ГЛАВА 2 СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ 2.1 ...

Проведение расчетов для сложных молекул с помощью метода валентных схемсопряжено с большими математическими и вычислительными трудностями. При числеделокализованных электронов в молекуле, равном n, число независимых валентных схем,которые следует учитывать в расчете, составитn! / [(n/2)!(n/2+1)!].Например, число валентных схем для молекул нафталина С 10 Н 8 и антрацена С 14 Н 10соответственно равно 42 и 429.Вычисления для таких молекул очень сложны и могут быть выполнены только прибольшом числе допущений, что резко снижает достоверность полученных результатов.В период развития теории резонанса (40-е и 50-е годы) некоторые химики без каких-либоквантово-механических обоснований выбирали из набора валентных схем те, которые, каким казалось, более соответствуют свойствам данного вещества, и утверждали, чтохимическое поведение вещества определяется данной структурой. Естественно, что дляобъяснения различных реакций одного и того же вещества приходилось пользоватьсяразными валентными схемами, что приводило к путанице и недоразумениям.Делокализованные связи гораздо проще объясняет метод молекулярных орбиталей (см.ниже) без использования представлений о наложении различных валентных схем.7. Донорно-акцепторная связь. Рассмотрим химическую связь в молекуле оксидауглерода СО. Распределение электронов в возбужденном атоме углерода таково, что междуатомами С и О возможно образование двух химических связей, поскольку в атоме кислородаимеются два неспаренных электрона. Однако при переходе одного электрона от кислорода куглероду в образовавшихся ионах С − и O + будет по три неспаренных электрона:Эти ионы имеют такую же электронную конфигурацию, как атом азота (см. рис. 1.33).При соединении ионов С − и O + образуется тройная связь, аналогичная связи в молекуле N 2 .Очевидно, что тройная связь более прочна, чем двойная; система с тройной связью обладаетболее низкой энергией. Выделение энергии при образовании третьей связи с избыткомкомпенсирует ее затраты на перенос электрона от более электроотрицательного кислорода куглероду, и можно считать, что в молекуле СО, как и в N 2 , имеется тройная связь. Поэтомуфизические свойства оксида углерода и азота весьма близки:CO N 2Длина связи 113 110Силовая постоянная, Н/м 1902 2296Энергия ионизации, эВ 14,1 15,6Энергия связи, кДж/моль 1071 941Температура плавления, К 66 63Температура кипения, К 83 78Плотность в жидком состоянии, г/см 3 0,793 0,796Возможен несколько иной ход рассуждений, приводящий к тому же результату.Невозбужденный атом углерода имеет два неспаренных электрона, которые могутобразовать две общие электронные пары с двумя неспаренными электронами атомакислорода (см. рис. 1.33). Оставшиеся в атоме кислорода два спаренных p-электрона могутобразовать третью химическую связь, поскольку в атоме углерода имеется одна