Molekulyar arxitektura

"Molekula sirlari" dan

Organik kimyo - uglerod birikmalari kimyosi. Uglerod va vodorod birikmalariga uglevodorodlar deyiladi. Minglab uglevodorodlar mavjud bo'lib, ularning ko'pchiligi tabiiy gaz va neftda uchraydi. Eng oddiy uglevodorod metan - asosiy komponent tabiiy gaz. Metan molekulasi bitta uglerod atomidan va to'rtta vodorod atomidan iborat.
Kimyogarlar vizual narsalarni yaxshi ko'radilar, shuning uchun ular strukturaviy formulalar va turli fazoviy modellarni yaratdilar. Ayniqsa, alohida atomlarning ta'sir radiusini hisobga oladigan Styuart va Brigleb bo'yicha molekulalarning yarim sharsimon (kalot - frantsuzcha Kalotte - yumaloq qalpoq) modellari muvaffaqiyatli bo'ldi.
Metan molekulasining uch o‘lchamli modelini qurish uchun model qutisidan uglerod atomi va to‘rtta vodorod atomini olib, ularni shunday bog‘laymizki, uglerod atomi to‘rtta vodorod atomi bilan o‘ralgan bo‘ladi. Yig'ilgan model tetraedral shaklga ega.
Alkanlarning zanjir uzunligi ortishi bilan gazlardan suyuqliklarga, so'ngra mumsimon jismlarga o'tish kuzatiladi. Jadvaldan quyidagicha. 1, alkanlar qatorining birinchi a'zolari - C dan C 4 gacha - normal bosim va xona haroratida - gazlar pentan va geksan engil suyuqliklar, C15 dan C 7 gacha bo'lgan yog'li mahsulotlar va C dan qattiq moddalardir.
Eng oddiy organik birikmalarda allaqachon tuzilish va xususiyatlar o'rtasidagi muntazam bog'liqlik topilgan. Tajribali kimyogar ko'pincha birikmaning qurilish rejasiga asoslanib, uning xususiyatlari va harakati haqida xulosa chiqarishi mumkin.
Uglerod vodorod bilan alkanlardan kamroq vodorod o'z ichiga olgan birikmalar ham hosil qilishi mumkin. Masalan, etilenning (eten) umumiy tarkibi C2H4 ni tashkil qiladi, ya'ni u etanga qaraganda ikki kam vodorod atomini o'z ichiga oladi. Bu erda ikkala uglerod atomi o'rtasida qo'sh bog'lanish hosil bo'ladi va ikkala atom ham alkanlarga qaraganda boshqa holatda bo'ladi, bog'lanish burchagi tetraedral emas (109 ° 28) - bu 120 °.
Etilen molekulasini qurish uchun model qutisidan qo'sh bog'langan uglerod atomlarini olishimiz kerak (4-rasm).
Asetilenda (etin C2H2) uchta rishtaga ega ikkita uglerod atomi mavjud, bog'lanish burchagi 180 °. Tegishli yarim sharlar ko'rinishidagi uglerod atomlaridan foydalanib, biz asetilen molekulasining modelini quramiz (4-rasm).
Siklopentan va siklogeksan kabi sikloalkavlar (sikloparafinlar) kabi siklik birikmalar katta ahamiyatga ega bo'lib, ular ilgari aytib o'tilgan naftenlarning vakillari hisoblanadi.
Aromatik siklik birikmalar orasida eng muhimi benzoldir. O'tgan asrning kimyogarlari uzoq vaqt davomida SHF tarkibiga mos keladigan moddaning qanday tuzilganligi haqida hayron bo'lishdi. Ushbu birikma, aniq to'yinmagan, etilen, propilen yoki asetilendan juda farq qiladi. Yoritish A. Kekulega keldi. Aytishlaricha, tushida ilon o‘z dumini tishlaganini ko‘rgan. Shunday qilib, u 26-benzol molekulasining halqa tuzilishini tasavvur qildi.
Formula olti burchakli aylana yordamida benzoldagi bog'larning maxsus o'zaro ta'siriga (holatiga) eng mos keladi, bu benzol halqasining uch juft elektronlari bitta seksetda birlashtirilganligini bildiradi. Aniqroq tushunish uchun rasmda. 4 benzolning yarim sharsimon modelini ko'rsatadi.

1-sahifa

Valentlik nazariyasi umumiy kimyo nazariyasi va xususan, organik kimyoning rivojlanishida katta rol o'ynadi. Kekule valentlik nazariyasiga asoslanib, uglerod atomining tetravalent ekanligini taklif qildi va 1858 yilda bu taxminga asoslanib, eng oddiy organik molekulalar va radikallarning tuzilishini taqdim etishga harakat qildi. Xuddi shu 1858 yilda shotland kimyogari Archibald Skott Kuper (1831-1892) atomlarni (yoki bog'larni, odatda, deyiladi) bog'lovchi kuchlarni tire shaklida tasvirlashni taklif qildi. Birinchi organik molekula "qurilgan" dan so'ng, nega organik molekulalar, qoida tariqasida, noorganiklarga qaraganda ancha katta va murakkabroq ekanligi aniq bo'ldi.

Kekulening g'oyalariga ko'ra, uglerod atomlari bir yoki bir nechta to'rtta valentlik bog'lanishlari yordamida bir-biriga bog'lanib, uzun zanjirlarni - to'g'ri yoki shoxlangan zanjirlarni hosil qilishi mumkin. Ko'rinib turibdiki, boshqa hech bir atom uglerodga ega bo'lgan darajada bunday ajoyib qobiliyatga ega emas.

Итак, представив себе, что у каждого атома углерода четыре валентные связи, а у каждого атома водорода одна такая связь, можно изобразить три простейших углеводорода (соединения, молекулы которых образованы только атомами углерода и водорода), метан CH4, этан C2H6 и пропан C3H8, quyida bayon qilinganidek:

Uglerod atomlari sonini ko'paytirish orqali bu ketma-ketlikni davom ettirish mumkin va deyarli cheksiz. Uglevodorod zanjiriga kislorod (ikki valentlik aloqasi) yoki azot (uch valentlik bog'i) qo'shilishi bilan etanol (C2H6O) va metilamin (CH5N) molekulalarining strukturaviy formulalarini ifodalash mumkin:

Qo‘shni atomlar o‘rtasida ikkita bog‘ (qo‘sh bog‘) yoki uchta bog‘ (uchlik bog‘) bo‘lishi mumkinligini nazarda tutsak, etilen (C2H4), asetilen (C2H2), metil siyanid (C2H3N), aseton (C3H6O) kabi birikmalarning tuzilish formulalarini tasvirlash mumkin. ) va sirka kislotasi (C2H4O2):

Strukturaviy formulalarning foydaliligi shunchalik ravshan ediki, ko'plab organik kimyogarlar ularni bir vaqtning o'zida qabul qilishdi. Ular organik molekulalarni radikallardan qurilgan tuzilmalar sifatida tasvirlashga bo'lgan barcha urinishlarni butunlay eskirgan deb tan oldilar. Natijada, birikma formulasini yozishda uning atom tuzilishini ko'rsatish zarurligi aniqlandi.

Rus kimyogari Aleksandr Mixaylovich Butlerov (1823-1886) organik birikmalar tuzilishi haqidagi nazariyasida strukturaviy formulalarning bu yangi tizimidan foydalangan. O'tgan asrning 60-yillarida u strukturaviy formulalar yordamida izomerlarning mavjudligi sabablarini qanday aniq tushuntirish mumkinligini ko'rsatdi (5-bobga qarang). Masalan, etil spirti va dimetil efir C2H6O bir xil empirik formulaga ega, ammo bu birikmalarning strukturaviy formulalari sezilarli darajada farq qiladi:

shuning uchun atomlarning joylashuvidagi o'zgarish ikki xil xususiyatlar to'plamiga olib kelishi ajablanarli emas. Etanolda oltita vodorod atomidan biri kislorod atomiga, dimetil efirda esa oltita vodorod atomining hammasi uglerod atomlariga biriktirilgan. Kislorod atomi vodorod atomini uglerod atomiga qaraganda zaifroq ushlab turadi, shuning uchun etanolga qo'shilgan natriy metall vodorod o'rnini egallaydi (jamining oltidan bir qismi). Dimetil efirga qo'shilgan natriy vodorodni umuman siqib chiqarmaydi. Shunday qilib, strukturaviy formulalarni tuzishda siz rahbarlik qilishingiz mumkin kimyoviy reaksiyalar, va strukturaviy formulalar, o'z navbatida, reaktsiyalarning mohiyatini tushunishga yordam beradi.

