Состоит из одной сигма- и одной пи-связи, тройная - из одной сигма- и двух ортогональных пи-связей.

Концепцию сигма- и пи-связей разработал Лайнус Полинг в 30-х годах прошлого века .

Концепция Л.Полинга сигма- и пи-связей вошла составной частью в теорию валентных связей . В настоящее время разработаны анимированные изображения гибридизации атомных орбиталей.

Однако сам Л.Полинг не был удовлетворён описанием сигма- и пи-связей. На симпозиуме по теоретической органической химии, посвящённой памяти Ф. А. Кекуле (Лондон, сентябрь 1958 г.) он отказался от σ, π-описания, предложил и обосновал теорию изогнутой химической связи . Новая теория чётко учитывала физический смысл ковалентной химической связи.

Энциклопедичный YouTube

1 / 3

Пи-связи и гибридизованные орбитали sp2

Строение атома углерода. Сигма - и пи-связи. Гибридизация. Часть 1

Химия. Ковалентная химическая связь в органических соединениях. Центр онлайн-обучения «Фоксфорд»

Субтитры

В прошлом ролике речь шла о сигма-связи. Давайте я нарисую 2 ядра и орбитали. Вот sp3-гибридная орбиталь этого атома, её большая часть здесь. И здесь тоже sp3-гибридная орбиталь. Вот её малая часть, вот большая часть. В месте перекрытия орбиталей образуется сигма-связь. Как здесь можно образовать другой тип связи? Для этого придётся кое-что объяснить. Вот это - сигма-связь. Она образуется при перекрытии 2 орбиталей на оси, соединяющей ядра атомов. Связь другого типа может образовываться двумя p-орбиталями. Я нарисую ядра 2 атомов и по одной p-орбитали. Вот ядра. Сейчас я нарисую орбитали. P-орбиталь похожа на гантель. Нарисую их чуть ближе друг к другу. Вот p-орбиталь в форме гантели. Это одна из p-орбиталей атома. Я нарисую ее побольше. Вот одна из p-орбиталей. Вот так. И у этого атома тоже есть p-орбиталь, параллельная предыдущей. Допустим, вот такая. Вот так. Надо бы ее подправить. И эти орбитали перекрываются. Вот так вот. 2 p-орбитали параллельны друг другу. Вот гибридные sp3-орбитали друг на друга направлены. А эти параллельны. Итак, p-орбитали параллельны друг другу. Они перекрываются вот здесь, наверху и внизу. Это P-связь. Подпишу. Это 1 P-связь. Записывается одной греческой малой буквой «P». Ну или так: «P-связь». И эта - P связь образуется за счёт перекрывания p-орбиталей. Сигма-связи - это обычные одинарные связи, а P-связи добавляются к ним, образуя двойные и тройные связи. Для лучшего понимания рассмотрим молекулу этилена. Его молекула устроена вот так. 2 атома углерода, связанные двойной связью, плюс по 2 атома водорода у каждого из них. Для лучшего понимания образования связей нам нужно изобразить орбитали вокруг атомов углерода. Значит так... Сначала я нарисую sp2-гибридные орбитали. Я поясню, что происходит. В случае метана 1 атом углерода связан с 4 атомами водорода, при этом образуя трёхмерную тетраэдрическую структуру, вот так. Этот атом направлен на нас. Этот атом лежит в плоскости страницы. Этот атом лежит за плоскостью страницы, А этот торчит вверх. Это метан. Атом углерода образует sp3-гибридные орбитали, каждая из которых формирует одинарную сигма-связь с одним атомом водорода. Теперь давайте распишем электронную конфигурацию атома углерода в молекуле метана. Начнём с 1s2. Дальше должны идти 2s2 и 2p2, но но на самом деле всё интереснее. Смотрите. На 1s-орбитали 2 электрона, а вместо 2s- и 2p-орбиталей с 4 электронами в сумме на них будут sp3-гибридные орбитали: вот одна, вот вторая, вот третья sp3-гибридная орбиталь и четвёртая. У изолированного атома углерода 2s-орбиталь и 3 2p-орбитали вдоль оси х, вдоль оси у и вдоль оси z. В прошлом ролике мы видели, что они смешиваются для образования связей в молекуле метана и электроны распределяются вот так. В молекуле этилена 2 атома углерода, а по окончанию понятно, что это алкен с двойной связью. В этой ситуации электронная конфигурация углерода выглядит иначе. Вот 1s-орбиталь, и она по-прежнему заполнена. На ней 2 электрона. А для электронов второй оболочки я возьму другой цвет. Итак, что на второй оболочке? Здесь нет s- и p-орбиталей, потому что эти 4 электрона для образования связей нужно сделать неспаренными. Каждый атом углерода образует 4 связи за счёт 4 электронов. 1,2,3,4. Но теперь s-орбиталь гибридизуется не с 3 p-орбиталями, а с 2 из них. Вот 2sp2-орбиталь. S-орбиталь смешивается с 2 p-орбиталями. 