Строение молекулы этилена. Пи-связь Примеры решения задач

Осуществляемой перекрыванием s-атомных орбиталей вдоль линии соединения атомов , пи-связи, возникают при перекрывании p-атомных орбиталей по обе стороны от линии соединения атомов. Считается, что пи-связь реализуется в кратных связях - двойная связь состоит из одной сигма- и одной пи-связи, тройная - из одной сигма- и двух ортогональных пи-связей.

Концепцию сигма- и пи-связей разработал Лайнус Полинг в 30-х годах прошлого века . Один s- и три p- валентных электрона атома углерода подвергаются гибридизации и становятся четырьмя равноценными sp 3 гибридизированными электронами, посредством которых образуются четыре равноценные химические связи в молекуле метана . Все связи в молекуле метана равноудалены друг от друга, образуя конфигурацию тетраэдра.

В случае образования двойной связи, сигма-связи образованы sp 2 гибридизированными орбиталями. Общее количество таких связей у атома углерода три и они расположены в одной плоскости. Угол между связями 120 °. Пи-связь располагается перпендикулярно указанной плоскости (рис.1).

В случае образования тройной связи, сигма-связи образованы sp-гибридизрованными орбиталями. Общее количество таких связей у атома углерода две и они находятся под углом 180° друг к другу. Две пи-связи тройной связи взаимно перпендикулярны (рис.2).

В случае образования ароматической системы, например, бензола C 6 H 6 , каждый из шести атомов углерода находится в состоянии sp 2 - гибридизации и образует три сигма-связи с валентными углами 120 °. Четвёртый p-электрон каждого атома углерода ориентируется перпендикулярно к плоскости бензольного кольца (рис.3.). В целом возникает единая связь, распространяющаяся на все атомы углерода бензольного кольц. Образуются две области пи-связей большой электронной плотности по обе стороны от плоскости сигма-связей. При такой связи все атомы углерода в молекуле бензола становятся равноценными и, следовательно, подобная система более устойчива, чем система с тремя локализованными двойными связями. Нелокализованная пи-связь в молекуле бензола обусловливает повышение порядка связи между атомами углерода и уменьшение межъядерного расстояния, то есть длина химической связи d cc в молекуле бензола составляет 1,39 Å, тогда как d C-C = 1,543 Å, а d C=C = 1,353 Å.

Концепция Л.Полинга сигма- и пи-связей вошла составной частью в теорию валентных связей . В настоящее время разработаны анимированные изображения гибридизации атомных орбиталей.

Однако сам Л.Полинг не был удовлетворён описанием сигма- и пи-связей. На симпозиуме по теоретической органической химии, посвящённой памяти Ф. А. Кекуле (Лондон, сентябрь 1958 г.) он отказался от σ, π-описания, предложил и обосновал теорию изогнутой химической связи . Новая теория чётко учитывала физический смысл ковалентной химической связи, а именно кулоновскую электронную корреляцию .

Примечания

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Пи-связь" в других словарях:

Связь в технике передача информации (сигналов) на расстояние. Содержание 1 История 2 Типы связи 3 Сигнал … Википедия

СВЯЗЬ, связи, о связи, в связи и (с кем чем нибудь быть) в связи, жен. 1. То, что связывает, соединяет что нибудь с чем нибудь; отношение, создающее что нибудь общее между чем нибудь, взаимную зависимость, обусловленность. «…Связь науки и… … Толковый словарь Ушакова

- (кор. 조선민주주의인민공화국의 통신) это все службы связи, работающие на территории КНДР. Из за проведения изоляционистской политики в КНДР, её граждане не могут пользоваться Интернетом. Содержание 1 Телефонная связь 1.1 … Википедия

И, предл. о связи, в связи и в связи; ж. 1. Отношение взаимной зависимости, обусловленности. Прямая, косвенная, логическая, органическая, причинная с. С. фактов, явлений, событий. С. между промышленностью и сельским хозяйством. С. науки и… … Энциклопедический словарь

