Лекциялардың ҚЫСҚаша мазмұны 2-ші бөлім 1-ші кредит шымкент- 2016
Лекция Гибридтену теориясы. Көміртек атомының гибридтенуі
жүктеу/скачать 0,77 Mb.
|
Ор хим Биол лекц.
| Лекция Гибридтену теориясы. Көміртек атомының гибридтенуі
Жай органикалық молекуланың – метанның молекуласының түзілуін қарастырамыз. Метан CH4- түссіз және иіссіз, ауадан екі есе дерлік жеңіл газ, ол батпақты суларда, тас көмір шахталарында кездеседі. Қазір отын ретінде тұрмыста және өндірісте пайдаланылатын табиғи газ құрамында метан едәуір мөлшерде ковалентті сипатта болады. Егер байланыс түзілгенде өзара қаптасқан жұп электрон бұлттарын екі нүктемен немесе валенттік сызықшамен белгілейтін болсақ , онда метан құрылысын мынадай формуламен көрсетуге болады. Органикалық химияда молекулалардың кеңістік құрылысы жөніндегі ілімінің дамуы нәтижесінде метан молекуласының шынында біз қағаз бейнелейтініміздей жалпақ емес, тетраэдр пішінді екені анықталды. Метан молекуласының неге тетраэдр екенін қарастырайық. Көміртегі атомының төрт валенттік электроны бар, олардың екеуі жұптасқан s-электроны, олар сутегі атомдарымен химиялық байланыс түзе алмайды .Химиялық байланыс тек жұптаспаған екі p-электрон есебінен болады. Көміртек атомының 2р-орбитасының әрқайсысында бір жұптаспаған электрон болады. Осыған орай көміртек атомы сутек атомымен СН2 қосылысын түзер еді (екі валентті болар еді). Бірақ органикалық қосылыстарда көміртек тек төрт валентті. Мысалы, метан молекуласында көміртек атомы сутектің 4 атомымен байланысқан. Мұндай көміртек атомын белгілі валенттік күйде болады деп айтады. Көміртек атомы төрт валенттілікті көрсету үшін 2р- орбитальдың әрқайсысында бір жұптаспаған электрон болуы керек. Ол үшін 2s-орбитасынан жұпталмаған екі электронның біреуі 2р- орбитасына өтуі қажет. S- орбитадан р-орбитаға өтуге электронның энергиясы жетпейді, сондықтан оны қыздыру керек. 2p 2p 2s 2s энергия қосылды 1s 1s
1 сурет. а) көміртек атомының қалыпты жағдайдағы күйі; б) s-электрон р-орбитасына өтіп, 4 дара электрондардың орналасуы Көміртегі атомы сутегінің атомдарымен өзара әрекеттескен кезде оның сыртқы қабатының s-электрондары ажырап, олардың біреуі үшінші p-электрондары бос орнын алады және өзінің қозғалысы кезінде көлемдік сегіздік түрінде бұлт түзіп, ол басқа екі p-электрон бұлтына перпендикуляр болады. Бұл кезде атом қозған күйі деп аталатын жағдайға ауысады. Енді төрт валентті элекртонның барлығы да жұптаспаған күйде қалып химиялық төрт байланыс жасайды. Бірақ жаңа қайшылықтар жасайды. Үш p-электрон сутегі атомдарымен өзара перпендикуляр бағытта, яғни 900 бұрыш жасап, химиялық үш байланыс жасауға тиісті, ал онда сутегінің төртінші атомы еркін бағытта қосылыса алар еді, өйткені s-электронның бұлты сфералық пішінді және бұл байланыстардың , сірә, қасиеттері өзгеше болар еді. Сол кезде метан молекуласындағы C-H байланысының барлығы бірдей екені белгілі және 109028׀ бұрыш жасап орналасқан. Бұл қайшылықты шешуге электрондар гибридтенуі жөніндегі түсінік жәрдемдеседі. Химиялық байланыстар түзілу процесі кезінде көміртегі атомының барлық валенттік электрондарының (бір s-және үш p-электрондарының) бұлты теңесіп бірдей болады . Бұл кезде олардың бәрі тетраэдрдің төбесіне қарай бағыттала созылған, симметриясыз көлемдік сегіздік пішінді болады (электрон тығыздығының таралуы ядроның бір жағында екінші жағына қарағанда электрондар көбірек болатынын көрсетеді). 1s 2p 1s 2s 2p Ñ 2s Ñ қыздыру а) 1s sp3 C б) 2 сурет. а) көміртек атомының 2s-электрондарының қозған жағдайдағы күйі; б) s-электрон және р-орбиталарының sp3 – гибридтелген күйі Гибридті электрон бұлттарының осьтері аралығындағы бұрыш 1090 28׀ -ке тең болып шығады да бұл олардың аттас зарядтылар тәрізді бірінен-бірінің барынша алшақтауына мүмкіндік береді. Тетраэдрдің төбесін қарай созылғанмұндай бұлттар сутегі атомдарының бұлттарымен едәуір қаптасып жатады. Соның нәтижесінде энергия көпбөлініп, қасиеттері бірдей , берік химиялық баланыстар түзеді. Гибридтену электрон бұлтының әр түрлі санына тарала алады. Көміртегінің атомы сутегінің төрт атомымен ковалентті байланыс түзген осы жағдайда гибридтенуге, қозған атомдағы сыртқы, барлық төрт электронның -бір s-электронның және 3p-электронның бұлттары қатысады. Гибридтенудің мұндай түрі sp3-гибридтену деп аталады (эс-пи-үш деп оқылады). Сөйтіп, метан молекуласының тетраэдрлік пішіні химиялық қосылыстағы көміртегі атомының гибридтік төрт электрон бұлтының тетраэдрлік бағытына байланысты болады. жүктеу/скачать 0,77 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|