Большая Советская Энциклопедия (ХИ) (БСЭ) - страница 46

-оболочки. Квантовомеханическое рассмотрение приводит также к выводу, что каждая дополнительная связь, образующаяся в молекуле, в общем случае ведёт к дальнейшей стабилизации молекулы, а следовательно, наиболее устойчивы такие электронные структуры молекулы, в которых все стабильные орбитали атомов либо использованы для образования связей, либо заполнены неподелёнными парами электронов.

  Метану CH_>4 , например, приписывается следующая структура валентных связей:

_> 

  Чёрточки означают поделенные электронные пары. Можно сказать, что поделенная электронная пара занимает 1s -орбиталь каждого атома водорода и одну из четырёх орбиталей L -оболочки атома углерода. Атомы водорода, т. о., комплектуют завершенную К -оболочку (как в атоме гелия), а атом углерода, который также имеет неподелённую пару 1s -электронов, комплектует завершенную L -оболочку (как в атоме неона).

  Представление о гибридных орбиталях, формирующих связи, даёт решение проблемы, волновавшей химиков и физиков в ранний период квантовой теории. Четыре орбитали L -оболочки делятся на два вида — 2s -орбиталь и три 2р -орбитали, а четыре связи атома углерода, как показывают химические свойства соединений углерода, оказываются одинаковыми. В действительности вместо 2s -орбитали и трёх 2р -орбиталей может образовываться набор эквивалентных sp^>3 -гибридных орбиталей, называется тетраэдрическими орбиталями; они направлены к вершинам правильного тетраэдра и обладают большей силой связи, чем s -орбиталь или р -орбиталь (Л. Полинг , 1931).

  Для молекулы воды H_>2 O можно записать следующую валентную структуру:

  Атом кислорода окружен двумя неподелёнными парами электронов и двумя поделенными парами. 2s -Орбиталь несколько более стабильна, нежели 2р -орбитали, так что неподелённые электронные пары прежде всего заполняют 2s -орбиталь. Если бы две связи в молекуле воды были образованы р -орбиталями атома кислорода, то угол между связями был бы равен 90°, поскольку при угле 90° друг относительно друга р -орбитали имеют максимальную силу связи. Расчёты показывают, что максимальная устойчивость достигается в том случае, когда орбитали, образующие связи в молекуле воды, в небольшой мере имеют также s -характер, соответственно валентный угол между связями несколько больший, чем 90°. Экспериментальное значение валентного угла в молекуле H_>2 O 104,5°, а валентные углы в гидридах H_>2 S, H_>2 Se и H_>2 Te равны 92, 91 и 90° соответственно.

  Двойная ковалентная связь между атомами углерода имеется в этилене C_>2 H_>4 , а тройная связь — в ацетилене C