Химическая связь и строение органических соединений

Химическая связь – совокупность сил, удерживающих два и более атома в

Два способа образования двухэлектронной ковалентной связи:

Коллигация:

2.Координация:

а) Передача электронной пары от донора катиону:

б) Передача электронной пары от донора акцептору на вакантную орбиталь:

В основе теории хим. связи лежит волновая теория – квантовая механика.

оператор Гамильтона.
h-постоянная планка.
m-масса электрона.
r-расстояние между электроном и ядром.
E-собственная энергия системы.

Решение уравнения Шредингера возможно только для простейших систем: для H и

- каждый электрон принадлежит молекуле в целом и движется в поле

Рассмотрим решение ур-ия Шредингера для иона H2+. При нахождении вида волновой

Таким образом, метод МО показывает следующее:
Природа сил, обеспечивающих хим. связь носит

Условия образования МО:

Комбинируемые МО близки по энергии.
АО, участвующие в образовании

Классификация МО

В зависимости от критерия существует несколько способов классификации:
по способу комбинирования

Энергия связывания будет равна:

S-интеграл перекрывания S<<1.

Энергия антисвязывания будет равна:

-кулоновский интеграл, который характеризует кулоновское взаимодействие частиц и включает Е электрона

Рис. Энергетические уровни МО и потенциальная кривая H2
Таким образом, именно

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СВЯЗЫВАЮЩИХ И РАЗРЫХЛЯЮЩИХ МО

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТАБЛИЦА σ- и π-МО

Ковалентная связь характеризуется: длиной, энергией, полярностью, поляризуемостью и направленностью

ДЛИНА СВЯЗИ – равновесное

ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ – энергия, которую необходимо затратить, чтобы разорвать химическую связь

Средняя энергия связи Ес – приближенная усредненная величина, получаемая расчетным путем

Для оценки стабильности молекулы исп. также:

∆На – теплота образования соединений из

∆Нс – теплота сгорания соединения. Чем меньше ∆Нс, тем устойчивее молекула,

ПОЛЯРНОСТЬ СВЯЗИ – асимметрия распределения электронной плотности между атомами вследствие различия

Мерой полярности служит разность электроотрицательностей (РЭО):
РЭО>2 – ионная связь;
РЭО<2 – полярная

Мерой полярности связи является дипольный момент:

ПОЛЯРИЗУЕМОСТЬ – способность изменять свою полярность под действием внешнего поля (

НАПРАВЛЕННОСТЬ СВЯЗИ определяется гибридным состоянием атома С.

Ковалентная связь ХАРАКТЕРИЗУЕТСЯ длиной, энергией, полярностью, поляризуемостью и направленностью.

ГИБРИДИЗАЦИЯ. ЛОКАЛИЗОВАННЫЕ СВЯЗИ. Два типа связей

σ-связи

Если два атома связаны одинарной связью,

σ - связь это связь, при образовании которой мах. электронная плотность

При образовании кратной связи
( двойной, тройной ) кратность связи

π-СВЯЗЬ

Кратность связи повышается за счет π-связывания

π - связь - это связь, при образовании которой мах. электронная

Электронная конфигурация атома углерода

Если атом С образует 4 σ - связи, то эти связи

Электронная формула молекулы метана:
Гибридное состояние атома С в метане sp3:

Электронная формула молекулы этилена:

1s + 2p = 3sp2

Электронная формула молекулы ацетилена:

Гибридное состояние атома С в этилене sp:

Электроотрицательность С зависит от его гибридного состояния:

sp3 – 2,51
sp2 – 2,59
sp–

ДЕЛОКАЛИЗОВАННЫЕ СВЯЗИ

Отклонение от принципов аддитивности длин и энергий связи ( теплота гидрирования

Под сопряжением (мезомерией) понимают
двустороннее перекрывание электронных облаков π-связей
с образованием

Классическая формула
не полностью отражает
строение бутадиена.
Предлагается изображать ее набором
валентных

Отклонение от принципов аддитивности у сопряженных систем

Зная структурную формулу молекулы

R C=C расч. < R C=C эксп.
R C-C расч. > R

ЭЛЕКТРОННЫЕ ЭФФЕКТЫ (СМЕЩЕНИЯ) В ОРГАНИЧЕСКИХ МОЛЕКУЛАХ

Индуктивный (или индукционный) эффект I-эффект –

I-эффект быстро затухает по цепи σ - связей. I-эффект может быть

+I-эффект:

а) алкильные группы:

б) анионные заместители:

Мезомерный эффект (М-эффект) –электронные смещения по системе полярных делокализованных π-связей.

Изображение:

-М-эффект: π-π-сопряженные системы

Группы, обладающие –М-эффектом:

+М-эффект n-π- сопряженные системы

Группы, обладающие +М-эффектом: