CCI2014052833

14

Rozdział 1 Struktura i wiązanie chemiczne

H

H

H	H	\	/	HL	.H
:c::c:		C =	C	n o
H'	'H	/ H	\ H		X /

widok z góry etylen

widok z boku

Wyjaśniając naturę wiązań chemicznych obecnych w metanie (rozdz. 1.7) i dyskutując orbitale o hybrydyzacji sp³, stwierdziliśmy, że wszystkie cztery orbitale atomowe zewnętrznej powłoki atomu węgla mieszają się, tworząc cztery rów-nocenne hybrydy sp³. Zamiast tego wyobraźmy sobie, że orbital 2s ulega wymieszaniu jedynie z dwoma z trzech dostępnych orbitali 2p. W rezultacie uzyskuje się trzy zhybrydyzowane orbitale noszące nazwę hybryd sp², a jeden orbital 2p pozostaje niezmieniony (nie ulega hybrydyzacji). Trzy orbitale sp² leżą w płaszczyźnie pod kątem 120° w stosunku do siebie, z pozostającym orbitalem p, prostopadłym do płaszczyzny sp², jak to przedstawiono na rys. 1.13.

Rys. 1.13 Atom węgla o hybrydyzacji sp². Istnieją tutaj trzy równocenne orbitale zhybrydyzowane sp² (kolor zielony), leżące w płaszczyźnie pod kątem 120° względem siebie oraz pojedynczy niezhybrydyzowany orbital p (kolor niebieski) prostopadły do płaszczyzny sp²

i

i

i

widok z góry

widok z boku

Gdy dwa atomy węgla o hybrydyzacji sp² zbliżają się do siebie, tworzą wiązanie a w wyniku nakładania się sp²-sp². W tym samym czasie niezhybrydyzowa-ne orbitale p na każdym atomie węgla zbliżają się z geometrią odpowiednią do bocznego nałożenia się na siebie, prowadząc do utworzenia wiązania, które nazwano wiązaniem tt (pi). Kombinacja sp²-sp² wiązania a i 2p-2p wiązania tt

atom węgla    atom węgla

o hybrydyzacji sp² o hybrydyzacji sp²

wiązanie tt

podwójne wiązanie węgiel - węgiel

Rys. 1.14 Nałożenie się orbitali dwóch atomów węgla o hybrydyzacji sp² prowadzące do utworzenia wiązania podwójnego C=C.

Jedna część wiązania podwójnego (wiązanie oj powstała w wyniku czołowego nałożenia się orbitali sp² (kolor czerwony), natomiast druga część (wiązanie tt) utworzyła się w wyniku bocznego nałożenia się niezhybrydyzowanych orbitali p (kolor niebieski). Wiązanie tt zajmuje obszar gęstości elektronowej po obydwu stronach linii łączącej jądra atomów węgla