1 s и 2 p. И одна p-орбиталь остаётся прежней. И эта оставшаяся p-орбиталь отвечает за образование P-связи. Наличие P-связи приводит к новому явлению. Явлению отсутствия вращения вокруг оси связи. Сейчас вы поймёте. Я нарисую оба атома углерода в объёме. Сейчас вы всё поймёте. Возьму для этого другой цвет. Вот атом углерода. Вот его ядро. Отмечу его буквой C, это углерод. Первой идёт 1s-орбиталь, эта маленькая сфера. Затем идут гибридные 2sp2-орбитали. Они лежат в одной плоскости, образуя треугольник, ну или «пацифик». Покажу его в объёме. Эта орбиталь направлена сюда. Эта направлена туда. У них есть вторая, маленькая часть, но я не буду её рисовать, потому что так проще. Они похожи на p-орбитали, но одна из частей гораздо больше второй. И последняя направлена сюда. Немного похоже на знак компании Mercedes, если нарисовать здесь окружность. Это левый атом углерода. С ним 2 атома водорода. Вот 1 атом. Вот он, прямо здесь. С одним электроном на 1s-орбитали. Вот второй атом водорода. Этот атом будет здесь. А теперь правый атом углерода. Теперь рисуем его. Я нарисую атомы углерода близко друг к другу. Вот этот атом углерода. Вот его 1s-орбиталь. У него та же электронная конфигурация. 1s-орбиталь вокруг и те же гибридные орбитали. Из всех орбиталей второй оболочки я нарисовал эти 3. P-орбиталь я ещё не рисовал. Но я это сделаю. Сначала нарисую связи. Первой будет вот эта связь, образованная sp2-гибридной орбиталью. Нарисую тем же цветом. Вот эта связь образована sp2-гибридной орбиталью. И это сигма-связь. Орбитали перекрываются на оси связи. Тут всё просто. И есть 2 атома водорода: одна связь здесь, вторая связь тут. Эта орбиталь чуть больше, потому что ближе. И этот атом водорода находится здесь. И это тоже сигма-связи, если вы заметили. S-орбиталь перекрывается с sp2, перекрытие лежит на оси, соединяющей ядра обоих атомов. Одна сигма-связь, вторая. Вот ещё один атом водорода, также связанный сигма-связью. Все связи на рисунке - сигма-связи. Зря я их подписываю. Я отмечу их малыми греческими буковками «сигма». И здесь вот тоже. Так что вот эта связь, эта связь, эта связь, эта связь, эта связь - это сигма-связи. А что с оставшейся p-орбиталью этих атомов? Они не лежат в плоскости знака Mercedes, торчат вверх и вниз. Возьму для этих орбиталей новый цвет. Например, фиолетовый. Вот эта p-орбиталь. Надо нарисовать её побольше, очень большой. Вообще p-орбиталь не настолько большая, но я рисую её так. И эта p-орбиталь расположена, например, вдоль оси z, а остальные орбитали лежат в плоскости ху. А ось z направлена вверх и вниз. Нижние части тоже должны перекрываться. Изображу их побольше. Вот так и вот так. Это p-орбитали, и они перекрываются. Так образуется эта связь. Это второй компонент двойной связи. И здесь надо кое-что пояснить. Это P-связь, и это тоже. Это всё одна и та же P-связь. j Вторая часть двойной связи. Что дальше? Сама по себе она слабая, но в сочетании с сигма-связью сближает атомы сильнее, чем обычная сигма-связь. Поэтому двойная связь короче, чем одинарная сигма-связь. Теперь начинается самое интересное. Будь здесь одна сигма-связь, обе группы атомов могли бы вращаться вокруг оси связи. Для вращения вокруг оси связи подходит одинарная связь. Но эти орбитали параллельны друг другу и перекрываются, и эта P-связь не даёт вращаться. Если одна из этих групп атомов вращается, другая вращается с ней. P-связь входит в состав двойной связи, а двойные связи жёсткие. И эти 2 атома водорода не могут вращаться отдельно от 2 других. Их расположение друг относительно друга постоянно. Вот что происходит. Надеюсь, теперь вы понимаете разницу между сигма- и P-связями. Для лучшего понимания давайте рассмотрим пример ацетилена. Он похож на этилен, но в нём есть тройная связь. С каждой стороны по атому водорода. Очевидно, что эти связи являются сигма-связями, образованными sp-орбиталями. 2s-орбиталь гибридизируется с одной из p-орбиталей, получившиеся sp-гибридные орбитали образуют сигма-связи, вот они. Оставшиеся 2 связи - это P-связи. Представьте ещё одну p-орбиталь, направленную на нас, а здесь ещё одну, их вторые половины направлены от нас, и они перекрываются, а здесь по одному атому водорода. Возможно, мне стоит сделать ролик об этом. Надеюсь, я не слишком запутал вас.