Связь отношение общности, соединения или согласованности. Связь возможность передачи информации на расстоянии (в том числе: радиорелейная связь, сотовая связь, спутниковая связь и другие виды). Химическая связь соединение атомов … Википедия

Связь (фильм, 1996) У этого термина существуют и другие значения, см. Связь (фильм). Связь Bound … Википедия

Сцепление, соединительное звено. Сцепление мыслей, понятий ассоциация идей. См. союз.. влиятельная связь... Словарь русских синонимов и сходных по смыслу выражений. под. ред. Н. Абрамова, М.: Русские словари, 1999. связь логичность, связность,… … Словарь синонимов

Сущ., ж., употр. часто Морфология: (нет) чего? связи, чему? связи, (вижу) что? связь, чем? связью, о чём? о связи; мн. что? связи, (нет) чего? связей, чему? связям, (вижу) что? связи, чем? связями, о чём? о связях 1. Связью называют отношения… … Толковый словарь Дмитриева

Связь, передача и приём информации с помощью различных средств; отрасль народного хозяйства, обеспечивающая передачу информации. С. играет важную роль в производственно хозяйственной деятельности общества и управлении государством, вооружёнными… … Большая советская энциклопедия

Состоит из одной сигма- и одной пи-связи, тройная - из одной сигма- и двух ортогональных пи-связей.

Концепцию сигма- и пи-связей разработал Лайнус Полинг в 30-х годах прошлого века .

Концепция Л.Полинга сигма- и пи-связей вошла составной частью в теорию валентных связей . В настоящее время разработаны анимированные изображения гибридизации атомных орбиталей.

Однако сам Л.Полинг не был удовлетворён описанием сигма- и пи-связей. На симпозиуме по теоретической органической химии, посвящённой памяти Ф. А. Кекуле (Лондон, сентябрь 1958 г.) он отказался от σ, π-описания, предложил и обосновал теорию изогнутой химической связи . Новая теория чётко учитывала физический смысл ковалентной химической связи.

Энциклопедичный YouTube

1 / 3

Пи-связи и гибридизованные орбитали sp2

Строение атома углерода. Сигма - и пи-связи. Гибридизация. Часть 1

Химия. Ковалентная химическая связь в органических соединениях. Центр онлайн-обучения «Фоксфорд»

