ГЛАВА 2 СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ 2.1 ...

видно, каждая p-орбиталь перекрывается с двух сторон с другими p-орбиталями. π-Связиодинаково связывают все углеродные атомы, при этом нельзя указать, каким атомампринадлежит каждая из трех пар электронов, образующих π-связи в молекуле С 6 Н 6 , т. е. вданной молекуле π-связи являются делокализованными.Рис. 1.43. Схема образования химических связей в молекуле С 6 Н 6 . Чтобы не загромождатьчертеж, показаны только три p-орбиталиВследствие движения электронов в молекуле С 6 Н 6 около всех углеродных атомовэнергия электронов уменьшается, следовательно, прочность связи увеличивается. Этообъясняет сравнительно малую реакционную способность бензола, который значительноменее склонен к реакциям присоединения, чем этилен и другие непредельные углеводороды.Делокализацией электронов в бензольном кольце объясняются также свойствапроизводных бензола. Замещающая один из атомов водорода в молекуле С 6 Н 6 какая-либогруппа оказывает сильное влияние на вероятность введения следующего заместителя в одноиз возможных положений бензольного кольца -орто, мета или пара.Благодаря делокализации валентных электронов производные бензола образуютсравнительно устойчивые свободные радикалы, подобные трифенилметилу (см. разд. 2.1).Так как π-связи в молекуле С 6 Н 6 делокализованы, ясно, что структурная формула сдвойными связями не отражает реального электронного строения этой молекулы. Истинноестроение молекулы С 6 Н 6 является промежуточным между двумя вариантами, выражаемымиформулами (la) и (16), поэтому было предложено изображать строение молекул C 6 H 6формулой (2):[в формуле (2) кружок показывает делокализованную π-связь, обозначения атомов углеродаи водорода принято не указывать].О том, что связи в молекуле С 6 Н 6 по своему характеру являются промежуточнымимежду одинарными и двойными, свидетельствует их длина, равная 140 пм, лежащая междудлинами одинарной и двойной связей, составляющими соответственно 154±2 и 134±2 пм(рис. 1.44).Формирование делокализованных электронных пар характерно не только для молекулыбензола, но и для молекул многих других органических соединений, в углеводородной цепикоторых расположенные рядом атомы углерода имеют электроны, не участвующие вобразовании σ-связи.Как уже отмечалось, ни первая (1а), ни вторая (1б) структурные формулы (валентныесхемы) бензола не отвечают действительному строению его молекулы. Это означает, что ниволновая функция ψ 1 , ни волновая функция ψ 2 , которые соответствуют локализованнымсвязям, т. е. формулам (1а) и (1б), не описывает молекулу бензола, характеризующуюсяналичием делокализованных π-связей. Лучшим приближением будет линейное сочетание ψ 1и ψ 2 предполагающее равенство длин всех связей:ψ = c 1 ψ 1 +c 2 ψ 2 . (1.51)