10 жаратылыстану-математика бағытындағы 10-сыныбына арналған оқулық 1-бөлім

27-сурет. d-байланыс
ұзындығы

22-кесте

Дара байланыс	2 еселі байланыс	3 еселі байланыс
Дара байланыс:	Қос байланыс:	Үш байланыс:
Н2	CО2	N2
Н—Н	O=C=O	N ≡ N
Байланыс ұзындығы	Байланыс ұзындығы	Байланыс ұзындығы
0,145 нм	0,125 нм	0,1098 нм
Байланыс энергиясы	Байланыс энергиясы	Байланыс энергиясы
58,5 кДж/моль	456 кДж/моль	945кДж/моль
Н3C—CН3	Н2C = CН2	НC ≡CН
Байланыс ұзындығы	Байланыс ұзындығы	Байланыс ұзындығы
0,154 нм	0,134 нм	0,120 нм
Байланыс энергиясы	Байланыс энергиясы	Байланыс энергиясы
360 кДж/моль	712 кДж/моль	962 кДж/моль

Молекуладағы екі атомның арасында еселік байланыстар (екі және үш) түзілсе, олардың біреуі σ-байланыс, ал басқалары π-байланыстар болады. σ-байланыс түзілгенде электрон бұлтта­­ры атомдардың ортасын қосат­ын сы­

зықтың­ бойымен бүркеседі, ал π-байланыстың­ электрон бұлттары атомдар­

65

дың ортасын қосатын сызықтың екі жа­ғын­да бүр­кесуінен­ түзіледі. Сонымен электрондық­ орбитальдардың бүркесу әдісі бойынша кова­ленттік байланыс σ- және π-байланыс деп бөлінеді (23-кесте). Әдетте, σ-байланыстың энергиясы π-байланыстыңэнергиясынанжоғарыболады,себебібіріншіжағдайдаатомдық орбитальдардың бүрке­су­ дәрежесі жоғары­, мысалы этен молекуласында
Е_σ =347кДж/моль, Е_π = 265 кДж/моль. Е_σ < Е_π болғандықтан, химиялық

реакцияларда­ алдымен π-байланыс үзіледі. Этилен молекуласында С₂Н₄ көмір­­тек атомдарының арасында қос байланыс (СН₂ = СН₂) түзіледі. Олардың біреуі берік σ-байланысына, екіншісі беріктігі төмендеу π-байланысына жатады. Ацетиленнің сызықтық молекуласында Н—С ≡ С—Н (Н : С ::: С : Н) көміртек пен сутек атомдарының­ арасында

σ-байланыстары­ бар. Көміртек атомдары өзара бір σ- және екі π-байла­

нысымен байланысқан. Қос және үш байланыстардың энергиялары дара байланыс энергиясынан көп, ал ұзындығы сәйкесінше, қысқа болады.

Байқағанымыздай байланыс энергиясы, оның ұзындығы мен еселілігі арасында тәуелділік бар. Байланыстың еселілігі жоғары болған сайын оның энергиясы көп, ұзындығы қысқа болады.

Коваленттік байланыстың қанығуы деп, атомдардың коваленттік байланыстың шекті бір санын түзу қабілетін айтады. Бұрын айтқа­­ нымыздай, коваленттік байланыстың саны атомның сыртқы элек­ трондық қабатындағы дара электрондардың санына, бөлінбеген элек­ трон жұбы мен бос электрондық орбитальдардың болуына байланыс­ ты. Молекулалық қосылыстың стехиометриясы, олардың сапалық құрамы, молекуладағы атомдардың массалық қатынасы коваленттік байланыстың қанығуына тәуелді.

					23-кесте
Коваленттік байланыстың түзілуі кезінде атом орбитальдарының бүркесуі
	Коваленттік σ-байланыс		Коваленттік π-байланыс
1			2
Атом ядроларын қосатын сызықтың			Атом ядроларын қосатын сызықтың екі
бойымен орбитальдардың бүркесуі:			жағында р-орбитальдардың қосарлана
Екі s-атомдық орбитальдардың бүр­			бүркесуі:
кесуінен σ-байланыстың түзілуі:			Екі р-атомдық орбитальдардың бүрке­
			суінен π-байланыстың түзілуі:
Электрондық тығыздығы жоғары аймақ
Екі р-атомдық орбитальдардың бүрке­
суінен σ-байланыстың түзілуі:
			Электрондық тығыздығы жоғары аймақ
Электрондық тығыздығы жоғары аймақ

66

					23-кестенің жалғасы
1			2
Екі d-атомдық орбитальдардың бүрке­			Екі d-атомдық орбитальдардың бүрке­
суінен σ-байланыстың түзілуі			суінен π-байланыстың түзілуі
					Электрондық
					тығыздығы
					жоғары аймақ
					(екеу)
Электрондық тығыздығы жоғары аймақ
Бүркесу аймағы біреу			Бүркесу аймағы екеу
Көбірек бүркеседі			Аз бүркеседі
Берік байланыс			Байланыстың беріктігі төмен