РАЗДЕЛ И. ОБЩАЯ ХИМИЯ

3. Химическая связь

3.5. Сигма - и пи-связь

Пространственно различают два типа связи - сигма - и пи-связь.

1. Сигма-связь (σ-связь) - простой (одинарный) ковалентная связь, образующаяся перекрыванием электронных облаков по линии, соединяющей атомы. Связь характеризуется осевой симметрией:

В образовании σ-связи могут принимать участие как обычные, так и гібридизовані орбитали.

2. Пи-связь (π-связь). Если у атома после образования σ-связи остались неспаренные электроны, он может использовать их на образование второго типа связи, который называют π-связью. Рассмотрим его механизм на примере образования молекулы кислорода O 2 .

Электронная формула атома Кислорода - 8 O 1 s 2 2 s 2 2 p 2 , или

Два неспаренные р-электроны в атоме Кислорода могут образовать две совместные ковалентные пары с электронами второго атома Кислорода:

Одна пара идет на образование σ-связи:

Другая, перпендикулярная к ней, - на образование π-связи:

Еще одна p -орбиталь (р в), как и s -орбиталь, на которой находятся по две спаренные электроны, участия в связи не берут и не обобществляются.

Аналогичным образом при образовании органических соединений (алкенов и алкадієнів) после sp 2 -гибридизации у каждого из двух атомов Углерода (между которыми образуется связь) остается по одной негібридизованій р-орбитали.

которые размещаются в плоскости, которая является перпендикулярной к оси соединения атомов Карбона:

В сумме σ - и π-связи дают двойную связь.

Тройная связь образуется аналогично и состоит из одной σ-связи (р х) и двух я-связей, которые образованы двумя взаимноперпендикулярными парами p -орбиталей (р у, p z ):

Пример: образование молекулы азота N 2 .

Электронная формула атома Азота- 7 N 1s 2 2s 2 2 p 3 или Три p -электроны в атоме Азота является неспареними и могут образовать три совместные ковалентные пары с электронами второго атома Азота:

В результате образования трех общих электронных пар N≡N каждый атом Азота приобретает устойчивую электронную конфигурацию инертного элемента 2 s 2 2 p 6 (октет электронов).

Тройная связь возникает и при образовании алкінів (в органической химии). В результате s г-гибридизации внешней электронной оболочки атома Углерода образуется две s р-орбитали, расположенные по оси 0Х. Одна из них идет на формирование в-связи с другим атомом Углерода (вторая - на формирование σ-связи с атомом Водорода). А две не гібридизовані р-орбитали (р у, p z ) размещаются перпендикулярно друг к другу и к оси соединения атомов (0Х).

С помощью π-связи формируется молекула бензену и других аренов. Длина связи (ароматического, «полуторного», сказывается ) 1 является промежуточной между длиной простого (0,154 нм) и двойной (0,134 нм) связи и составляет 0,140 нм. Все шесть атомов Углерода имеют общую π-электронное облако, плотность которой локализована над и под плоскостью ароматического ядра и равномерно распределена (делокалізована) между всеми атомами Углерода. По современным представлениям она имеет форму тороида:

1 Под длиной связи понимают расстояние между центрами ядер атомов Углерода, участвующих в связи.

Основные объекты био.химии.

Объектами изучения

Различают два вида изомерии: структурную и пространственную (т.е. стереоизомерию). Структурные изомеры отличаются друг от друга порядком связи атомов в молекуле, стереоизомеры - расположением атомов в пространстве при одинаковом порядке связей между ними.

В настоящее время широко используется систематическая номенклатура- IUPAC- международная единая химическая номенклатура. Правила ИЮПАК основываются на несколько систем:

Ковалентные связи. Пи- и сигма- связи.

Ковалентная связь

6. Современные представления о структуре органических соединений. Понятие «химическое строение», «конфигурация», «конформация», их определение. Роль структуры в проявлении биологической активности.

5.Химическая природа (реакционная способность) отдельных атомов в молекуле меняется в зависимости от окружения, т.е. от того, с какими атомами других элементов они соединены.

Конфигурация

Конформация

Поиск на сайте:

Ковалентные связи. Пи- и сигма- связи.

Основные объекты био.химии.

Объектами изучения биоорганической химии являются белки и пептиды, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, биополимеры, алкалоиды, терпеноиды, витамины, антибиотики, гормоны, токсины, а также синтетические регуляторы биологических процессов: лекарственные препараты, пестициды и др.

