Органическая химия. Методическое пособие. Цыбикова Д.Ц - 13 стр.

лизирующий фактор: делокализация электронной плотно-      ключением угарного газа (СО). Квантовая ячейка возбуж-
сти ведет к выигрышу энергии. Особенно стабилизируется    денного атома углерода следующая:
молекула, если для нее возможно несколько способов рас-         1s
пределения электронной плотности равной энергии. Ва-
лентные структуры молекулы, отличающиеся только рас-            2s                     1s2 2s2 2pх 2ру 2рz
положением электронов (но не ядер), называются гранич-
ными структурами. Реально они не существуют. Реальное          Переход атома углерода в возбужденное состояние воз-
состояние описывается как наложение (суперпозиция, ре-    можен в связи с тем, что, во-первых, 2s и 2p- уровни близки
зонанс) граничных структур. Например, самая простая мо-   между собой энергетически, во- вторых, наиболее низкое
лекула водорода описывается как резонанс граничных        энергетическое состояние системы достигается при макси-
структур:                                                 мальном числе электронов с параллельными спинами. Та-
   Н+ Н-     ↔    Н- Н+;                                  ким образом, четырехвалентный атом углерода обладает на
    О                  ОН                                 внешнем электронном слое набором атомных орбиталей:
-С–О–Н               - С = О и т.д. В теории валентных    2s, 2px, 2pу, 2pz.
пар (резонанса) отдельные атомы не утрачивают свою ин-       Невозбужденное (а) и возбужденное (б) состояние атома
дивидуальность, как не утрачивается и представление о     углерода можно, таким образом, изобразить в виде следую-
реальных носителях связи – электронных пар между ато-     щей схемы:
мами. Поэтому резонансные представления с успехом ис-
пользуются при качественной оценке реакционной спо-
собности органических соединений.
                                                                          а                      б
                                                 3   2
   2.3. Валентные состояния атома углерода (sp , sp ,        Углерод в возбужденном состоянии должен образовать
sp) и типы ковалентных связей (σ, π, π-π)                 ковалентные связи с четырьмя другими атомами. Например,
       Атом углерода имеет s и p –орбитали. Углерод в     с атомом водорода. Три 2р орбитали перекрываются доста-
таблице Д.И.Менделеева занимает шестой порядковый         точно хорошо с 1s орбиталями трех атомов водорода. Пере-
номер; квантовая ячейка невозбужденного атома углерода    крывание 2s орбитали с 1s орбиталью четвертого атома во-
в основном состоянии имеет следующий вид:                 дорода не будет достаточно полным по пространственным
       1s                                                 условиям. Следовательно, образуются три прочные
                                                                      Н          С-Н связи и одна слабая. Это
      2s                      1s2 2s2 2p2                   2p и 1s ⋅ | ⋅        противоречит практике и согласно
                                                          2p и 1s Н÷С÷Н 2s и 1s квантово - механическим расчетам
      В органических соединениях атом углерода четы-        2p и 1s ⋅ | ⋅       такая молекула образоваться не мо-
рехвалентен, находится в возбужденном состоянии, за ис-              Н          жет. Все четыре связи должны быть
                                                          равноценными.

                         74                                                             75