Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


Способы изображения распределения электронной плотности в молекулах

Как уже указывалось на примере молекулы бензола, классические структурные формулы ароматических соединений и соединений алифатического ряда с сопряженными связями, правильно передавая последовательность связи атомов (химическое строение), в одном отношении недостаточны: эти формулы не отражают истинного распределения электронной плотности. Так, например, из классической формулы карбонат-аниона следует, что с атомом углерода простой связью связаны

два равноценных атома кислорода, несущих отрицательные заряды, а двойной связью нейтральный атом кислорода. В действительности же все три атома кислорода в карбонат-анионе равноценны: все три межатомных расстояния СО одинаковы, а два отрицательных заряда равномерно распределены между тремя атомами кислорода.

В настоящее время наиболее распространены три способа изображения распределения электронной плотности в молекулах.

Сущность первого заключается в том, что в классические структурные формулы вводится поправка с помощью изогнутых стрелок, указывающих направление, в котором смещены электроны (сравнительно с той картиной распределения электронной плотности, которую дает классическая структурная формула). Ранее этим способом изображена карбонильная группа; ниже приведены формулы бензола, карбонат-аниона, ацетамида и акролеина:

Рассматриваемый способ в большинстве случаев удобен, о чем, в частности, свидетельствует его широкое применение в химической литературе. Однако этот способ имеет и недостатки. Неудобство его заключается прежде всего в том, что такими же изогнутыми стрелками изображаются также смещения электронов в момент реакции (электромерные смещения), а иногда и сумма обоих эффектов — статического и динамического. Кроме того, количественно неравноценные электронные смещения выражаются совершенно одинаково.

Второй возможный способ изображения распределения электронной плотности в молекулах заключается в том, что выписываются несколько возможных классических структурных формул для данной молекулы (между этими структурами ставятся обоюдоострые стрелки); при этом принимается, что истинное строение молекулы является промежуточным, «гибридным», между этими «предельными структурами» и описывается их совокупностью, например:

Многоструктурный способ изображения распределения электронной плотности в молекулах в большинстве случаев мало удобен сравнительно с другими предложенными. Так, например, формула (I) фенолят-аниона представляла бы в соответствии с этим способом комбинацию из пяти предельных структур:

в то время как ее гораздо удобнее написать, используя изогнутые стрелки:

Однако можно привести отдельные примеры, когда многоструктурный способ написания формул, по-видимому, является более наглядным. Так, химик, написав для молекулы азулена две структуры биполярную (А) и классическую (Б), по-видимому, наиболее просто может представить себе строение этой молекулы как промежуточное между двумя написанными «крайними», предельными, структурами:

Изобразить структуру азулена формулой, подобной формуле II фенолят-аниона, с использованием изогнутых стрелок весьма сложно.

При многоструктурном способе написания формул можно иногда дать некоторое представление о величине электронного смещения, указав для каждой структуры коэффициент при функции ψ), рассчитанный по методу электронных пар. Однако надо иметь в виду, что чем сложнее молекула, тем менее надежны такие расчеты.

Наконец, третий возможный способ изображения распределения электронной плотности в сопряженных алифатических системах и ароматических молекулах заключается вприменении пунктирных линий для отражения выравненности связей, например:

Для изображения ароматических систем в настоящее время все чаще применяют не пунктирные, а сплошные линии, например:

Иногда в формулах такого рода указывают число обобщенных π-электронов, а в конденсированных ароматических системах вписывают не изолированные окружности, а сплошные кривые, символизирующие общие π-электронные облака, например:

В настоящее время последний из трех рассмотренных способов изображения распределения электронной плотности, несмотря на некоторую его необычность, быстро приобретает широкое распространение ввиду его наибольшей наглядности.

Предыдущая страница | Сдедующая страница

СОДЕРЖАНИЕ


     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн