Самостійна робота № 2-3

Тема: Електронна конфігурація незбудженного атома С. Гібридизація валентних хмар. Гібридні хмари. Валентний стан вуглецевого атому.

Мета: розвивати і поглибити знання про структурні формули карбону, електронну конфігурацію не збудженого атома карбону; поглибити знанні про гібридні хмари, валентний стан вуглецевого атому.

Питання, що виносяться на самостійне вивчення:

1 Будова атома карбону.

2 Гібридизація валентних хмар.

3 Валентний стан атома вуглецю.

Література:

1 Потапов В.М., Татаринчик С.Н. Органическая химия, учебник для учащихся химических и химико-технологических специальностей техникумов.- Москва: «Химия», 1989.

Питання для самоконтролю:

1 Яку структурну формулу має атом карбону?

2 Що таке ізомеризація?

3 Що таке ізомери? Навести приклади.

4 Які види гібридизації існують?

5 Яку валентність в органічних сполуках проявляє атом вуглецю?

Електро́нна конфігура́ція — формула розташування електронів на різних електронних оболонках атома хімічного елемента.

З погляду квантової механіки, електронна конфігурація — це повний перелік одноелектронних хвильових функцій, із яких з достатнім рівнем точності можна скласти повну хвильову функцію атома (у наближенні самоузгодженого поля).

Електронна конфігурація атома значною мірою визначає його хімічні властивості.

Для позначення електронної конфігурації хімічного елементу використовують назви орбіталей: s, p, d, f, g. Перед назвою орбіталі стоїть основне квантове число, а верхній індекс після позначення орбіталі вказує на те, скільки електронів є на орбіталях даного сорту.

Наприклад, для неону електронна конфігурація записується 1s²2s²2p⁶. Цей запис означає, що неон має два електрони на внутрішній s-орбіталі, 2 електрони на зовнішній s-орбіталі й 6 електронів на зовнішній p-орбіталі.

Для заліза електронну конфігурацію можна записати таким чином [Ar]3d⁶4s². Це означає, що внутрішні оболонки заліза заповнені так само, як у аргону, а решту 8 електронів розподілені так: d-оболонка заповнена не повністю, два електрони перебувають на зовнішній 4s-оболонці. На d-оболонці — 6 електронів (із можливих 10).

На початку XIX ст. стрімкий розвиток промисловості спонукав науковців дослідити елементний склад і властивості органічних сполук порівняно з неорганічними. Було виявлено, що всі органічні сполуки містять Карбон, сформульовано актуальне й донині визначення органічної хімії як хімії сполук Карбону.

Під час синтезу органічних сполук, дослідження їхнього складу властивостей науковці відкрили існування чималої кількості ізомерів - речовин з однаковим якісним і кількісним складом, але різними властивостями. Вченим важко було пояснити явище ізомерії, оскільки на той час уявлення про існування молекул ще не були загально знаними.

З розвитком науки сформувалися й розвинулися теоретичні уявлення про атоми та їхню здатність сполучатися в молекули відповідно до валентності. Було визначено, що атоми Карбону в органічних сполуках чотирьохвалентні. З'ясовано, що вони здатні сполучатися між собою ковалентними зв'язками, утворюючи ланцюги різної будови - нерозгалужені, розгалужені, замкнуті тощо.

Протонне число Карбону збігається з його порядковим номером у періодичній системі і дорівнює шести. Позитивний заряд шести проте - у ядрі атома Карбону компенсується негативним зарядом шести електронів його електронної оболонки. Карбон - елемент ІVА-підгрупи періодичної системи, тому на зовнішньому (другому) енергетичному рівні його атома містяться чотири електрони. В основному стані - лік спарені s- і два неспарені р-електрони.

Під час хімічних реакцій атом Карбону переходить у так званий зближений стан. Унаслідок цього один з 2s-електронів, поглинувши порцію, енергії, займає вільну 2р-орбіталь, усі чотири електрони зовнішнього рівня стають неспареними.

Тому валентність IV властива атомам Карбону в збудженому стані В органічних сполуках кристалічні ґратки переважно молекулярні, тож вони мають невисокі температури плавлення та кипіння й менш термостійкі порівняно з неорганічними.

Особливості будови органічних сполук позначаються й на їхніх хімічних властивостях. Реакції за участю органічних сполук часто оборотні, проходять досить повільно, у кількох напрямах і у кілька стадій та супроводжуються утворенням побічних продуктів.

Структурні формули органічних речовин - знакові моделі, у яких символи хімічних елементів сполучені рисочками, кількість яких відповідає валентності атома цього елемента в сполуці

Гібридизація орбіталей - гіпотетичний процес змішування різних (s, p, d) орбіталей центрального атома багатоатомний молекули з виникненням того ж числа орбіталей, еквівалентних по своїх характеристиках.

Концепція гібридизації валентних атомних орбіталей була запропонована американським хіміком Лайнусом Полінгом для відповіді на питання, чому за наявності у центрального атома різних (s, p, d) валентних орбіталей, утворені їм зв'язку в багатоатомних молекулах з однаковими лігандами виявляються еквівалентними за своїм енергетичним і просторовим характеристикам. Уявлення про гібридизації займають центральне місце в методі валентних зв'язків. Сама гібридизація не є реальним фізичним процесом, а тільки зручною моделлю, що дозволяє пояснити електронна будова молекул, зокрема гіпотетичні видозміни атомних орбіталей при утворенні ковалентного хімічного зв'язку.

Концепція гібридизації з успіхом була застосована для якісного опису простих молекул, але пізніше була розширена і для більш складних. На відміну від теорії молекулярних орбіталей не є строго кількісної, наприклад вона не в стані передбачити фотоелектронні спектри навіть таких простих молекул як вода. В даний час використовується в основному в методичних цілях і в синтетичної органічної хімії.

Види гібридизації:

Поиск по сайту: