Ковалентные связи. Пи- и сигма- связи
Основные объекты био.химии.
Объектами изучения биоорганической химии являются белки и пептиды, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, биополимеры, алкалоиды, терпеноиды, витамины, антибиотики, гормоны, токсины, а также синтетические регуляторы биологических процессов: лекарственные препараты, пестициды и др.
Изомерия органических соединений, ее виды. Характеристика видов изомерии, примеры.
Различают два вида изомерии: структурную и пространственную (т.е. стереоизомерию). Структурные изомеры отличаются друг от друга порядком связи атомов в молекуле, стереоизомеры — расположением атомов в пространстве при одинаковом порядке связей между ними.
Выделяют следующие разновидности структурной изомерии: изомерию углеродного скелета, изомерию положения, изомерию различных классов органических соединений (межклассовую изомерию).
Изомерия углеродного скелета обусловлена различным порядком связи между атомами углерода, образующими скелет молекулы. Например: молекулярной формуле С4Н10 соответствуют два углеводорода: н-бутан и изобутан. Для углеводорода С5Н12 возможны три изомера: пентан, изо-пентан и неопентан. С4Н10 соответствуют два углеводорода: н-бутан и изобутан. Для углеводорода С5Н12 возможны три изомера: пентан, изо-пентан и неопентан.
Изомерия положения обусловлена различным положением кратной связи, заместителя, функциональной группы при одинаковом углеродном скелете молекулы
Межклассовая изомерия- изомерия веществ, принадлежащих к разным классам органических соединений.
Современная классификация и номенклатура органических соединений.
В настоящее время широко используется систематическая номенклатура- IUPAC- международная единая химическая номенклатура. Правила ИЮПАК основываются на несколько систем:
1) радикально-функциональная ( в основе названия лежит название функц-й группы),
2) соединительная (названия составляют из нескольких равноправных частей),
3) заместительная (основой названия служит углеводородный фрагмент).
Ковалентные связи. Пи- и сигма- связи.
Ковалентная связь являетсся основным типом связи в органических соединениях.
Это связь, образованная перекрытием пары валентных электронных облаков.
Пи-связь- это ковалентная связь, образующаяся путем перекрывания р-атомных орбиталей.
Сигма-связь- это ковалентная связь, образующаяся при перекрывании s-атомных орбиталей.
Если между атомами в молекуле образуются как s-, так и р-связи, то образуется кратная (двойная или тройная) связь.
6. Современные представления о структуре органических соединений. Понятие «химическое строение», «конфигурация», «конформация», их определение. Роль структуры в проявлении биологической активности.
В 1861 году А.М. Бутлеровым была предложена теория химического строения органических соединений, лежащая в основе современных представлений о структуре орг. соединений,которая состоит из следующих основных положений:
1.В молекулах веществ существует строгая последовательность химического связывания атомов, которая называется химическим строением.
2.Химические свойства вещества определяются природой элементарных составных частей, их количеством и химическим строением.
3.Если у веществ с одинаковым составом и молекулярной массой различное строение, то возникает явление изомерии.
4.Так как в конкретных реакциях изменяются только некоторые части молекулы, то исследование строения продукта помогает определить строение исходной молекулы.
5.Химическая природа (реакционная способность) отдельных атомов в молекуле меняется в зависимости от окружения, т.е. от того, с какими атомами других элементов они соединены.
Понятие «химическое строение» включает представление об определенном порядке соединения атомов в молекуле и об их химическом взаимодействии, изменяющем свойства атомов.
Конфигурация — относительное пространственное расположение атомов или групп атомов в молекуле химического соединения.
Конформация — пространственное расположение атомов в молекуле определенной конфигурации, обусловленное поворотом вокруг одной или нескольких одинарных сигма-связей
Основные объекты био — химии
Объектами изучения биоорганической химии являются белки и пептиды, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, биополимеры, алкалоиды, терпеноиды, витамины, антибиотики, гормоны, токсины, а также синтетические регуляторы биологических процессов: лекарственные препараты, пестициды и др.
Изомерия органических соединений, ее виды. Характеристика видов изомерии, примеры.
Различают два вида изомерии: структурную и пространственную (т.е. стереоизомерию). Структурные изомеры отличаются друг от друга порядком связи атомов в молекуле, стереоизомеры — расположением атомов в пространстве при одинаковом порядке связей между ними.
Выделяют следующие разновидности структурной изомерии: изомерию углеродного скелета, изомерию положения, изомерию различных классов органических соединений (межклассовую изомерию).
Изомерия углеродного скелета обусловлена различным порядком связи между атомами углерода, образующими скелет молекулы. Например: молекулярной формуле С4Н10 соответствуют два углеводорода: н-бутан и изобутан.
Для углеводорода С5Н12 возможны три изомера: пентан, изо-пентан и неопентан. С4Н10 соответствуют два углеводорода: н-бутан и изобутан. Для углеводорода С5Н12 возможны три изомера: пентан, изо-пентан и неопентан.
Изомерия положения обусловлена различным положением кратной связи, заместителя, функциональной группы при одинаковом углеродном скелете молекулы
Межклассовая изомерия- изомерия веществ, принадлежащих к разным классам органических соединений.
Современная классификация и номенклатура органических соединений.
В настоящее время широко используется систематическая номенклатура- IUPAC- международная единая химическая номенклатура.
Правила ИЮПАК основываются на несколько систем:
1) радикально-функциональная ( в основе названия лежит название функц-й группы),
2) соединительная (названия составляют из нескольких равноправных частей),
3) заместительная (основой названия служит углеводородный фрагмент).
Ковалентные связи.
Пи- и сигма- связи.
Ковалентная связь являетсся основным типом связи в органических соединениях.
Это связь, образованная перекрытием пары валентных электронных облаков.
Пи-связь- это ковалентная связь, образующаяся путем перекрывания р-атомных орбиталей.
Сигма-связь- это ковалентная связь, образующаяся при перекрывании s-атомных орбиталей.
Если между атомами в молекуле образуются как s-, так и р-связи, то образуется кратная (двойная или тройная) связь.
6. Современные представления о структуре органических соединений. Понятие «химическое строение», «конфигурация», «конформация», их определение. Роль структуры в проявлении биологической активности.
В 1861 году А.М. Бутлеровым была предложена теория химического строения органических соединений, лежащая в основе современных представлений о структуре орг. соединений,которая состоит из следующих основных положений:
1.В молекулах веществ существует строгая последовательность химического связывания атомов, которая называется химическим строением.
2.Химические свойства вещества определяются природой элементарных составных частей, их количеством и химическим строением.
3.Если у веществ с одинаковым составом и молекулярной массой различное строение, то возникает явление изомерии.
4.Так как в конкретных реакциях изменяются только некоторые части молекулы, то исследование строения продукта помогает определить строение исходной молекулы.
5.Химическая природа (реакционная способность) отдельных атомов в молекуле меняется в зависимости от окружения, т.е. от того, с какими атомами других элементов они соединены.
Понятие «химическое строение» включает представление об определенном порядке соединения атомов в молекуле и об их химическом взаимодействии, изменяющем свойства атомов.
Конфигурация — относительное пространственное расположение атомов или групп атомов в молекуле химического соединения.
Конформация — пространственное расположение атомов в молекуле определенной конфигурации, обусловленное поворотом вокруг одной или нескольких одинарных сигма-связей
Что такое сигма связь: примеры
Сигма связь-ковалентная связь образованная при перекрывании атомных s-электронных облаков, происходит вблизи прямой, соединяющей ядра взаимодействующих атомов (т.е. вблизи оси связи)
В образовании сигма-связи могут принимать участие p-электронные облака, ориентированные вдоль оси связи. в молекуле HF ковалентная сигма-связь возникает вследствие перекрывание 1s-электронного облака атома водорода и 2p-электронного облака атома фтора.
Химическая связь в молекуле F2 тоже сигма связь, она образована 2p-элект. облаками двух атомов фтора.
Сигма -связи -прочные, одинарные и простые связи
Пи-связь — ковалентная связь, при взаимодействии p-электронных облаков, ориентированных перпендикулярно оси связи, образуются не одна, а две области перекрывания, расположенные по обе стороны от этой связи.
Примеры:
в молекуле N2 атомы азота связаны в молекуле тремя ковалентными связями, но связи неравноценны одна из них сигма, две другие пи-связи.
вывод о неравноценности связей в молекуле подтверждается тем, что энергия их разрыва различна; пи-связь является непрочной
Сигма — и пи-связь
Пространственно различают два типа связи — сигма — и пи-связь.
1. Сигма-связь (σ-связь) — простой (одинарный) ковалентная связь, образующаяся перекрыванием электронных облаков по линии, соединяющей атомы.
Связь характеризуется осевой симметрией:
В образовании σ-связи могут принимать участие как обычные, так и гібридизовані орбитали.
Пи-связь (π-связь). Если у атома после образования σ-связи остались неспаренные электроны, он может использовать их на образование второго типа связи, который называют π-связью. Рассмотрим его механизм на примере образования молекулы кислородаO2.
Электронная формула атома Кислорода -8O1s22s22p2, или
Два неспаренные р-электроны в атоме Кислорода могут образовать две совместные ковалентные пары с электронами второго атома Кислорода:
Одна пара идет на образование σ-связи:
Другая, перпендикулярная к ней, — на образование π-связи:
Еще однаp-орбиталь (рв), как иs-орбиталь, на которой находятся по две спаренные электроны, участия в связи не берут и не обобществляются.
Аналогичным образом при образовании органических соединений (алкенов и алкадієнів) послеsp2-гибридизации у каждого из двух атомов Углерода (между которыми образуется связь) остается по одной негібридизованій р-орбитали.
которые размещаются в плоскости, которая является перпендикулярной к оси соединения атомов Карбона:
В сумме σ — и π-связи дают двойную связь.
Тройная связь образуется аналогично и состоит из одной σ-связи (рх) и двух я-связей, которые образованы двумя взаимноперпендикулярными парамиp-орбиталей (ру,pz):
Пример: образование молекулы азотаN2.
Электронная формула атома Азота-7N 1s22s22p3
Триp-электроны в атоме Азота является неспареними и могут образовать три совместные ковалентные пары с электронами второго атома Азота:
В результате образования трех общих электронных парN≡Nкаждый атом Азота приобретает устойчивую электронную конфигурацию инертного элемента 2s22p6(октет электронов).
Тройная связь возникает и при образовании алкінів (в органической химии).
В результатеsг-гибридизации внешней электронной оболочки атома Углерода образуется двеsр-орбитали, расположенные по оси 0Х. Одна из них идет на формирование в-связи с другим атомом Углерода (вторая — на формирование σ-связи с атомом Водорода). А две не гібридизовані р-орбитали (ру,pz) размещаются перпендикулярно друг к другу и к оси соединения атомов (0Х).
С помощью π-связи формируется молекула бензену и других аренов.
Длина связи (ароматического, «полуторного», сказывается)1являетсяпромежуточной между длиной простого (0,154 нм) и двойной (0,134 нм) связи и составляет 0,140 нм.
Все шесть атомов Углерода имеют общую π-электронное облако, плотность которой локализована над и под плоскостью ароматического ядра и равномерно распределена (делокалізована) между всеми атомами Углерода. По современным представлениям она имеет форму тороида:
Под длиной связи понимают расстояние между центрами ядер атомов Углерода, участвующих в связи.
Пи-связь имеется в молекуле: а) метанола б) этандиола-1,2
Напишите хоть что-то, пожалуйста!!
1) Пи-связь имеется в молекуле:
а) метанола
б) этандиола-1,2
в) формальдегида
г) фенола
2) Пи-связь имеется в молекуле:
а) олеиновой кислоты
б) диэтилового эфира
в) глицерина
г) циклогексана
3) Изомерами являются:
а) этанол и этандиол
б) пентановая кислота и 3-метилбутановая кислота
в) метанол и пропанол-1
г) пентановая кислота и 3-метилпентановая кислота
4) Изомерами являются:
а) этанол и этаналь
б) пропаналь и пропанон
в) пентанол и этиленгликоль
в) пропаналь и пропанон
г) уксусная кислота и этилацетат
5) Атома кислорода не содержит:
а) гидроксильная группа
б) карбоксильная группа
в) карбонильная группа
г) аминогруппа
6) Межмолекулярные водородные связи характерны:
а) для метанола
б) для ацетальдегида
в) для метана
г) для диметилового эфира
7) Восстановительные свойства этанол проявляет в реакции:
а) с натрием
б) с пропановой кислотой
в) с бромоводородом
г) с оксидом меди (II)
8) Взаимодействуют между собой:
а) формальдегид и бензол
б) уксусная кислота и хлорид натрия
в) глицерин и гидроксид меди (II)
г) этанол и фенол
При образовании ковалентной связи в молекулах органических соединений общая электронная пара заселяет связывающие молекулярные орбитали, имеющие более низкую энергию.
В зависимости от формы МО – σ-МО или π-МО – образующиеся связи относят к σ- или -типу.
- σ-Связь – ковалентная связь, образованная при перекрывании s-, p— и гибридных АО вдоль оси, соединяющей ядра связываемых атомов (т.е. при осевом перекрывании АО).
- π-Связь – ковалентная связь, возникающая при боковом перекрывании негибридных р-АО. Такое перекрывание происходит вне прямой, соединяющей ядра атомов.
π-Связи возникают между атомами, уже соединенными σ-связью (при этом образуются двойные и тройные ковалентные связи).
π-Связь слабее σ-связи из-за менее полного перекрывания р-АО.
-
- Различное строение σ- и π-молекулярных орбиталей определяет.
- σ-Связь прочнее π-связи. Это обусловлено более эффективным осевым перекрыванием АО при образовании σ-МО и нахождением σ-электронов между ядрами.
- По σ-связям возможно внутримолекулярное вращение атомов, т.к. форма σ-МО допускает такое вращение без разрыва связи (аним., ~33 Kб). Вращение по двойной (σ + π) связи невозможно без разрыва π-связи!
- Электроны на π-МО, находясь вне межъядерного пространства, обладают большей подвижностью по сравнению с σ-электронами.
Поэтому поляризуемость π-связи значительно выше, чем σ-связи.