Субтитры

В прошлом ролике речь шла о сигма-связи. Давайте я нарисую 2 ядра и орбитали. Вот sp3-гибридная орбиталь этого атома, её большая часть здесь. И здесь тоже sp3-гибридная орбиталь. Вот её малая часть, вот большая часть. В месте перекрытия орбиталей образуется сигма-связь. Как здесь можно образовать другой тип связи? Для этого придётся кое-что объяснить. Вот это - сигма-связь. Она образуется при перекрытии 2 орбиталей на оси, соединяющей ядра атомов. Связь другого типа может образовываться двумя p-орбиталями. Я нарисую ядра 2 атомов и по одной p-орбитали. Вот ядра. Сейчас я нарисую орбитали. P-орбиталь похожа на гантель. Нарисую их чуть ближе друг к другу. Вот p-орбиталь в форме гантели. Это одна из p-орбиталей атома. Я нарисую ее побольше. Вот одна из p-орбиталей. Вот так. И у этого атома тоже есть p-орбиталь, параллельная предыдущей. Допустим, вот такая. Вот так. Надо бы ее подправить. И эти орбитали перекрываются. Вот так вот. 2 p-орбитали параллельны друг другу. Вот гибридные sp3-орбитали друг на друга направлены. А эти параллельны. Итак, p-орбитали параллельны друг другу. Они перекрываются вот здесь, наверху и внизу. Это P-связь. Подпишу. Это 1 P-связь. Записывается одной греческой малой буквой «P». Ну или так: «P-связь». И эта - P связь образуется за счёт перекрывания p-орбиталей. Сигма-связи - это обычные одинарные связи, а P-связи добавляются к ним, образуя двойные и тройные связи. Для лучшего понимания рассмотрим молекулу этилена. Его молекула устроена вот так. 2 атома углерода, связанные двойной связью, плюс по 2 атома водорода у каждого из них. Для лучшего понимания образования связей нам нужно изобразить орбитали вокруг атомов углерода. Значит так... Сначала я нарисую sp2-гибридные орбитали. Я поясню, что происходит. В случае метана 1 атом углерода связан с 4 атомами водорода, при этом образуя трёхмерную тетраэдрическую структуру, вот так. Этот атом направлен на нас. Этот атом лежит в плоскости страницы. Этот атом лежит за плоскостью страницы, А этот торчит вверх. Это метан. Атом углерода образует sp3-гибридные орбитали, каждая из которых формирует одинарную сигма-связь с одним атомом водорода. Теперь давайте распишем электронную конфигурацию атома углерода в молекуле метана. Начнём с 1s2. Дальше должны идти 2s2 и 2p2, но но на самом деле всё интереснее. Смотрите. На 1s-орбитали 2 электрона, а вместо 2s- и 2p-орбиталей с 4 электронами в сумме на них будут sp3-гибридные орбитали: вот одна, вот вторая, вот третья sp3-гибридная орбиталь и четвёртая. У изолированного атома углерода 2s-орбиталь и 3 2p-орбитали вдоль оси х, вдоль оси у и вдоль оси z. В прошлом ролике мы видели, что они смешиваются для образования связей в молекуле метана и электроны распределяются вот так. В молекуле этилена 2 атома углерода, а по окончанию понятно, что это алкен с двойной связью. В этой ситуации электронная конфигурация углерода выглядит иначе. Вот 1s-орбиталь, и она по-прежнему заполнена. На ней 2 электрона. А для электронов второй оболочки я возьму другой цвет. Итак, что на второй оболочке? Здесь нет s- и p-орбиталей, потому что эти 4 электрона для образования связей нужно сделать неспаренными. Каждый атом углерода образует 4 связи за счёт 4 электронов. 1,2,3,4. Но теперь s-орбиталь гибридизуется не с 3 p-орбиталями, а с 2 из них. Вот 2sp2-орбиталь. S-орбиталь смешивается с 2 p-орбиталями. 1 s и 2 p. И одна p-орбиталь остаётся прежней. И эта оставшаяся p-орбиталь отвечает за образование P-связи. Наличие P-связи приводит к новому явлению. Явлению отсутствия вращения вокруг оси связи. Сейчас вы поймёте. Я нарисую оба атома углерода в объёме. Сейчас вы всё поймёте. Возьму для этого другой цвет. Вот атом углерода. Вот его ядро. Отмечу его буквой C, это углерод. Первой идёт 1s-орбиталь, эта маленькая сфера. Затем идут гибридные 2sp2-орбитали. Они лежат в одной плоскости, образуя треугольник, ну или «пацифик». Покажу его в объёме. Эта орбиталь направлена сюда. Эта направлена туда. У них есть вторая, маленькая часть, но я не буду её рисовать, потому что так проще. Они похожи на p-орбитали, но одна из частей гораздо больше второй. И последняя направлена сюда. Немного похоже на знак компании Mercedes, если нарисовать здесь окружность. Это левый атом углерода. С ним 2 атома водорода. Вот 1 атом. Вот он, прямо здесь. С одним электроном на 1s-орбитали. Вот второй атом водорода. Этот атом будет здесь. А теперь правый атом углерода. Теперь рисуем его. Я нарисую атомы углерода близко друг к другу. Вот этот атом углерода. Вот его 1s-орбиталь. У него та же электронная конфигурация. 1s-орбиталь вокруг и те же гибридные орбитали. Из всех орбиталей второй оболочки я нарисовал эти 3. P-орбиталь я ещё не рисовал. Но я это сделаю. Сначала нарисую связи. Первой будет вот эта связь, образованная sp2-гибридной орбиталью. Нарисую тем же цветом. Вот эта связь образована sp2-гибридной орбиталью. И это сигма-связь. Орбитали перекрываются на оси связи. Тут всё просто. И есть 2 атома водорода: одна связь здесь, вторая связь тут. Эта орбиталь чуть больше, потому что ближе. И этот атом водорода находится здесь. И это тоже сигма-связи, если вы заметили. S-орбиталь перекрывается с sp2, перекрытие лежит на оси, соединяющей ядра обоих атомов. Одна сигма-связь, вторая. Вот ещё один атом водорода, также связанный сигма-связью. Все связи на рисунке - сигма-связи. Зря я их подписываю. Я отмечу их малыми греческими буковками «сигма». И здесь вот тоже. Так что вот эта связь, эта связь, эта связь, эта связь, эта связь - это сигма-связи. А что с оставшейся p-орбиталью этих атомов? Они не лежат в плоскости знака Mercedes, торчат вверх и вниз. Возьму для этих орбиталей новый цвет. Например, фиолетовый. Вот эта p-орбиталь. Надо нарисовать её побольше, очень большой. Вообще p-орбиталь не настолько большая, но я рисую её так. И эта p-орбиталь расположена, например, вдоль оси z, а остальные орбитали лежат в плоскости ху. А ось z направлена вверх и вниз. Нижние части тоже должны перекрываться. Изображу их побольше. Вот так и вот так. Это p-орбитали, и они перекрываются. Так образуется эта связь. Это второй компонент двойной связи. И здесь надо кое-что пояснить. Это P-связь, и это тоже. Это всё одна и та же P-связь. j Вторая часть двойной связи. Что дальше? Сама по себе она слабая, но в сочетании с сигма-связью сближает атомы сильнее, чем обычная сигма-связь. Поэтому двойная связь короче, чем одинарная сигма-связь. Теперь начинается самое интересное. Будь здесь одна сигма-связь, обе группы атомов могли бы вращаться вокруг оси связи. Для вращения вокруг оси связи подходит одинарная связь. Но эти орбитали параллельны друг другу и перекрываются, и эта P-связь не даёт вращаться. Если одна из этих групп атомов вращается, другая вращается с ней. P-связь входит в состав двойной связи, а двойные связи жёсткие. И эти 2 атома водорода не могут вращаться отдельно от 2 других. Их расположение друг относительно друга постоянно. Вот что происходит. Надеюсь, теперь вы понимаете разницу между сигма- и P-связями. Для лучшего понимания давайте рассмотрим пример ацетилена. Он похож на этилен, но в нём есть тройная связь. С каждой стороны по атому водорода. Очевидно, что эти связи являются сигма-связями, образованными sp-орбиталями. 2s-орбиталь гибридизируется с одной из p-орбиталей, получившиеся sp-гибридные орбитали образуют сигма-связи, вот они. Оставшиеся 2 связи - это P-связи. Представьте ещё одну p-орбиталь, направленную на нас, а здесь ещё одну, их вторые половины направлены от нас, и они перекрываются, а здесь по одному атому водорода. Возможно, мне стоит сделать ролик об этом. Надеюсь, я не слишком запутал вас.

1.Какие углеводороды называют непредельными и как их подразделяют? Напишите общие формулы непредельных углеводородов.
Непредельными называются углеводороды, содержащие одну или несколько кратных связей. Основные классы непредельных углеводородов: алкены , алкины и алкадиены .

2. К алкенам относится:
3)

3. На основе современных представлений об электронных орбиталях охарактеризуйте природу химических связей в молекуле этилена.

4. Число σ-связей в молекуле этилена равно:
2) 5

5. Какие виды изомерии наблюдаются у предельных и непредельных углеводородов?

6. Изобразите сокращенные структурные формулы всех углеводородов, молекулярная формула которых . Назовите эти соединения.

7. Почему число изомеров у углеводородов ряда этилена больше, чем у предельных углеводородов? Для доказательства приведите изомеры углеводородов с молекулярными формулами и .

8. Изомером пентена-1 является
3) 2-метилбутен-1

9. Гомологом пропена является
1) бутен-1

10. Как получают этилен и углеводороды ряда этилена? Напишите уравнения соответствующих реакций.

11. Какими химическими свойствами обладают этилен и его гомологи? Ответ подтвердите уравнениями соответствующих реакций.

12. Напишите уравнения реакций горения этилена и пропилена и их взаимодействия с бромной водой и раствором перманганата калия.

13. Как пропилен и бутены реагируют с галогеноводородами? На этих примерах поясните сущность правила Марковникова.

14. Для каких целей используют этилен и пропилен?
Этилен используют для получения этиленгликоля, полиэтилена, этилового спирта. Кроме того, этилен ускоряет созревание фруктов. Из пропилена получают изопропиловый спирт, полипропилен.

15. Какие реакции называют реакциями полимеризации? Напишите уравнение реакции полимеризации пропилена.

16. Составьте уравнения химических реакций, подтверждающих генетическую связь между классами органических соединений в схеме 5.

Задача 1. Вычислите:
а) какой объем и какую массу этилена можно получить из 160 мл этилового спирт, плотность которого 0,8 г/см3; б) какой объем абсолютного (безводного) этилового спирта (ρ=0,8 г/см3) можно получить из 100 м3 этилена (н.у.)

Задача 2. При пропускании этилена через бромную воду масса раствора увеличилась на 7 г. Какой объем газа вступил в реакцию и какая масса 1,2-дибромэтана образовалась (н.у.)?

Задача 3. Какой объем этилена (н.у.) потребуется для получения 126 кг оксида этилена, если массовая доля производственных потерь этилена составляет 0,1?

Задача 4. Какой объем воздуха потребуется для сжигания 50 л пропилена (н.у.)?

в чем различие между сигма и пи связями в молекулах этилена и ацетилена → и получил лучший ответ

Ответ от Ђатьяна Иванова[гуру]
Сигма-связи могут быть образованы гибридными и/или негибридными орбиталями, но всегда направлены вдоль оси, связывающей центры атомов. У атома углерода сигма-связи образуют только гибридные орбитали.Пи-связи могут быть образованы только негибридными р-орбиталями, расположенными перпендикулярно плоскости молекулы (и линии, связывающей центры атомов) . Для пи-связи характерно боковое перекрывание р-орбиталей над и под плоскостью молекулы.Область перекрывания электронных облаков (орбиталей) в сигма-связи больше, чем в пи-связи, поэтому сигма-связь более прочная.Особенности связей в молекулах этилена и ацетилена.- В обоих молекулах атомы углерода связаны с атомами водорода сигма-связями (гибридные орбитали атомов углерода перекрываются с негибридными s-орбиталями атомов водорода) .- Обе молекулы имеют кратные связи между атомами углерода, т. е. есть и сигма-связь, и пи-связи.- В молекуле этилена С2Н4 атом углерода находится в состоянии sp2-гибридизации (3 гибридных sp2-орбитали и 1 негибридная р-орбиталь) ; в молекуле ацетилена С2Н2 атом углерода находится в состоянии sp-гибридизации (2 гибридных sp-орбитали и 2 негибридных р-орбитали) .- Поэтому в молекуле этилена между атомами углерода - двойная связь (1 сигма- и 1 пи-связь) , а в молекуле ацетилена - тройная связь (1 сигма- и 2 пи-связи, расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях) . Длина связи С-С в молекуле ацетилена меньше, чем в молекуле этилена, а прочность связи - больше.- И для этилена, и для ацетилена характерны реакции присоединения по пи-связи, которая является менее прочной и, следовательно, более реакционноспособной, чем сигма-связь. В молекуле ацетилена присоединение происходит в 2 этапа: сначала по одной пи-связи, затем по другой.

Ответ от Ксения [гуру]
Сигма связи- это одинарные, простые, прочные связи.
Пи связи-это не прочные связи.
А в каких веществах не имеет значение.