Butlerov tautomeriya (dinamik izomeriya) deb ataladigan izomeriya turlaridan biriga alohida e'tibor berdi, bunda ba'zi moddalar doimo ikkita birikmaning aralashmasi sifatida ishlaydi. Agar bu birikmalardan biri sof holda ajratilsa, u darhol qisman boshqa birikmaga o'tadi. Butlerov tautomerizm vodorod atomining kislorod atomidan qo'shni uglerod atomiga (va aksincha) o'z-o'zidan o'tishi bilan bog'liqligini ko'rsatdi.

Strukturaviy formulalar tizimining asosliligini to'liq isbotlash uchun oltita uglerod atomi va oltita vodorod atomini o'z ichiga olgan uglevodorod benzolning struktura formulasini aniqlash kerak edi. Bu darhol amalga oshirilmadi. Ko'rinib turibdiki, valentlik talablariga javob beradigan, shu bilan birga birikmaning barqarorligini tushuntiradigan bunday tuzilish formulasi yo'q edi. Benzolning tuzilish formulalarining birinchi versiyalari ba'zi uglevodorodlarning formulalariga juda o'xshash edi - juda beqaror va kimyoviy xossalari benzolga o'xshamaydigan birikmalar.

Uglerod atomi organik birikmalar hosil bo'ladigan asosiy qurilish blokidir. Valentlik qobig'ini sakkizta elektron bilan to'ldirish uchun (inert gazdagi kabi) uglerod atomi o'z elektronlarini to'rtta vodorod atomining elektronlari bilan bog'lashi kerak.

Elektronlarning gibridlanishi va juftlanishi natijasida uglerodning valent elektron qobig'i ham, vodorod atomlarining ham valentlik qobig'i to'ldiriladi. Juda barqaror elektron konfiguratsiya yaratiladi va metan deb ataladigan barqaror CH 4 molekulasi hosil bo'ladi.

Turli atomlarning elektronlari juftlarni hosil qiladi, bu ramziy ravishda nuqta bilan ko'rsatilgan. Bunday elektronlarning har bir jufti kovalent bog' hosil qiladi. Qulaylik uchun, har xil atomlarning elektron juftlarining har biri yoki kovalent bog'lanish odatda bog'langan atomlarni bog'laydigan chiziq (bog') sifatida tasvirlangan.

Uglerod atomidan to'rtta bog'lanish uglerod atomiga ega bo'lgan to'rtta valentlikni ifodalaydi. Xuddi shunday, har bir vodorod atomi va uglerod o'rtasidagi bitta bog'lanish har bir vodorod atomiga ega bo'lgan bitta valentlikni ifodalaydi.

Biroq, bu soddalashtirilgan tasvirlar metan molekulasining haqiqiy uch o'lchovli geometriyasini aks ettirmaydi. Metan gibridlanish tufayli tetraedr tuzilishga ega. Metandagi HCH aloqalari orasidagi barcha burchaklar 109,5° ga teng (8-rasm). Tetraedral struktura vodorod atomlarining har biriga qo'shni vodorod atomlaridan imkon qadar uzoqroqda joylashgan joyni egallashga imkon beradi. Natijada, qo'shni vodorod atomlari orasidagi itaruvchi kuchlar minimal bo'ladi.

Metandagi uglerod-vodorod kovalent aloqalari kuchli bog'lanishdir. 1 g-molekuladan (1 mol) metandan (16 g) uning tarkibidagi uglerod va vodorod atomlarini olish uchun 404 kkal energiya sarflash kerak bo'ladi. Metan molekulasida to'rtta uglerod-vodorod aloqasi mavjud bo'lganligi sababli, har birining o'rtacha energiyasi 101 kkal/mol. Bunday bog'lanish juda kuchli kovalent bog'lanish hisoblanadi.

