Органическая химия. Цыбикова Д.Ц - 8 стр.

ществ) или спектральным методами. Длина и направленность ко-      (или нескольких ядер) и остальных электронов, если он принад-
валентной связи между двумя определенными атомами зависит         лежит не одному атому, а нескольким. Поэтому различают атом-
от того, с какими другими атомами они связаны. Так, длина связи   ные (АО) и молекулярные (МО) орбитали, в которых электроны
С-С в зависимости от окружения изменяется в пределах 0,154 –      входят в состав молекулы, образуя химическую связь.
0, 14 нм (1,54 Ао – 1,40 Ао).                                         Для того чтобы образовалась химическая связь между ато-
     Валентный угол С-С-Х должен быть равен 109028/ (он может     мами, они должны приблизиться друг к другу. При таком сбли-
быть больше или меньше на несколько градусов). Знание длины       жении на определенное расстояние между ядрами происходит
связей и валентных углов необходимо для построения правиль-       «перекрывание» электронных оболочек: электроны попадают
ной пространственной модели, представления о распределении        между ядрами, теряют энергию, атомы притягиваются, образует-
электронной плотности и использования при квантово-               ся химическая связь. Минимум потенциальной энергии системы
химических расчетах.                                              на кривой энергия – расстояние между ядрами отвечает длине
     Полярность связей можно определить по значению диполь-       химической связи (r1), что изображено на рисунке 1.
ного момента или из спектральных данных, а также квантово-
химическими методами. Знание полярности связи необходимо                 E
для суждения о распределении электронной плотности в молеку-
ле, следовательно, о характере ее реакционной способности.
     Поляризуемость связей – способность изменять полярность в
поле различных фрагментов или частиц. Она характеризуется ве-
                                                                                              Eсв
личиной молекулярной рефракции.
     Энергия связи определяется исходя из термохимических (по
теплоте образования, сгорания, гидрирования и т.д.) или спек-
тральных данных. Знание энергии связей необходимо для знания
об их прочности и, следовательно, о возможности той или иной
реакции.                                                                                         r1
                                                                                                                       r
            2.2. Теория молекулярных орбиталей
                                                                  Рис. 1 – Потенциальная энергия Е системы как функция межъядерного
     Для объяснения реакционной способности органических со-                                  расстояния r
единений химики-органики широко используют квантово-
механические представления о строении молекул. Из квантовой            Квантово-механический анализ химической связи требует
механики известно, что электроны в атоме располагаются на оп-     решения уравнения Шредингера (см. ниже) применительно к мо-
ределенных орбиталях и отличаются квантовыми числами (n, l,       лекуле, т.е. для всех электронов, участвующих в образовании свя-
m, s) согласно принципу запрета Паули. Фундаментальное волно-     зи. Точное решение возможно только для ионизированной моле-
вое уравнение Э. Шредингера позволяет определить энергию          кулы водорода (Н2+), поэтому при расчете других молекул прибе-
электрона через его волновую функцию f и вероятность пребыва-     гают к приближенным решениям (методам). В квантовой химии в
                                                                  настоящее время пользуются двумя приближенными методами:
ния электрона (ϕ2) в определенном месте пространства. ϕ – функ-
                                                                  МО и валентных пар – схем. Оба этих метода являются матема-
ция названа орбиталью. Последняя занимает часть пространства,
                                                                  тическими приемами приближенного решения уравнения Шре-
в пределах которого электрон движется в поле атомного ядра
                                                            15     16