분자의 단일 공유 결합. 단순(단일) 결합 생체 유기 화합물의 결합 유형

대부분의 요소의 원자는 서로 상호 작용할 수 있으므로 별도로 존재하지 않습니다. 이 상호 작용은 더 복잡한 입자를 만듭니다.

화학 결합의 특성은 전하 사이의 상호 작용력인 정전기력의 작용입니다. 전자와 원자핵에는 이러한 전하가 있습니다.

핵에서 가장 멀리 떨어져 있는 외부 전자 준위(가전자)에 위치한 전자는 핵과 가장 약한 상호 작용을 하므로 핵에서 분리될 수 있습니다. 그들은 원자를 서로 결합하는 역할을 합니다.

화학 상호 작용의 유형

화학 결합의 유형은 다음 표의 형태로 나타낼 수 있습니다.

이온 결합 특성

로 인해 형성되는 화학적 상호작용 이온의 매력전하가 다른 것을 이온이라고 합니다. 이것은 결합된 원자의 전기음성도(전자를 끌어당기는 능력)에서 상당한 차이가 있고 전자 쌍이 더 전기음성도가 높은 요소로 가는 경우에 발생합니다. 한 원자에서 다른 원자로의 이러한 전자 전이의 결과는 하전 입자 - 이온의 형성입니다. 그들 사이에 매력이 생깁니다.

가장 작은 전기 음성도 지표는 전형적인 금속, 가장 큰 것은 대표적인 비금속이다. 따라서 이온은 일반적인 금속과 일반적인 비금속 간의 상호 작용에 의해 형성됩니다.

금속 원자는 양전하를 띤 이온(양이온)이 되어 외부 전자 준위에 전자를 제공하고 비금속은 전자를 취하여 음전하이온(음이온).

원자는 더 안정적인 에너지 상태로 이동하여 전자 구성을 완료합니다.

이온 결합은 방향성이 없고 포화되지 않습니다. 정전기 상호 작용이 모든 방향에서 각각 발생하기 때문에 이온은 모든 방향에서 반대 부호의 이온을 끌어당길 수 있습니다.

이온의 배열은 각각의 주위에 반대 전하를 띤 특정 수의 이온이 있도록 되어 있습니다. 이온성 화합물의 "분자" 개념 말이 안 된다.

교육의 예

염화나트륨(nacl)의 결합 형성은 해당 이온의 형성과 함께 Na 원자에서 Cl 원자로 전자가 이동하기 때문입니다.

Na 0 - 1 e = Na + (양이온)

Cl 0 + 1 e = Cl - (음이온)

염화나트륨에서 나트륨 양이온 주위에는 6개의 염소 음이온이 있고 각 염소 이온 주위에는 6개의 나트륨 이온이 있습니다.

바륨 황화물에서 원자 사이의 상호 작용이 형성되는 동안 다음 과정이 발생합니다.

바 0 - 2 e = 바 2+

에스 0 + 2 e = 에스 2-

Ba는 2개의 전자를 황에 제공하여 황 음이온 S 2- 및 바륨 양이온 Ba 2+를 형성합니다.

금속 화학 결합

금속의 외부 에너지 준위에 있는 전자의 수는 적기 때문에 핵에서 쉽게 분리됩니다. 이 분리의 결과로 금속 이온과 자유 전자가 형성됩니다. 이러한 전자를 "전자 가스"라고 합니다. 전자는 금속의 부피를 통해 자유롭게 움직이며 원자와 끊임없이 결합 및 분리됩니다.

금속 물질의 구조는 다음과 같습니다. 결정 격자는 물질의 중추이며 전자는 노드 사이를 자유롭게 이동할 수 있습니다.

예는 다음과 같습니다.

마그네슘 - 2e<->마그네슘 2+

CS - 전자<->CS +

Ca - 2e<->칼슘 2+

철 - 3e<->철 3+

공유: 극성 및 비극성

화학 상호 작용의 가장 일반적인 유형은 공유 결합입니다. 상호 작용하는 요소의 전기 음성도 값은 크게 다르지 않으며 이와 관련하여 공통 전자 쌍이 더 전기 음성도가 높은 원자로 이동하는 것만 발생합니다.

공유 상호 작용은 교환 메커니즘 또는 기증자-수용자 메커니즘에 의해 형성될 수 있습니다.

교환 메커니즘은 각 원자가 외부 전자 수준에서 짝을 이루지 않은 전자를 갖고 원자 궤도의 겹침으로 인해 두 원자에 속하는 전자 쌍이 나타나는 경우 실현됩니다. 원자 중 하나가 외부 전자 수준에서 한 쌍의 전자를 갖고 다른 하나는 자유 궤도를 가질 때 원자 궤도가 겹칠 때 전자 쌍은 사회화되고 공여체-수용체 메커니즘에 따라 상호 작용합니다.

공유 결합은 다중도에 따라 다음과 같이 나뉩니다.

단순 또는 단일;
더블;
삼루타.

이중은 한 번에 두 쌍의 전자를 사회화하고 삼중은 세 개를 제공합니다.

결합된 원자 사이의 전자 밀도(극성) 분포에 따라 공유 결합은 다음과 같이 나뉩니다.

비극성;
극선.

비극성 결합은 동일한 원자에 의해 형성되고 극성 결합은 다른 전기 음성도에 의해 형성됩니다.

전기 음성도가 가까운 원자의 상호 작용을 비극성 결합이라고합니다. 그러한 분자의 공통 전자 쌍은 어느 원자에도 끌리지 않고 둘 다에 동등하게 속합니다.

전기 음성도가 다른 요소의 상호 작용은 극성 결합을 형성합니다. 이러한 유형의 상호 작용으로 일반적인 전자 쌍은 더 전기 음성도가 높은 요소에 끌리지만 완전히 전달되지는 않습니다(즉, 이온 형성이 발생하지 않음). 전자 밀도의 이러한 이동의 결과로 부분 전하가 원자에 나타납니다. 더 많은 음전하 - 음전하, 덜 양전하.

공유성의 성질과 특성

공유 결합의 주요 특징:

길이는 상호 작용하는 원자의 핵 사이의 거리에 의해 결정됩니다.
극성은 원자 중 하나를 향한 전자 구름의 변위에 의해 결정됩니다.
방향성 - 공간 지향 결합을 형성하고 따라서 특정 기하학적 모양을 갖는 분자를 형성하는 특성.
포화도는 제한된 수의 결합을 형성하는 능력에 의해 결정됩니다.
분극성은 외부 전기장에 노출될 때 극성을 변경하는 능력으로 정의됩니다.
강도를 결정하는 결합을 끊는 데 필요한 에너지.

공유 비극성 상호 작용의 예로는 수소(H2), 염소(Cl2), 산소(O2), 질소(N2) 및 기타 여러 분자가 있습니다.

H + H → H-H 분자는 단일 비극성 결합을 가지고,

O: +: O → O = O 분자는 이중 비극성,

Ṅ: + Ṅ: → N≡N 분자는 삼중 비극성을 갖는다.

이산화탄소(CO2) 및 일산화탄소(CO) 가스, 황화수소(H2S), 염산(HCL), 물(H2O), 메탄(CH4), 황산화물(SO2) 등의 분자를 예로 들 수 있습니다. 화학 원소의 공유 결합의 ...

CO2 분자에서 탄소와 산소 원자 사이의 관계는 공유 극성입니다. 그 이유는 전기 음성도가 높은 수소가 전자 밀도를 끌어 당기기 때문입니다. 산소는 외부 수준에서 2개의 짝을 이루지 않은 전자를 갖고 탄소는 4개의 원자가 전자를 제공하여 상호 작용을 형성할 수 있습니다. 결과적으로 이중 결합이 형성되고 분자는 O = C = O와 같이 보입니다.

특정 분자의 결합 유형을 결정하려면 그것을 구성하는 원자를 고려하는 것으로 충분합니다. 단순 물질 금속은 금속을 형성하고, 비금속과 금속 - 이온성, 단순 물질 비금속 - 공유 비극성, 그리고 서로 다른 비금속으로 구성된 분자는 공유 극성 결합을 통해 형성됩니다.

단순(단일) 결합 생체 유기 화합물의 결합 유형.

매개변수 이름	의미
기사 주제:	단순(단일) 결합 생체 유기 화합물의 결합 유형.
카테고리(테마 카테고리)	화학

공유 결합. 다중 연결. 비극성 통신. 폴라 커뮤니케이션.

원자가 전자. 하이브리드(혼성화된) 궤도. 링크 길이

키워드.

생체 유기 화합물의 화학 결합 특성화

향긋한

강의 1

연결된 시스템: 순환 및 순환.

1. 생물유기화합물의 화학결합 특성. 탄소 원자의 궤도의 혼성화.

2. 켤레 시스템의 분류: 비순환 및 순환.

3가지 활용 유형: π, π 및 π, p

4. 공액계의 안정성 기준 - 공액에너지

5. 비고리(비고리) 결합 시스템, 결합 유형. 주요 대표자(알카디엔, 불포화 카르복실산, 비타민 A, 카로틴, 리코펜).

6. 순환 결합 시스템. 방향성 기준. Hückel의 법칙. 방향족 시스템의 형성에서 π-π-, π-ρ-접합의 역할.

7. 탄소환식 방향족 화합물: (벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 페놀, 아닐린, 벤조산) - 구조, 방향족 시스템의 형성.

8. 헤테로 고리 방향족 화합물 (피리딘, 피리미딘, 피롤, 퓨린, 이미다졸, 푸란, 티오펜) - 구조, 방향족 시스템 형성의 특징. 5원 및 6원 헤테로방향족 화합물의 형성 동안 질소 원자의 전자 궤도의 혼성화.

9. 결합 및 방향족 결합 시스템을 포함하는 천연 화합물의 의학적 및 생물학적 중요성.

주제를 마스터하기 위한 지식의 초기 수준(학교 화학 과정):

원소(탄소, 산소, 질소, 수소, 황, 할로겐)의 전자 구성, "궤도"의 개념, 궤도의 혼성화 및 주기 2 원소의 궤도의 공간적 방향., 화학 결합의 유형, 형성의 특징 공유 σ- 및 π- 결합, 주기 및 족에 있는 원소의 전기 음성도 변화, 유기 화합물의 분류 및 명명 원리.

유기 분자는 공유 결합을 통해 형성됩니다. 공유 결합은 공통(사회화된) 전자 쌍으로 인해 두 원자 핵 사이에 발생합니다. 이 방법은 교환 메커니즘에 속합니다. 비극성 및 극성 결합이 형성됩니다.

