Vifungo vyema vinawakilishwa na misombo ya kikaboni iliyosababishwa na vifungo vya kemikali mara mbili na tatu. Kuelezea asili ya misombo isokefu, L.Poling utangulizi dhana ya sigma- na π-vifungo, kuchanganywa orbitals ya atomiki..

Kupima uchanganuzi kwa elektroni mbili na mbili za pH kuruhusiwa kuelezea mwelekeo wa vifungo vya kemikali, hasa usanidi wa tetrahedral wa methane. Kueleza muundo wa ethilini kutoka nne sawa SP3 elektroni kaboni chembe, ni muhimu kutambua moja p elektroni kwa ajili ya malezi ya uhusiano wa ziada kuitwa π-mawasiliano. Katika kesi hiyo, orbital tatu iliyobaki SP2-mseto iko katika ndege kwa angle ya 120 ° na kuunda vifungo vya msingi, kwa mfano, molekuli ya gorofa ya ethylene.

Katika kesi ya molekuli ya acetylene katika hybridization (kwa polying), moja tu na moja P-orbital ni kushiriki, wakati sp-orbitals mbili hutengenezwa, iko katika angle ya 180 ° na kuelekezwa kwa pande tofauti. Atomi mbili za "safi" za kaboni za P-orbital zimeingiliana katika ndege za ndani, na kutengeneza vifungo vya π-π ya molekuli ya acetylene.

Maoni ya L. Poling yalijitokeza katika kitabu chake "Hali ya Mawasiliano ya Kemikali, kwa miaka mingi ambao wakawa kitabu cha dawati cha kemia. Mwaka wa 1954, L. Polying alipewa tuzo ya Nobel kwa kemia na maneno "kwa ajili ya kujifunza asili ya dhamana ya kemikali na maombi yake kwa muundo wa upinzani wa misombo tata."

Hata hivyo, maana ya kimwili ya kuchanganyikiwa kwa orbitals ya atomiki ilibakia wazi, hybridization ilikuwa mabadiliko ya algebraic ambayo ukweli wa kimwili hauwezi kuhusishwa.

Linus Paulong alijaribu kuboresha maelezo ya dhamana ya kemikali, kuondokana na uchaguzi wa msongamano wa orbital katika molekuli ya misombo isiyosawazishwa na kujenga nadharia ya dhamana ya kemikali ya curved. Katika ripoti yake juu ya kikaboni juu ya kemia ya kikaboni ya kinadharia iliyotolewa kwa kumbukumbu ya Kekule (London, Septemba 1958), L. Polying ilipendekeza njia mpya ya kuelezea dhamana mbili kama mchanganyiko wa vifungo viwili vya kemikali vilivyofanana, na vifungo vitatu - tatu Vifungo vya kemikali vyema. Juu ya hili.

mkutano wa L. Polying alisema na wote wa kikundi:

Kunaweza kuwa na dawa, kuamini kwamba innovation muhimu sana ... maelezo ya σ, π- Maelezo ya kuunganisha mara mbili au mara tatu na mifumo ya kuunganisha badala ya maelezo kwa msaada wa vifungo vyema. Ninasema kwamba σ, π- maelezo ni ya kutosha kuliko maelezo kwa msaada wa viungo vyema, kwamba uvumbuzi huu unapita tu na hivi karibuni utaondoa.

In. nadharia mpya Polneg elektroni zote za kisheria zilikuwa sawa na sawa na mstari unaounganisha kernel ya molekuli. Nadharia ya dhamana ya kemikali ya Polneg ilizingatia tafsiri ya takwimu ya kazi ya wimbi la M. Alizaliwa, uwiano wa umeme wa Coulomb wa elektroni. Hisia ya kimwili ilionekana - asili ya dhamana ya kemikali imedhamiriwa kikamilifu na mwingiliano wa umeme wa nuclei na elektroni. Kubwa elektroni za kisheria, ndogo ndogo umbali na dhamana ya nguvu ya kemikali kati ya atomi za kaboni.

Tatu ya mawasiliano ya kemikali

Maendeleo zaidi ya mawazo kuhusu dhamana ya kemikali alitoa physicochemistry ya Marekani ya U. Lipskomb, ambayo iliendeleza nadharia ya mahusiano mawili ya elektroniki na topolojia, kuruhusu muundo wa baadhi ya baadhi ya hydrides ya boron (boronovodov).

Vipuri vya elektroni katika dhamana tatu ya kemikali inakuwa ya kawaida kwa atomi tatu za nyuklia. Katika mwakilishi rahisi wa dhamana ya kemikali ya msingi - ion ya molekuli ya HYDROGEN H3 + jozi ya elektroniki ina protoni tatu kwa ujumla.

Kazi nne za msingi zinafanya kazi katika molekuli ya kupiga mbizi. b-H Mawasiliano. na uhusiano mawili ya elektroni ya tatu. Umbali wa ndani-utambulisho katika dhamana moja ya msingi ni 1.19 å, wakati umbali sawa katika kituo cha tatu cha B-H-B ni 1.31 å. Angle ya BHB ya tatu (φ) ni 830. Mchanganyiko wa vifungo viwili vya katikati katika molekuli ya Dieboy inaruhusu kernel ya atomi za boroni umbali wa DB-B \u003d 2 · 1.31 · Sin φ / 2 \u003d 1.736 Å. Msingi wa atomi za hidrojeni za kisheria huondolewa kwenye ndege ambayo vifungo vinne vya moja kwa moja ziko, kwa mbali H \u003d 1.31 · Cos φ / 2 \u003d 0.981 å.

Uunganisho wa kituo cha tatu unaweza kufanywa sio tu katika pembetatu ya atomi mbili za boroni na atomi moja ya hidrojeni, lakini pia kati ya atomi tatu za boroni, kwa mfano, katika frame borocheidors (Pentaboran - B 5 h 9, Desemba - B 10 h 4, nk .). Katika miundo hii kuna kawaida (terminal) na imejumuishwa katika atomi za hidrojeni na pembetatu kutoka kwa atomi za boroni.

Kuwepo kwa Boranians na uhusiano wao wa pili wa elektroni tatu na atomi za hidrojeni za "harusi" zilivunja mafundisho ya canonical ya valence. Atomi ya hidrojeni, ambaye hapo awali alichukulia kipengele cha kawaida cha kawaida, akageuka kuhusishwa na vifungo sawa na atomi mbili za boroni na akawa kipengele kizuri. Kazi za U. Lilipsm ili kufafanua muundo wa Boraganov kupanua mawazo kuhusu dhamana ya kemikali. Kamati ya Nobel iliheshimu William Nanna Lipovsky tuzo katika Kemia kwa 1976 na maneno "kwa kusoma muundo wa Boranes (Borogidritis), kufafanua matatizo ya vifungo vya kemikali).

Mawasiliano ya kemikali ya multicenter.

Mnamo mwaka wa 1951, T.Kili na P.pos bila kutarajia na awali ya dicyclopentadienyl alipata kiwanja kipya cha chuma cha chuma. Kupata haijulikani mapema tu ya njano-machungwa frystalline kiwanja cha chuma mara moja kuvutia tahadhari.

E. Fisher na D. Yuliinson, kwa kujitegemea kwa kila mmoja imewekwa muundo wa kiwanja kipya - pete mbili za cyclopentadienyl ziko sawa, tabaka, au kwa namna ya "sandwich" na atomi ya chuma iko kati yao katikati (Kielelezo 8). Jina "Ferrocene" lilipendekezwa na R. Woodvord (au tuseme, mfanyakazi wa kundi lake d.Watch). Inaonyesha uwepo katika kiwanja cha atomi ya chuma na atomi kumi za kaboni (Zehn - kumi).

