Теория гибридизации

[ скачать ]

Содержание
Введение 3
1. Теория гибридизации 4
1.1 Локализованные молекулярные орбитали (ЛМО) 4
1.2 Гибридизация и пространственная направленность химических связей 5
2. Влияние гибридизации на электроотрицательность и свойства органических молекул 6
3. Классификация химических связей в органических соединениях 14
Заключение 23
Список литературы 24

Введение

В качественной теории молекулярных орбиталей получаемые в результате приближенных решений уравнения Шрёдингера молекулярные орбитали многоатомных молекул являются в общем случае многоцентровыми функциями — линейными комбинациями атомных орбиталей нескольких атомных центров. Такое описание не связано прямо с понятием химической связи в структурной теории, где связь представляет собой локальное свойство, относящееся к двум соседним атомам. Можно преобразовать атомные орбитали таким образом, чтобы придать им направленность, характерную для конфигурации образуемых данным атомом химических связей, и на основе этих новых (гибридных) атомных орбиталей подойти к описанию и прогнозированию геометрии молекул. Представления о гибридизации атомных орбиталей были введены в 30-х годах нашего столетия Л. Полингом. Понятие о гибридизации орбиталей тесно связано с понятием о локализованных молекулярных орбиталях.
Предмет курсовой работы – гибридизация.
Объект курсовой работы – теория гибридизации.
Цель курсовой работы – рассмотреть теорию гибридизации.
Исходя из поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:
- рассмотреть локализованные молекулярные орбитали;
- изучить влияние гибридизации на электроотрицательность и свойства органических молекул;
- рассмотреть классификацию химических связей в органических соединениях.

1. Теория гибридизации

1.1 Локализованные молекулярные орбитали (ЛМО)

Делокализованные по многим центрам молекулы молекулярные орбитали (МО), полученные в результате решения уравнений Рутаана, называемые каноническими МО, можно преобразовать к другому виду МО, локализованных на определенных связях (или фрагментах) молекулы. Такие МО называют локализованными и обозначают как ЛМО.
Если молекула содержит N электронов, размещенных на n = N/2 дважды заполненных МО, ее полная волновая функция может быть записана в виде определителя:
В. Фок еще в 1930 г. в первой статье по теории атома, где вводилась антисимметризованная волновая функция (1), отметил, что не только МО можно использовать в данном определителе. Значение полной волновой функции будет оставаться неизменным, если подвергнуть канонические МО линейному ортогональному (унитарному) преобразованию [2, с. 15].
Последнее должно отвечать условию
где - новые МО; - элементы матрицы, для которой



1.2 Гибридизация и пространственная направленность химических связей


Рисунок 1. Углеродная sp3-гибридная орбиталь. Пунктиром показана узловая линия.
Как видно из рис. 1, гибридная атомных орбиталей (АО) отличается от водородоподобных АО значительным концентрированием электронной плотности в определенном направлении пространства. Естественно полагать, что именно в этих направлениях будут возникать химические связи при перекрывании электронных облаков орбиталей, образующих связь атомов [4, с. 58].
В обобщенной форме эта идея известна как принцип максимального перекрывания: наиболее прочные химические связи образуются в направлении наибольшего перекрывания орбиталей атомов. Таким образом, определив относительную ориентацию гибридных АО атома, можно установить направление образуемых ими связей. Проследим за тем, как представления о гибридизации АО позволяют описать геометрическую форму молекул. Полезно при этом также рассмотреть, как можно подойти к концепции гибридизации с чисто качественных позиций (Л. Полинг, Дж. Слэтер).


2. Влияние гибридизации на электроотрицательность и свойства органических молекул

Гибридизация — процесс усреднения формы атомных орбиталей при образовании связей в молекуле, сопровождающийся уменьшением энергии.
Основные типы гибридизации:
1) sр — образуются 2 орбитали, лежащие на одной прямой.
2) sр2 — образуются 3 орбитали, направленные к вершинам правильного треугольника.
3) ар3 — образуются 4 орбитали, направленные к вершинам тетраэдра.
Механизмы реакций. Правило Марковникова: при присоединении HHal и воды к кратным связям атом Н присоединяется к более гидрогенизированному атому углерода.
Реакции, идущие по радикальному механизму:
1)Большинство термических превращений углеводородов.
2)Галогенирование на свету.
Все остальные реакции идут по ионному механизму.
Электроотрицательность атома углерода зависит от состояния его гибридизации. Это связано с долей s-орбитали в гибридной орбитали: она меньше у sp3- и больше у sp2- и sp-гибридных атомов.
В органической материи роль кристаллов играют конформации полимерных цепей. Именно их индивидуальная форма свертывания определяет важнейшие свойства органических молекул.



настил решетчатый