Hibridizacija atomskih orbitala. Hibridizacija atomskih orbitala ugljika
DRŽAVNA AUTONOMNA OBRAZOVNA USTANOVA
SREDNJE STRUČNO OBRAZOVANJE U NOVOSIBIRSKOJ REGIONU
"KUPINSKI MEDICINSKA TEHNIKA"
TOOLKIT
« »
Za samostalan rad studenti
u disciplini Hemija
Poglavlje: Organska hemija
Tema: Predmet organske hemije.
Teorija strukture organskih jedinjenja
Specijalnost: 34.02.01. „Sestrinstvo“ 1. god
Kupino
2015 akademske godine
Razmatrano na sastanku
predmetno-ciklička metodološka komisija za
opšteobrazovne discipline, opšte humanitarne i
društveno-ekonomski, matematički
i ciklus prirodnih nauka
Protokol 2015
Predsjedavajući ______________ /________________/
Vede Irina Viktorovna
Objašnjenje metodološkog priručnika
Toolkit namijenjena za dublje proučavanje teme « Vrste hibridizacije atoma ugljika ».
Praksa pokazuje da je mnogim studentima teško odrediti vrste hibridizacije atoma ugljika i vrste hemijskih veza prilikom proučavanja organskih jedinjenja.
Svrha priručnika je da pomogne učenicima da nauče da identifikuju vrste hibridizacije atoma ugljika i vrste hemijskih veza u organskim jedinjenjima.Ovaj priručnik se preporučuje studentima 1. godine specijalnosti 02/34/01 Sestrinstvo. Priručnik sadrži teorijski materijal na temu, tabele za sistematizaciju znanja, vježbe za samostalan rad i detaljne odgovore za svaki od zadataka.
Priručnik je usmjeren na razvijanje vještina samostalnog rada sa nastavnim materijalom, traženje i korištenje informacija, formiranje i razvijanje kreativnih potencijala, te povećanje interesovanja za disciplinu.
Uvek sam spreman da učim
ali ne volim to uvek
kad me uce
W. Churchill
Vrste hibridizacije atoma ugljika
Elektronska struktura atoma ugljika u osnovnom stanju je 1s 2 2s 2 2r 2; postoje dva nesparena elektrona u p-orbitalama 2. nivoa. Ovo omogućava atomu ugljika da formira samo dvije kovalentne veze kroz mehanizam izmjene. Međutim, u svim organskim jedinjenjima, ugljik formira četiri kovalentne veze, što je omogućeno hibridizacijom atomskih orbitala.
Hibridizacija je interakcija atomskih orbitala sa sličnim energetskim vrijednostima, praćena formiranjem novih “hibridnih” orbitala.
Hibridizacija je proces koji zahtijeva utrošak energije, ali ti troškovi su više nego nadoknađeni energijom koja se oslobađa tokom formiranja. više kovalentne veze. rezultirajuće "hibridne" orbitale imaju oblik asimetrične bučice i oštro se razlikuju od originalnih orbitala atoma ugljika.
Za atom ugljika moguće su tri vrste hibridizacije: sp 3 -hibridizacija- interakcijske orbitale su prikazane plavim strelicama:
sp 2 -hibridizacija:
sp hibridizacija:
Hibridne orbitale atoma ugljenika sposobne su da učestvuju u formiranju samo -veza; p-orbitale na koje hibridizacija ne utiče formiraju samo -veze. Upravo ova karakteristika određuje prostornu strukturu molekula organskih tvari.
Hibridizacija
atomske orbitale ugljika
Kovalentna hemijska veza se formira korišćenjem zajedničkih veznih elektronskih parova kao što su:
Formiraju hemijsku vezu, tj. Samo nespareni elektroni mogu stvoriti zajednički elektronski par sa "stranim" elektronom iz drugog atoma. Prilikom pisanja elektronskih formula, nespareni elektroni se nalaze jedan po jedan u orbitalnoj ćeliji.
Atomska orbitala je funkcija koja opisuje gustinu elektronskog oblaka u svakoj tački u prostoru oko atomskog jezgra. Oblak elektrona je oblast prostora u kojoj se elektron može detektovati sa velikom verovatnoćom.
Za harmonizaciju elektronske strukture atoma ugljika i valencije ovog elementa koriste se koncepti o pobuđivanju atoma ugljika. U normalnom (nepobuđenom) stanju, atom ugljika ima dva nesparena 2 R 2 elektrona. U pobuđenom stanju (kada se energija apsorbuje) jedno od 2 s 2 elektrona se mogu osloboditi R-orbitalni. Tada se u atomu ugljika pojavljuju četiri nesparena elektrona:
Podsjetimo da je u elektronskoj formuli atoma (na primjer, za ugljik 6 C – 1 s 2 2s 2 2str 2) veliki brojevi ispred slova – 1, 2 – označavaju broj energetskog nivoa. Pisma s I R označavaju oblik elektronskog oblaka (orbitale), a brojevi desno iznad slova označavaju broj elektrona u datoj orbitali. Sve s-sferne orbitale:
Na drugom energetskom nivou osim 2 s- postoje tri orbitale 2 R-orbitale. Ove 2 R-orbitale imaju elipsoidni oblik, sličan bučicama, i orijentisane su u prostoru pod uglom od 90° jedna prema drugoj. 2 R-Orbitale označavaju 2 R X , 2R y i 2 R z u skladu sa osama duž kojih se ove orbitale nalaze.
Oblik i orijentacija
orbitale p-elektrona
Kada se formiraju hemijske veze, orbitale elektrona dobijaju isti oblik. Dakle, u zasićenim ugljovodonicima jedan s-orbitalna i tri R-orbitale atoma ugljika da formiraju četiri identična (hibridna) sp 3-orbitale:
Ovo - sp 3 -hibridizacija.
Hibridizacija– poravnanje (miješanje) atomskih orbitala ( s I R) sa formiranjem novih atomskih orbitala tzv hibridne orbitale.
Četiri sp 3 hibridne orbitale
atom ugljika
Hibridne orbitale imaju asimetričan oblik, izdužen prema vezanom atomu. Elektronski oblaci se međusobno odbijaju i nalaze se u prostoru što dalje jedan od drugog. U ovom slučaju, osi od četiri sp 3-hibridne orbitale ispostavi da je usmjeren prema vrhovima tetraedra (pravilne trokutaste piramide).
Prema tome, uglovi između ovih orbitala su tetraedarski, jednaki 109°28".
Vrhovi elektronskih orbitala mogu se preklapati sa orbitalama drugih atoma. Ako se oblaci elektrona preklapaju duž linije koja povezuje centre atoma, tada se takva kovalentna veza naziva sigma(
)-veza. Na primjer, u molekulu etana C 2 H 6, kemijska veza se formira između dva atoma ugljika preklapanjem dvije hibridne orbitale. Ovo je veza. Osim toga, svaki od atoma ugljika sa svoja tri sp 3-orbitale se preklapaju sa s-orbitale od tri atoma vodika, koje formiraju tri -veze.
Dijagram preklapanja elektronskih oblaka
u molekulu etana
Ukupno su moguća tri valentna stanja sa različitim tipovima hibridizacije za atom ugljika. Osim sp 3-hibridizacija postoji sp 2 - i sp-hibridizacija.
sp 2 -Hibridizacija- mešanje jednog s- i dva R-orbitale. Kao rezultat, formiraju se tri hibrida sp 2 -orbitale. Ove sp 2-orbitale se nalaze u istoj ravni (sa osovinama X, at) i usmjereni su na vrhove trougla sa uglom između orbitala od 120°. Unhybridized
R-orbitala je okomita na ravan tri hibrida sp 2-orbitale (orijentisane duž ose z). Gornja polovina R-orbitale su iznad ravni, donja polovina je ispod ravnine.
Tip sp 2-ugljična hibridizacija se dešava u jedinjenjima sa dvostrukom vezom: C=C, C=O, C=N. Štaviše, samo jedna od veza između dva atoma (na primjer, C=C) može biti - veza. (Ostale vezne orbitale atoma su usmjerene u suprotnim smjerovima.) Druga veza nastaje kao rezultat preklapanja nehibridnih R-orbitale sa obe strane linije koja povezuje atomska jezgra.
Orbitale (tri sp 2 i jedan p)
atom ugljika u sp 2 hibridizaciji
Kovalentna veza nastala bočnim preklapanjem R-orbitale susjednih atoma ugljika naziva se pi( )-veza.
Obrazovanje
-komunikacije
Zbog manjeg orbitalnog preklapanja, -veza je manje jaka od -veze.
sp-Hibridizacija– ovo je miješanje (usklađivanje oblika i energije) jednog s- i jedan
R-orbitale da formiraju dva hibrida sp-orbitale. sp-Orbitali se nalaze na istoj liniji (pod uglom od 180°) i usmerene su u suprotnim smerovima od jezgra atoma ugljenika. Dva
R-orbitale ostaju nehibridizovane. Postavljeni su međusobno okomito
pravci veza. Na slici sp-orbitale su prikazane duž ose y, i nehibridizirana dva
R-orbitale – duž osi X I z.
Atomske orbitale (dva sp i dva p)
ugljenik u stanju sp-hibridizacije
Trostruka veza ugljik-ugljik CC sastoji se od -veze formirane preklapanjem
sp-hibridne orbitale, i dvije -veze.
Odnos između parametara atoma ugljika kao što je broj vezanih grupa, tip hibridizacije i tipovi formiranih hemijskih veza prikazan je u tabeli 4.
Kovalentne ugljične veze
Broj grupa
povezane
sa ugljenikom
Tip
hibridizacija
Vrste
učestvujući
hemijske veze
Primjeri formula jedinjenja
sp 3
Četiri - komunikacije
sp 2
Tri - komunikacije i
jedan - veza
sp
Dva - komunikacije
i dva - veze
H–CC–H
Vježbe.
1. Koji elektroni atoma (na primjer, ugljik ili dušik) se nazivaju nesparenim?
2. Šta znači koncept "zajedničkih elektronskih parova" u jedinjenjima s kovalentnom vezom (na primjer, CH 4 ili H 2 S )?
3. Koja elektronska stanja atoma (npr. WITH ili N ) nazivaju se osnovnim, a koji su uzbuđeni?
4. Šta znače brojevi i slova u elektronskoj formuli atoma (npr. WITH ili N )?
5. Šta je atomska orbitala? Koliko orbitala ima na drugom energetskom nivou atoma? WITH i po čemu se razlikuju?
6. Po čemu se hibridne orbitale razlikuju od originalnih orbitala od kojih su formirane?
7. Koje vrste hibridizacije su poznate za atom ugljika i od čega se sastoje?
Odgovori na vježbe
1. Elektroni koji se nalaze jedan po jedan u orbitali nazivaju se nespareni elektroni. Na primjer, u formuli difrakcije elektrona pobuđenog atoma ugljika postoje četiri nesparena elektrona, a atom dušika ima tri:
2. Dva elektrona koji učestvuju u formiranju jedne hemijske veze nazivaju se zajedničkim elektronskim parom. Obično, prije nego što se formira kemijska veza, jedan od elektrona u ovom paru pripada jednom atomu, a drugi elektron drugom atomu:
3. Elektronsko stanje atoma, u kojem se opaža redoslijed popunjavanja elektronskih orbitala: 1s 2, 2s 2, 2p 2, 3s 2, 3p 2, 4s 2, 3d 2, 4p 2, itd., naziva se tlo stanje. U pobuđenom stanju, jedan od valentnih elektrona atoma zauzima slobodnu orbitalu s višom energijom; takav prijelaz je praćen odvajanjem uparenih elektrona. Šematski je napisano ovako:
Dok su u osnovnom stanju postojala samo dva nesparena valentna elektrona, u pobuđenom stanju postoje četiri takva elektrona.
5.
Atomska orbitala je funkcija koja opisuje gustinu elektronskog oblaka u svakoj tački u prostoru oko jezgra datog atoma. Na drugom energetskom nivou atoma ugljenika nalaze se četiri orbitale - 2s, 2r x, 2r y, 2r z. Ove orbitale se razlikuju:
a) oblik elektronskog oblaka (s – lopta, p – bučica);
b) p-orbitale imaju različite orijentacije u prostoru - duž međusobno okomitih osa x, y i z, označene su kao p x, p y, p z.
6.
Hibridne orbitale se razlikuju od originalnih (nehibridnih) orbitala po obliku i energiji. Na primjer, s-orbitala je sferni oblik, a p je simetrična osmica, a sp-hibridna orbitala je asimetrična osmica.
Energetske razlike: E(s)< E(sр) < E(р). Таким образом, sp-орбиталь – усредненная по форме и энергии орбиталь, полученная смешиванием исходных s- и p-орбиталей.
7. Za atom ugljika poznata su tri tipa hibridizacije: sp 3, sp 2 i sp (pogledajte tekst lekcije 5).
9.
-veza - kovalentna veza nastala direktnim preklapanjem orbitala duž linije koja povezuje centre atoma.
-veza - kovalentna veza formirana bočnim preklapanjem p-orbitala sa obe strane linije koja povezuje centre atoma.
- Veze su prikazane drugom i trećom linijom između povezanih atoma.
10.
U procesu određivanja geometrijskog oblika hemijske čestice važno je uzeti u obzir da se parovi valentnih elektrona glavnog atoma, uključujući i one koji ne formiraju hemijsku vezu, nalaze na velikoj udaljenosti jedan od drugog u prostor.
Karakteristike pojma
Kada se razmatra pitanje kovalentnih hemijskih veza, često se koristi koncept hibridizacije atomskih orbitala. Ovaj termin je povezan sa usklađivanjem oblika i energije. Hibridizacija atomskih orbitala povezana je s procesom kvantnog kemijskog preuređivanja. Orbitale imaju drugačiju strukturu u odnosu na originalne atome. Suština hibridizacije je da elektron koji se nalazi pored jezgre vezanog atoma nije određen specifičnom atomskom orbitalom, već njihovom kombinacijom s jednakim glavnim kvantnim brojem. Uglavnom ovaj proces odnosi se na više atomske orbitale bliske energije koje imaju elektrone.
Specifičnosti procesa
Vrste hibridizacije atoma u molekulima zavise od toga kako su nove orbitale orijentisane. Na osnovu vrste hibridizacije može se odrediti geometrija jona ili molekula i predložiti specifična hemijska svojstva.
Vrste hibridizacije
Ova vrsta hibridizacije, kao što je sp, je linearna struktura, ugao između veza je 180 stepeni. Primjer molekula s ovom vrstom hibridizacije je BeCl 2 .
Sljedeća vrsta hibridizacije je sp 2. Molekuli su okarakterizirani trokutastog oblika, ugao između veza je 120 stepeni. Tipičan primjer ove vrste hibridizacije je BCl 3 .
Tip sp 3 hibridizacije pretpostavlja tetraedarsku strukturu molekula; tipičan primjer supstance sa ovom opcijom hibridizacije je molekul metana CH 4 . Ugao veze u ovom slučaju je 109 stepeni i 28 minuta.
Ne samo upareni elektroni, već i nepodijeljeni parovi elektrona direktno su uključeni u hibridizaciju.
Hibridizacija u molekuli vode
Na primjer, u molekuli vode postoje dvije polarne kovalentne veze između atoma kisika i atoma vodika. Osim toga, sam atom kisika ima dva para vanjskih elektrona, koji ne sudjeluju u stvaranju kemijske veze. Ova 4 elektronska para zauzimaju određeni prostor oko atoma kiseonika. Pošto svi imaju isti naboj, odbijaju se u prostoru, a elektronski oblaci se nalaze na značajnoj udaljenosti jedan od drugog. Tip hibridizacije atoma u ovoj supstanci uključuje promjenu oblika atomskih orbitala, one su istegnute i poravnate prema vrhovima tetraedra. Kao rezultat toga, molekula vode poprima ugaoni oblik; ugao veze između kisik-vodikovih veza je 104,5 o.
Za predviđanje vrste hibridizacije može se koristiti donor-akceptorski mehanizam stvaranja hemijske veze. Kao rezultat toga, slobodne orbitale elementa sa nižom elektronegativnošću se preklapaju, kao i orbitale elementa sa većom električnom negativnošću, koji sadrži par elektrona. U procesu sastavljanja elektronske konfiguracije atoma uzima se u obzir njihovo oksidaciono stanje.
Pravila za identifikaciju vrste hibridizacije
Da biste odredili vrstu hibridizacije ugljika, možete koristiti određena pravila:
- identifikuje se centralni atom, izračunava se broj σ veza;
- postaviti oksidacijsko stanje atoma u čestici;
- snimanje elektronske konfiguracije glavnog atoma u potrebnom oksidacionom stanju;
- izraditi dijagram raspodjele valentnih elektrona u orbitalama, uparivanje elektrona;
- identifikuju se orbitale koje su direktno uključene u formiranje veze, pronađu se nespareni elektroni (ako je broj valentnih orbitala nedovoljan za hibridizaciju, koriste se orbitale sledećeg energetskog nivoa).
Geometrija molekula određena je vrstom hibridizacije. Na njega ne utiče prisustvo pi veza. U slučaju dodatnog vezivanja moguća je promjena ugla veze, a razlog je međusobno odbijanje elektrona koji formiraju višestruku vezu. Dakle, u molekulu azotnog oksida (4), tokom sp 2 hibridizacije, ugao veze raste sa 120 stepeni na 134 stepena.
Hibridizacija u molekulu amonijaka
Nedijeljeni par elektrona utječe na rezultirajući dipolni moment cijele molekule. Amonijak ima tetraedarsku strukturu zajedno sa nepodijeljenim parom elektrona. Jonitet veza azot-vodonik i azot-fluor je 15 i 19 procenata, dužine su određene na 101 i 137 pm, respektivno. Stoga bi molekul dušikovog fluorida trebao imati veći dipolni moment, ali eksperimentalni rezultati pokazuju suprotno.
Hibridizacija u organskim jedinjenjima
Svaka klasa ugljovodonika karakteriše sopstveni tip hibridizacije. Dakle, tokom formiranja molekula klase alkana (zasićeni ugljovodonici), sva četiri elektrona atoma ugljenika formiraju hibridne orbitale. Kada se preklapaju, formiraju se 4 hibridna oblaka, poravnata sa vrhovima tetraedra. Zatim, njihovi vrhovi se preklapaju sa nehibridnim s-orbitalama vodika, formirajući jednostavnu vezu. Zasićene ugljovodonike karakteriše sp 3 hibridizacija.
U nezasićenim alkenima (njihov tipični predstavnik je etilen) samo tri učestvuju u hibridizaciji orbitale elektrona- s i 2 p, tri hibridne orbitale formiraju oblik trokuta u prostoru. Nehibridne p orbitale se preklapaju, stvarajući višestruku vezu u molekulu. Ovu klasu organskih ugljikovodika karakterizira sp 2 hibridno stanje atoma ugljika.
Alkini se razlikuju od prethodne klase ugljikovodika po tome što su samo dvije vrste orbitala uključene u proces hibridizacije: s i p. Preostala dva nehibridna p-elektrona na svakom atomu ugljika preklapaju se u dva smjera, formirajući dvije višestruke veze. Ovu klasu ugljikovodika karakterizira sp-hibridno stanje atoma ugljika.
Zaključak
Određivanjem vrste hibridizacije u molekuli moguće je objasniti strukturu različitih anorganskih i organskih supstanci i predvidjeti moguće Hemijska svojstva specifične supstance.
Opća i BIOorganska hemija
(bilješke sa predavanja)
Dio 2. Organska hemija
Za studente 1. godine Medicinskog fakulteta, specijalnost "Stomatologija"
Izdavačka kuća ruski univerzitet prijateljstvo među narodima,
ODOBRENO
Akademsko vijeće RIS-a
Univerzitet prijateljstva naroda Rusije
Kovalčukova O.V., Avramenko O.V.
Opća i bioorganska hemija (napomene sa predavanja). Dio 2. Organska hemija. Za studente 1. godine Medicinskog fakulteta, specijalnost „Stomatologija“. M.: Izdavačka kuća RUDN, 2010. 108 str.
Bilješke sa predavanja studentima 1. godine Medicinskog fakulteta, specijalnost „Stomatologija“. Sastavljeno u skladu sa programom predmeta "Opšta i bioorganska hemija".
Pripremljeno na Katedri za opštu hemiju.
© Kovalchukova O.V., Avramenko O.V.
© Izdavačka kuća Ruskog univerziteta prijateljstva naroda, 2010
UVOD
Bioorganska hemija je grana hemije koja je usko povezana sa specijalnim disciplinama medicinskih fakulteta univerziteta kao što su biohemija, farmakologija, fiziologija i molekularna biologija. To je oblast nauke koja proučava strukturu i mehanizme funkcionisanja biološki aktivnih molekula iz perspektive i koncepata organske hemije, koja određuje obrasce u odnosu strukture i reaktivnosti organskih jedinjenja.
Glavni fokus ovog kursa predavanja je na klasifikaciji organskih jedinjenja prema strukturi ugljeničnog skeleta i prirodi funkcionalne grupe, zakoni koji povezuju hemijsku strukturu organskih molekula sa prirodom njihovih reakcionih centara, veze njihove elektronske i prostorne strukture sa mehanizmima hemijskih transformacija.
TEORIJA HEMIJSKE STRUKTURE ORGANSKIH JEDINJENJA
Organska jedinjenja- to su jedinjenja ugljenika (osim najjednostavnijih) u kojima ispoljava valenciju IV.
Organska hemija– ovo je hemija ugljovodonika i njihovih derivata.
Atom ugljika u organskim jedinjenjima je u pobuđenom stanju i ima četiri nesparena elektrona:
6 S 1s 2 2s 2 2p 2 → 6 S* 1s 2 2s 1 2p 3
Atom ugljika u pobuđenom stanju je sposoban za:
1) formiraju jake veze sa drugim atomima ugljenika, što dovodi do stvaranja lanaca i ciklusa;
2) zbog razne vrste hibridizacija orbitala da se formiraju jednostavne, dvostruke i trostruke veze između atoma ugljika i sa drugim atomima (H, O, N, S, P, itd.);
3) kombinuju se sa četiri različita atoma, što dovodi do stvaranja razgranatih ugljeničnih lanaca.
Tipovi hibridizacije atoma ugljika u organskim jedinjenjima
sp 3 – hibridizacija
Sve četiri valentne orbitale su uključene u hibridizaciju. Ugao veze 109 o 28’ (tetraedar). Atomi ugljika formiraju samo jednostavne (σ) veze - spoj je zasićen.
sp 2 – hibridizacija
Formiraju se tri hibridne i jedna nehibridna orbita. Vezni ugao 120° (ravne strukture, pravilni trougao). Hibridne orbitale formiraju σ veze. Nehibridne orbitale formiraju p-veze. sp 2–Hibridizacija je tipična za nezasićena jedinjenja sa jednom p-vezom.
sp – hibridizacija
Formiraju se dvije hibridne i dvije nehibridne orbitale. Vezni ugao 180° (linearne strukture). Atom ugljenika je u stanju sp-hibridizacija učestvuje u formiranju dve dvostruke veze ili jedne trostruke veze.
Teorija strukture organskih jedinjenja koji je 1861. godine formulisao A.M. Butlerov i uključuje sljedeće odredbe:
1. Svi atomi koji čine molekul su međusobno povezani u strogo definisanom nizu u skladu sa svojim valencijama. Redosled kojim se atomi kombinuju u molekulu određuje njenu hemijska struktura .
2. Osobine organskih jedinjenja zavise ne samo od kvalitativnog i kvantitativnog sastava supstanci, već i od reda njihove povezanosti (hemijske strukture molekula).
3. Atomi u molekulu međusobno utiču jedni na druge, tj. svojstva grupa atoma u molekulu mogu se mijenjati ovisno o prirodi drugih atoma koji čine molekul. Grupa atoma koja određuje hemijska svojstva organskih molekula naziva se funkcionalna grupa .
4. Svako organsko jedinjenje ima samo jedno hemijska formula. Poznavajući hemijsku formulu, možete predvidjeti svojstva jedinjenja, a proučavanjem njegovih svojstava u praksi možete uspostaviti hemijsku formulu.
Organski molekul
Vrste karbonskog skeleta:
aciklički:
· razgranati;
· normalno (linearno).
ciklično:
Karbociklički (ciklus samo atoma ugljika);
· heterociklični (pored atoma ugljika, ciklus uključuje i neke druge atome - azot, kiseonik, sumpor).
Vrste atoma ugljika u lancu ugljikovodika:
H 3 C-CH 2 -CH-C- CH 3
Primarni atomi ugljika (povezani u lanac sa samo jednim atomom ugljika, su terminalni);
Sekundarni atom ugljika (povezan sa dva susjedna atoma ugljika, smještena u sredini lanca);
Tercijarni atom ugljika (nalazi se na grani ugljičnog lanca, povezan s tri atoma ugljika);
Kvartarni atom ugljika (nema supstituenata osim ugljikovih atoma).
Funkcionalna grupa– posebna grupa atoma, što određuje hemijska svojstva jedinjenja.