Изомерия органических соединений, ее виды. Характеристика видов изомерии, примеры.

Различают два вида изомерии: структурную и пространственную (т.е.

стереоизомерию). Структурные изомеры отличаются друг от друга порядком связи атомов в молекуле, стереоизомеры - расположением атомов в пространстве при одинаковом порядке связей между ними.

Выделяют следующие разновидности структурной изомерии: изомерию углеродного скелета, изомерию положения, изомерию различных классов органических соединений (межклассовую изомерию).

Изомерия углеродного скелета обусловлена различным порядком связи между атомами углерода, образующими скелет молекулы. Например: молекулярной формуле С4Н10 соответствуют два углеводорода: н-бутан и изобутан. Для углеводорода С5Н12 возможны три изомера: пентан, изо-пентан и неопентан. С4Н10 соответствуют два углеводорода: н-бутан и изобутан. Для углеводорода С5Н12 возможны три изомера: пентан, изо-пентан и неопентан.

Изомерия положения обусловлена различным положением кратной связи, заместителя, функциональной группы при одинаковом углеродном скелете молекулы

Межклассовая изомерия- изомерия веществ, принадлежащих к разным классам органических соединений.

Современная классификация и номенклатура органических соединений.

В настоящее время широко используется систематическая номенклатура- IUPAC- международная единая химическая номенклатура.

Правила ИЮПАК основываются на несколько систем:

1) радикально-функциональная (в основе названия лежит название функц-й группы),

2) соединительная (названия составляют из нескольких равноправных частей),

3) заместительная (основой названия служит углеводородный фрагмент).

Ковалентные связи.

Пи- и сигма- связи.

Ковалентная связь являетсся основным типом связи в органических соединениях.

Это связь, образованная перекрытием пары валентных электронных облаков.

Пи-связь- это ковалентная связь, образующаяся путем перекрывания р-атомных орбиталей.

Сигма-связь- это ковалентная связь, образующаяся при перекрывании s-атомных орбиталей.

Если между атомами в молекуле образуются как s-, так и р-связи, то образуется кратная (двойная или тройная) связь.

Современные представления о структуре органических соединений. Понятие «химическое строение», «конфигурация», «конформация», их определение. Роль структуры в проявлении биологической активности.

В 1861 году А.М. Бутлеровым была предложена теория химического строения органических соединений, лежащая в основе современных представлений о структуре орг. соединений,которая состоит из следующих основных положений:

1.В молекулах веществ существует строгая последовательность химического связывания атомов, которая называется химическим строением.

2.Химические свойства вещества определяются природой элементарных составных частей, их количеством и химическим строением.

3.Если у веществ с одинаковым составом и молекулярной массой различное строение, то возникает явление изомерии.

4.Так как в конкретных реакциях изменяются только некоторые части молекулы, то исследование строения продукта помогает определить строение исходной молекулы.

5.Химическая природа (реакционная способность) отдельных атомов в молекуле меняется в зависимости от окружения, т.е.

от того, с какими атомами других элементов они соединены.

Понятие "химическое строение" включает представление об определенном порядке соединения атомов в молекуле и об их химическом взаимодействии, изменяющем свойства атомов.

Конфигурация - относительное пространственное расположение атомов или групп атомов в молекуле химического соединения.

Конформация - пространственное расположение атомов в молекуле определенной конфигурации, обусловленное поворотом вокруг одной или нескольких одинарных сигма-связей

Поиск на сайте:

Сигма связь -ковалентная связь образованная при перекрывании атомных s-электронных облаков, происходит вблизи прямой, соединяющей ядра взаимодействующих атомов (т.е. вблизи оси связи)
В образовании сигма-связи могут принимать участие p-электронные облака, ориентированные вдоль оси связи. в молекуле HF ковалентная сигма-связь возникает вследствие перекрывание 1s-электронного облака атома водорода и 2p-электронного облака атома фтора.

Химическая связь в молекуле F2 тоже сигма связь, она образована 2p-элект. облаками двух атомов фтора.

Сигма -связи -прочные, одинарные и простые связи

Пи-связь — ковалентная связь, при взаимодействии p-электронных облаков, ориентированных перпендикулярно оси связи, образуются не одна, а две области перекрывания, расположенные по обе стороны от этой связи.

Примеры:

в молекуле N2 атомы азота связаны в молекуле тремя ковалентными связями, но связи неравноценны одна из них сигма, две другие пи-связи.

вывод о неравноценности связей в молекуле подтверждается тем, что энергия их разрыва различна; пи-связь является непрочной

| Защита персональных данных |

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Читайте также:

1. II. Междисциплинарные связи
2. III Земли промышленности, энергетики, транспорта, связи и иного специального назначения
3. Text G. (A) Основные характеристики каналов связи
4. XVIII в. в европейской и мировой истории.

   Россия и Европа: новые взаимосвязи и различия

5. Административные правонарушения, связанные с увольнением работников в связи с коллективным трудовым спором и объявлением забастовки
6. Алкоголизм. Групповая психотерапия А-зависимых необходима им в связи с эмоциональной изоляцией больных, приводящей к поверхностным и манипулятивным отношениям с
7. Анализ поведения затрат и взаимосвязи затрат, оборота и прибыли.

   Обоснование безубыточности продаж товаров. Расчёт порога рентабельности (критической точки продаж)

8. Анализ связи закона спроса с моделью поведения потребителя
9. Аналитическая геометрия на плоскости. Установление связи между алгеброй и геометрией было, по существу, революцией в математике
10. АНАЛОГИЯ.

    Изучая свойства, признаки, связи предметов и явлений реальной действительности, мы не можем познать их сразу

11. Архитектура сетей связи следующего поколения
12. Библиографический список.

    1. Дмитриев С.Н. Электронное учебное пособие “Системы спутниковой связи”

РАЗДЕЛ И. ОБЩАЯ ХИМИЯ

3. Химическая связь

3.5. Сигма — и пи-связь

Пространственно различают два типа связи — сигма — и пи-связь.

1. Сигма-связь (σ-связь) — простой (одинарный) ковалентная связь, образующаяся перекрыванием электронных облаков по линии, соединяющей атомы.

Связь характеризуется осевой симметрией:

В образовании σ-связи могут принимать участие как обычные, так и гібридизовані орбитали.

Пи-связь (π-связь). Если у атома после образования σ-связи остались неспаренные электроны, он может использовать их на образование второго типа связи, который называют π-связью. Рассмотрим его механизм на примере образования молекулы кислородаO2.

Электронная формула атома Кислорода -8O1s22s22p2, или

Два неспаренные р-электроны в атоме Кислорода могут образовать две совместные ковалентные пары с электронами второго атома Кислорода:

Одна пара идет на образование σ-связи:

Другая, перпендикулярная к ней, — на образование π-связи:

Еще однаp-орбиталь (рв), как иs-орбиталь, на которой находятся по две спаренные электроны, участия в связи не берут и не обобществляются.

Аналогичным образом при образовании органических соединений (алкенов и алкадієнів) послеsp2-гибридизации у каждого из двух атомов Углерода (между которыми образуется связь) остается по одной негібридизованій р-орбитали.

которые размещаются в плоскости, которая является перпендикулярной к оси соединения атомов Карбона:

В сумме σ — и π-связи дают двойную связь.

Тройная связь образуется аналогично и состоит из одной σ-связи (рх) и двух я-связей, которые образованы двумя взаимноперпендикулярными парамиp-орбиталей (ру,pz):

Пример: образование молекулы азотаN2.

Электронная формула атома Азота-7N 1s22s22p3илиТриp-электроны в атоме Азота является неспареними и могут образовать три совместные ковалентные пары с электронами второго атома Азота:

В результате образования трех общих электронных парN≡Nкаждый атом Азота приобретает устойчивую электронную конфигурацию инертного элемента 2s22p6(октет электронов).

Тройная связь возникает и при образовании алкінів (в органической химии).

В результатеsг-гибридизации внешней электронной оболочки атома Углерода образуется двеsр-орбитали, расположенные по оси 0Х. Одна из них идет на формирование в-связи с другим атомом Углерода (вторая — на формирование σ-связи с атомом Водорода). А две не гібридизовані р-орбитали (ру,pz) размещаются перпендикулярно друг к другу и к оси соединения атомов (0Х).

С помощью π-связи формируется молекула бензену и других аренов.

Длина связи (ароматического, «полуторного», сказывается)1являетсяпромежуточной между длиной простого (0,154 нм) и двойной (0,134 нм) связи и составляет 0,140 нм.

Все шесть атомов Углерода имеют общую π-электронное облако, плотность которой локализована над и под плоскостью ароматического ядра и равномерно распределена (делокалізована) между всеми атомами Углерода. По современным представлениям она имеет форму тороида:

1Под длиной связи понимают расстояние между центрами ядер атомов Углерода, участвующих в связи.

Напишите хоть что-то, пожалуйста!! 1) Пи-связь имеется в молекуле: а) метанола б)

Напишите хоть что-то, пожалуйста!!

