Часть I
   На главнуюI. Теоретические основы II. Углеводороды III. Кислородсодержащие соединения IV. Азотсодержащие соединения V. Высокомолекулярные соединения VI. Решение задач
Часть I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
 Оглавление (Часть I)
Сравнение характеристик атомных орбиталей
От типа гибридизации атомных орбиталей при образовании связи зависят такие важные характеристики, как валентные углы, энергия АО, эффективность σ-перекрывания и электроотрицательность атомов

  • Тип гибридизации атома в молекуле определяется числом связанных с ним атомов и числом его неподеленных электронных пар.

  • Валентный угол, образуемый атомом в молекуле, определяется типом гибридизации АО и их пространственной ориентацией:
    sp3 (109°28');      sp2 (120°);     sp (180°).


    Интерактивная анимация (используйте кнопки-переключатели)
  • Энергия орбитали возрастает по мере удаления электрона от ядра атома (т.е. с увеличением номера электронного уровня). Кроме того, в пределах одного уровня s-электроны находятся ближе к ядру, чем р-электроны. Поэтому для разного типа гибридных АО энергия уменьшается с увеличением вклада s-АО в гибридизованное состояние:

    sp3 (25% s-АО) sp2 (33,3% s-АО)  >  sp (50% s-АО)

    Сравнение энергии негибридных и гибридных АО на примере элементов 2-го периода приводит к следующему ряду:
    1s < < 2s < 2sp < 2sp2 < 2sp3 < 2px = 2py = 2pz

    Электронная конфигурация атома в различных состояниях и качественное соотношение энергий 1s, 2s, 2p и гибридизованных орбиталей показана на примере углерода:

  • Эффективность σ-перекрывания АО и, следовательно, прочность σ-связи зависит от размеров электронного облака в направлении линии связи. Если принять радиус s-АО за 1, то по расчетам получают следующий ряд изменения относительных размеров АО и их способности к перекрыванию:

  • Электроотрицательность атома возрастает с увеличением доли s-АО в гибридной орбитали. Например, для углерода она изменяется в ряду:
  • C (sp3) 2,5 < C (sp2) 2,8 < C(sp) 3,2

    Это связано c тем, что s-АО более "электроотрицательна", чем р-орбиталь (s-электроны прочнее связаны с ядром). Поэтому полярность связей С—Н увеличивается в той же последовательности:

    Повышенная полярность связи С(sp)–Н объясняет кислотные свойства углеводородов с концевой тройной связью (алкинов-1) в реакциях отщепления протона и замещении его на металл (образование солей - ацетиленидов).