Учебное пособие для студентов 1 го курса фен

41 
Геометрическое строение молекул типа А
X
n
Молекула
СЧ
Геометрическое 
строение 
Пример
А
X
2
2 
линейная
Ве
Cl
2
; CO
2
А
X
3
3 
треугольная
BF
3
AX
4
4 
тетраэдрическая
CF
4
А
X
5
5 
тригонально
-
бипирамидальная
PF
5
AX
6
6 
октаэдрическая
SF
6
Алгоритм определения структуры молекулы согласно модели 
ОВЭП можно сформулировать следующим образом: 
1.
На 
основании 
формулы 
молекулы 
и 
возможных 
ковалентностей образующих ее атомов определить: центральный 
атом (ЦА), количество валентных электронов ЦА (
N
ц
), количество 

- (n

) и 

-
 
(n

) 
связей, которые образует ЦА. 
2.
Определить число связывающих пар: СП = 
n

. 
3.
Определить число неподеленных пар: НП = (
N
ц 

n


n

)/2. 
4.
Определить стерическое число: СЧ = СП + НП. На основании 
принципов максимального отталкивания электронных пар 
предложить геометрию молекулы. 
 
 
 
Пример
 3-3
: Определить геометрическое строение 
SO
3
. 
Решение:
 
1. Центральный атом –
сера, шесть валентных электронов 
(3
s
2
3
p
4
); если учитывать, что ковалентность атома кислорода равна 
двум, атом серы должен образовать три 

- 
и три 

-
связи. 
2. СП = 3.
3. НП = (6 

3 

3)/2 = 0. 
4. C
Ч = 3 + 0 = 3. 
Следовательно, молекула 
SO
3
относится к типу 
AB
3
, геометрия 
молекулы –
треугольник (атом серы в середине треугольника). 
Внимание, вопрос –
 
почему 

-
связи не учитываются при 
определении СП? 
 
Пример
3-4
:
 
Определить геометрическое строение молекулы 
SF
4
. 

42 
Решение
:
1. Центральный атом –
сера, шесть валентных электронов. 
Учитывая, что ковалентность атома фтора равна единице, атом серы 
должен образовать 4 

-
связи.
2. СП = 4. 
3. НП = (6 

4 

3)/2 = 1. 
4. C
Ч = 4 + 1 = 5.
Молекула 
SF
4
относится к типу АВ
4
Е. Электронные пары 
направлены к вершинам тригональной бипирамиды, но для определения
реальной геометрии необходимо сделать выбор из двух возможных 
структур:
Число взаимодействий
НП
-
СП под углом 90°
: 2 3 
В соответствии с дополнением Найхольма наиболее устойчивой 
является структура а) Геометрическая форма 
SF
4
–
бисфеноид, 
«ходули».
Варианты расположения заместителей и неподеленных пар 
согласно методу ОВЭП в молекулах с СЧ = 3 и больше показаны на 
следующем рисунке:
F
F
F
F
S

F
F
F
F
S
..
a)
б
)

43 

Рис. 
7
. Расположение электронных пар ЦА по Гиллеспи.
Сопряжение 
–
явление выравнивания электронной плотности в 
случае возникновения единой системы многоцентровых 
π
-
орбиталей, как, например, в соединениях с 
сопряжѐнными 
кратными связями
. Это явление имеет важное значение особенно в 
органической химии. Для сопряжения существенно, чтобы кратные 
связи были разделены простой связью, а формирующие их 
р
-
орбитали располагались параллельно. В этом случае можно 
говорить о 
ππ
-
сопряжении. Этот тип сопряжения реализуется в 
молекулах бензола и бутадиена. В молекуле бензола происходит 
полная делокализация электронов 
π
-
связей по кольцу углеродных 
атомов (все связи «полуторные»):

44 
В случае бутадиена СН
2
=СН–СН=СН
2
полного выравнивания 
электронной плотности между четырьмя атомами углерода не 
происходит. В образовании 
π
-
орбиталей могут принимать участие 
р
-
орбитали, содержащие неподелѐнную пару электронов. 
Сопряжение, в котором участвуют π
-
связи и р
-
орбитали с 
неподелѐнной парой электронов, называют рπ
-
сопряжением.
Рассмотрим в качестве примера уксусную кислоту (а)
 
и анион 
уксусной кислоты (б):
(а)
(б)
В уксусной кислоте (а) у атома О
2
имеется неподелѐнная пара 
2
р
-
электронов, и два других 2
р
-
электрона участвуют в образовании 
σ
-
связей с атомами С и Н.
Если 2
р
-
орбиталь атома О
2
, занятая неподелѐнной парой 
электронов, ориентирована параллельно 
π
-
орбитали, образующей 
связь С=О, то возникает единая система, т. е. три 2
р
-
орбитали 
атомов С, О
1
и О
2
образуют три 
π
-
орбитали (две 
π
-
связи), на 
которых находятся четыре электрона. 
В анионе уксусной кислоты (б) атомы О
эквивалентны и 
образуют единую систему из трѐх 
π
-
орбиталей, на которых 
расположено четыре электрона. 
Участие в 
рπ
-
сопряжении особенно характерно для АО двух 
элементов –
О и 
N
. Атом 
N 
имеет неподелѐнную пару 2
s
-
электронов, которая не может участвовать в сопряжении. Однако 
для 
N 
имеется возможность 
рπ
-
сопряжения при возбуждении 
N:
2
s
2
2
p
3
→ 
N
*
: 2
s
1
2
p
4
, в результате появляется неподеленная пара на 
2p
-
орбитали. 
CH
3
O
1
O
2
H
C
CH
3
O
O
C

45 

жүктеу/скачать 6,53 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: