7. Типы связей в молекулах органических соединений. Σ- и π-связи. Гибридизация, понятие о молекулярных орбиталях.

Типы хим. связей:

1) Ионная – образуется между атомами, которые значительно отличаются по электроотрицательности

2) Ковалентная – между атомами, равными или близкими по электроотрицательности. Если атомы с одинаковой электроотрицательностью, то общая электронная пара располагается симметрично по отношению к обоим центрам атомов – связь неполярная

Если же атомы с разной электроотрицательностью, то электронная плотность располагается неравномерно и смещается к атому с большой электроотрицательностью – связь полярная (обозначается стрелочкой)

Донорно­акцепторная связь представляет собой разновидность ковалентной связи. При этом атом, поставляющий пару электронов в общее пользование, называют донором, а атом, принимающий электроны,— акцептором. Донор должен иметь пару неподеленных электронов. Акцептором может быть протон или другой атом, у которого не хватает до образования октета двух электронов.

3) Водородная – электростатическое взаимодействие между атомами водорода и атомами неподеленной элоктронной парой (O, N, F, реже S, Cl) в этой же или другой молекуле.

σ­-Связью называют одинарную ковалентную связь, образованную в результате перекрывания атомных орбиталей вдоль линии, соединяющей ядра двух связываемых атомов (σ-перекрывание). Поскольку максимальная электронная плотность при σ-перекрывании сосредоточена в пространстве между ядрами атомов, σ-связь обладает большой прочностью.

Боковое перекрывание р-орбиталей называют π-перекрыванием, а образующуюся связь — π-связью

Гибридизация

Сущность гибридизации заключается в том, что из нескольких различных по форме и близких по энергии атомных орбиталей образуется такое же число одинаковых по форме и энергии гибридных орбиталей.

1) sp³ – форма тетраэдра, угол 109⁰28’

2) sp² – тригональная форма (треугольник), угол 120⁰

3) sp – линейная форма, угол 180⁰

Молекулярные орбитали отличаются от атомных тем, что электронные облака окружают ядро уже не одного атома, а двух или нескольких. Для образования МО необходимо, чтобы атомные орбитали имели близкие энергии, одинаковую симметрию относительно линии связи в молекуле и достаточную для перекрывания протяженность в пространстве. Одну из них, имеющую более низкую энергию, чем исходные АО, называют связывающей орбиталью, другую, которая обладает более высокой энергией, чем образующая ее АО, называют разрыхляющей, или антисвязывающей, орбиталью.

8. Представление о механизмах реакций. Представление о промежуточных частицах: радикалы, карбокатионы, карбанионы. Классификация реагентов: радикалы, нуклеофилы, электрофилы.

В зависимости от способа разрыва связей в атакующем реагенте и субстрате различают три типа механизмов реакций: гомолитический (радикальный), гетеролитический (ионный) и перициклический (молекулярный). Гомолитическим, или свободнорадикальным, называют механизм, в котором при разрыве связей в реагирующих молекулах у каждого из образующихся фрагментов остается по одному электрону. Такие частицы называют радикалами:

Свободнорадикальный механизм обозначают символом R. Гетеролитическим, или ионным, называют механизм, в котором при разрыве связей в реагирующих молекулах оба электрона остаются на одном из образующихся фрагментов. Такие частицы называют ионами:

Реакции, протекающие по ионному механизму, в зависимости от электронной природы атакующего реагента делят на нуклеофильные (символ N ) и электрофильные (символ Е ). В нуклеофильных реакциях атакующим реагентом является нуклеофил (Nи), в электрофильных — электрофил (Е ). Нуклеофильными (ищущими ядра) называют реагенты, которые отдают электронную пару при образовании химической связи с субстратом. К нуклеофильным реагентам относят анионы и нейтральные молекулы, содержащие атомы с неподеленными парами электронов

Электрофильными (ищущими электроны) называют реагенты, принимающие электронную пару от субстрата при образовании с ним химической связи.

К электрофильным реагентам относят катионы и нейтральные молекулы, имеющие вакантную орбиталь.

Реагенты

1) Карбкатион – это органический катион, содержащий положительно заряженный атом углерода. Есть вакантная p-АО.

2) Карбанион – это органический анион, содержащий отрицательно заряженный атом углерода, то есть четырехвалентный атом углерода с неопределенной парой электронов.

3) Свободный радикал – незаряженная частица, содержащая неспаренный электрон (одноэлектронную орбиталь).