Лабораторно-практическое занятие №2

Тема: Взаимное влияние атомов в молекуле.

Цель занятия: 1. Рассмотреть взаимное влияние атомов в молекулах

органических соединений.

1. Сформировать знания механизмов образования различных типов химической связи.

Контрольные вопросы:

1. Типы химических связей: ковалентная, ионная, водородная.

2. Ковалентная связь. Механизм образования ковалентной связи: обменный и донорно-акцепторный. Образования σ- и π- связей

3. Характеристики и свойства ковалентной связи.

4. Ионная связь, ее возникновение. Особенности ионной связи.

5. Водородная связь; виды водородной связи. Особенности водородной связи.

6. Индуктивный эффект.

7. Сопряжение. Сопряженные системы с открытой и замкнутой цепью; р- и π-π- сопряжение.

8. Мезомерный эффект. Электронодонорные и электроноакцепторные заместители.

§1 Типы химических связей: ковалентная, ионная, водородная. Механизм образования ковалентной связи: обменный и донорно-акцепторный.

Химическая связь – это совокупность взаимодействий между ядрами и электронами, приводящая к соединению атомов в молекулы. Как известно, химическая связь между атомами возникает при взаимодействии внешних валентных электронов, при этом каждый атом завершает свою внешнюю электронную оболочку до наиболее устойчивой восьмиэлектронной структуры. Возникновение внутримолекулярной связи: при сближении атомов между их внешними электронами с противоположными спинами происходит сильное обменное взаимодействие, приводящее к появлению общей электронной пары. При этом возрастает электронная плотность в межъядерном пространстве, энергия системы уменьшается, ядра взаимодействующих атомов притягиваются и возникает химическая связь. По этому механизму возможно образование нескольких типов химических связей: ковалентная, ионная, металлическая.

Ковалентная связь – химическая связь, осуществляемая за счет одной или нескольких электронных пар, взаимодействующих с ядрами обоих соединяемых атомов. Ковалентная связь образуется между атомами элементов электроотрицательность которых одинаковы или различаются не слишком сильно (Н₂, Сl₂, CH₄, C₂H₄).

В зависимости от того, как возникает общая электронная пара, ковалентная связь образуется по обменному и донорно-акцепторному механизму.

Обменный механизм.

При обменном механизме в образовании общей электронной пары от каждого атома участвуют атомные орбитали с неспаренными электронами:

А + В А В

Например, образование молекулы Н₂

Н + Н Н Н

s-AO s-AO σ-MO

или образование молекулы аммиака NH₃

H

H

N + H N H

H

H

Донорно-акцепторный механизм

Донорно-акцепторный механизм возникновения ковалентной связи наблюдается в том случае, когда один атом (донор) имеет неподеленную пару электронов, а другой (акцептор) – свободную орбиталь. При перекрывании атомных орбиталей возникает молекулярная орбиталь, на которой находится общая электронная пара.

АО АО МО

А + В А В

акцептор донор

Например, образование аммония NH₄⁺ :

Н ⁺ + NH₃ [ H NH₃ ]⁺

В молекуле аммиака у атома азота на внешнем уровне имеется неподеленная пара электронов, а у катиона водорода – свободная 1s- орбиталь.

При перекрывании атомных орбиталей пара электронов азота становится общей для соединяющихся атомов. Образующаяся четвертая ковалентная связь в катионе аммония полностью идентична по длине и энергии трем остальным ковалентным связям N – Н.