жай байланыстардан басқа еселік байланыстар: екі еселік (С=С) және үш еселік (С≡С) көп таралған. Қос байланыс біріккен екі көміртек — көміртек электрондарының жұптарымен жүзеге асады. Бірақ олардың әрқайсысының күйі әртүрлі. Этилен молекуласында бес δ- байланыс бір-біріне қатысты 120° орналаскан және бір жазықтық бетінде жатады. Әрбір көміртегі атомында жұптаспаған бір р электрон калады. Олар атомдар арасында екінші δ- байланыс түзе алмайды, өйткені бұл Паули принципіне қарама-қайшы келеді. Бұл жұптаспаған р- электрондар молекуланың жазықтығына перпендекуляр бағытталған жаңа молекулярлық электрондық бұлтқа бірігеді.

а) 2р- электрондарының қабысуынан π байланысының молекулалық орбиталінің түзілуі.

б) этилен молекуласы құрлысының сызбасы.

Бұл жерде екі р — электрондарымен түзілген жазықтықтағы қалған бес δ- байланыстарына перпендикуляр, сапасы жағынан жаңа коваленттік химиялық байланыс пайда болады.Мұндай байланыс пи «π« - байланысы деп, ал оны түзетін электрондар π-  электрондары деп аталады.

Этилендегі көміртек атомының δ-байланыстары габридтелген электрондардың қатысуымен, ал π-байланыстар «таза» р-электрондардың бүйірлік қатысуымен түзіледі деп есептеп (көміртек атомының төрт электронының бір s -электронымен екі р-электроны ғана гибридтеледі), этилен молекуласындағы көміртек атомдарының электрондарының гибридтелуінsр²- гибридтелу деп атайды.

    Сөйтіп, этилен молекуласындағы екі көміртек арасында әртүрлі екі коваленттік химиялық байланыс болады , бірі δ-, екіншісі π-байланыс, осы екі байланыстың энергиясыныңқосындысы 612 қдж/моль , δ-байланыстың энергиясы 348 қдж/моль, π-байланыстікі 264 кдж/моль, бұл энергия аз, сол себепті химиялық реакция кезінде π-байланыстар оңай үзіледі. Қос байланыстың үзілуінен қанықпаған кемірсутекгерге қосылу реакциясы тән.

sp  - гибридтелуі

        Ацетилеидегі үш еселі байланыс ( НС≡СН ) , үш жұп электрон арқылы түзіледі. Бүл жұптардың күйі біркелкі емес: біреуі δ—байланыс, ал . екеуі π-байланыс. Үш еселі байланыстүзілгенде әрбір көміртек атомының валентті төрт электрондардың бір    s- және бір    р- электрон    бұлттары    ғана жұптасып,   sр-гибридтелуі  (6-сурет)  көміртек  атомының  үшіншіваленттік күйі түзіледі.

6 сурет. sр- гибридтелуі мен ацетилендегі байланыстар құрлысының сызбасы:

а) ацетилен молекуласындағы δ— байланыстарының(С-С және С-Н) түзілу кезіндегі электрон бұлттарының қабысуы )

б) өзара перпендекуляр бағытта орналасқан екі π— байланыстарының жазықтықтары.

Әрбір кеміртек атомында тек екі гибридтік бұлт түзеді, ал екі р-электрондарының бұлттары гибридтелмей, өздерінің алғашқы конфигурацияларын сактайды және олардың орбитальдары бір-біріне қатысты тік бұрышпен орналасады. Ацетилендегі әрбір көміртегі атомдарының гибридтік бұлттары екі δ—байланыс түзуге катысады. sр-электрондарының орбитальдары түзудің бойында орналасқан, олардың негізгі остерінің арасындағы бұрыш 180.

Сөйтіп, ацетилен молекуласында үш δ — және екі π-байланыс болады. Жай байланыстың энергиясы 348 кдж/моль, қос байланыстың энергиясы 612 кдж/моль, үш еселі байланыстың энергиясы 812 кдж/моль, осыдан бірінші π-байланысты үзуге кететін энергия 812 — 348 = 264 кдж/моль болатынын, ал екінші π-байланысты үзуге кететін энергия 812 — 612 = 200 кдж/моль болатынын есептеп шығаруға болады. Жай байланыста байланыс ұзындығы 0,154 нм, қос байланыста 0,134 нм, ацетилендегі үш еселі байланыстың үзындығы 0,120 нм, демек көміртек атомдары қос байланыстан да жақынырақ орналасқан молекуланың мұндай кұрлысы осы қосылыстың өзіндік химиялық касиеттерін негіздейді.

скачать работу

Отправка СМС бесплатно