1) Пи-связь имеется в молекуле:

а) метанола

б) этандиола-1,2

в) формальдегида

г) фенола

2) Пи-связь имеется в молекуле:

а) олеиновой кислоты

б) диэтилового эфира

в) глицерина

г) циклогексана

3) Изомерами являются:

а) этанол и этандиол

б) пентановая кислота и 3-метилбутановая кислота

в) метанол и пропанол-1

г) пентановая кислота и 3-метилпентановая кислота

4) Изомерами являются:

а) этанол и этаналь

б) пропаналь и пропанон

в) пентанол и этиленгликоль

в) пропаналь и пропанон

г) уксусная кислота и этилацетат

5) Атома кислорода не содержит:

а) гидроксильная группа

б) карбоксильная группа

в) карбонильная группа

г) аминогруппа

6) Межмолекулярные водородные связи характерны:

а) для метанола

б) для ацетальдегида

в) для метана

г) для диметилового эфира

7) Восстановительные свойства этанол проявляет в реакции:

а) с натрием

б) с пропановой кислотой

в) с бромоводородом

г) с оксидом меди (II)

8) Взаимодействуют между собой:

а) формальдегид и бензол

б) уксусная кислота и хлорид натрия

в) глицерин и гидроксид меди (II)

г) этанол и фенол

При образовании ковалентной связи в молекулах органических соединений общая электронная пара заселяет связывающие молекулярные орбитали, имеющие более низкую энергию. В зависимости от формы МО – σ-МО или π-МО – образующиеся связи относят к σ- или -типу.

• σ-Связь – ковалентная связь, образованная при перекрывании s -, p — и гибридных АО вдоль оси , соединяющей ядра связываемых атомов (т.е.

  при осевом перекрывании АО).

• π-Связь – ковалентная связь, возникающая при боковом перекрывании негибридных р -АО. Такое перекрывание происходит вне прямой, соединяющей ядра атомов.

π-Связи возникают между атомами, уже соединенными σ-связью (при этом образуются двойные и тройные ковалентные связи).

π-Связь слабее σ-связи из-за менее полного перекрывания р -АО.

Различное строение σ- и π-молекулярных орбиталей определяет характерные особенности σ- и π-связей .
1. σ-Связь прочнее π-связи. Это обусловлено более эффективным осевым перекрыванием АО при образовании σ-МО и нахождением σ-электронов между ядрами.
2. По σ-связям возможно внутримолекулярное вращение атомов, т.к.

   форма σ-МО допускает такое вращение без разрыва связи (аним., ~33 Kб). Вращение по двойной (σ + π) связи невозможно без разрыва π-связи!

3. Электроны на π-МО, находясь вне межъядерного пространства, обладают большей подвижностью по сравнению с σ-электронами.

   Поэтому поляризуемость π-связи значительно выше, чем σ-связи.

Одиночная связь – ковалентная связь, при которой между двумя атомами образуется только одна общая электронная пара.

Сигма-связь – ковалентная связь, при образовании которой область перекрывания электронных облаков находится на линии, соединяющей ядра атомов. Одинарные связи всегда являются сигма-связями.

Пи-связь – ковалентная связь, при образовании которой область перекрывания электронных облаков находится по обе стороны от линии, соединяющей ядра. Образуются в тех случаях, когда между двумя атомами возникают две или три общие электронные пары. Число общих электронных пар между связанными атомами характеризует кратность связи.

Если связь между двумя атомами образована двумя общими электронными парами, то такая связь называется двойной связью. Любая двойная связь состоит из одной сигма-связи и одной пи-связи.

Если связь между двумя атомами образована тремя общими электронными парами, то такая связь называется тройной связью . Любая тройная связь состоит из одной сигма-связи и двух пи-связей.

Двойные и тройные связи имеют общее название: кратные связи.

Перекрываемые орбитали должны иметь одинаковую симметрию относительно межъядерной оси. Перекрывание атомных орбиталей вдоль линии, связывающей ядра атомов, приводит к образованию σ-связей . Между двумя атомами в химической частице возможна только одна σ-связь. Все σ-связи обладают осевой симметрией относительно межъядерной оси. Фрагменты химических частиц могут вращаться вокруг межъядерной оси без нарушения степени перекрывания атомных орбиталей, образующих σ-связи. Совокупность направленных, строго ориентированных в пространстве σ-связей создает структуру химической частицы.
При дополнительном перекрывании атомных орбиталей, перпендикулярных линии связи, образуются π-связи . В результате этого между атомами возникают кратные связи: Одинарная (σ), Двойная (σ +π), Тройная (σ + π + π) .F−F, O=O, N≡N.
С появлением π-связи, не имеющей осевой симметрии, свободное вращение фрагментов химической частицы вокруг σ-связи становится невозможным, так как оно должно привести к разрыву π-связи. Помимо σ- и π-связей, возможно образование еще одного вида связи - δ-связи : Обычно такая связь образуется после образования атомами σ- и π-связей при наличии у атомов d- и f-орбиталей путем перекрывания их "лепестков" сразу в четырех местах. В результате кратность связи может возрасти до 4-5.