비극성 결합은 이 결합이 연결하는 두 원자 사이의 전자 밀도의 대칭 분포가 특징입니다.

극성 결합은 전자 밀도의 비대칭(불균일) 분포를 특징으로 하며, 전기 음성도가 더 높은 원자 쪽으로 이동합니다.

전기 음성도 시리즈(아래로 그려짐)

A) 요소: F> O> N> C1> Br> I ~ S> C> H

B) 탄소 원자: C(sp) > C(sp 2) > C(sp 3)

공유 결합에는 시그마(σ)와 파이(π)의 두 가지 유형이 있습니다.

유기 분자에서 시그마(σ) 결합은 하이브리드(혼성화된) 궤도에 위치한 전자에 의해 형성되며, 전자 밀도는 결합의 조건부 선에 있는 원자 사이에 위치합니다.

π-결합(pi-결합)은 2개의 혼성화되지 않은 p-오비탈이 겹칠 때 발생합니다. 그들의 주축은 서로 평행하고 σ-결합선에 수직으로 위치합니다. σ와 π-결합의 조합을 이중(다중) 결합이라고 하며 두 쌍의 전자로 구성됩니다. 삼중 결합은 세 쌍의 전자로 구성됩니다. 하나의 σ - 결합과 2개의 π 결합(생물유기 화합물에서는 극히 드뭅니다).

σ - 속박은 분자의 골격 형성에 관여하며, 그것이 주된 것이며, π -결합은 추가로 간주될 수 있지만 분자에 특별한 화학적 특성을 부여합니다.

1.2. 6 С 탄소 원자의 궤도의 혼성화

탄소 원자의 여기되지 않은 상태의 전자 구성

전자 1s 2 2s 2 2p 2의 분포로 표현됩니다.

또한 대부분의 무기 물질과 마찬가지로 생체 유기 화합물에서 탄소 원자의 원자가는 4입니다.

2s 전자 중 하나가 자유 2p 궤도로 전이됩니다. 탄소 원자의 여기 상태가 발생하여 C sp 3, C sp 2, C sp로 지정된 3개의 하이브리드 상태가 형성될 가능성이 있습니다.

하이브리드 오비탈은 "순수한" s, p, d 오비탈과 다른 특성을 가지며 두 가지 유형의 혼성화되지 않은 오비탈의 "혼합물"입니다..

하이브리드 오비탈은 분자에만 있는 원자의 특징입니다.

혼성화의 개념은 1931년 노벨상 수상자인 L. Pauling에 의해 소개되었습니다.

하이브리드 궤도의 공간 배열을 고려하십시오.

С s p 3 --- - - ---

여기 상태에서 4개의 등가 하이브리드 오비탈이 형성됩니다. 결합의 배열은 정사면체의 중심각 방향에 해당하며, 두 결합 사이의 각도는 109 0 28입니다.

알칸 및 그 유도체(알코올, 할로알칸, 아민)에서 모든 탄소, 산소, 질소 원자는 동일한 하이브리드 sp 3 상태에 있습니다. 탄소 원자는 4개, 질소 원자는 3개, 산소 원자는 공유 2개를 형성합니다. σ -연결. 이러한 결합 주위에서 서로에 대한 분자 부분의 자유로운 회전이 가능합니다.

여기 상태 sp 2에서 3개의 등가 하이브리드 궤도가 나타나고 그 위에 위치한 전자는 3개를 형성합니다. σ - 같은 평면에 있는 결합, 결합 사이의 각도는 120°입니다. 혼성화되지 않은 2p - 두 개의 인접한 원자의 궤도가 형성됨 π -연결. 그것은 평면에 수직으로 위치합니다. σ -연결. 이 경우 p-전자의 상호 작용을 "측면 중첩"이라고 합니다. 다중 결합은 분자 주위의 분자 부분의 자유로운 회전을 허용하지 않습니다. 분자 부분의 고정 위치는 시스(시스) 및 트랜스(트랜스) 이성질체라고 하는 두 가지 기하학적 평면 이성질체 형태의 형성을 동반합니다. (시스- 위도- 한편, 트랜스- 위도- 가로 질러).

π -연결

이중 결합으로 연결된 원자는 sp 2 혼성화 상태에 있고

방향족 화합물인 알켄에 존재하여 카르보닐기를 형성

> C = O, 아조메틴기(이미노기) -CH = N-

sp 2 포함 --- ---

유기 화합물의 구조식은 루이스 구조를 사용하여 표시됩니다(원자 사이의 각 전자 쌍은 대시로 대체됨).

C 2 H 6 채널 3 - 채널 3 H H

1.3... 공유 결합의 극성화

극성 공유 결합은 전자 밀도의 고르지 않은 분포가 특징입니다. 전자 밀도의 변위 방향을 나타내기 위해 두 개의 기존 이미지가 사용됩니다.

