Органикалық қосылыстардағы химиялық байланыстар

Коваленттік байланыс

Химиялық байланыстың, негізінен, иондық және коваленттік болып бөлінеді. Органикалық қосылыстарға коваленттік байланыс тән. Бұл байланыс электртерістіктері бірдей немесе электртерістіктерінің айырмалары аз атомдардың арасында түзілетіндігімен де таныссыңдар.

Атомдар арасында химиялық байланыс түзілген кезде электрон орбитальдары неғұрлым көбірек қаптасып, түзілген электрон бұлты неғұрлым тығыз болса, байланыс соғұрлым берік болады.

Дара және еселі байланыстар

Коваленттік байланыстың түрлері — дара және еселі байланыстар. Химиялық байланыс бір электрондық жұбы арқылы пайда болса, онда дара (жай) байланыс түзіледі. Мұндай байланыс σ (сигма) - байланыс деп аталады. Бұл жағдайда орбитальдарының қаптасуы нәтижесінде пайда болған электрон тығыздығы атом ядроларын қосатын түзудің бойында жатады және σ-байланыстың бірнеше жағдайы болады. Ол s—s, s—p,p—p, s—гибр., гибр.—гибр. т.б. орбитальдардың қаптасулары нәтижелерінде түзілуі мүмкін.

Электрон бұлттарының қаптасуы нәтижесінде пайда болған электрон тығыздығы атом ядроларын қосатын түзудің (жазықтықтың) екі жағында болса, $\pi$ -байланыс түзіледі. Ол р-электрон бұлттарының екі жерден қаптасуынан түзіледі және $\pi$ - байланыс түзілуінің тек бір жағдайы ғана болады. Бірақ кеңістікте әр түрлі бағытта (координаталар бойынша) орналаса алады.

$\pi$-байланыс түзілгенде, электрон орбитальдары қаптасқан кезде пайда болатын электрон тығыздығы σ-байланыстың электрон тығыздығынан азырақ болады. Сондықтан $\pi$-байланыс σ-байланыстан әлсіз болады және оның электрон тығыздығы көміртек атомдарының біреуіне қарай оңай ығысады.

Егер химиялық байланыс екі немесе үш жұп электрондар арқылы түзілетін болса, онда еселі байланыстар түзіледі. Органикалық қосылыс құрамындағы байланыстың еселігі өскен сайын оның беріктігі де артады.

Коваленттік байланыстың негізгі сипаттамалары

Коваленттік байланыстың негізгі сипаттамаларына оның полюстігі, байланыс ұзындығы, байланыс энергиясы және кеңістікте бағытталуы жатады.

Байланыс полюстігі молекуладағы атомдардың арасындағы байланыстың электрон тығыздығының ығысуымен сипатталады. Коваленттік байланыс полюсті және полюссіз болып бөлінетінін білесіңдер. Егер химиялық байланыс бір түрлі (немесе электртерістіктері бірдей) атомдардың арасында түзілсе, олардың электрон бұлттарының қаптасуынан түзілген электрон тығыздығы (электрон бұлттарының қаптасу аймағы) ядролардың қақ, ортасында (симметриялы) орналасады. Түзілген байланыс ковалентті полюссіз болады. Мысалы, этан Н₃С—СН₃ молекуласындағы көміртек атомдары арасындағы байланыс полюссіз.

Байланыс электртерістіктері әр түрлі, бірақ электртерістіктерінің айырмашылықтары үлкен емес элемент атомдарының арасында түзілсе, онда байланыс ковалентті полюсті болады. Электрон тығыздығы электртерістігі жоғары элементке қарай тартылады да, ол элементтің электрон тығыздығы өсіп, жартылай (салыстырмалы) теріс зарядқа ие болады. Ал электрон тығыздығы кеміген элемент жартылай (ішінара, бөлшекті) оң зарядқа ие болады. Мысалы, С→Сl электрон бұлтының тығыздығы электртерістігі жоғары хлор атомына қарай ығысады да, электрон тығыздығы ығысқан атом (хлор) жартылай теріс зарядқа ие болады. Ал электрон тығыздығы кеміген көміртек атомы жартылай (ішінара) оң зарядталады. Бұл жағдайларда ығысудың иондардағыдай толық емес жартылай болатынын ескеру қажет. Жартылай зарядтар δ- (дельта минус) және δ+ (дельта плюс) таңбаларымен белгіленеді. Көміртек пен хлор атомдары арасындағы электрон тығыздығының таралуы былай көрсетіледі: С^δ+—Сl^δ-. Коваленттік байланыстағы электрон тығыздығының ығысуын бағдаршамен де С→Сl бейнелеуге болады.

Химиялық байланыстың ұзындығы байланыс түзетін атомдар ядроларының қашықтығы нанометрмен (нм) өлшенеді (1 нанометр=10^-9м). Ядролар жақын орналасқан сайын химиялық байланыс берік болады.

Байланыс беріктігінің өлшемі — байланыс энергиясы. Байланыс энергиясы осы байланысты үзуге жұмсалатын энергия мөлшерімен анықталады (кДж/ моль). Байланыстың еселігі артқан сайын ядро- аралық қашықтық қысқарады да, байланыс энергиясы өседі.

Байланыстың бағытталуы. s-орбитальдан басқа электрон орбитальдары өзара бұрыш жасап орналасады да, кеңіетікте белгілі бір бағыты болады. Байланыстың бағытталуы молекуланың кеңістікте орналасуын, пішінін аныктайды. Аммиак молекуласының пішіні — төбесінде азот атомы орналасқан дұрыс пирамида тәрізді болатынын білесіңдер. Үш бұрыштарындағы сутек атомдарының байланыс бұрышы $\angle$HNH=107°2'. Метанның кеңістіктік пішіні тетраэдр тәрізді болады. Ортасында көміртек атомы орналасады, төрт бұрыштарында төрт сутек атомдары орналасады $\angle$HCH =109°28'. Ал этиленнің кеңістіктік пішіні жазық тригональді болады.

Сутектік байланыс

Сутектік байланыс бос электрон жұбы бар, электртерістігі үлкен атомдармен байланысқан сутек атомы арасында түзілетінін білесіңдер. О—Н байланысын мысалға ала отырып қарастырсақ, оттек пен сутек арасындағы электрон тығыздығы оттекке ығысып, оттек атомы жартылай (салыстырмалы) теріс, ал сутек атомы жартылай оң зарядқа ие болады О^δ+—Н^δ- да, басқа молекуланың қарама-қарсы зарядтарына тартылады.