Презентация "Электронное строение атома углерода (основное и возбужденное состояния). Валентные возможности атома углерода"

• 1 слайд

  Электронное строение атома углерода. Валентные возможности атома углерода.
  

• 2 слайд

  Строение атома углерода
  

• 3 слайд

  Особенности строения атома углерода:
  Корпускулярно-волновой дуализм электрона (электрон обладает свойствами частицы (корпускул) – масса; и свойствами волны – дифракция, амплитуда, частота и т.д.)
  Нельзя точно определить положение электроны в пространстве. Говорят о большей или меньшей вероятности нахождения его в определенной области (электронное облако)
  Пространство вокруг ядра, в котором заключено 90% электронного облака, называется
  орбиталью (облако = орбиталь)
  

• 4 слайд

• 5 слайд

  Орбитали углерода
  

• 6 слайд

  Орбитали отличаются друг от друга не только формой, но и удаленностью от ядра атома
  Чем более удалена орбиталь от ядра, тем большую энергию имеет электрон на этой орбитали
  
  
  Электронно-графическая формула
  Как определить валентность по электронно-графической формуле?
  Валентность - ?
  

• 7 слайд

  НО! Практически во всех соединениях углерод проявляет валентность IV. Как это возможно?
  
  Возбужденное состояние
  

• 8 слайд

  Преимущества возбужденного состояния
  4 неспаренных электрона
  Валентность IV
  4 ковалентных связи
  

• 9 слайд

  Типы перекрывания атомных орбиталей:
  Перекрывание вдоль линии связи (σ-связь)
  
  
  
  
  σ-связь (сигма-связь) – химическая связь, образующаяся в результате перекрывания электронных орбиталей вдоль линии связи.
  

• 10 слайд

  Зависит ли сила связи от того, какие орбитали перекрываются?
  H2
  Длина = 7,4*10-2 нм
  Энергия = 435 кДж/моль
  F2
  Длина = 14?2*10-2 нм
  Энергия = 154 кДж/моль
  Вывод?
  

• 11 слайд

  Боковое перекрывание (π-связь)
  Типы перекрывания атомных орбиталей:
  

• 12 слайд

  π-связь (пи-связь) – химическая связь, образующаяся в результате «бокового» перекрывания электронных облаков вне линии связи.
  Как глядя на структурную формулу соединения определить какая связь?
  
  
  

• 13 слайд

  Валентные состояния атома углерода
  

• 14 слайд

  Первое валентное состояние (на примере CH4)
  Атом углерода в возбужденном состоянии имеет 4 неспаренных электрона (1 s и 3 p), которые участвуют в образовании 4 σ-связей с четырьмя атомами водорода
  3 связи s-p и 1 связь s-s
  
  Вопрос: как вы думаете связи в молекуле метана будут отличаться по энергии, длине и т.д.?
  
  

• 15 слайд

  Ответ! Расчет электронной плотности в молекуле метана показывает, что все связи равноценны и направлены к вершинам тетраэдра.
  Ковалентные связи возникают за счет взаимодействия не «чистых», а гибридных (т.е. усредненных по форме и размерам) орбиталей.
  

• 16 слайд

  Гибридизация орбиталей – процесс выравнивания их по форме и энергии.
  ! Число гибридных орбиталей = числу исходных орбиталей
  
  1s орбиталь и 3p орбитали → sp3 гибридизация
  
  

• 17 слайд

  Второе валентное состояние (на примере C2H4)
  Сколько в молекуле σ- и π-связей?
  

• 18 слайд

  В молекуле каждый атом углерода соединен с 3 атомами: 2H и 1С
  В гибридизацию вступают 3 орбитали: 1s и 2p
  Гибридизация sp2
  Три σ-связи под углом 120°
  Молекула этилена имеет плоскостное строение
  

• 19 слайд

• 20 слайд

  Одна p орбиталь каждого атома углерода не участвует в образовании связей с атомами водорода. Что с ней происходит?
  Происходит боковое перекрывание и образуется π-связь
  

• 21 слайд

  Вопрос: как влияет наличие π-связи на связь С-С?
  

• 22 слайд

  0,154 нм
  0,134 нм
  

• 23 слайд

  Третье валентное состояние (на примере C2H2)
  

• 24 слайд

  Каждый атом С соединен – с 1 атомом С и 1 Н;
  Связи образуют 1 s и 1 p орбиталь;
  sp гибридизация;
  Орбитали ориентируются друг относительно друга под углом 180°;
  

• 25 слайд

• 26 слайд

  Домашнее задание:
  Определите тип гибридизации каждого атома углерода в соединении. Посчитайте количество сигма- и пи-связей.