극성 σ - 결합... 전자 밀도의 변위는 통신 라인을 따라 화살표로 표시됩니다. 화살표의 끝은 전기 음성도가 더 높은 원자를 가리킵니다. 부분적인 양전하 및 음전하의 출현은 원하는 전하 기호와 함께 문자 '' b'' 'delta'를 사용하여 표시됩니다.

b + b- b + b + b- b + b-

채널 3 -> 오<- Н СН 3 - >C1 CH 3 -> NH 2

메탄올 클로로메탄 아미노메탄(메틸아민)

극성 π-결합... 전자 밀도의 변위는 파이 결합 위의 반원(곡선) 화살표로 표시되며, 전기 음성도가 더 높은 원자를 향합니다. ()

b + b- b + b-

H 2 C = O CH 3 - C === O

메타날 |

CH 3 프로판온 -2

1. 화합물 A, B, C에서 탄소, 산소, 질소 원자의 혼성화 유형을 결정합니다. IUPAC 명명 규칙을 사용하여 화합물의 이름을 지정합니다.

A. CH 3 -CH 2 - CH 2 -OH B. CH 2 = CH - CH 2 - CH = O

나. 채널 3 - NH - C 2 H 5

2. 화합물(A - D)에서 표시된 모든 결합의 극성화 방향을 특성화하는 지정

A. CH 3 - Br B. C 2 H 5 - O - H C. CH 3 - NH - C 2 H 5

G. C 2 H 5 - CH = O

단순(단일) 결합 생체 유기 화합물의 결합 유형. - 개념 및 유형. "단일 (단일) 결합. 생체 유기 화합물의 결합 유형"범주의 분류 및 특징. 2017, 2018.

공유 화학 결합공통 전자쌍의 형성으로 인해 원자 사이의 분자에서 발생합니다. 공유 결합의 유형은 형성 메커니즘과 결합의 극성을 모두 의미할 수 있습니다. 일반적으로 공유 결합은 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

형성 메커니즘에 따라 교환 또는 공여체-수용체 메커니즘에 의해 공유 결합이 형성될 수 있습니다.
극성에서 공유 결합은 비극성 또는 극성일 수 있습니다.
다중성 측면에서 공유 결합은 단일, 이중 또는 삼중일 수 있습니다.

이것은 분자의 공유 결합이 세 가지 특성을 갖는다는 것을 의미합니다. 예를 들어, 염화수소(HCl) 분자에서 공유 결합은 교환 메커니즘에 의해 형성되며 극성이며 단일입니다. 암모늄 양이온(NH 4 + )에서 암모니아(NH 3 )와 수소 양이온(H +) 사이의 공유 결합은 도너-수용체 메커니즘에 따라 형성되며, 이 결합은 극성이며 단일입니다. 질소 분자(N 2 )에서 공유 결합은 교환 메커니즘에 의해 형성되며 비극성이며 삼중입니다.

~에 교환 메커니즘공유 결합이 형성되면 각 원자에는 자유 전자(또는 여러 전자)가 있습니다. 다른 원자의 자유 전자는 공통 전자 구름의 형태로 쌍을 형성합니다.

~에 기증자-수용자 메커니즘공유 결합의 형성, 한 원자에는 자유 전자쌍이 있고 다른 원자에는 빈 궤도가 있습니다. 첫 번째(기증자)는 두 번째(수용자)와 쌍을 공유합니다. 따라서 암모늄 양이온에서 질소는 고독한 쌍을 갖고 수소 이온은 자유 궤도를 가집니다.

비극성 공유 결합한 화학 원소의 원자 사이에 형성됩니다. 따라서 수소(H 2 ), 산소(O 2 ) 등의 분자에서 결합은 비극성입니다. 이것은 공통 전자 쌍이 동일한 전기 음성도를 갖기 때문에 두 원자에 동등하게 속한다는 것을 의미합니다.

극성 공유 결합다른 화학 원소의 원자 사이에 형성됩니다. 전기음성도가 더 큰 원자는 전자쌍을 자기 쪽으로 이동시킵니다. 원자의 전기 음성도의 차이가 클수록 전자가 더 많이 변위되고 결합이 더 극성입니다. 따라서 CH 4에서 탄소는 수소보다 훨씬 더 전기음성도가 크지 않기 때문에 수소 원자에서 탄소 원자로의 공통 전자쌍의 변위는 그리 크지 않습니다. 그러나 불화수소 HF에서는 수소와 불소 사이의 전기음성도 차이가 크기 때문에 결합이 강하게 극성입니다.

단일 공유 결합원자가 하나의 전자쌍을 공유하면 형성 더블- 2인 경우 삼루타- 셋이라면. 단일 공유 결합의 예로는 수소(H 2 ), 염화수소(HCl) 분자가 있습니다. 이중 공유 결합의 예는 산소(O 2 ) 분자이며, 여기서 각 산소 원자에는 2개의 짝을 이루지 않은 전자가 있습니다. 삼중 공유 결합의 예는 질소 분자(N 2 )입니다.

공유 결합. 다중 연결. 비극성 통신. 폴라 커뮤니케이션.

원자가 전자. 하이브리드(혼성화된) 궤도. 링크 길이

키워드.

생체 유기 화합물의 화학 결합 특성화

향긋한

강의 1

연결된 시스템: 순환 및 순환.

1. 생체 유기 화합물의 화학 결합 특성. 탄소 원자의 궤도의 혼성화.

2. 켤레 시스템의 분류: 비순환 및 순환.

3가지 활용 유형: π, π 및 π, p

4. 공액계의 안정성 기준 - "공액 에너지"

5. 비고리(비고리) 결합 시스템, 결합 유형. 주요 대표자(알카디엔, 불포화 카르복실산, 비타민 A, 카로틴, 리코펜).

6. 순환 결합 시스템. 방향성 기준. Hückel의 법칙. 방향족 시스템의 형성에서 π-π-, π-ρ-접합의 역할.

7. 탄소환식 방향족 화합물: (벤젠, 나프탈렌, 안트라센, 페난트렌, 페놀, 아닐린, 벤조산) - 구조, 방향족 시스템의 형성.

9. 결합 및 방향족 결합 시스템을 포함하는 천연 화합물의 의학적 및 생물학적 가치.

주제를 마스터하기 위한 지식의 초기 수준(학교 화학 과정):

원소(탄소, 산소, 질소, 수소, 황, 할로겐)의 전자 구성, "궤도"의 개념, 궤도의 혼성화 및 주기 2 원소의 궤도의 공간적 방향, 화학 결합의 유형, 형성의 특징 공유 σ- 및 π- 결합, 기간 및 그룹의 원소의 전기 음성도 변화, 유기 화합물 명명법의 분류 및 원리.

비극성 결합은 이 결합이 연결하는 두 원자 사이의 전자 밀도의 대칭 분포가 특징입니다.

극성 결합은 전자 밀도의 비대칭(불균일) 분포를 특징으로 하며, 전기 음성도가 더 높은 원자 쪽으로 이동합니다.

전기 음성도 시리즈(아래로 그려짐)

A) 요소: F> O> N> C1> Br> I ~ S> C> H

B) 탄소 원자: C(sp) > C(sp 2) > C(sp 3)

공유 결합은 시그마(σ)와 파이(π)의 두 가지 유형이 있습니다.

π-결합(pi-결합)은 2개의 혼성화되지 않은 p-오비탈이 겹칠 때 발생합니다. 그들의 주축은 서로 평행하고 σ-결합선에 수직으로 위치합니다. σ와 π-결합의 조합을 이중(다중) 결합이라고 하며 두 쌍의 전자로 구성됩니다. 삼중 결합은 세 쌍의 전자로 구성되어 있습니다 - 하나의 σ - 결합과 2개의 π - 결합(생체유기 화합물에서는 극히 드뭅니다).

σ - 속박은 분자의 골격 형성에 관여하며, 그것이 주된 것이며, π -결합은 추가로 간주될 수 있지만 분자에 특별한 화학적 특성을 부여합니다.

1.2. 6 С 탄소 원자의 궤도의 혼성화

탄소 원자의 여기되지 않은 상태의 전자 구성

는 전자 1s 2 2s 2 2p 2의 분포로 표현됩니다.

그러나 대부분의 무기 물질과 마찬가지로 생체 유기 화합물에서 탄소 원자의 원자가는 4입니다.

하이브리드 오비탈은 "순수한" s, p, d-오비탈과 다른 특성을 가지며 두 가지 이상의 유형의 비혼성 오비탈의 "혼합물"입니다..

하이브리드 오비탈은 분자에만 있는 원자의 특징입니다.

혼성화의 개념은 1931년 노벨상 수상자인 L. Pauling에 의해 소개되었습니다.

하이브리드 궤도의 공간 배열을 고려하십시오.

С s p 3 --- - - ---

π -연결

이중 결합으로 연결된 원자는 sp 2 혼성화 상태에 있고

방향족 화합물인 알켄에 존재하여 카르보닐기를 형성

> C = O, 아조메틴기(이미노기) -CH = N-

sp 2 포함 --- ---

유기 화합물의 구조식은 루이스 구조를 사용하여 표시됩니다(원자 사이의 각 전자 쌍은 대시로 대체됨).

C 2 H 6 채널 3 - 채널 3 H H

1.3... 공유 결합의 극성화

공유 극성 결합은 전자 밀도의 고르지 않은 분포가 특징입니다. 전자 밀도의 변위 방향을 나타내기 위해 두 개의 기존 이미지가 사용됩니다.

극성 σ - 결합... 전자 밀도의 변위는 통신 라인을 따라 화살표로 표시됩니다. 화살표의 끝은 전기 음성도가 더 높은 원자를 가리킵니다. 부분 양전하 및 음전하의 모양은 원하는 전하 기호와 함께 문자 "b" "델타"를 사용하여 표시됩니다.

b + b- b + b + b- b + b-

채널 3 -> 오<- Н СН 3 - >C1 CH 3 -> NH 2

메탄올 클로로메탄 아미노메탄(메틸아민)

극성 π-결합... 전자 밀도의 변위는 파이 결합 위의 반원(곡선) 화살표로 표시되며, 전기 음성도가 더 높은 원자를 향합니다. ()

b + b- b + b-

H 2 C = O CH 3 - C === O

메타날 |

CH 3 프로판온 -2

1. 화합물 A, B, C에서 탄소, 산소, 질소 원자의 혼성화 유형을 결정합니다. IUPAC 명명 규칙을 사용하여 화합물의 이름을 지정합니다.

A. CH 3 -CH 2 - CH 2 -OH B. CH 2 = CH - CH 2 - CH = O

나. 채널 3 - NH - C 2 H 5

2. 화합물(A - D)에서 표시된 모든 결합의 극성화 방향을 특성화하는 지정

A. CH 3 - Br B. C 2 H 5 - O - H C. CH 3 - NH - C 2 H 5

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각 원자에는 많은 전자가 있습니다.

화학 반응에 들어가면 원자는 전자를 기증, 획득 또는 사회화하여 가장 안정적인 전자 구성에 도달합니다. 가장 안정적인 것은 (비활성 기체의 원자에서와 같이) 가장 낮은 에너지를 갖는 구성입니다. 이 패턴을 "옥텟 규칙"이라고 합니다(그림 1).

쌀. 하나.

이 규칙은 모든 사람에게 적용됩니다. 링크 유형... 원자 사이의 전자 결합을 통해 가장 단순한 결정에서 복잡한 생체 분자에 이르기까지 안정적인 구조를 형성하여 궁극적으로 살아있는 시스템을 형성할 수 있습니다. 그들은 지속적인 신진 대사에 의해 결정과 다릅니다. 또한 많은 화학 반응은 메커니즘에 따라 진행됩니다. 전자 송금, 신체의 에너지 과정에서 필수적인 역할을 합니다.

화학 결합은 둘 이상의 원자, 이온, 분자 또는 이들의 조합을 함께 유지하는 힘입니다..

화학 결합의 성질은 보편적입니다. 이것은 음전하를 띤 전자와 양전하를 띤 핵 사이의 정전기적 인력으로 원자의 외부 껍질에 있는 전자의 구성에 따라 결정됩니다. 화학 결합을 형성하는 원자의 능력을 원자가, 또는 산화 상태... 원자가와 관련된 개념은 원자가 전자- 화학 결합을 형성하는 전자, 즉 가장 높은 에너지 궤도에 위치한 전자. 따라서 이러한 궤도를 포함하는 원자의 외부 껍질은 원자가 껍질... 현재 화학 결합의 존재를 나타내는 것만으로는 충분하지 않지만 이온, 공유, 쌍극자-쌍극자, 금속과 같은 유형을 명확히 할 필요가 있습니다.

첫 번째 연결 유형은이온 연결

루이스와 코셀의 원자가 전자 이론에 따르면 원자는 두 가지 방식으로 안정적인 전자 구성을 달성할 수 있습니다. 첫째, 전자를 잃음으로써, 양이온, 둘째, 그것들을 획득하고, 음이온... 반대 부호의 전하를 가진 이온 사이의 정전기적 인력으로 인한 전자 이동의 결과로 Kossel이라고 불리는 화학 결합이 형성됩니다. 전자의"(지금 그들은 그녀를 부른다. 이온).

이 경우 음이온과 양이온은 채워진 외부 전자 껍질과 함께 안정적인 전자 구성을 형성합니다. 전형적인 이온 결합은 주기율표의 T 및 II 그룹의 양이온과 VI 및 VII 그룹의 비금속 원소의 음이온으로 형성됩니다(각각 16 및 17 하위 그룹, 칼코겐그리고 할로겐). 이온성 화합물의 결합은 불포화 및 무방향성이므로 다른 이온과의 정전기적 상호작용 가능성을 유지합니다. 그림에서. 그림 2와 3은 Kossel 전자 전달 모델에 해당하는 이온 결합의 예를 보여줍니다.

쌀. 2.

쌀. 삼.염화나트륨(NaCl) 분자의 이온 결합

여기에서 자연에서 물질의 거동을 설명하는 몇 가지 속성을 상기하는 것이 적절합니다. 산그리고 근거.

이 모든 물질의 수용액은 전해질입니다. 그들은 다른 방식으로 색을 바꿉니다. 지표... 지표의 작용 메커니즘은 F.V.에 의해 발견되었습니다. 오스트발트. 그는 지표가 약산 또는 약염기이며 해리되지 않은 상태와 해리 된 상태에서 색상이 다르다는 것을 보여주었습니다.

염기는 산을 중화할 수 있습니다. 모든 염기가 물에 용해되는 것은 아닙니다(예: OH 기를 포함하지 않는 일부 유기 화합물은 특히 불용성입니다. 트리에틸아민 N(C 2 H 5) 3); 가용성 염기는 알칼리.

산 수용액은 다음과 같은 특징적인 반응을 일으키게 됩니다.

a) 금속 산화물 - 염과 물의 형성;

b) 금속 - 염과 수소의 형성;

c) 탄산염 - 소금 형성, CO 2 및 N 2 영형.

산과 염기의 특성은 여러 이론으로 설명됩니다. S.A.의 이론에 따르면 Arrhenius, 산은 해리되어 이온을 형성하는 물질입니다. N+, 염기가 이온을 형성하는 동안 그-. 이 이론은 수산기가 없는 유기 염기의 존재를 고려하지 않습니다.

에 맞춰 양성자 Bronsted 및 Lowry 이론, 산은 양성자를 제공하는 분자 또는 이온을 포함하는 물질입니다. 기증자양성자), 염기는 양성자를 받아들이는 분자 또는 이온으로 구성된 물질( 수용자양성자). 수용액에서 수소 이온은 수화된 형태, 즉 히드로늄 이온의 형태로 존재합니다. H3O+. 이 이론은 물과 수산화 이온과의 반응뿐만 아니라 용매가 없거나 비수성 용매와 함께 수행되는 반응을 설명합니다.

예를 들어 암모니아 사이의 반응에서 NH 3(약염기)과 기상의 염화수소는 고체 염화암모늄을 형성하고, 두 물질의 평형 혼합물에는 항상 4개의 입자가 존재하며, 그 중 2개는 산이고 다른 2개는 염기입니다.

이 평형 혼합물은 두 개의 결합된 산과 염기 쌍으로 구성됩니다.

