К.И. Грандберг - Органическая химия (1125789), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Электронная конфигурация благородного газа для любого атома может образовываться двумя различными способами. Один из них — перенос электронов: атомы одного элемента отдают электроны, которые переходят к атомам другого элемента. В данном случае между этими атомами образуется так называемая ионная (электровалентная, гетерополярная) связь: Ха'.->:С1: — » 1ча + С! Атом, отдавший электроны, превращается в положительный ион (катион); атом, принявший электрон, — в отрицательный ион (анион).
В приведенном выше примере образовав- 31 О:+:Π— Ф' ОЕЛО 0=0 (дае общие пары) :С! + С1: — «:С1„:,С1: С! — С) (одиа общая пара) р(=Р( (три общие пара) бр Ь- Н вЂ” и С1 нлн Н вЂ” С1 атомами, сильно (Ха — С1, К вЂ” ОН). 3. Еовалентная связь 2 рреиыр «Ор~рр е риха»»» шийся ион натрия обладает электронной конфигурацией неона, а ион хлора — конфигурацией аргона (оба иона имеют по 8 электронов на внешней оболочке). Связь между двумя разноименными ионами осуществляется за счет электростатического взаимодействия.
Так как электрическое поле как положительного, тэк и отрицательного ионов одинаково и симметрично во всех направлениях, то гетерополярная связь не имеет определенного направления в пространстве. Гетерополярная связь не является истинной химической связью, так как противоположно заряженные ионы не находятся в постоянном фиксированном положении относительно друг друга.
Такого типа связь существует лишь в кристаллах (что, правда, в последнее время на основании спектроскопических данных тоже подвергается сомнению). Поэтому более правильным было бы говорить «ионное взаимодействиеа, а не ионная связь. Отличительными чертами ионных соединений являются мгновенность протекания реакций, диссоциация и сольватация ионов в водных растворах, высокие температуры плавления и кипения, растворимость в полярных растворителях, электрическая проводимость растворов и расплавов. Как правило, гетерополярные связи образуют между собой элементы начала и конца периодов таблицы Менделеева. Это объясняется тем, что различные атомы в разной степени способны принимать на свои орбиты электроны.
Элементы седьмой группы, имеющие на внешней орбите семь электронов, легко принимают один электрон, недостающий до полного октета. Элементы же первой группы имеют на внешней орбите всего один электрон, который они легко отдают.
Таким образом, гетерополярная связь возникает между отличающимися по электроотрицательности При взаимодействии атомов, равных (атомы одного и того же элемента) или близких по электроотрицательности, переноса электронов не происходит. Образование электронной конфигурации благородного газа для таких атомов происходит вслед-. ствие обобщения двух, четырех или шести электронов взаимо- дефгвующими атомами. Каждая из обобщенных пар электро- ноФ()бразует одну ковалептную (гомеополярную) связь: Н ( *С +4Н вЂ” + Н:С:Н Й Атомы, связанные ковалентной связью, также обладают полным октетом (или, в случае водорода, дублетом) электронов, так как электронная пара ковалентной связи принадлежит в равной мере обоим связанным ею атомам.
Ковзлентная связь — наиболее распространенный в органической химии тип связи. Эта связь обладает высокой прочностью. Ковалентная связь и соответственно молекула могут быть неполярнылги, когда оба связанных атома имеют одинаковое сродство к электрону, например Н:,Н. Такая связь обладает максимальной прочностью. Она может быть полярной, когда электронная пара вследствие большего сродства к электрону одного из атомов оттянута в его сторону: При таком способе обозначения символы 5 — и 6+ (частичные заряды) означают, что на атоме со значком Ь вЂ” избыточная электронная плотность, а на атоме со значком 6+ она несколько понижена (см. подробнее гл. 2, равд. 3).
4. Донорно-акцепторная связь Образование связи возможно не только способом, описанным выше, когда каждый из атомов участвует в образовании связи одинаковым числом электронов, но н способом, при котором атомы поставляют неодинаковое число электронов нли в образовании связи участвуют электроны только одного из атомов. Атомы азота, кислорода, галогенов и ряд других атомов имеют в своих ковалентных соединениях заполненные октеты, хотя не все окружающие их электроны внешней оболочки участвуют в образовании ковалентных связей.
Эти электроны образуют так называемые неподеленные электронные пары (и-электроны): Н Н:80 Й Н Споо Н При взаимодействии атомов, имеющих неподеленные электронные пары, с протоном или другим атомом, у которого не хватает до образования октета (дублета) двух электронов, неподеленная электронная пара становится общей и образует между этими атомами новую ковалентную связь. При этом атом, отдающий электроны, называется донором (он должен обладать парой неподеленных электронов), а атом, принимающий электроны, называется акцептором.
