Kovalent bog‘ nazariyasi

GIBRIDLANISH. ODDIY, QO'SH VA UCH BOG'LAR. BOG'NING YO'NALGANLIGI ENERGIYASI UZUNLIGI VA VALENT BURCHAGI. MOLEKULA. MOLEKULA TUZILISHINI TASVIRLASH USULLARI
Reja

1. 
   Gibridlanish. sp³-, sp²- va sp-elektron orbitallar (atom orbitallari -AO).
   
2. 
   Gibridlanish. Oddiy, qo'sh va uch bog'lar. Bog'ning yo'nalganligi energiyasi uzunligi va valent burchagi.
   
3. 
   Molekula. Molekula tuzilishini tasvirlash usullari
   
4. 
   Uglerod atomining valentlik holatlari.
   
5. 
   Molekulyar orbitallar (МО).
   

Yuqorida ko‘rganimizdek, uglerod atomining elektron tuzulishi unda 2 ta juftlanmagan toq elektron borligini ko‘rsatadi va shuning uchun uglerod atomi faqat ikki valentli bo‘lishi kerakdek ko‘rinadi. Xaqiqatda esa uglerodning ikki valentli birikmalari kam va qarorsiz bo‘lib, uglerod asosan to‘rt valentlidir. Bu holat shu bilan tushuntiriladiki, 2s2 orbitaldagi elektron juft bir-biridan ajralib ulardan biri 2pz orbitalni egallaydi va uglerod atomi qo‘zg‘olgan holatga o‘tadi. Bu holatda to‘rtta toq elektron mavjud bo‘lib, ular uglerodning to‘rt valentli birikmalar hosil qilishini ta’minlaydi.
Bu elektronlar hisobiga kimyoviy bog‘lar hosil bo‘lganda ma’lum energiya ajralib chiqadi. Bu energiya 2s2 orbital elektronlarni ajratishga sarf bo‘lgan energiyadan ancha ko‘pdir. qo‘zg‘olgan uglerod atomining elektron tuzulishiga qaralganda hosil bo‘ladigan bog‘lar 2 xil bo‘lishi kerak, ya’ni bog‘lar s- va p-elektronlar hisobiga 2 xil bo‘lishi kerak. Amalda esa to‘rttala elektron hisobiga hosil bo‘ladigan to‘rtta bog‘ bir xildir. Masalan, metan CH₄ da hamma bog‘lar teng qimmatli bo‘lib, muntazam tetraedrning uchlariga yo‘nalgan bo‘ladi, bu bog‘lar orasidagi valent burchak esа 109⁰28’ ga tengdir. To‘rttala bog‘ning bunday teng qimmatli bo‘lishiga sabab 2s orbital bilan 2p³ orbitallar qo‘shilib to‘rtta yangi orbitallarni hosil qiladi. Bu orbitallar gibrid orbitallari deyiladi va sp³ gibrid orbitallari deb ifodalanadi. gibrid orbitallarning hosil bo‘lish jarayoni esa gibridlanish deb ataladi. Elektronlari sp³-gibridlanishiga ega bo‘lgan uglerod atomi boshqa atomlar (masalan uglerod, kislorod, azot va h.k.) bilan oddiy (s-sigma) bog‘lar hosil qiladi. Uglerod atomining bunday valent holati uning birinchi valent holati deb ataladi. Masalan, CH₄, CH₃-CH₃, CH₃-OH, CH₃-CH(CH₃)-CH₃ kabi birikmalarda uglerod birinchi valent holatdadir.
Gibridlanishda uglerod atomining faqat 2s va 2p² orbitallari ishtirok etishi ham mumkin. Bunda uchta yangi sp²-gibrid orbitallar hosil bo‘ladi. Bunday gibridlanish sp²-gibridlanish deb ataladi. Bunday gibrid elektronlarga ega bo‘lgan uglerod yassi deb ataladi va u boshqa atomlar bilan qo‘sh bog‘ orqali bog‘langan bo‘ladi. Bunday uglerod atomi ikkinchi valent holatidagi uglerod deb ataladi. Masalan kabi birikmalardagi qo‘sh bog‘ tutgan uglerod atomlari ikkinchi valent holatidadir.
Gibridlanishda faqat 2s va 2p orbitallar ham ishtirok etishi mumkin. Bunda yangi ikkita sp gibrid orbitallar hosil bo‘ladi. Gibridlanishning bu turi sp-gibridlanish deb ataladi. sp-gibrid elektronli uglerod uch bog‘ yoki ikkita qo‘sh bog‘ tutgan uglerod atomi bo‘lgan birikmalarda bo‘ladi. Uglerod atomining bu valent holati uchinchi valent holat deb ataladi. Masalan, kabi birikmalardagi uch bog‘ yoki ikkita qo‘sh bog‘ tutuvchi uglerod atomlari uchinchi valent holatdadir. quyida turli xildagi gibrid elektronlarning (atom orbitallarning) sferik ko‘rinishi keltirilgan:

Keltirilgan sp³, sp² va sp gibrid atom orbitallarining sferik tuzulishidan ko‘rinib turubdiki, yuqoridan pastga qarab gibrid orbitallar tarkibida s-orbitalning ulushi ortib bormoqda (ikkinchi doira kattalashib bormoqda). Bu holat turli valent holatidagi uglerod birikmalarining xossalarida o‘z aksini topadi.
Shuni ta’kidlash kerakki, gibridlanish fizik hodisa sifatida amalda yo‘q. U molekuladagi elektronlarning haqiqiy taqsimlash modelini, biz qo‘llaydigan usulini aks ettiradi, xolos.
Molekulyar orbitallar.
Organik birikmalarda biz uch xil uglerod-uglerod kovalent bog‘ida duch kelamiz. Bular oddiy (С-С), qo‘sh (С=С) va uch (CºC) uglerod-uglerod bog‘lardir. Bu bog‘larni p, sp³, sp² va sp-atom orbitallari hosil qiladi. Bog‘ hosil bo‘lishida ikkita atom orbitallari (AO) ikkita molekulyar orbital (MO) ga aylanadi. Bu molekulyar orbitallardan biri bog‘lovchi, ikkinchisi esa bo‘shashtiruvchi molekulyar orbitallardir. Bog‘lar hosil bo‘lishini tushuntiruvchi metodlardan biri – molekulyar orbitallar metodi bo‘yicha bog‘lovchi molekulyar orbital hosil bo‘lishi uchun atom orbitallar funksiyalarining ishorasi bir xil bo‘lishi kerak. Turli ishoraga ega bo‘lgan atom orbitallari esa bo‘shashtiruvchi molekulyar orbital hosil qiladi. Masalan, С-С oddiy uglerod-uglerod s-bog‘ining hosil bo‘lish sxemasini quyidagicha ko‘rsatish mumkin:

Uglerod-uglerod qo‘sh bog‘ hosil bo‘lganda bog‘larning biri s-, ikkinchisi esa p-bog‘ bo‘ladi. s- bog‘ni ikkita uglerod atomiga tegishli 2 ta sp²-gibrid atom orbitallari yuqoridagi sxemadagi kabi hosil qiladi. p-atom orbitallarining ta’sirlashuvi natijasida p-bog‘ning hosil bo‘lish sxemasini quyidagicha tasvirlash mumkin:

p-боғловчи МО электронлари ўқи ётувчи текислик молекула атомлари ётувчи текисликка перпендикуляр бўлади. p-боғнинг бундай тузилиши a,b-алмашинган олефинларда геометрик (цис-транс) изомерларнинг пайдо бўлишига сабаб бўлади.

Uglerod-uglerod uch bog‘idagi bog‘lardan biri s-bog‘ bo‘lib, bu bog‘ni uglerodlarning sp-gibrid atom orbitallari hosil qiladi. qolgan ikkita bog‘ p-bog‘ bo‘lib, ular p-atom orbitallarining juft-juft bo‘lib ta’sirlashuvidan hozirgina keltirilgan sxemadagi kabi hosil bo‘ladi.
Atsetilen molekulasidagi p-bog‘lovchi МО larni quyidagicha tasvirlash mumkin:



Yechish.'>Misollar:
1. CHNO tarkibli hamma ochiq zanjirli birikmalar struktura va elektron formulalarini yozing.
Yechish. 1) Sian kislotasi
Erkin holda va tuz holda uchraydi.
2) Izotsian kislota
Efirlar holda uchraydi.
3) qaldiroq kislota
Tuzlar holida uchraydi
4) Nitril oksidi



2. Metilnitrit, dimetilsulfoksid, dimetil efirning uch ftorli bor bilan hosil qilgan birikmasining struktura va elektron formulalarini yozing.
Yechish. Metil nitrit
Dimetilsulfoksid
Dimetil efirining bor uchftorid bilan hosil qilgan birikmasi

3. Fenilizotsianatning ( , m=2,29) dipol momentiga nisbatan fanilizotiotsianatning ( , m=2,85) dipol momentining katta bo‘lishiga mumkin bo‘lgan sababini ayting.
Yechish. Ma’lumki, birikmaning dipol momenti, ya’ni uning qutubligi qutublar orasidagi masofaga, hamda qutblar zaryadiga bog‘liq. Shu munosabat bilan fenilizotiotsianatdagi dipol momentning kattaligi –С=О bog‘ning uzunligiga nisbatan C=S bog‘ning uzunroq ekani bilan tushuntirish mumkin.
4. Metilazid CH₃N₃ molekulasidagi uchala azot atomi diazometan molekulasidagi uglerod va azot atomlari bita to‘g‘ri chiziqda joylashishi ma’lum bo‘lsa ularning struktara formulalarini yozing.
Yechish. Oktet qoidasiga amal qilgan holda metilazid molekulasi uchun quyidagi ikki strukturani yozish mumkin:
1) 2)
Amalda metilazid molekulasidagi elektronlarning (yoki zaryadlarning) taqsimlanishi shu ikki struktura oralig‘ida bo‘ladi:

2) Diazometan uchun ham shunga o‘xshash strukturalarni yozish mumkin.
1) 2) yoki