1)NH 4 + 및 NH 3

2) 염산그리고 Сl ‑

여기에서 각 켤레 쌍에서 산과 염기는 하나의 양성자만큼 다릅니다. 각 산에는 결합된 염기가 있습니다. 강산은 약한 짝염기에 해당하고 약산은 강한 짝염기에 해당합니다.

Bronsted-Lowry 이론은 생물권의 생명에 대한 물의 역할의 고유성을 설명하는 것을 가능하게 합니다. 물은 상호 작용하는 물질에 따라 산 또는 염기의 특성을 나타낼 수 있습니다. 예를 들어 아세트산 수용액과의 반응에서 물은 염기이고 암모니아 수용액과 반응하면 산입니다.

1) CH 3 쿠오 + H2O ↔ H3O + + CH 3 COO-. 여기서 아세트산 분자는 물 분자에 양성자를 제공합니다.

2) NH3 + H2O ↔ NH4 + + 그-. 여기에서 암모니아 분자는 물 분자에서 양성자를 받아들입니다.

따라서 물은 두 개의 공액 쌍을 형성할 수 있습니다.

1) H2O(산) 및 그- (접합 염기)

2) H3O+(산) 및 H2O(접합 염기).

첫 번째 경우에 물은 양성자를 제공하고 두 번째 경우에는 그것을 받아들입니다.

이 속성은 양성자성... 산과 염기 모두로 반응할 수 있는 물질을 양쪽성... 살아있는 자연에서 그러한 물질은 종종 발견됩니다. 예를 들어, 아미노산은 산과 염기 모두와 염을 형성할 수 있습니다. 따라서 펩타이드는 현재의 금속 이온과 쉽게 배위 화합물을 형성합니다.

따라서 이온 결합의 특성은 결합 전자 덩어리가 핵 중 하나에 완전히 이동하는 것입니다. 이것은 전자 밀도가 거의 0인 이온 사이에 영역이 있음을 의미합니다.

두 번째 연결 유형은공유 연결

원자는 전자를 공유하여 안정적인 전자 구성을 형성할 수 있습니다.

이러한 결합은 한 쌍의 전자가 한 번에 하나씩 사회화될 때 형성됩니다. 각각에서원자. 이 경우 사회화 결합 전자는 원자 사이에 균등하게 분포됩니다. 공유 결합의 예는 다음과 같습니다. 동핵이원자 분자 H 2 , N 2 , 에프 2. 동소체는 동일한 유형의 연결을 갖습니다. 영형 2 및 오존 영형 3 및 다원자 분자 에스 8 뿐만 아니라 이핵 분자염화수소 Hcl, 이산화탄소 CO 2, 메탄 채널 4, 에탄올 와 함께 2 N 5 그, 육불화황 SF 6, 아세틸렌 와 함께 2 N 2. 이 모든 분자는 공통적으로 동일한 전자를 가지며 결합은 포화되고 동일한 방식으로 지향됩니다(그림 4).

이중 및 삼중 결합에 있는 원자의 공유 반지름이 단일 결합에 비해 감소한다는 것은 생물학자들에게 중요합니다.

쌀. 4. Cl 2 분자의 공유 결합.

이온 결합 및 공유 결합 유형은 기존의 많은 유형의 화학 결합의 두 가지 제한적인 경우이며 실제로 대부분의 결합은 중간입니다.

Mendeleev 시스템의 하나 또는 다른 주기의 반대쪽 끝에 위치한 두 원소의 화합물은 주로 이온 결합을 형성합니다. 원소가 주기 내에서 서로 접근함에 따라 화합물의 이온 특성은 감소하고 공유 특성은 증가합니다. 예를 들어, 주기율표 왼쪽에 있는 원소의 할로겐화물과 산화물은 주로 이온 결합을 형성합니다( NaCl, AgBr, BaSO4, CaCO3, KNO3, CaO, NaOH), 그리고 표 오른쪽에 있는 원소들의 동일한 화합물은 공유결합( H2O, CO2, NH3, NO2, CH4, 페놀 C 6 H 5 OH, 포도당 C 6 H 12 O 6, 에탄올 C 2 H 5 OH).

공유 결합에는 또 다른 변형이 있습니다.

다원자 이온과 복잡한 생물학적 분자에서 두 전자는 하나원자. 그것은이라고 기증자전자 쌍. 이 전자쌍을 기증자와 사회화하는 원자를 수용자전자 쌍. 이러한 종류의 공유 결합을 조정(기증자-수용자, 또는여격) 의사 소통(그림 5). 이러한 유형의 결합은 생물학과 의학에서 가장 중요합니다. 신진대사에 가장 중요한 d-요소의 화학은 주로 배위 결합으로 설명되기 때문입니다.

무화과. 5.

일반적으로 복합 화합물에서 금속 원자는 전자쌍의 수용체로 작용합니다. 반대로 이온 및 공유 결합의 경우 금속 원자는 전자 공여체입니다.

공유 결합의 본질과 그 다양성(배위 결합)은 GN이 제안한 또 다른 산과 염기 이론을 사용하여 명확해질 수 있습니다. 남자 이름. 그는 Bronsted-Lowry 이론에 따라 "산"과 "염기"라는 용어의 개념을 다소 확장했습니다. 루이스의 이론은 착 이온 형성의 본질과 친핵성 치환 반응, 즉 CS 형성에 물질의 참여를 설명합니다.

루이스에 따르면 산은 염기로부터 전자쌍을 받아 공유 결합을 형성할 수 있는 물질입니다. 루이스 염기는 전자를 기증함으로써 루이스산과 공유 결합을 형성하는 고독한 전자쌍을 갖는 물질입니다.

즉, 루이스의 이론은 산-염기 반응의 범위를 양성자가 전혀 참여하지 않는 반응까지 확장합니다. 더욱이 이 이론에 따르면 양성자 자체도 전자쌍을 받아들일 수 있기 때문에 산입니다.

따라서 이 이론에 따르면 양이온은 루이스 산이고 음이온은 루이스 염기입니다. 예는 다음과 같은 반응입니다.

금속 원자에서 공유 분자의 수용체 원자로의 전자의 완전한 전이가 일어나지 않기 때문에 물질을 이온 및 공유 물질로 세분화하는 것은 상대적입니다. 이온 결합이 있는 화합물에서 각 이온은 반대 부호의 이온의 전기장에 있으므로 서로 극성이 되어 껍질이 변형됩니다.

분극성이온의 전자 구조, 전하 및 크기에 의해 결정됩니다. 양이온보다 음이온이 더 높습니다. 양이온 중에서 가장 높은 분극성은 더 큰 전하와 더 작은 크기를 갖는 양이온에 대한 것입니다. 예를 들어, Hg 2+, Cd 2+, Pb 2+, Al 3+, Tl 3+... 강한 편광 효과가 있습니다 N+. 이온 분극의 영향은 양면이기 때문에 형성되는 화합물의 특성을 크게 변경합니다.

세 번째 연결 유형은쌍극자 쌍극자 연결

나열된 통신 유형 외에도 쌍극자-쌍극자도 있습니다. 분자간상호작용이라고도 함 반데르발스 .

이러한 상호 작용의 강도는 분자의 특성에 따라 다릅니다.

세 가지 유형의 상호 작용이 있습니다. 영구 쌍극자 - 영구 쌍극자( 쌍극자 쌍극자끌어 당김); 영구 쌍극자 - 유도 쌍극자( 유도끌어 당김); 순간 쌍극자 - 유도 쌍극자( 분산중력, 또는 런던 힘; 쌀. 6).

쌀. 6.

극성 공유 결합을 가진 분자만 ( HCl, NH3, SO2, H2O, C6H5Cl), 결합 강도는 1-2 데베이(1D = 3.338 × 10 -30 쿨롱 미터 - Kl × m).

생화학에서는 다른 유형의 결합이 구별됩니다. 수소 제한 채권 쌍극자 쌍극자끌어 당김. 이 결합은 수소 원자와 작은 전기 음성 원자(대부분 산소, 불소 및 질소) 사이의 인력에 의해 형성됩니다. 전기 음성도가 비슷한 큰 원자(예: 염소와 황)의 경우 수소 결합이 훨씬 약합니다. 수소 원자는 한 가지 본질적인 특징이 다릅니다. 결합 전자가 뒤로 당겨지면 핵(양성자)이 노출되고 전자에 의해 가려지지 않습니다.

따라서 원자는 큰 쌍극자로 변합니다.

수소 결합은 반 데르 발스 결합과 달리 분자간 상호 작용뿐만 아니라 한 분자 내에서도 형성됩니다. 분자내수소 결합. 수소 결합은 예를 들어 α-나선 형태의 단백질 구조 안정화 또는 DNA 이중 나선 형성과 같은 생화학에서 중요한 역할을 합니다(그림 7).

그림 7.

수소 및 반 데르 발스 결합은 이온 결합, 공유 결합 및 배위 결합보다 훨씬 약합니다. 분자간 결합의 에너지는 표에 나와 있습니다. 하나.

1 번 테이블.분자간 힘의 에너지

메모: 분자간 상호작용의 정도는 용융 및 증발(비등) 엔탈피를 반영합니다. 이온성 화합물은 분자를 분리하는 것보다 이온을 분리하는 데 훨씬 더 많은 에너지가 필요합니다. 이온성 화합물의 용융 엔탈피는 분자 화합물의 용융 엔탈피보다 훨씬 높습니다.

네 번째 연결 유형은금속 결합

마지막으로 분자간 결합의 또 다른 유형이 있습니다. 금속: 금속 격자의 양이온과 자유 전자의 연결. 이러한 유형의 연결은 생물학적 개체에서 찾을 수 없습니다.

결합 유형에 대한 간략한 개요에서 한 가지 세부 사항이 명확해집니다. 원자 또는 금속 이온의 중요한 매개변수 - 전자 공여체 및 원자 - 전자 수용체는 크기.

자세히 설명하지 않고 원자의 공유 반지름, 금속의 이온 반지름 및 상호 작용하는 분자의 반 데르 발스 반지름은 주기율표 그룹의 서수가 증가함에 따라 증가합니다. 이 경우 이온의 반지름 값이 가장 작고 반 데르 발스 반지름 값이 가장 큽니다. 일반적으로 그룹 아래로 이동할 때 공유 및 반 데르 발스의 모든 요소 반지름이 증가합니다.

생물학자와 의사에게 가장 중요한 것은 조정(기증자 수용자) 조정 화학에 의해 고려되는 연결.

의료용 생물무기. G.K. 바라시코프