ГЛАВА 2 СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ 2.1 ...

одна из них σ-связь, другая - π-связь. Это объясняет особенности двойной связи ворганических соединениях. Перекрывание орбиталей при образовании π-связи междуатомами углерода меньше, и зоны с повышенной электронной плотностью лежат дальше отядер, чем при образовании σ-связи. Поэтому π-связь менее прочна, чем σ-связь. Ввидуменьшей прочности π-связи между атомами углерода по сравнению с σ-связью энергиядвойной связи С=С меньше удвоенной энергии одинарной связи С−С (см. табл. 1.6), поэтомуобразование из двойной связи двух одинарных σ-связей приводит к выигрышу энергии, чтои объясняет ненасыщенный характер органических соединений с двойной связью.В отличие от σ-связи π-связь не обладает цилиндрической симметрией относительно оси,соединяющей центры атомов. Поэтому поворот одного из атомов вокруг данной осиприведет к изменению конфигурации электронных облаков. Как видно из рис. 1.40, приповороте атома на 90° π-связь разорвется (σ-связь при этом останется без изменений).Поскольку разрыв π-связи требует значительной затраты энергии, свободное вращениевокруг связи С=С в молекуле С 2 Н 4 невозможно, что проявляется в существовании цистранс-изомериипроизводных этилена.Рис 1.42. Схема образования химических связей в молекуле CO 2На рис. 1.41 схематически изображено расположение связей в молекуле ацетиленаНС≡СН. В данной молекуле только две орбитали углеродного атома образуют гибридныеорбитали − происходит sp-гибридизация. Две sp-гибридные орбитали расположены подуглом 180° друг к другу; они образуют одну σ-связь между атомами углерода и две σ-связиС−Н. Молекула С 2 Н 2 имеет линейную структуру. Две р-орбитали атома углерода,оставшиеся негибридизованными, располагаются под углом 90° друг к другу.Эти орбитали образуют две π-связи между атомами углерода, электронные облакакоторых располагаются около двух взаимно перпендикулярных плоскостей.В итоге одна σ-связь и две π-связи между атомами углерода формируют тройную связьС≡С.sp-Гибридизация осуществляется также при образовании молекулы диоксида углеродаСO 2 (рис. 1.42).Две sp-гибридные орбитали углерода образуют две σ-связи с атомами кислорода, аоставшиеся негибридизованными р-орбитали углерода формируют с двумя р-орбиталямиатомов кислорода π-связи, которые располагаются в плоскостях, перпендикулярных друг кдругу. Изложенное объясняет линейное строение молекулы СO 2 .Рассмотрим химическую связь в молекуле бензола:В данной молекуле каждый атом углерода соединен с тремя атомами - двумя атомами Си одним атомом Н.Как и при образовании молекулы этилена, в которой атомы углерода имеют трех соседей, вданном случае происходит sp 2 -гибридизация. Три гибридные орбитали образуют три σ-связи- две с атомами С и одну с Н, которые располагаются в одной плоскости под углами 120°друг к другу. Этим объясняется плоское строение молекулы С 6 Н 6 , имеющей формуправильного шестиугольника. Орбитали негибридизованных p-электронов в С 6 Н 6 , так же,как и в С 2 Н 4 , расположены перпендикулярно плоскости молекулы. На рис. 1.43 изображеныповерхности волновых функций р-электронов атомов углерода в молекуле бензола. Как