КОВАЛЕНТНІ о- І я-ЗВ'ЯЗКИ. Залежно від способу перекривання атомних орбіталей розрізняють ковалентні зв'язки

Молекулярні орбіталі, що виникають при цьому, називаються відповідно о-МО (зв'язуюча молекулярна орбіталь) і с*-МО (антизв'язуюча молекулярна орбіталь) (див. рис. 3.3). Максимальна електронна густина при с-перекриванні знаходиться на осі, що з'єднує ядра двох атомів, які зв'язуються.

У більшості органічних сполук с-зв'язки утворюються переважно за рахунок перекривання гібридних sр³-, sр²- і sр -орбіталей, які є енергетично вигідніши­ми і забезпечують більш ефективне перекривання (рис. 3.8). У молекулі етану о-зв'язки C—H утворюються внаслідок осьового s— sр3 -перекривання, а с-зв'язок С—C — за рахунок sр³— sр³-перекривання орбіталей. Оскільки максимальна елек­тронна густина при о-перекриванні зосереджена в просторі між ядрами атомів, то о-зв'язок має велику міцність.

Поряд з перекриванням атомних орбіталей уздовж осі, що з'єднує ядра атомів, існує так зване бокове перекривання атомних орбіталей. У ньому беруть участь тільки паралельно розташовані р-атомні орбіталі.

Глава 3

^н

5-АО атома Гідрогену

'

ст-перекривання

Н н

Н н

Рис. 3.8. Утворення а-зв'язків у молекулі етану СH₃—CH₃

Бокове перекриванняр-орбіталей називають п-перекриванням, а зв 'язок, що утво­рюєmься,— п-зв'язком (рис. 3.9).

я-орбіталь (зв'язуюча)

Рис. 3.9. Схема перекривання атомних орбіталей при утворенні я-зв'язку

У результаті я-перекривання двох р-атомних орбіталей утворюються дві моле­кулярні я-орбіталі, одна з яких називається я-зв'язуючою МО, інша — я*-анти-зв'язуючою МО. В основному стані обидва електрони займають зв'язуючу я-ор­біталь, що приводить до утворення я-зв'язку. Максимальна електронна густина я-зв'язку сконцентрована у двох ділянках — вище і нижче осі, яка з'єднує ядра атомів. Тому я-зв'язок слабший, ніж с-зв'язок. я-Зв'язок утворюється лише між атомами, які знаходяться в sp²- і sр-гібридному стані (рис. 3.10).

У молекулі етилену (рис. 3.10, 10.1) атоми Карбону знаходяться в sp2-гібридизації. о-Перекривання трьох гібридизованих орбіталей кожного з атомів Карбону дає вже розглянуті вище с-зв'язки (два С—Н і один С—С). я-Перекривання двох не-гібридизованихр-орбіталей дає вуглець-вуглецевий я-зв'язок. Унаслідок цього між атомами Карбону утворюється подвійний зв'язок, який являє собою поєднання о- і я-зв'язкш. При цьому я-зв'язок розташований у площині, перпендикулярній до площини с-зв'язку.

Аналогічно утворюється я-зв'язок між атомами, що знаходяться в sp-гібридному стані.

У молекулі ацетилену (рис. 3.11, 12.1) атоми Карбону знаходяться в sp-гібри-дизації та утворюють між собою потрійний зв'язок, що складається з одного о-і двох я-зв'язкш. с-Зв'язок виникає за рахунок перекривання sр-гібридизованих

ХІмІЧниЙ ЗВ'яЗОК

тс-перекривання (я-зв'язок)

ст-перекривання (а-зв'язок)

Рис. 3.10. Утворення 7і-зв'язку в молекулі етилену H₂C=CH₂: а — атомно-орбітальна модель етилену; б — я-зв'язок

Рис. 3.11. Утворення тс-зв'язків у молекулі ацетилену HC3CH:

а — атомно-орбітальна модель ацетилену; б — 7Т-зв'язки

орбіталей, а чотири р-орбіталі утворюють два я-зв'язки, розташовані у взаємно перпендикулярних площинах.

Залежно від кількості електронних пар, які беруть участь в утворенні хімічного зв'язку між двома атомами, розрізняють прості і кратні ковалентні зв 'язки. Прості зв'язки, їх ще називають одинарними, представлені завжди с-зв'язком. До складу кратних зв'язків поряд з с-зв'язком уходить також я-зв'язок. Розрізняють подвійні і потрійні кратні зв 'язки.

Поиск по сайту: