Взаємний вплив атомів в молекулах

Поняття про хімічну структуру, як про послідовність пов’язаних один з одним атомів, було доповнено з появою електронної теорії. Розрізняють два можливих способу впливу одних ділянок молекули на інші:

  • Індуктивний ефект.
  • Мезомерний ефект.

Індуктивний ефект (I). Як приклад можна взяти молекулу 1-хлорпропан (CH3CH2CH2Cl). Зв’язок між атомами вуглецю і хлору тут полярна, так як останній більш електроотріцателен. В результаті зсуву електронної щільності від атома вуглецю до атому хлору, на атомі вуглецю починає утворюватися частковий позитивний заряд (δ +), а на атомі хлору – частковий негативний (δ-). Зрушення електронної щільності позначають стрілкою, спрямованої до більш електронегативного атома.

Крім зсуву електронної щільності можливо і її зміщення, але в меншому ступені. Зсув відбувається від другого атома вуглецю до першого, від третього до другого. Таке зміщення щільності по ланцюгу σ-зв’язків називають індуктивним ефектом (I). Він згасає при видаленні від впливає групи. А після 3 σ-зв’язків практично не проявляється. Найбільш негативний індуктивний ефект (-I) містять такі заступники: -F, -Cl, -Br, -I, -OH, -NH2, -CN, -NO2, -COH, -COOH. Негативний, тому що вони мають більшу електронегативність, ніж вуглець.

Коли електронний торгівельний атома менше електронегативності атома вуглецю, починається передача електронної щільності від даних заступників до вуглецевим атомам. Це означає, що замішувач містить позитивний індуктивний ефект (+ I). Заступниками з + I-ефектом вважаються граничні вуглеводневі радикали. При цьому, + I-ефект зростає при подовженні вуглеводневої радикала: -CH3, -C2H5, -C3H7, -C4H9.

Важливо пам’ятати, що атоми вуглецю, які знаходяться в різних валентних станах, мають різну електронегативність. Атоми вуглецю, перебуваючи в стані sp-гібридизації, містять досить велику електронегативність в порівнянні з атомами вуглецю в стані sp2-гібридизації. Дані атоми, в свою чергу, більш електронегативні, в порівнянні з атомами вуглецю в стані sp3-гібридизації.

Мезомерний ефект (М), ефект сполучення – це певний вплив заступника, яке передається по системі сполучених π-зв’язків. Знак даного ефекту визначається за тим же принципом, що і знак індуктивного ефекту. У разі, коли заступник починає збільшувати електронну щільність в сполученої системі, він буде містити позитивний мезомерний ефект (+ М). Також він буде донором електронів. Позитивним мезомерним ефектом можуть володіти тільки подвійні вуглець-вуглецеві зв’язки, заступники. Вони, в свою чергу, повинні містити неподеленную електронну пару: -NH2, -OН, галогени. Негативним мезомерним ефектом (-М) мають заступники, які здатні відтягувати електронну щільність від поєднаної системи. Також слід зазначити, що електронна щільність в системі буде зменшуватися. Негативним мезомерним ефектом володіють такі групи: -NO2, -COOH, -SO3H, -COH,> C = O.

При перерозподілі електронної густини, а також за рахунок протікання мезомерного і індуктивного ефектів, на атомах утворюються позитивні або негативні заряди. Дане освіту відбивається в хімічних властивостях речовини. Графічно мезомерний ефект часто зображують вигнутою стрілкою. Дана стрілка бере початок в центрі електронної щільності. Завершується при цьому там, куди зсувається електронна щільність.

Приклад: в молекулі хлористого вінілу, мезомерний ефект утворюється при сполученні неподіленої електронної пари атома хлору, з електронами π-зв’язку між вуглецевими атомами. В результаті даного сполучення, на атомі хлору утворюється частковий позитивний заряд.

Те, що володіє рухливістю π-електронну хмару, в результаті впливу електронної пари, починає зрушуватися в бік крайнього атома вуглецю.

Якщо молекула містить чергуються одинарні та подвійні зв’язку, то молекула містить пов’язану π-електронну систему.

Мезомерний ефект в даній молекулі загасало.

Посилання на основну публікацію