Зависимость реакционной способности органических соединений от их строения

Порядок химического взаимодействия атомов в молекуле, являющийся основой теории химического строения, не включает представлений о механизме химической связи и физическом расположении атомов. Эта особенность теории химического строения— отражение важнейшей закономерности химии в наиболее общем виде — позволяет непрерывно опираться на нее при построении физических моделей молекулы по мере совершенствования представлений о строении атома и природе химической связи.

В последние три-четыре десятилетия появилось много новых данных о строении атомов и молекул. Стало ясно, что наряду с химическим строением в бутлеровском понимании, определяющим химические и физические свойства молекул, необходимо также учитывать пространственное строение молекул, залентные состояния атомов, характер химических связей, их направленность и другие физические параметры атомов и связей. Одной из важных характерных особенностей для настоящего периода развития теории органической химии является применение физических представлений к явлениям органической химии, в том числе физическая интерпретация накопившихся новых фактов. Основная масса этих новых фактов относится к проблеме взаимного влияния атомов в молекулах.

На основе трактовки опытных данных с точки зрения современных представлений о строении атома и природе химической связи оказалось возможным разработать некоторые общие положения о взаимном влиянии атомов. Здесь будут рассмотрены наиболее важные из таких положений.

Огромное значение имеет широко исследованное явление взаимного влияния атомов, непосредственно связанных друг с другом. В качестве одного из многочисленных примеров такого взаимного влияния можно указать на изменение химического характера атома водорода в зависимости от того, с каким другим атомом он в свою очередь связан. Так, если атом водорода связан с атомом углерода (связь С—Н), то он лишь с большим трудом способен отрываться в виде протона и замещаться на металл при действии щелочных металлов; под действием едких щелочей такой атом водорода обычно не способен замещаться на металл. Атом водорода, связанный с атомом кислорода (связь О—Н), значительно более «подвижен» и способен, например, легко замещаться на металл при действий металлического натрия. Если же атом водорода связан с атомом фтора (или другого галоида), то он способен легко замещаться на металл уже при действии гидроокисей различных металлов; связь Н—F разрывается даже под действием воды.

Причина различного химического характера водорода, связанного с углеродом, кислородом или фтором (связи С—Н,О—Н, F—Н), кроется в различной полярности и поляризуемости этих связей.

Полярность связи определяется электроотрицательностью атомов, образующих связь, т. е. способностью атомов в молекуле притягивать к себе электроны. Чем больше электроотрицательность атома, тем сильнее он притягивает электроны.

Приведем для примера относительные величины электроотрицательности некоторых элементов (по Полингу):

Полярность различных связей можно количественно охарактеризовать разностью электроотрицательностей атомов, образующих эти связи. Чем больше эта разность, тем связь поляр нее.

Ниже сопоставлены разности электроотрицательностей (А) связей между некоторыми атомами:

Из приведенных значений А, в частности, видно, что полярность связей водорода с углеродом, кислородом и фтором возрастает в порядке С—Н < О—Н < F—Н.

Другой важный фактор, который необходимо учитывать при рассмотрении взаимного влияния непосредственно связанных друг с другом атомов, представляет собой поляризуемость атомов и определяемую ею поляризуемость связей. Поляризуемость атомов возрастает с уменьшением их электроотрицательности, так как, естественно, чем труднее оторвать от атома электроны, тем, очевидно, труднее и деформировать его электронную оболочку, поляризовать ее. С другой стороны, поляризуемость возрастает с увеличением размеров электронной оболочки атома.

Таким образом, взаимное влияние атомов, непосредственно связанных друг с другом, определяется их природой или, иными словами, полярностью и поляризуемостью связи между ними.

Предыдущая страница | Сдедующая страница

СОДЕРЖАНИЕ

Плохо отображается? Напишите ниже или на почту