Primjeri funkcionalne grupe:
-ON–hidroksilna grupa (alkoholi, fenoli);
C=O– karbonilna grupa (ketoni, aldehidi);
WITH- karboksilna grupa (karboksilne kiseline);
-NH 2 – amino grupa (amini);
-SH – tiol grupa (tioalkoholi)
organsko jedinjenje
| spoj | svojstva | hemijska struktura |
Atomi koji čine organsko jedinjenje, mogu se kombinovati u molekule na različite načine. Na primjer, spoj sa sastavom C 2 H 6 O može imati dva hemijska jedinjenja, koji ima različita fizička i hemijska svojstva:
Compound organskog jedinjenja - broj atoma različitih elemenata uključenih u njegovu molekulu. Izomeri– jedinjenja koja imaju isti sastav, ali različite hemijske strukture. Izomeri imaju različita hemijska svojstva.
Vrste izomerizma
STRUKTURALNI IZOMERIZAM
Izomerija ugljeničnog lanca:
Izomerizam položaja višestrukih veza:
Međuklasni izomerizam:
STEREOIZOMERIZAM
Geometrijski(prostorni, cis-trans-izomerizam jedinjenja sa dvostrukim vezama):
 |  |
| cis-buten-2 | trans-buten-2 |
Geometrijska izomerija je moguća ako svaki od ugljikovih atoma uključenih u formiranje dvostruke veze ima različite supstituente. Dakle, za buten-1 CH 2 =CH–CH 2 –CH 3 geometrijska izomerija je nemoguća, jer jedan od atoma ugljika na dvostrukoj vezi ima dva identična supstituenta (atoma vodonika).
Geometrijski(prostorni, cis-trans-izomerizam cikličkih graničnih jedinjenja):
Geometrijska izomerija je moguća ako najmanje dva atoma ugljika koji formiraju prsten imaju različite supstituente.
Optički:
Optički izomerizam je vrsta stereoizomerizma zbog kiralnosti molekula. U prirodi postoje veze koje su povezane kao dvije ruke jedne osobe. Jedno od svojstava ovih jedinjenja je njihova nekompatibilnost sa slikom u ogledalu. Ovo svojstvo se naziva kiralnost (od grčkog. « With nasljednik"- ruka).
Optička aktivnost molekula se otkriva kada su izloženi polariziranoj svjetlosti. Ako kroz rješenje optički aktivna supstanca proći polarizirani snop svjetlosti, ravan njegove polarizacije će se rotirati. Optički izomeri se označavaju pomoću prefiksa d-
Poliatomski molekul sa izgledom identičnih orbitala koje su ekvivalentne po svojim karakteristikama.
Enciklopedijski YouTube
1 / 3
Hibridizacija elektronskih orbitala
Citologija. Predavanje 46. Orbitalna hibridizacija
Hibridne sp3 orbitale
Titlovi
Koncept hibridizacije
Koncept hibridizacije valentnih atomskih orbitala predložio je američki kemičar Linus Pauling da odgovori na pitanje zašto, ako centralni atom ima različite (s, p, d) valentne orbitale, veze koje on formira u poliatomskim molekulama s istim ligandima ispada da su ekvivalentne po svojoj energiji i prostorne karakteristike.
Ideje o hibridizaciji zauzimaju centralno mjesto u metodi valentnih veza. Hibridizacija sama po sebi nije pravi fizički proces, već samo zgodan model za objašnjenje elektronska struktura molekule, posebno hipotetičke modifikacije atomskih orbitala tokom formiranja kovalentne hemijske veze, posebno poravnanje dužina hemijskih veza i uglova veze u molekulu.
Koncept hibridizacije uspješno je primijenjen na kvalitativni opis jednostavnih molekula, ali je kasnije proširen na složenije. Za razliku od teorije molekularnih orbitala, ona nije striktno kvantitativna; na primjer, nije u stanju predvidjeti fotoelektronske spektre čak ni tako jednostavnih molekula kao što je voda. Trenutno se koristi uglavnom u metodološke svrhe iu sintetičkoj organskoj hemiji.
Ovaj princip se ogleda u Gillespie-Nyholmovoj teoriji odbijanja elektronskih parova, prvom i najviše važno pravilo koji je formulisan na sledeći način:
“Elektron parovi usvajaju raspored na valentnoj ljusci atoma u kojem su maksimalno udaljeni jedan od drugog, odnosno, elektronski parovi se ponašaju kao da se međusobno odbijaju.”Drugo pravilo je bilo to "svi elektronski parovi uključeni u valentnu elektronsku ljusku smatraju se lociranim na istoj udaljenosti od jezgra".