Uglerod (C) Mendeleyev davriy sistemasining oltinchi elementi boʻlib, atom ogʻirligi 12 ga teng. Element nometallarga tegishli va izotopi 14 C. Uglerod atomining tuzilishi barcha organik kimyoning asosini tashkil qiladi, chunki barcha organik moddalarga uglerod molekulalari kiradi.

uglerod atomi

Mendeleyev davriy sistemasidagi uglerodning o‘rni:

• oltinchi seriya raqami;
• to'rtinchi guruh;
• ikkinchi davr.

Guruch. 1. Uglerodning davriy sistemadagi o‘rni.

Jadvaldagi ma'lumotlarga asoslanib, biz uglerod elementi atomining tuzilishi oltita elektron joylashgan ikkita qobiqni o'z ichiga oladi, degan xulosaga kelishimiz mumkin. Organik moddalar tarkibiga kiruvchi uglerodning valentligi doimiy va IV ga teng. Bu shuni anglatadiki, tashqi elektron sathida to'rtta va ichki elektronda ikkita elektron mavjud.

To'rt elektrondan ikkitasi sferik 2s orbitalni, qolgan ikkitasi gantel shaklidagi 2p orbitalni egallaydi. Hayajonlangan holatda bitta elektron 2s orbitaldan 2p orbitallardan biriga o'tadi. Elektron bir orbitaldan ikkinchisiga o'tganda energiya sarflanadi.

Shunday qilib, hayajonlangan uglerod atomida to'rtta juftlashtirilmagan elektron mavjud. Uning konfiguratsiyasi 2s 1 2p 3 formulasi bilan ifodalanishi mumkin. Bu boshqa elementlar bilan to'rtta kovalent aloqa hosil qilish imkonini beradi. Masalan, metan (CH 4) molekulasida uglerod to‘rtta vodorod atomi bilan bog‘ hosil qiladi – bitta bog‘ vodorod va uglerodning s orbitallari o‘rtasida va uchta bog‘ uglerodning p orbitallari bilan vodorodning s orbitallari o‘rtasida.

Uglerod atomi strukturasining sxemasi +6C) 2) 4 yoki 1s 2 2s 2 2p 2 shaklida ifodalanishi mumkin.

Guruch. 2. Uglerod atomining tuzilishi.

Jismoniy xususiyatlar

Uglerod tabiiy ravishda shaklda bo'ladi toshlar. Uglerodning bir nechta allotropik modifikatsiyalari ma'lum:

• grafit;
• olmos;
• karabin;
• ko'mir;
• qurum.

Bu moddalarning barchasi kristall panjaraning tuzilishida farqlanadi. Eng qattiq modda - olmos - uglerodning kub shakliga ega. Yuqori haroratlarda olmos olti burchakli tuzilishga ega grafitga aylanadi.

Guruch. 3. Grafit va olmosning kristall panjaralari.

Kimyoviy xossalari

Uglerodning atom tuzilishi va boshqa moddaning to'rtta atomini biriktirish qobiliyatini aniqlaydi Kimyoviy xossalari element. Uglerod metallar bilan reaksiyaga kirishib, karbidlarni hosil qiladi:

• Ca + 2C → CaC 2;
• Cr + C → CrC;
• 3Fe + C → Fe 3 C.

Metall oksidlari bilan ham reaksiyaga kirishadi:

• 2ZnO + C → 2Zn + CO 2;
• PbO + C → Pb + CO;
• SnO 2 + 2C → Sn + 2CO.

Yuqori haroratlarda uglerod metall bo'lmaganlar, xususan vodorod bilan reaksiyaga kirishib, uglevodorodlarni hosil qiladi:

C + 2H 2 → CH 4.

Kislorod bilan uglerod hosil bo'ladi karbonat angidrid va uglerod oksidi:

• C + O 2 → CO 2;
• 2C + O 2 → 2CO.

Uglerod oksidi suv bilan o'zaro ta'sirlashganda ham hosil bo'ladi.

Davomi. Boshlanish uchun qarang № 15, 16/2004

5-dars
uglerodning atom orbitallari

Kovalent kimyoviy bog'lanish quyidagi turdagi umumiy bog'lanish elektron juftlari yordamida hosil bo'ladi:

Kimyoviy bog'lanish hosil qiling, ya'ni. faqat juftlashtirilmagan elektronlar boshqa atomdan "begona" elektron bilan umumiy elektron juftini yaratishi mumkin. Elektron formulalarni yozishda juftlashtirilmagan elektronlar orbital hujayrada birin-ketin joylashadi.
atom orbitali atom yadrosi atrofidagi fazoning har bir nuqtasida elektron bulutining zichligini tavsiflovchi funksiya. Elektron buluti - bu katta ehtimollik bilan elektronni topish mumkin bo'lgan fazo hududi.
Uglerod atomining elektron tuzilishini va bu elementning valentligini uyg'unlashtirish uchun uglerod atomini qo'zg'atish tushunchalari qo'llaniladi. Oddiy (qo'zg'atmagan) holatda uglerod atomida ikkita juftlashtirilmagan 2 mavjud R 2 elektron. Hayajonlangan holatda (energiya so'rilganda) 2 dan biri s 2-elektron erkin o'tishi mumkin R-orbital. Keyin uglerod atomida to'rtta juftlashtirilmagan elektron paydo bo'ladi:

Eslatib o'tamiz, atomning elektron formulasida (masalan, uglerod 6 C - 1 uchun s 2 2s 2 2p 2) harflar oldidagi katta raqamlar - 1, 2 - energiya darajasining sonini ko'rsatadi. Xatlar s va R elektron bulutining (orbitallarning) shaklini ko'rsatadi va harflar ustidagi o'ngdagi raqamlar ma'lum bir orbitaldagi elektronlar sonini ko'rsatadi. Hammasi s- sharsimon orbitallar:

2 dan tashqari ikkinchi energiya darajasida s- uchta orbital mavjud 2 R-orbitallar. Bular 2 R-orbitallar dumbbelllarga o'xshash ellipsoid shaklga ega va fazoda bir-biriga 90 ° burchak ostida yo'naltirilgan. 2 R-Orbitallar 2 ni bildiradi p x, 2r y va 2 pz bu orbitallar joylashgan o'qlarga ko'ra.

Kimyoviy bog'lanishlar hosil bo'lganda, elektron orbitallar bir xil shaklga ega bo'ladi. Shunday qilib, to'yingan uglevodorodlarda bitta s-orbital va uchta R- to'rtta bir xil (gibrid) hosil qiluvchi uglerod atomining orbitallari sp 3-orbitallar:

Bu - sp 3 - duragaylash.
Gibridlanish- atom orbitallarini tekislash (aralashtirish) ( s va R) yangi atom orbitallarini hosil qilish bilan, deyiladi gibrid orbitallar.

Gibrid orbitallar biriktirilgan atom tomon cho'zilgan assimetrik shaklga ega. Elektron bulutlar bir-birini qaytaradi va kosmosda bir-biridan imkon qadar uzoqda joylashgan. Shu bilan birga, to'rtta o'qlari sp 3-gibrid orbitallar tetraedr cho'qqilariga (muntazam uchburchak piramida) yo'naltirilgan bo'lib chiqadi.
Shunga ko'ra, bu orbitallar orasidagi burchaklar tetraedral bo'lib, 109 ° 28" ga teng.
Elektron orbitallarning tepalari boshqa atomlarning orbitallari bilan ustma-ust tushishi mumkin. Agar elektron bulutlar atomlarning markazlarini bog'laydigan chiziq bo'ylab bir-birining ustiga tushsa, bunday kovalent bog'lanish deyiladi. sigma()-bog'. Masalan, C 2 H 6 etan molekulasida ikkita gibrid orbitalning ustma-ust tushishi natijasida ikki uglerod atomi o‘rtasida kimyoviy bog‘ hosil bo‘ladi. Bu aloqa. Bundan tashqari, uglerod atomlarining har biri uchtasi bilan sp 3-orbitallar bilan ustma-ust tushadi s-uchta vodorod atomining orbitallari, uchta -bog'lar hosil qiladi.

Umuman olganda, uglerod atomi uchun har xil turdagi gibridlanishga ega bo'lgan uchta valentlik holati mumkin. Bundan tashqari sp 3-gibridlanish mavjud sp 2 - va sp- gibridlanish.
sp 2 -Gibridlanish- birini aralashtirish s- va ikkita R-orbitallar. Natijada, uchta gibrid sp 2 - orbitallar. Bular sp 2 -orbitallar bir tekislikda joylashgan (o'qlar bilan X, da) va orbitallari orasidagi burchak 120° boʻlgan uchburchakning uchlariga yoʻnaltirilgan. gibridlanmagan
R-orbital uch gibrid tekisligiga perpendikulyar sp 2 orbital (eksa bo'ylab yo'naltirilgan z). Yuqori yarmi R-orbitallar tekislik ustida, pastki yarmi tekislik ostida joylashgan.
turi sp Uglerodning 2-gibridlanishi qoʻsh bogʻli birikmalarda sodir boʻladi: C=C, C=O, C=N. Bundan tashqari, ikkita atom orasidagi bog'lanishlardan faqat bittasi (masalan, C=C) bog' bo'lishi mumkin. (Atomning boshqa bog'lovchi orbitallari qarama-qarshi yo'nalishda yo'naltirilgan.) Ikkinchi bog'lanish gibrid bo'lmaganlarning bir-biriga yopishishi natijasida hosil bo'ladi. R-atomlar yadrolarini tutashtiruvchi chiziqning ikki tomonidagi orbitallar.

Kovalent bog'lanish lateral qoplama natijasida hosil bo'ladi R-qo'shni uglerod atomlarining orbitallari deyiladi pi()-bog’.

Ta'lim - kommunikatsiyalar

Orbitallarning bir-birining ustiga tushishi kamroq bo'lganligi sababli, -bog' -bog'ga qaraganda kamroq kuchli.
sp-Gibridlanish birining aralashishi (shakl va energiya bo'yicha hizalanish). s- va bitta
R-ikki gibrid hosil bo'lgan orbitallar sp-orbitallar. sp- Orbitallar bir xil chiziqda (180 ° burchak ostida) joylashgan va uglerod atomining yadrosidan qarama-qarshi yo'nalishda yo'naltirilgan. Ikki
R-orbitallar gibridlanmagan holda qoladi. Ular bir-biriga perpendikulyar joylashtiriladi.
yo'nalishlar - ulanishlar. Rasmda sp-orbitallar o'q bo'ylab ko'rsatilgan y, va gibridlanmagan ikkita
R-orbitallar - o'qlar bo'ylab X va z.

CC uch karrali uglerod-uglerod aloqasi bir-birining ustiga chiqqanda paydo bo'ladigan -bog'dan iborat
sp-gibrid orbitallar va ikkita -bog'lar.
Uglerod atomining biriktirilgan guruhlar soni, gibridlanish turi va hosil bo'lgan kimyoviy bog'lanish turlari kabi parametrlari o'rtasidagi bog'liqlik 4-jadvalda ko'rsatilgan.

4-jadval

Uglerodning kovalent aloqalari

Guruhlar soni bog'liq uglerod bilan	turi gibridlanish	Turlari ishtirok etish kimyoviy bog'lanishlar	Murakkab formulalarga misollar
4	sp 3	To'rt - ulanishlar
3	sp 2	Uch - ulanishlar va biri ulanish
2	sp	Ikki - ulanish va ikkita ulanish	H-CC-H

Mashqlar.

1. Atomlarning qanday elektronlari (masalan, uglerod yoki azot) juftlashtirilmagan deb ataladi?

2. Kovalent bog'lanishga ega bo'lgan birikmalarda "umumiy elektron juftlari" tushunchasi nimani anglatadi (masalan, CH 4 yoki H 2 S )?

