Валентные состояния атома углерода. Гибридизация

Содержание

Слайд 2

1s 2px 2py 1s 2px 2py 2pz sp3 – ГИБРИДИЗАЦИЯ Электронная

1s

2px

2py

1s

2px

2py

2pz

sp3 – ГИБРИДИЗАЦИЯ

Электронная структура атома углерода

2s

2pz

С – 1s22s22p2

С* – 1s22s12p3

Слайд 3

Процессы выравнивания орбиталей по форме и энергии называют гибридизацией.

Процессы выравнивания орбиталей по форме и энергии называют

гибридизацией.

Слайд 4

Первое валентное состояние углерода sр3-Гибридизация - смешение одной 2s- и трех

Первое валентное состояние углерода

sр3-Гибридизация - смешение одной 2s- и трех

2р-орбиталей. Все четыре гибридные орбитали строго ориентированы в пространстве под углом 109°28' друг к другу, создавая утолщенными "лепестками" геометрическую фигуру - тетраэдр
Поэтому sp3-гибридизованный атом углерода часто называют "тетраэдрическим".
Состояние углеродного атома с sp3-гибридными орбиталями (первое валентное состояние) характерно для предельных углеводородов - алканов.

sp3 - тетраэдрическое
строение

sр3-Гибридизация

Слайд 5

1s 2s 2px 2py 2pz 1s 2px 2py 2pz ЧЕТЫРЕ ВАЛЕНТНЫЕ

1s

2s

2px

2py

2pz

1s

2px

2py

2pz

ЧЕТЫРЕ ВАЛЕНТНЫЕ
σ- СВЯЗИ, НАПРАВЛЕННЫЕ К ВЕРШИНАМ ТЕТРАЭДРА

sp3 – ГИБРИДИЗАЦИЯ

Схема

образования четырех sp3-гибридных орбиталей: а - негибридизованные орбитали атома углерода; б - орбитали атома углерода в состоянии sp3-гибридизации
Слайд 6

Атомы углерода в молекулах алканов находятся в состоянии sp3-гибридизации. Каждый такой

Атомы углерода в молекулах алканов находятся в состоянии sp3-гибридизации. Каждый такой

атом способен образовывать четыре одинарные σ -связи как с атомами углерода, так и с атомами водорода. Например, в этане каждый атом углерода образует одну σ -связь за счет осевого перекрывания гибридной орбитали с гибридной орбиталью другого атома углерода и три σ -связи за счет перекрывания гибридных орбиталей с s -орбиталями трех атомов водорода
Слайд 7

Молекулярная структура алканов СХЕМА ОБРАЗОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ В МОЛЕКУЛЕ МЕТАНА ОБЪЕМНАЯ

Молекулярная структура алканов

СХЕМА ОБРАЗОВАНИЯ
ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ
В МОЛЕКУЛЕ МЕТАНА

ОБЪЕМНАЯ МОДЕЛЬ

МОЛЕКУЛЫ ЭТАНА

ОБРАЗОВАНИЯ σ-СВЯЗЕЙ в этане

Слайд 8

Кристаллическая структура алмаза Кристаллическая решетка алмаза

Кристаллическая структура алмаза

Кристаллическая решетка алмаза

Слайд 9

Для атома углерода возможны три типа гибридизации (три валентных состояния). sр3-Гибридизация sр2-Гибридизация sр -Гибридизация

Для атома углерода возможны три типа гибридизации (три валентных состояния).

sр3-Гибридизация

sр2-Гибридизация


sр -Гибридизация

Слайд 10

sр2-Гибридизация - смешение одной 2s- и двух 2р-орбиталей, одна 2p не

sр2-Гибридизация - смешение одной 2s- и двух 2р-орбиталей, одна 2p не

гибридизована и перпендикулярна плоскости, в которой расположены три sp2-гибридные орбитали.
Состояние атома углерода с sp2-гибридными орбиталями (второе валентное состояние) характерно для непредельных углеводородов ряда этилена - алкенов

Второе валентное состояние углерода

sp2 - плоскостное строение

sр2-Гибридизация

Слайд 11

sp2– ГИБРИДИЗАЦИЯ 1s 2s 2px 2py 2pz 1s 2s 2px 2py

sp2– ГИБРИДИЗАЦИЯ

1s

2s

2px

2py

2pz

1s

2s

2px

2py

2pz

Схема образования трех sр2-гибридных орбиталей:
a - негибридизованные орбитали атома

углерода;
б - орбитали атома углерода в состоянии sp2-гибридизации.
Слайд 12

sр2-Гибридизация

sр2-Гибридизация

Слайд 13

ОБРАЗОВАНИЕ σ- и π-СВЯЗЕЙ В ЭТИЛЕНЕ Молекулярная структура алкенов

ОБРАЗОВАНИЕ σ- и π-СВЯЗЕЙ В ЭТИЛЕНЕ

Молекулярная структура алкенов

Слайд 14

Третье валентное состояние углерода sр-Гибридизация - смешение одной 2s- и одной

Третье валентное состояние углерода

sр-Гибридизация - смешение одной 2s- и одной

2р-орбитали. Две гибридные орбитали расположены на одной прямой линии под углом 180° друг к другу. Остальные две негибридизованные 2р-орбитали расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях.
Состояние атома углерода с sp-гибридными орбиталями (третье валентное состояние) характерно для непредельных углеводородов ацетиленового ряда - алкинов.

sp - линейное
строение

sр-Гибридизация

Слайд 15

Схема образования двух sp-гибридных орбиталей: а - негибридизованные орбитали атома углерода;

Схема образования двух sp-гибридных орбиталей:
а - негибридизованные орбитали атома углерода;

б - орбитали атома углерода в состоянии sp-гибридизации

Пространственная
конфигурация молекулы,
центральный атом которой
образует две sp-гибридные орбитали

Слайд 16

sр-Гибридизация

sр-Гибридизация

Слайд 17

Молекулярная структура алкинов 1s 2s 2px 2py 1s 2s 2px 2py

Молекулярная структура алкинов

1s

2s

2px

2py

1s

2s

2px

2py

2pz

sp– ГИБРИДИЗАЦИЯ

2 σ-связи каждого атома углерода;
2p-электрона, не

участвующие в гибридизации, образуют две π-cвязи, расположенные в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.
Слайд 18

а) схема образования σ-связей б) взаимное расположение σ- и π- связей

а) схема образования σ-связей
б) взаимное расположение σ- и π- связей


Слайд 19

Молекулярная структура алкинов СХЕМА ОБРАЗОВАНИЯ σ-СВЯЗЕЙ В АЦЕТИЛЕНЕ ОБРАЗОВАНИЯ π- СВЯЗЕЙ в АЦЕТИЛЕНЕ

Молекулярная структура алкинов

СХЕМА ОБРАЗОВАНИЯ σ-СВЯЗЕЙ В АЦЕТИЛЕНЕ

ОБРАЗОВАНИЯ π- СВЯЗЕЙ в

АЦЕТИЛЕНЕ
Слайд 20

Молекула метана СН4

Молекула метана СН4

Слайд 21

Пример 3. Образование молекулы СН4 1. Электронная формула атома углерода: 1s22s22p2.

Пример 3. Образование молекулы СН4

1. Электронная формула атома углерода: 1s22s22p2.
2.

Электронно-структурная формула
атома С:
3. Электронная и электронно-структурная формула атома С в возбужденном состоянии – С*:
1s22s12p3
4. Гибридизация одной 2s- и двух 3р-орбиталей атома углерода в возбужденном состоянии – С*:

2p

2s

1s

2p

2s

1s

Слайд 22

Пример 3. Образование молекулы СН4 (продолжение) 4. Электронная формула атома Н:

Пример 3. Образование молекулы СН4 (продолжение)

4. Электронная формула атома Н: 1s1.
5.

Электронно-структурная формула атома Н:
6. Перекрывание
sp3-гибридных
орбиталей атома С
и s-орбиталей атома Н:


1s