Vrste hibridizacije
sp-Hibridizacija
Javlja se kada se miješaju jedna s- i jedna p-orbitala. Formiraju se dvije ekvivalentne sp-atomske orbitale, smještene linearno pod uglom od 180 stepeni i usmjerene u različite strane iz jezgra centralnog atoma. Dvije preostale nehibridne p-orbitale nalaze se u međusobno okomitim ravninama i učestvuju u formiranju π veza ili zauzimaju nepodijeljene parove elektrona.
sp 2 -Hibridizacija
Javlja se kada se miješaju jedna s- i dvije p-orbitale. Formiraju se tri hibridne orbitale sa osama koje se nalaze u istoj ravni i usmjerene su na vrhove trougla pod uglom od 120 stepeni. Nehibridna p-atomska orbitala je okomita na ravan i po pravilu je uključena u formiranje π veza
sp 3 -Hibridizacija
Nastaje kada se pomiješaju jedna s- i tri p-orbitale, formirajući četiri sp 3 hibridne orbitale jednakog oblika i energije. Oni mogu formirati četiri σ veze s drugim atomima ili biti ispunjeni usamljenim parovima elektrona.
Osi sp 3 hibridnih orbitala usmjerene su prema vrhovima tetraedra, dok se jezgro centralnog atoma nalazi u centru opisane sfere ovog tetraedra. Ugao između bilo koje dvije ose je približno 109°28", što odgovara najnižoj energiji odbijanja elektrona. Također, sp 3 orbitale mogu formirati četiri σ veze sa drugim atomima ili biti ispunjene usamljenim parovima elektrona. Ovo stanje je tipično za ugljik atoma u zasićenim ugljovodonicima i, shodno tome, u alkil radikalima i njihovim derivatima.
Hibridizacija i molekularna geometrija
Koncept hibridizacije atomskih orbitala leži u osnovi Gillespie-Nyholmove teorije odbijanja elektronskih parova. Svaki tip hibridizacije odgovara strogo određenoj prostornoj orijentaciji hibridnih orbitala centralnog atoma, što joj omogućava da se koristi kao osnova za stereohemijske koncepte u neorganskoj hemiji.
U tabeli su prikazani primjeri korespondencije između najčešćih tipova hibridizacije i geometrijske strukture molekula, pod pretpostavkom da su sve hibridne orbitale uključene u formiranje kemijskih veza (nema usamljenih elektronskih parova).
| Tip hibridizacije | Broj hibridne orbitale |
Geometrija | Struktura | Primjeri |
|---|---|---|---|---|
| sp | 2 | Linearno |
BeF 2 , CO 2 , NO 2 + |
|
| sp 2 | 3 | Triangular |
|
BF 3, NO 3 -, CO 3 2- |
| sp 3 | 4 | Tetrahedral |
|
CH 4, ClO 4 -, SO 4 2-, NH 4 + |
| dsp 2 | 4 | Stan-kvadrat |
Instrukcije
Razmotrimo molekulu najjednostavnijeg zasićenog ugljikovodika, metana. To izgleda ovako: CH4. Prostorni model molekula je tetraedar. Atom ugljika stvara veze sa četiri atoma vodika koje su potpuno iste dužine i energije. U njima, prema gore navedenom primjeru, učestvuju 3 – P elektrona i 1 S – elektron, čija je orbitala uslijed onoga što se dogodilo počela tačno odgovarati orbitalama ostala tri elektrona. Ova vrsta hibridizacije naziva se sp^3 hibridizacija. To je svojstveno svim krajnjim vrijednostima.
Ali najjednostavniji predstavnik nezasićenih spojeva je etilen. Njegova formula je sljedeća: C2H4. Koja je vrsta hibridizacije svojstvena ugljiku u molekuli ove tvari? Kao rezultat, formiraju se tri orbitale u obliku asimetričnih "osmica" koje leže u istoj ravni pod uglom od 120^0 jedna prema drugoj. Nastali su od 1 – S i 2 – P elektrona. Posljednji treći P - elektron nije modificirao svoju orbitalu, odnosno ostao je u obliku obične "osmice". Ova vrsta hibridizacije naziva se sp^2 hibridizacija.
Kako nastaju veze u molekulu? Dvije hibridizirane orbitale svakog atoma ušle su u kontakt sa dva atoma vodika. Treća hibridizovana orbitala formirala je vezu sa istom orbitalom druge. A preostale P orbitale? Oni su se „privlačili“ jedno drugom sa obe strane ravni molekula. Nastala je veza između atoma ugljika. To su atomi sa “dvostrukom” vezom koje karakteriše sp^2.
Šta se dešava u molekulu acetilena ili? Njegova formula je sljedeća: C2H2. U svakom atomu ugljika samo dva elektrona prolaze kroz hibridizaciju: 1 -S i 1 -P. Preostala dva zadržavaju orbitale u obliku "pravilnih osmica", koje se preklapaju u ravnini molekula i na obje njegove strane. Zbog toga se ova vrsta hibridizacije naziva sp - hibridizacija. On je svojstven atomima sa trostrukom vezom.
Sve riječi, koji postoje na određenom jeziku, mogu se podijeliti u nekoliko grupa. Ovo je važno za određivanje značenja i gramatičkih funkcija riječi. Pripisujući to određenom tip, možete ga modificirati prema pravilima, čak i ako ga nikada prije niste vidjeli. Vrste elemenata riječi Leksikologija se bavi sastavom jezika.
Trebaće ti
- - tekst;
- - rječnik.
