Часть II
   На главную I. Теоретические основы II. Углеводороды III. Кислородсодержащие соединения IV. Азотсодержащие соединения V. Высокомолекулярные соединения VI. Решение задач
Часть III. КИСЛОРОДСОДЖЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ
 Оглавление (Часть III)
Химические связи кислорода
Строение и, следовательно, свойства соединений кислорода определяются характером его химических связей и типом гибридизации, влияющей на форму молекулы.

Тип гибридизации кислорода

Электронная конфигурация

Число гибридных орбиталей

Валентный угол

sp3

1s2(2sp3)6
sp3-Гибридизованное состояние кислорода

4

108,5°

sp2

1s2(2sp2)52p1
sp2-Гибридизованное состояние кислорода

3

120°

За счет двух одноэлектронных АО кислород способен к образованию двух ковалентных связей с другими атомами по обменному механизму. В этом случае кислород проявляет валентность 2 и имеет две неподеленные электронные пары. Такой атом кислорода может выступать донором пары электронов, образуя третью связь по донорно-акцепторному механизму. При этом кислород приобретает валентность 3 и заряд +1, например, в ионе гидроксония H3O+ или алкилгидроксония RH2O+:
Алкилгидроксоний
Такое взаимодействие кислородсодержащих соединений играет важную роль при проведении реакций в присутствии сильных минеральных кислот в качестве катализаторов (кислотный катализ).

Положительно заряженный атом кислорода может участвовать в образовании ионной связи с анионами. Например, в хлориде метилгидроксония:

Хлорид метилгидроксония

Атом кислорода с тремя неподеленными электронными парами имеет отрицательный заряд и способен к образованию ионной связи с катионами металлов: RONa+, RCOOK+.
Таким образом, в химических связях кислорода с другими атомами возможно различное распределение электронных пар и возникновение заряженных частиц.

Химические связи кислорода с водородом и углеродом
Связи кислорода

Электроотрицательности кислорода, водорода, углерода, соответственно, равны 3.5, 2.1 и 2.5. Поэтому связи O–H и C–O являются ковалентными полярными. В этих связях электронная плотность смещена к более электроотрицательному атому кислорода, создавая на нем частичный отрицательный заряд, а на углероде или водороде – частичный положительный.

Полярность связей

Распределение электронной плотности на атомах молекулы определяет реакционную способность вещества.
  • Полярность связей кислорода с водородом и углеродом способствует гетеролитическому их разрыву и протеканию реакций по ионному механизму (часть I. Ионные реакции).
  • Легкость гетеролитического разрыва связи зависит не только от ее полярности, но и от устойчивости ионов, образующихся при этом на промежуточных стадиях реакции. Для более стабильных (легче образуемых) ионов характерна наибольшая делокализация заряда (часть I. Роль промежуточных частиц).
  • Молекулы, содержащие связи О–Н, образуют водородные связи, которые влияют на физические свойства вещества (часть I, Водородные связи).