Основные типы структур неорганических соединений. Вещества с молекулярной и
немолекулярной структурой. Атомные, молекулярные, ионные и металлические
кристаллические решетки.

Молекулярные и немолекулярные вещества - один из признаков химических веществ относительно их строения.

Молекулярные вещества - это вещества, мельчайшими структурными частицами которых являются молекулы

Молекулы - наименьшая частица молекулярного вещества, способная существовать самостоятельно и сохраняющая его химические свойства. Молекулярные вещества имеют низкие температуры плавления и кипения и находятся в стандартных условиях в твердом, жидком или газообразном состоянии.

Немолекулярные вещества - это вещества, мельчайшими структурными частицами которых являются атомы или ионы.

Ион - это атом или группа атомов, обладающих положительным или отрицательным зарядом.

Немолекулярные вещества находятся в стандартных условиях в твердом агрегатном состоянии и имеют высокие температуры плавления и кипения.

Существуют вещества с молекулярным и немолекулярным строением. Молекулярное строение имеют все газы, все жидкости. Твердые вещества могут иметь молекулярное и немолекулярное строение. Молекулярное строение имеют летущие твердые вещества (лед, иод, белый фосфор, органические вещества). В узлах кристаллической решетки легколетучих твердых веществ находятся молекулы. Большинство неорганических твердых веществ имеют немолекулярное строение, в узлах решеток находятся ионы (соли, основания) или атомы (металлы, алмаз, кремний). Вещества с молекулярным строением составляют более 95% от всех известных веществ, так как органические вещества имеют молекулярное строение, а органических веществ известно гораздо больше, чем неорганических.
Химические реакции. Классификация химических реакций. Основные задачи химической кинетики и химической термодинамики.

Химические реакции – это явления, при которых происходит превращение одних веществ в другие.

Признаки химических реакций:

ü Выделение газа

Na 2 CO 3 +2HCl=2NaCl+H 2 O+CO 2

ü Выпадение или растворение осадка

BaCl 2 +H 2 SO 4 =BaSO 4 +2HCl

ü Изменение цвета

FeCl 3(желтый) +3KSCN (бесцветный) =Fe(SCN) 3(красный) +3KCl

ü Появление запаха.

ü Излучение света и тепла

H 2 SO 4 +2NaOH=Na 2 SO 4 +2H 2 O+Q

2Mg+O 2 =2MgO+hv

Для протекания химических реакций необходимы условия: соприкосновения реагирующих веществ, нагревание, освещение.

Классификации химических реакций:

I. По числу и составу исходных реагентов:

a) Реакция соединения – реакция, при которой из нескольких веществ образуется одно вещество, более сложное, чем исходные: А+В=АВ

SO 3 +H 2 O=H 2 SO 4

NH 3 +HCl=NH 4 Cl

b) Реакция разложения – реакция, при которой из одного сложного вещества образуется несколько веществ. Конечными продуктами могут быть как простые, так и сложные вещества: АВ=А+В

2KClO 3 =2KCl+3O 2

c) Реакция замещения – реакция, при которых атомы адного элемента замещают атомы другого элемента в сложном веществе и при этом образуются два новых – простое и сложное: Х+АВ=АХ+В

Fe+CuSO 4 =FeSO 4 +Cu

Zn+2HCl=ZnCl 2 +H 2

d) Реакция обмена – реакция, при которой реагирующие вещества обмениваются своими составными частями, в результате чего из двух сложных веществ образуются два новых сложных вещества: АВ+СХ=АХ+СВ

BaCl 2 +Na 2 SO 4 =2NaCl+BaSO 4

AgNO 3 +HCl=HNO 3 +AgCl

II. По знаку теплового эффекта реакции делятся на:

a) эндотермические - реакции, протекающие с поглощением тепла

b) экзотермические - реакции, в результате которых тепло выделяется.

III. С учетом явления катализа:

a) каталитическими (протекающие с участием катализатора)

b) некаталитическими .

IV. По признаку обратимости реакции делят на:

a) обратимые – протекающие одновременно в пярмом и обратном направлении

b) необратимые – протекающие толкьов одном направлении

V. По признаку изменений степеней окисления элементов в молекулах реагирующих веществ:

a) ОВР – реакции с переносом электронов

b) Не ОВР – реакции без переноса электронов.

VI. По признаку однородности реакционной системы:

a) Гомогенные – протекающие в однородной системе

b) Гетерогенные – протекающие в неоднородной системе

Существуют два типа ковалентной связи: сигма- и пи-связи. сигма-связью называется одинарная ковалентная связь, образованная при перекрывании АО по прямой (оси), соединяющей ядра двух связываемых атомов с максимумом перекрывания на этой прямой. сигма-связь может возникать при перекрывании любых (s-, р-гибридных) АО. У органогенов (углерод, азот, кислород, сера) в образовании сигма-связей могут принимать участие гибридные орбитали, обеспечивающие более эффективное перекрывание. Кроме осевого возможен еще один вид перекрывания - боковое перекрывание р-АО, приводящее к образованию пи-связи. пи-связью называется связь, образованная при боковом перекрывании негибридизованных р-АО с максимумом перекрывания по обе стороны от прямой, соединяющей ядра атомов. Часто встречающиеся в органических соединениях кратные связи являются сочетанием сигма- и пи-связей; двойная - одной сигма- и одной пи-, тройная - одной сигма- и двух пи-связей.

Энергия связи - это энергия, выделяющаяся при образовании связи или необходимая для разъединения двух связанных атомов. Она служит мерой прочности связи: чем больше энергия, тем связь прочнее.

Длина связи - это расстояние между центрами связанных атомов. Двойная связь короче одинарной, а тройная - короче двойной. Для связей между атомами углерода, находящихся в разном состоянии гибридизации, характерна общая закономерность: с увеличением доли s-орбитали в гибридной орбитали уменьшается длина связи. Например, в ряду соединений пропан СН3-СН2-СН3, пропен СН3-СН=СН2, пропин СН3-С-=СН длина связи СН3-С соответственно равна 0,154, 0,150 и 0,146 нм.

В химии широко используется представление о гибридных орбиталях атома углерода и других элементов. Понятие о гибридизации как способе описания перестройки орбиталей необходимо в тех случаях, когда число неспаренных электронов в основном состоянии атома меньше числа образуемых связей. Постулируется, что различные атомные орбитали, имеющие близкие значения уровня энергии, взаимодействуют между собой, образуя гибридные орбитали с одинаковой формой и энергией. Гибридные орбитали за счет большего перекрывания образуют более прочные связи по сравнению с негибридизованными орбиталями.

Тип гибридизации определяет направленность гибридных АО в пространстве и, следовательно, геометрию молекул. В зависимости от числа вступивших в гибридизацию орбиталей атом углерода может находиться в одном из трех состояний гибридизации. sp3-Гибридизация. В результате sp3-гибридизации атом углерода из основного состояния 1s2-2s2-2р2 за счет перемещения электрона с 2s- на 2р-орбиталь переходит в возбужденное состояние 1s2-2s1-2р3. При смешении четырех внешних АО возбужденного атома углерода (одной 2s- и трех 2р-орбиталей) возникают четыре равноценные sр-гибридные орбитали. Они имеют форму объемной восьмерки, одна из лопастей которой значительно больше другой. Вследствие взаимного отталкивания sp3-гибридные АО направлены в пространстве к вершинам тетраэдра и углы между ними равны 109,5° (наиболее выгодное расположение). Каждая гибридная орбиталь в атоме заполняется одним электроном. Атом углерода в состоянии sр3-гибридизации имеет электронную конфигурацию 1s2(2sр3)4.

Такое состояние гибридизации характерно для атомов углерода в насыщенных углеводородах (алканах) и соответственно в алкильных радикалах их производных. sp2-Гибридизация. В результате sp2-гибридизации за счет смешения одной 2s- и двух 2р-АО возбужденного атома углерода образуются три равноценные sp2-гибридные орбитали, располагающиеся в одной плоскости под углом 120’. Негибридизованная 2р-АО находится в перпендикулярной плоскости. Атом углерода в состоянии sр2-гибридизации имеет электронную конфигурацию 1s2-(2sр2)3-2р1. Такой атом углерода характерен для ненасыщенных углеводородов (алкенов), а также некоторых функциональных групп, например карбонильной, карбоксильной и др. sр-Гибридизация. В результате sр-гибридизации за счет смешения одной 2s- и одной 2р-орбиталей возбужденного атома углерода образуются две равноценные sр-гибридные АО, расположенные линейно под углом 180°. Оставшиеся негибридизованными две 2р-АО располагаются во взаимно перпендикулярных плоскостях. Атом углерода в состоянии sр-гибридизации имеет электронную конфигурацию 1s2-(2sр)2-2p2. Такой атом встречается в соединениях, имеющих тройную связь, например в алкинах, нитрилах. В гибридизованном состоянии могут находиться и атомы других элементов. Например, атом азота в ионе аммония NH4+ и соответственно алкиламмония RNН3+ находится в состоянии sр3-гибридизации; в пирроле и пиридине - sр2-гибридизаыии; в нитрилах - sр-гибридизации.