Vifungo vyote kumi (C-FE) katika molekuli ya ferrocene ni sawa, thamani ya umbali wa utambulisho wa inter-c - 2.04 å. Atomi zote za kaboni katika molekuli ya ferrocene ni sawa na kemikali sawa, kila urefu c-C Mawasiliano. 1.40 - 1.41 å (kwa kulinganisha, katika benzini C-c 1.39 å urefu wa mawasiliano). Shell ya elektroniki ya 36 hutokea karibu na atomi ya chuma.

Mnamo mwaka wa 1973, Ernst Otto Fisher na Jeffrey Wilkinson walipewa tuzo ya Nobel katika kemia na maneno "kwa ajili ya kazi ya ubunifu, kwa kujitegemea, katika uwanja wa organometallic, kinachoitwa sandwich misombo." Ibara ya lindque, mwanachama wa Swedish Royal Academy of Sciences, katika hotuba yake katika uwasilishaji wa laureates, alisema kuwa "ugunduzi na ushahidi wa kanuni mpya za mahusiano na miundo inapatikana katika misombo ya sandwich ni mafanikio makubwa, umuhimu wa vitendo ambayo haiwezekani kutabiri. "

Hivi sasa hupata derivatives ya dicyclopentadienyl ya metali nyingi. Derivatives ya metali ya mpito ina muundo sawa na hali sawa ya mawasiliano kama ferrocene. Lantanoids huunda muundo wa sandwich, lakini muundo unaofanana na nyota tatu-glaving [LA, CE, PR atomi, kwa hiyo imeundwa, kwa hiyo, mawasiliano ya kemikali ya kumi na tano.

Hivi karibuni, baada ya ferrocene kupatikana na Dibenzolch. Kwa mujibu wa mpango huo huo, Dibenzestumolybdenum na dibenzevalvanady]. Katika uhusiano wote wa darasa hili, atomi za chuma zinashikilia pete mbili za upande mmoja kwa moja. Mahusiano yote ya metali-kaboni katika misombo haya yanafanana.

Uranium [bis (cyclooktateten) ya uranium] pia hutengenezwa, ambayo atomi ya uranium inaendelea pete mbili za nane. Mahusiano yote 16 ya kaboni ya uranium katika uraniatene yanafanana. Uranian hupatikana kwa mwingiliano wa UCL 4 na mchanganyiko wa cyclooktatetraen na potasiamu huko Tetrahydrofuran na Minus 300 C.

Rahisi (moja) kiungo aina ya mahusiano katika misombo bioorganic.

Uhusiano wa kawaida. Mawasiliano nyingi. Uhusiano usio na polar. Mawasiliano ya Polar.

Elektroni za valence. Mseto (hybridized) orbital. Urefu wa mawasiliano

Maneno.

Tabia ya vifungo vya kemikali katika misombo ya bioorganic.

Kunukia

Hotuba ya 1.

Mifumo ya Conjugated: Acyclic na baiskeli.

1. Tabia ya vifungo vya kemikali katika misombo ya bioorganic. Kuchanganyikiwa kwa atomi ya kaboni.

2. Uainishaji wa mifumo ya conjugate: Acyclic na baiskeli.

Aina 3 za kuunganisha: π, π na π, p

4. Vigezo vya utulivu wa mifumo ya conjugate - 'Nishati ya pairing' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '

5. Acyclic (yasiyo ya cyclic) mifumo ya kuunganisha, aina ya kuunganisha. Wawakilishi wakuu (alkadians, asidi ya carboxylic isiyosafishwa, vitamini A, carotene, licopene).

6. Mifumo ya Cyjic Conjugate. Vigezo vya kunukia. Utawala wa hyukkel. Jukumu la π-π-, π-ρ-conjugation katika malezi ya mifumo ya kunukia.

7. Misombo ya kunukia yenye kupendeza: (benzini, naphthalene, anthracene, phenantrene, phenol, aniline, asidi ya benzoic) - muundo, malezi ya mfumo wa kunukia.

8. Heterocyclic misombo ya kunukia (pyridine, pyrimidine, pyrrolet, purine, imidazole, furan, thiophene) - muundo, makala ya malezi ya mfumo wa kunukia. Uchanganuzi wa orbitals ya elektroniki ya atomi ya nitrojeni katika malezi ya misombo ya heteroomatic tano na sita.

9. Umuhimu wa matibabu na wa kibiolojia wa misombo ya asili yenye mifumo ya kuunganisha, na kunukia.

Ngazi ya kwanza ya ujuzi kwa kufanana na mada (kozi ya kemia ya shule):

Mipangilio ya elektroniki ya vipengele (kaboni, oksijeni, nitrojeni, hidrojeni, sulfitial. Halogens), dhana''Orbital '', kuchanganyikiwa kwa mwelekeo wa orbital na wa anga wa vipengele vya vipindi 2, aina ya vifungo vya kemikali, vipengele vya malezi ya covarent σ-na π - uhusiano, mabadiliko ya vipengele vya electronegativity katika kipindi na kundi, uainishaji na kanuni za nomenclature ya misombo ya kikaboni.

Molekuli ya kikaboni huundwa na mahusiano mazuri. Vifungo vyema vinatokea kati ya atomi mbili za nuclei kutokana na jozi ya jumla (ya kawaida) ya elektroni. Njia hii inahusu utaratibu wa kubadilishana. Sumu yasiyo ya polar na vifungo vya polar.

Uhusiano usio na polar Inajulikana kwa usambazaji wa usawa wa wiani wa elektroni kati ya atomi mbili, ambayo uhusiano huu unaunganisha.

Vifungo vya polar vina sifa ya usambazaji wa hali ya hewa (kutofautiana) ya wiani wa elektroni, uhamisho wake hutokea kwa atomi zaidi ya electronegative.

Mfululizo wa umeme (kupunguzwa)

A) vipengele: f\u003e o\u003e n\u003e c1\u003e br\u003e i ~ ~ s\u003e c\u003e h

B) Atom ya kaboni: C (SP)\u003e C (SP 2)\u003e C (SP 3)

Vifungo vyema ni aina mbili: sigma (σ) na pi (π).

Katika molekuli ya kikaboni ya sigma (σ), mawasiliano hutengenezwa na elektroni zilizo kwenye orbitals ya mseto (hybridized), wiani wa elektroni iko kati ya atomi kwenye mstari wa kawaida wa kumfunga.

π - Uunganisho (Pi-Owls) hutokea wakati unapoingiza P-orbitals mbili zisizotajwa. Axes kuu yao iko sawa na kila mmoja na perpendicular kwa mstari σ-ushindani. Mchanganyiko wa σ na π - vifungo huitwa uhusiano wa mara mbili (nyingi), una jozi mbili za elektroni. Bondani ya tatu ina jozi tatu za elektroni - moja σ - na njia mbili za π. (Katika misombo ya bioorganic ni nadra sana).

σ - Mawasiliano huhusishwa katika malezi ya mifupa ya molekuli, ni kuu, na π - Mawasiliano inaweza kuchukuliwa kama ziada, lakini sizing mali maalum ya kemikali.

1.2. Uchanganuzi wa atomi ya kaboni ya orbital 6 S.

Configuration ya elektroniki ya hali isiyoelezewa ya atomi ya kaboni.

inaelezwa na usambazaji wa elektroni 1s 2 2s 2 2p 2.

Wakati huo huo, katika misombo ya bioorganic, pia, katika vitu vingi vya kawaida, atomi ya kaboni ina valence sawa na nne.

Kuna mabadiliko ya moja ya elektroni 2 kwa Orbital ya bure ya 2P. Mataifa ya msisimko wa atomi ya kaboni hutokea, na kujenga uwezekano wa kutengeneza majimbo matatu ya mseto, yaliyochaguliwa kama SP 3, na Sp 2, na Sp.

Orbital ya mseto ina sifa ambazo ni tofauti na '' tidy'ys s, P, D-orbitals na ni 'mchanganyiko' '' '' aina mbili au zaidi ya orbital isiyojulikana.

Orbitals ya mseto ni ya pekee kwa atomi tu katika molekuli.

Dhana ya uchanganuzi ilianzishwa mwaka wa 1931. L.Poling, Laureate ya Tuzo ya Nobel,.

Fikiria eneo katika nafasi ya orbitals ya mseto.

Na S p 3 -------

Katika hali ya msisimko, orbitals 4 sawa ya mseto hutengenezwa. Mpangilio wa vifungo unafanana na mwelekeo wa pembe kuu za tetrahedron sahihi, thamani ya angle kati ya uhusiano wowote ni 109 0 28 ,.

Katika alkans na derivatives yao (pombe, halojeni, amini) katika atomi zote za kaboni, oksijeni, nitrojeni ziko katika tamaa sawa ya Hybrid SP 3. Atom ya kaboni huunda nne, atomi ya nitrojeni tatu, atomi mbili za oksijeni σ - Mawasiliano. Karibu viungo hivi ni uwezekano wa mzunguko wa bure wa sehemu za molekuli kuhusiana na kila mmoja.

Katika hali ya msisimko SP 2, kuna orbital tatu sawa na mseto, electrons kupangwa juu yao fomu tatu σ - Mawasiliano, ambayo iko katika ndege hiyo, angle kati ya uhusiano 120 0. Ungibridized 2p - Orbitals ya Fomu mbili za Atomi za SOS. π -Ob. Ni perpendicular kwa ndege ambayo kuna σ - Mawasiliano. mwingiliano wa P-elektroni ni katika kesi hii jina 'ya lateral mwingiliano' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' '' Uunganisho wa aina nyingi hauruhusu mzunguko wa bure wa sehemu za molekuli. Msimamo uliowekwa wa sehemu za molekuli unaongozana na kuundwa kwa aina mbili za jiometri ya isomeric ambazo huitwa: CIS (CIS) - na Trans (Trans) - Isomers. (CIS. lat.- Njia moja, Trans. lat.- kupitia).

π -Svyaz.

Atomi zinazohusiana na dhamana mbili ni katika hali ya hybridization sp 2 na

wako katika Alkens, misombo ya kunukia, fanya kikundi cha carbonyl

\u003e C \u003d o, kundi la azomethine (kundi la imino) -ch \u003d n-

Na SP 2 - --- ---

Mfumo wa miundo misombo ya kikaboni ni taswira kwa kutumia Lewis miundo (kila jozi ya elektroni kati ya atomi ni kubadilishwa kwa dash)

C 2 h 6 ch 3 - ch 3 h h

1.3. Polarization ya uhusiano thaovarent.

Mawasiliano ya polar ya covalent ina sifa ya usambazaji usiofaa wa wiani wa elektroni. Ili kutaja mwelekeo wa kukabiliana na wiani wa elektroni, picha mbili za kawaida hutumiwa.

Polar σ - Mawasiliano.. Uhamisho wa umeme wa umeme unaonyeshwa na mshale kwenye mstari wa mawasiliano. Mwisho wa mshale unaelekezwa kwa atomi zaidi ya electronegative. Kuonekana kwa mashtaka mazuri na hasi huonyesha kutumia barua 'B' '' 'delta' '' na alama ya malipo ya taka.

b + B - B + B + B - B + B-

Ch 3 -\u003e O.<- Н СН 3 - > C1 CH 3 -\u003e NN 2.

methanol chloromethane aminomethane (methylamine)

Polar π -svyaz.. Uhamisho wa wiani wa elektroni unaonyeshwa na mshale wa semicircular (curved) juu ya pi-bonding pia kuelekezwa kwa atomi zaidi ya electronegative. ()

b + B - B + B-

H 2 C \u003d OH 3 - C \u003d\u003d\u003d.

methanal |

Ch 3 propanone -2.

1. Ruhusu aina ya kuchanganywa ya atomi kaboni, oksijeni, nitrojeni katika mchanganyiko wa A, B, V. Jina mchanganyiko, kwa kutumia utaratibu wa majina IUPAC sheria.

A. CH 3 -ch 2 - CH 2 - B. CH 2 \u003d CH - CH 2 - CH \u003d O

VH 3 - N - S 2 H 5.

2. Kufanya uandishi wa tabia ya mwelekeo wa polarization ya BP uhusiano maalum Kwa macho (A - D)

A. Ch 3 - RR B. C 2 H 5 - juu ya VN 3 -NN-C 2n 5

G. c 2 h 5 - ch \u003d o.

Rahisi (moja) kiungo aina ya mahusiano katika misombo bioorganic. - Dhana na aina. Uainishaji na vipengele vya jamii "Rahisi (Single) kiungo aina ya viungo katika uhusiano wa bioorganic." 2014, 2015.

Bond Double. Uhusiano wa elektroni wa nne kati ya atomi mbili zilizo karibu katika molekuli. D. s. Kwa kawaida huonyeshwa na viboko viwili vya valence:\u003e c \u003d c<, >C \u003d n -,\u003e c \u003d o,\u003e c \u003d s, - n \u003d n -, - n \u003d o na wengine. Wakati huo huo inaeleweka kuwa jozi moja ya elektroni na sP 2. au sp.- Fomu ya orbidized s- ° C (tazama kielelezo. Moja ), ambao wiani wa elektroni hujilimbikizia kando ya mhimili wa interatomic; S- ° C ni sawa na uhusiano rahisi. Jozi nyingine ya elektroni na r.-Kuweka fomu p- ° C, wiani wa elektroni ambao unalenga nje ya mhimili wa interatomic. Ikiwa katika malezi ya D. s. Atomi IV au V Vikundi vya mfumo wa mara kwa mara, atomi hizi na atomi zinazohusiana nao ni moja kwa moja katika ndege hiyo; Angles ya valence ni 120 °. Katika kesi ya mifumo ya asymmetric, muundo wa molekuli inawezekana. D. s. mfupi kuliko uhusiano rahisi na una sifa ya kizuizi cha juu cha nishati ya mzunguko wa ndani; Kwa hiyo, nafasi za wasimamizi na atomi zinazohusishwa na D., ni notaquivalent, na hii inasababisha uzushi wa jiometri isomeria.. Misombo iliyo na D. na., Wana uwezo wa athari za kuingia. Ikiwa D. s. Umeme, ufanisi hufanyika kwa radical (kwa hydraulica p-nguvu) na kwa njia za ion (kutokana na hatua ya polarizing ya kati). Ikiwa electronegativity ya atomi inayohusishwa na D. s., Mbalimbali au kama mbadala mbalimbali zinahusishwa nao, basi P ni polarized kabisa. Misombo iliyo na Polar D. s., Inakabiliwa na kushikamana juu ya utaratibu wa ionic: kwa D. S. s. Reagents za nucleophilic zinaunganishwa kwa urahisi, na kwa wafadhili wa elektroni D. s. - Electrophile. Mwelekeo wa uhamisho wa elektroni wakati wa polarization ya D. s. Ni desturi ya kuonyesha mishale katika formula, na mashtaka ya ziada - alama d - Na d. +. Hii inawezesha ufahamu wa utaratibu wa radical na ion wa athari za kushikamana:

Katika misombo na D. S. S., kutengwa na dhamana moja rahisi, kuna mchanganyiko wa vifungo vya P - na kuundwa kwa wingu moja la P -Electronic, uhaba wa ambayo hujitokeza kwenye mlolongo mzima ( kielelezo. 2. kushoto). Matokeo ya conjugation kama hiyo ni uwezo wa athari 1,4-attachment:

Ikiwa D. s. Hawakupata katika mzunguko wa sita, basi P -Etectrons ya sextet inakuwa ya kawaida kwa mzunguko mzima na mfumo wa kunukia imara hutengenezwa (tazama kielelezo. 2, upande wa kulia). Kuingia kwa misombo kama vile reagents umeme na nucleophilic ni vigumu sana. (Angalia pia Mawasiliano ya kemikali.. )