Дәріс мақсаты: Органикалық реакциялардың механизмдерін түсіндіру

1 . Органикалық реакциялардың механизмдері

2. Химиялық реакциялардың энергетикасы

3. Химиялық реакциялардың кинетикасы

4. Қолданылуы

Бір бірінен электрондық құрылысы мен байланысқан атомдардың әсерлесу механизмімен айырылатын химиялық байланыстардың негізгі типтері болып, коваленттік және иондық байланыстар саналады.

Байланыс типі көбінесе байланыс түзуге қатысатын элементтердің электртерістілігінің түрлілігімен анықталынады:

• Иондардың электростатикалық тартылуына негізделген химиялық байланысты, иондық байланыс деп атаймыз.

Мұндай байланыс байланысатын атомдардың электртерістіліктерінің үлкен айырмашылықтарында (>2), электртерістілігі аздау атом өзінің валенттік электрондарын толық беріп катионға айналған кезде, ал басқа, электртерістілігі көбірек атом, ол электрондарды қосып алып анионға айналған кезде пайда болады.Мысалы, натрий хлоридінде NaCl атомдардың электртерістілігінің айырмашылығы мынаған тең:Na атомы (сыртқы деңгейінде 1 электрон) және Cl атомы (7 сыртқы электрондар) сыртқы электрондық қабаттары аяқталған Na⁺ және Cl^- иондарына айналады (8 электроннан), олардың арасында электростатикалық  тартылыс пайда болады, яғни иондық байланыс.

Иoндық байланыстың кеңістіктік бағыты болмайды, өйткені әр ион керіиондардың кейбір санымен байланысқан, олардың әсерлесу күші қашықтыққа тәуелді (Кулон заңы). Сондықтан иондық-байланысқан қосылыстарда молекулалық құрылымы жоқ және өздері иондық кристалл торлар түзетін, қатты заттар болады, жоғары балқу және қайнау температураларында, олар жоғарыполярлы, көбінде тұзтәріздес, сулы ерітінділерінде электрөткізгіш болады. Тек иондық байланысқан қосылыстар болмайды.Органикалық қосылыстарда иондық байланыстар сирек кездеседі, өйткені көміртегі атомы электрондарды не беруге, не қосып алуға, не ион түзетін электрондар қосып алуға бейім емес.Органикалық қосылыстарда бұл байланыстың типі негізгі болып табылады. Коваленттік байланыс электртерістілігінің айырмашылығы қалыпты азырақ атомдардың арасында туындайды ( < 2), мысалы, С және Н, С және О, С және N, C және Cl, N және O және т.б., олар ортақ электрон жұптарының арқасында химиялық байланыс түзеді:

• Байланысқан атомдардың электрон жұптарының ортақтасуының арқасында пайда болған байланыс, ковалентті деп аталады.

Бұл байланыс екі атом ядроларының ортақ электрон жұбына қарай электростатикалық тартылу ретінде қарастырылуы мүмкін. Коваленттік байланыс, иондық байланысқа қарағанда, белгілі бір бағыттылығы бар (атомнан атомға қарай), және оны сол бағытты көрсететін валенттік сызықпен белгілейді: Cl - Cl, H - CH₃.
Иондық байланыс  ион зарядтарының белгілерімен нақтырақ көрсетіледі: Na⁺Cl^-Коваленттік қосылыстарға молекулалық құрылым тән (молекулалық кристалл торлар), олардың қайнау және балқу температуралары төмен болады. Ондай қосылыстар аз полярлы, суда жаман ериді, олардың ерітінділері электр тоғын өткізбейді. Коваленттік байланысқа тән қасиеттер – бағытталғандығы, қанығуы, полярлығы, полярланулығы – органикалық қосылыстардың химиялық және физикалық қасиеттерін анықтайды. Байланыстың бағытталғандығы органикалық қосылыстардың молекулалық құрылымын, олардың молекулаларының геометриялық формасын белгілейді. Екі байланыс арасындағы бұрыш валеттік бұрыш деп аталады. Қанығуы – атомдардың белгілі бір шектелген санда коваленттік байланыс түзу қабілеті. Атомдармен түзілген байланыстардың саны олардың сыртқы атомдық орбитальдар санымен шектелген. Байланыстардың полярлығы атомдардың электртерістілігінің айырмашылығы салдарынан электрон тығыздығының біркелкі емес тарауына байланысты болады. Осы белгі бойынша ковалентті байланыстар полярсыз және полярлы болып бөлінеді. Байланыстың полярланулығы сыртқы электр өрісінің әсерінен байланыс электрондарының, сондай-ақ басқа әсер ететін бөлшектің ығысуымен көрсетіледі. Полярланулығы электрондардың қозғалғыштығымен анықталынады. Электрондар неғұрлым қозғалғыш болса, соғұрлым олар ядролардан алысырақ орналасады. Коваленттік байланыстардың полярлығы мен полярланулығы молекулалардың полярлы реагенттерге деген реакциялық мүмкіндігін анықтайды.                       Коваленттік байланыстың маңызды сандық сипаттамаларына байланыс энергиясы, оның ұзындығы және дипольдік момент жатады.

Байланыс энергиясы – бұл байланыс түзілген кезде бөлінетін немесе екі байланысқан атомдарды айыру үшін қажет энергия. Байланыс энегиясы оның мықтылығын сипаттайды.

• Байланыс ұзындығы – байланысқан атомдарының центрлерінің ара қашықтығы. Ұзындық неғұрлым аз болса, соғұрлым химиялық байланыс мықтырақ болады.
• Байланыстың дипольдік моменті () – байланыстың полярлығын сипаттайтын векторлық шама.

Вектор ұзындығы электрондық тығыздығының ығысуы кезінде атомдар алатын, байланыс ұзындығының  l  эффективті зарядқа  q туындысына тең:  = lq. Дипольдік моментінің векторы оң зарядтан теріс зарядқа бағытталған. Барлық байланыстардың дипольдік моменттерінің векторлық қосындысы кезінде молекуланың дипольдік моментін алады. Байланыстардың сипаттамаларына олардың жұптылығы әсер етеді:

• Байланыс энергиясы қатарда өседі: ;

Байланыс ұзындығы кері бағытта өседі: .

Полярсыз (симметриялы) ковалентті байланыс –  электртерістілігі бірдей атомдардың арасындағы байланыс, яғни, ядролар мен атомдардың арасында электрондық тығыздығы біртекті таралады.

Ондай байланыстардың дипольдік моменті 0-ге тең.

Қаныққан көмірсутектердегі байланысы (мысалы, СН₄) полярсыз деп есептелінеді,

Айта кететін жағдай, қанықпаған көмірсутектерде  көміртегінің электртерістілігі жоғарырақ және СН байланысы полярлы әсіресе, егер Н атомы үш байланысы  бар көміртегімен байланысқан.

Полярлы (симметриялы емес) ковалентті байланыс - электртерістілігі әр түрлі және ортақ электрон жұбтары симметриялы емес таралатын  атомдардың арасындағы байланыс Бұндай байланыстың электрондық тығыздығы электртерістілігі жоғарырақ атомға қарай ығысқан, бұл ондағы бөлшектік теріс зарядының пайда болуына әкеледі  (дельта минус), ал электртерістілігі төменірек атомда – бөлшектік оң зарядтың пайда болуына әкеледі  (дельта плюс): Неғұрлым байланысқан атомдардың электртерістілігі жоғары болса, соғұрлым байланыстың полярлығы жоғары және дипольдік моменті көбірек болады. Белгілері бойынша қарама қарсы бөлшектік зарядтар арасында байланыстың мықтылығын жоғарылататын қосымша тартылыс күштері әсер етеді.

Өзін-өзі бақылау сұрақтары:

1 . Органикалық реакциялардың механизмдері

2. Химиялық реакциялардың энергетикасы

3. Химиялық реакциялардың кинетикасы

4. Қолданылуы