Instrukcije
Odaberite riječ čiju vrstu želite odrediti. Njegova pripadnost jednom ili drugom dijelu govora još ne igra ulogu, kao ni njegov oblik i funkcija u rečenici. To može biti apsolutno bilo koja riječ. Ako nije naznačeno u zadatku, zapišite prvog na koji naiđete. Odredite da li imenuje objekt, kvalitet, radnju ili ne. Za ovaj parametar sve riječi dijele se na nominativ, zamjenički, brojevni, pomoćni i međumetnički. Prvom tip uključuju imenice, prideve, glagole i . To su nazivi predmeta, kvaliteta i radnji. Druga vrsta riječi koje imaju funkciju imenovanja su pronominalne. Mogućnost imenovanja je odsutna u tipovima , interjection i service. To su relativno male grupe riječi, ali ih ima u svima.
Odredite da li možete data reč izraziti koncept. Ova funkcija je dostupna za riječi jedinice denominatornog tipa, jer one čine konceptualni niz bilo kojeg jezika. Međutim, bilo koji broj također spada u kategoriju pojmova, te shodno tome nosi i ovu funkciju. Funkcionalne riječi također ga imaju, ali zamjenice i međumetovi nemaju.
Razmislite kako bi ta riječ bila da je u rečenici. Može li biti? To može biti bilo koja značajna riječ. Ali i broj i broj imaju tu mogućnost. Ali one službene riječi igraju pomoćnu ulogu; ne mogu biti ni subjekat, ni sporedni članovi rečenice, baš kao i međumeti.
Radi praktičnosti, možete kreirati tabelu od četiri kolone i šest redova. U gornjem redu označite odgovarajuće stupce “Vrste riječi”, “Imenovanje”, “Koncept” i “Može biti dio rečenice”. U prvoj lijevoj koloni upišite nazive vrsta riječi, ima ih pet. Odredite koje funkcije data riječ ima, a koju nema. Stavite pluseve i u odgovarajuće kolone. Ako sve tri kolone sadrže pluseve, onda je ovo značajan tip. Pronominalni plus će se pojaviti u prvom i trećem stupcu, u drugom i trećem. Servis riječi mogu samo izraziti koncept, odnosno imaju jedan plus u drugoj koloni. Nasuprot dometima u sve tri kolone biće minusi.
Video na temu
Hibridizacija je proces dobivanja hibrida - biljaka ili životinja nastalih ukrštanjem različite sorte i rase. Riječ hibrid (hibrida) sa latinski jezik prevedeno kao "mješavina".
Hibridizacija: prirodna i umjetna
Proces hibridizacije zasniva se na kombinovanju genetskog materijala iz različitih ćelija različitih jedinki u jednoj ćeliji. Postoji razlika između intraspecifičnog i udaljenog, u kojem dolazi do povezivanja različitih genoma. U prirodi se dogodila i nastavlja se događati prirodna hibridizacija bez ljudske intervencije. Ukrštanjem unutar vrste biljke su se mijenjale i usavršavale i pojavile su se nove vrste i rase životinja. Sa stanovišta, dolazi do hibridizacije DNK, nukleinskih kiselina, promjena na atomskom i unutaratomskom nivou.
U akademskoj hemiji, hibridizacija se odnosi na specifičnu interakciju atomskih orbitala u molekulima materije. Ali ovo nije stvarni fizički proces, već samo hipotetički model, koncept.
Hibridi u biljnoj proizvodnji
Godine 1694. njemački naučnik R. Camerarius predložio je umjetnu proizvodnju. A 1717. godine Englez T. Fairchild prvi je ukrstio različite vrste karanfila. Danas se provodi intraspecifična hibridizacija biljaka kako bi se dobile visokoprinosne ili prilagođene, na primjer, sorte otporne na mraz. Hibridizacija oblika i sorti jedna je od metoda oplemenjivanja biljaka. Na ovaj način stvoren je ogroman broj savremenih sorti poljoprivrednih kultura.
Tokom udaljene hibridizacije, kada se predstavnici ukrštaju različite vrste a kombinuju se različiti genomi, rezultirajući hibridi u većini slučajeva ne daju potomstvo ili daju ukrštanje niske kvalitete. Zato nema smisla ostavljati sjeme hibridnih krastavaca sazrelo u bašti, a njihovo sjeme svaki put kupovati u specijaliziranoj prodavnici.
Uzgoj stoke
U svijetu se također odvija prirodna hibridizacija, kako intraspecifična tako i udaljena. Mazge su bile poznate ljudima dvije hiljade godina prije naše ere. A danas se koriste mazga i košulja domaćinstvo kao relativno jeftina radna životinja. Istina, takva hibridizacija je interspecifična, pa se muški hibridi nužno rađaju sterilni. Ženke vrlo rijetko mogu roditi potomke.
Mazga je hibrid kobile i magarca. Hibrid dobijen ukrštanjem pastuha i magarca naziva se hinny. Mazge se posebno uzgajaju. Viši su i jači od košulje.
Ali prelaz domaći pas s vukom je bila vrlo česta aktivnost među lovcima. Zatim je nastalo potomstvo podvrgnuto daljnjoj selekciji, što je rezultiralo stvaranjem novih pasmina pasa. Danas je selekcija životinja važna komponenta uspjeha stočarske industrije. Hibridizacija se provodi namjerno, fokusirajući se na određene parametre.