Коваленттік байланыстың бағытталуы. Кез келген молекула бел­ гілі бір кеңістіктік құрылысымен (немесе геометриясымен) сипатта-лады, өйткені s-тен басқа орбитальдардың барлығының белгілі бір бағыты бар.
Химиялық байланыстың энергиясы байланыс еселі­ лігіне, ұзындығына және орбитальдардың бүркесу әдісіне тәуелді. Байланыстың ұзындығы ядролардың арақашықтығымен анықталады. Бұл арақашықтық неғұрлым қысқа болса, химиялық байланыс сонша­ лық­ты берік болады. Байланыстың еселігі берілген

атомдар арасында түзілген ортақ электрон жұптарының санына тең. Ортақ электрон жұптарының саны бойынша (яғни еселік бойынша) дара, екі және үш еселі байланыстар болады. Екі және үш еселі байла­ ныстардың энергиялары дара байланыс энергиясынан көп, ал ұзындығы сәйкесінше, аз болады. Коваленттік байланыстың қанығуы деп, атомдардың коваленттік байланыстың шекті бір санын түзу қабілетін айтады. Электрондық орбитальдардың бүркесу әдісі бойынша кова­ ленттік байланыс σ- және π-байланыс деп бөлінеді. Кез келген молеку­ ла белгілі бір кеңістіктік құрылысымен (немесе геометриясымен) сипатта­­лады, өйткені s-тен басқа орбитальдардың барлығының белгілі бір бағыты бар.

1. 
   Коваленттік байланыстың сипаттамаларын атаңдар?
   
2. 
   Химиялық байланыстың энергиясы қалай анықталады?
   
3. 
   Байланыстың еселілігі немен анықталады?
   
4. 
   σ- және π-байланыс деген не? Олардың бір-бірінен айырмашылықтары
   
5. 
   Коваленттік полюсті және коваленттік полюссіз байланыстарды салыстырыңдар
   
6. 
   Коваленттік полюсті және полюссіз байланысты қосылыстарға мысал келтіріңдер.
   
7. 
   Оттек, сутек, көмірқышқыл газы сияқты заттардың қайнау температураларының төмен болуының себебін қалай түсінуге болады?
   

8. 
   Коваленттік байланыстың қанығуы және бағытталуы дегенді қалай түсінуге болады?^{қандай?.}
   

67

§ 12. ГИБРИДТЕНУ ТҮРЛЕРІ: SP, SP2, SP3

Бүгінгі сабақта:

• 
  гибридтенудің әртүрлілігін, оның физикалық мәнін;
  

• 
  зат құрылысы мен қасиеті арасындағы тәуелділікті түсінеміз
  

Тірек ұғымдар

• 
  Гибридтену
  

sp-, sp2 - және sp3

• 
  Молекулалар геоме-триясы
  

Электрондық орбитальдардың пішіні және энергиясы бойынша теңесу процесін гибрид-тену дейді. Гибридтенуде атомдық орбиталь-дар бірдей болады, соның салдарынан, басқа атомдармен теңдей байланыс­тар түзіледі және олар кеңістікте бір-бірінен барынша алыс орналасады. Гибридтенудің негізінен, үш типі бар: sp-, sp2- және sp3. Оларды нақтырақ қарастырамыз.

sp-гибридтену. Гибридтенудің бұл типін бериллий хлориді ВеСl₂ молекуласының мы-салында қарастырамыз. Бериллий атомы­­ның қалыпты күйдегі құрылысын бей­нелейік­:


₊₄Ве 2b, 2b; ₊₄Ве 1s² 2s² 2p⁰.

Екі коваленттік байланыс түзу үшін бе-риллий атомының сыртқы энергетикалық деңгейінде екі дара электрондары болуы тиіс. Бұл атом қозған

күйге көшкенде мүмкін болады: ₊₄Ве* … 2s¹2p¹. Бір 2s- және бір 2р-орбитальдарының бүркесуі нәтижесінде гибридтенген екі орбиталь пайда болады (28-сурет), олар бір түзудің бойында орналасады (орби-тальдар арасындағы бұрыш 180°).

180°

+


28-сурет. Бериллий атомындағы sр-орбитальдардың түзілуі

Бериллий атомының sр-гибридті орбитальдары хлор атомының р-орбитальдарымен бүркесіп, екі σ-байланысын түзеді (29-сурет).

Cl Be Cl

29-сурет. ВеСl₂ молекуласындағы электрондық бұлттардың бүркесуі


sр-гибридті орбитальдар әрқашан 180° бұрыш жасап орналасады, сондықтан sр-гибридтенген атомдардан түзілген молекулалар —

68

120°


+


30-сурет. Бор атомындағы sp2-гибридтік орбитальдардың түзілуі

сызықтық құрылысты болып келеді. sp-гибридтенген химиялық қосылыстарға BeH₂, CO₂, HCN мысал бола алады. Сонымен қатар sp-гибрид­тену­ барлық ацетилен көмірсутектеріне (алкиндер), карбин және кейбір органикалық қосылыстарға тән.