Так, реакция аммиака или аминов с кислотой состоит, по существу, в присоединении протона, отдаваемого кислотой, к неподеленной паре электронов атома азота. Такой тип связи, образующейся за счет неподеленной электронной пары одного атома, называется донорно-анцепторной или координационной связью (используется также термин диполярная связь): Н Н 1. Н:ЯОс +Не+С(- — ~Н:ЙОН~ +С(- Й Й 34 Образовавшаяся ковзлентная связь отличается от имевшихся в молекуле только способом образования, по физическим и химическим свойствам они абсолютно идентичны. Так, в ионе аммония нельзя определить, какая из четырех ковалентных связей образовалась за счет неподеленной пары электронов азота.
При образовании координационной связи два электрона атома-донора в равной мере принадлежат уже двум атомам, что равносильно потере этим атомом одного электрона, следовательно, атом-донор приобретает при этом положительный заряд. Разновидностью донорно-акцепторной связи является связь азота с кислородом в нитросоединениях или Х-окисях.
В этом учае азот связан с одним кислородным атомом обычной айной ковалентной связью за счет обобщенных двух электнов азота и двух электронов, кислорода, а оставшаяся неполенная электронная пара азота образует связь со вторым ато'.,' мом кислорода. При этом, очевидно, на азоте (донор) появляется :: положительный заряд, а на кислороде (акцептор) — отрицательный. Таким образом, связь между атомом азота и вторым атомом кислорода представляет собой сочетание ковалентной и ионной связей и носит название селзиполярной связи; ее обозначают следующим образом: :О: О О В:Х+ или  — М» или  — М О В вЂ” С Х + НзОз — ь  — С— = Х вЂ” ьО+ НзΠ — С— = Х:тО: — ь — С=К:О: К донорно-акцепторному типу связей относятся и свяаи в комплексных соединениях.
От описанных выше они отличаются лишь меньшей прочностью, так как передача электронов осуществляется не полностью. В и-комплексах в качестве донора электронов выступает 'неподеленная электронная пара (и-электроны): (СзНз)з№ + Аб+ — ь (СзНз)зы Аб СН У СН е — У ' О:+ — "Р— ' Π— В~'Р СН ' 'Т СН; СУ В л-комплексзх донором являются подвижные электроны л-связи или системы л-связей: НзС СНз "Г Высокой устойчивостью обладают металлоцены — л-комплексы, образуемые ароматическим пиклопевтздиенил-зиноном (см.
с. 80) 35 Н:0:Н+ 0:Н вЂ” ен:0 +НО:Н вЂ” к — с~ + с — к о — н о 'О Н вЂ” О СНз 5. Водородная связь Н К ! ! К вЂ” 0: "Н вЂ” 0 37 36 и ионами переходных металлов (вез+, Соз", Н(з+) Изображенный на схеме ферроцен (С Нз)зг е обладает ароматическими свойствами и устойчив до 400 'С. Комплексы с переносом заряда (КПЗ) характеризуются переносом электрона с молекулы донора на молекулу акцептора: В КПЗ мезитилена и тетрзцианозтилена мезитилен выступает в качестве донора электрона, поставляемого к-злектронной системой ядра, акцептором служит злектронодефицитная (из-за сильного акцепторного действия четырех цизногрупп) х-связь зтилена. Присутствию у ряда атомов неподеленной пары электронов обязана своим существованием и так называемая водородная связь.
Она образуется между молекулами, содержащими электроотрицательные атомы (О, Х, Р, реже С), Вг, Я), которые имеют неподеленную электронную пару, и молекулами с активными атомами водорода. Активными называются атомы водорода, связанные с другим атомом сильно полярной ковалентной связью. Например, Н вЂ” ь Π—; Н вЂ” ь Я вЂ”; Н вЂ” ь М~ ~и т. д. Эти атомы водорода обнаруживают остаточное сродство к электрону, за счет которого они образуют дополнительную связь с атомом, содержащим неподеленную электронную пару: Дело в том, что атом водорода имеет гораздо меньшие размеры, чем все другие атомы. Он очень слабо экранирован и может вследствие этого подходить очень близко к неподеленным парам электронов других атомов.
Энергия возникающего прн этом электростатического притяжения оказывается соизмери- мой с энергией прежней связи, и поэтому энергетический барьер перехода протона от одного электроотрицательного ато- ма к другому весьма невелик: 0: Н вЂ” О 0 Н вЂ” 0 к — сФ + .с — к к — сг 'ъс — к 0 — Н:0 0 — Н-О Водородная связь (обозначается тремя точками) по своему характеру в основном является электростатической. Энергия водородной связи значительно ниже энергии ковалентной связи (примерно 4 — 33 кдж/моль), тем не менее она в значительной мере определяет как химические, так и физические свойства соединений. Водородная связь может оказаться достаточно прочной для существования независимых частиц в растворе, например, катиона оксония (Нзо+).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
