If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Если вы используете веб-фильтр, пожалуйста, убедитесь, что домены *.kastatic.org и *.kasandbox.org разблокированы.

Основное содержание

Структурные формулы. Одинарные связи

Как обозначать одинарные связи, изображая валентные электроны точками. Создатели: Jay.

Транскрипция к видео

Сегодня вы увидите, как строить структурные формулы простых органических молекул с одинарными связями. К примеру, возьмем метан с молекулярной формулой CH4 и построим структурную формулу его молекулы. Для этого обратимся к органическим элементам периодической таблицы и найдем углерод. Как видите, углерод относится к IV группе, следовательно, атом углерода имеет 4 валентных электрона. Поэтому атом углерода с 4 валентными электронами вокруг него можно изобразить следующим образом. Из курса общей химии известно, что валентные электроны располагаются на внешнем энергетическом уровне, следовательно, атом углерода имеет на внешнем энергетическом уровне 4 валентных электрона. Далее рассмотрим водород, который находится в I группе периодической таблицы. Следовательно, атом водорода имеет 1 валентный электрон, и его можно изобразить следующим образом. Необходимо добавить еще 3 атома водорода до общего количества в 4 атома. Добавим их в формулу вместе с их валентными электронами. Теперь точки можно соединить с тем условием, что 2 валентных электрона представляют собой одинарную ковалентную связь. Итак, обозначим ковалентные связи здесь и здесь, затем еще две и получаем завершенную структурную формулу метана. Атом углерода окружен 8 электронами. Выделим электроны вокруг атома углерода. Итак, 2, 4, 6... 8. Вот так. 8 электронов делают атом углерода очень устойчивым. И если мы обратимся к периодической таблице, то поймем почему. Если обратить внимание на II период, то увидим, что у атома углерода следующее количество валентных электронов: 1, 2, 3... 4. Дополним их число до восьми: 5, 6, 7... 8. Выходит, что если атом углерода окружить 8 электронами, он приобретет электронную конфигурацию инертного газа и станет очень устойчивым, поскольку все орбитали внешнего энергетического уровня будут заполнены. Следовательно, максимальное число электронов для атома углерода составляет восемь, или по-научному, октет электронов. Если взять водород, то каждый атом водорода окружен 2 электронами. Найдем водород – он имеет 1 энергетический уровень и 1 электрон, а гелий имеет 2 электрона. Т. к. на первом энергетическом уровне располагается только s-орбиталь, а s-орбиталь может содержать не более 2 электронов, то при 2 электронах атом приобретает конфигурацию инертного газа, поэтому атом водорода становится устойчивым, будучи окружен всего 2 электронами. Рассмотрим еще структурную формулу, содержащую на этот раз азот. Молекулярная формула выглядит как CH3NH2, и построение структурной формулы вновь начинается с атома углерода по центру с 4 валентными электронами вокруг него. Нам известно о наличии вокруг этого атома углерода 3 атомов водорода, имеющих по 1 валентному электрону, которые можно изобразить следующим образом. Справа изобразим азот. Найдём его в периодической таблице. Азот относится к V группе, следовательно, обладает 5 валентными электронами. Обозначим их: 1, 2, 3, 4... 5. Остались еще 2 не включенных в формулу атома водорода, которые может присоединить атом азота. Поэтому изобразим атомы водорода здесь и здесь, а затем соединим точки и получим структурную формулу. Также можно проверить, соблюдается ли правило октета: имеют ли углерод и азот по 8 электронов. Давайте проверим. Здесь 2 электрона. Итак, 2, 4... 6 и 8. Азот относится ко II периоду и также следует правилу октета согласно формуле. Рассмотрим пример с кислородом. К примеру, давайте построим структурную формулу метанола. Итак, молекулярная формула метанола – CH3OH. Вновь начнем с атома углерода, имеющего 4 валентных электрона, и 3 атомов водорода, имеющих по 1 валентному электрону. Изобразим эти атомы водорода. Затем нужно найти кислород в периодической таблице. Кислород находится в VI группе и обладает 6 валентными электронами, правда ведь? Посмотрите 6-я группа и 6 валентных электронов. Изобразим кислород и его 6 валентных электронов. Таким образом, 1, 2, 3, 4, 5... 6. Осталось изобразить 1 атом водорода. У атома кислорода остался 1 валентный электрон, куда его можно присоединить? Вновь можно соединить точки и увидеть одинарные ковалентные связи в молекуле. Вот одна связь, вот другая. Углерод связан с кислородом, а кислород – с водородом. Проверим соблюдение правила октета. Вокруг атома углерода 8 электронов, вокруг кислорода их 2, 4, 6 и 8. Кислород следует правилу октета. При построении структурных формул не обязательно начинать с изображения отдельных атомов и подсчета электронов. Просто рисуйте. Возьмем, к примеру, C2H6. Это этан. Используем другой метод, сразу начав рисовать связи. Есть 2 атома углерода, которые, скорее всего, соединены друг с другом. Есть также 6 атомов водорода. Если рассмотривать возможности их присоединения, то разместить их можно только вокруг атомов углерода следующим образом. При этом каждый атом углерода получит свой октет электронов. Это и есть структурная формула этана. Чтобы убедиться в правильности формулы, можно проверить число валентных электронов. Рассмотрим каждый атом углерода. Каждый атом углерода обладает 4 валентными электронами, а таких атомов в формуле два. Два атома углерода обладают 8 валентными электронами. Каждый атом водорода обладает 1 валентным электроном, а таких атомов 6. Следовательно, общее число валентных электронов у водорода – 6. Всего валентных электронов 14. Используя структурную формулу, можно убедиться в том, что она содержит верное число валентных электронов, а именно 14. Считаем. Здесь 2... 4, 6, 8, 10, 12... 14. Следовательно, число валентных электронов в структурной формуле правильное. Кроме того, каждый атом углерода окружен 8 электронами, что подтверждает правильность структурной формулы.