3. Atomlarning elektron holatlari qanday (masalan, C yoki N ) asosiy deyiladi va qaysi biri hayajonlanadi?

4. Atomning elektron formulasidagi raqamlar va harflar nimani anglatadi (masalan, C yoki N )?

5. Atom orbitali nima? C atomining ikkinchi energiya darajasida nechta orbital bor va ular qanday farq qiladi?

6. Gibrid orbitallar va ular hosil bo'lgan dastlabki orbitallar o'rtasidagi farq nima?

7. Uglerod atomi uchun gibridlanishning qanday turlari ma'lum va ular nima?

8. Uglerod atomining elektron holatlaridan biri uchun orbitallarning fazoviy joylashuvi rasmini chizing.

9. Kimyoviy bog'lanishlar qanday nomlanadi va nima? Belgilang-va-ulanishlardagi ulanishlar:

10. Quyidagi birikmalarning uglerod atomlari uchun quyidagilarni ko'rsating: a) duragaylanish turi; b) uning kimyoviy bog'lanish turlari; c) bog'lanish burchaklari.

1-mavzu uchun mashqlarga javoblar

5-dars

1. Har bir orbitalda bitta bo'lgan elektronlar deyiladi juftlanmagan elektronlar. Masalan, qo'zg'atilgan uglerod atomining elektron diffraktsiya formulasida to'rtta juftlashtirilmagan elektron mavjud va azot atomida uchta:

2. Bitta kimyoviy bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etadigan ikkita elektron deyiladi umumiy elektron juftligi. Odatda, kimyoviy bog'lanish hosil bo'lishidan oldin, bu juft elektronlardan biri bitta atomga, ikkinchi elektron esa boshqa atomga tegishli edi:

3. Elektron davlat elektron orbitallarni to'ldirish tartibi kuzatiladigan atom: 1 s 2 , 2s 2 , 2p 2 , 3s 2 , 3p 2 , 4s 2 , 3d 2 , 4p 2 va boshqalar deb ataladi asosiy davlat. DA hayajonlangan holat atomning valent elektronlaridan biri yuqori energiyaga ega bo'lgan erkin orbitalni egallaydi, bunday o'tish juftlashgan elektronlarning ajralishi bilan birga keladi. Sxematik tarzda u quyidagicha yozilgan:

Agar asosiy holatda ikkita valentlik juftlanmagan elektron mavjud bo'lsa, qo'zg'atilgan holatda to'rtta shunday elektron mavjud.

5. Atom orbitali - ma'lum atom yadrosi atrofidagi fazoning har bir nuqtasida elektron bulutining zichligini tavsiflovchi funktsiya. Uglerod atomining ikkinchi energiya darajasida to'rtta orbital mavjud - 2 s, 2p x, 2r y, 2pz. Bu orbitallar:
a) elektron bulutning shakli ( s- to'p, R- gantel);
b) R-orbitallar fazoda turli orientatsiyaga ega - o'zaro perpendikulyar o'qlar bo'ylab x, y va z, ular belgilanadi p x, r y, pz.

6. Gibrid orbitallar shakli va energiyasi bilan asl (gibrid bo'lmagan) orbitallardan farq qiladi. Masalan, s-orbital - sharning shakli; R- simmetrik sakkiz raqam, sp-gibrid orbital - assimetrik sakkiz raqam.
Energiya farqlari: E(s) < E(sp) < E(R). Shunday qilib, sp-orbital - boshlang'ichni aralashtirish natijasida olingan shakli va energiyasi bo'yicha o'rtacha orbital s- va p-orbitallar.

7. Uglerod atomi uchun gibridlanishning uch turi ma'lum: sp 3 , sp 2 va sp (5-dars matniga qarang).

9. -bog' - atomlar markazlarini tutashtiruvchi chiziq bo'ylab orbitallarning frontal qoplanishi natijasida hosil bo'lgan kovalent bog'.
-bog' - lateral qoplanish natijasida hosil bo'lgan kovalent bog'lanish R-atomlar markazlarini tutashtiruvchi chiziqning ikki tomonidagi orbitallar.
- Bog'lanishlar bog'langan atomlar orasidagi ikkinchi va uchinchi chiziqlar bilan ko'rsatilgan.