שיטת קשרי הערכיות מאפשרת להסביר חזותית את המאפיינים המרחביים של מולקולות רבות. עם זאת, הרעיון הרגיל של צורות האורביטלים אינו מספיק כדי לענות על השאלה מדוע, אם לאטום המרכזי יש שונה - ס, ע, ד- אורביטלים ערכיים, הקשרים הנוצרים על ידו במולקולות עם אותם תחליפים מתגלים כשווים באנרגיה ובמאפיינים המרחביים שלהם. בשנות העשרים של המאה ה-19, לינוס פאולינג הציע את הרעיון של הכלאה של אורביטלים אלקטרונים. הכלאה מובנת כמודל מופשט של יישור של אורביטלים אטומיים בצורה ואנרגיה.

דוגמאות לצורת אורביטלים היברידיים מוצגות בטבלה 5.

טבלה 5. היברידי sp, sp 2 , sp 3 אורביטלים

המושג הכלאה נוח לשימוש כאשר מסבירים את הצורה הגיאומטרית של מולקולות ואת גודל זוויות הקשר (דוגמאות למשימות 2-5).

אלגוריתם לקביעת הגיאומטריה של מולקולות בשיטת VS:

א. קבע את האטום המרכזי ואת מספר קשרי σ עם אטומים סופיים.

ב. חבר תצורות אלקטרוניות של כל האטומים המרכיבים את המולקולה ודימויים גרפיים של רמות אלקטרוניות חיצוניות.

V. על פי עקרונות שיטת VS, היווצרות כל קשר דורשת זוג אלקטרונים, במקרה הכללי, אחד מכל אטום. אם אין מספיק אלקטרונים בלתי מזווגים עבור האטום המרכזי, יש להניח שהאטום מתרגש עם מעבר של אחד מצמד האלקטרונים לרמת אנרגיה גבוהה יותר.

ד. הצע את הצורך והסוג של הכלאה, תוך התחשבות בכל הקשרים, ולמרכיבי התקופה הראשונה, אלקטרונים לא מזווגים.

ה.התבסס על המסקנות לעיל, תאר את האורביטלים האלקטרוניים (היברידיים או לא) של כל האטומים במולקולה ואת החפיפה שלהם. עשה מסקנה לגבי הגיאומטריה של המולקולה והערך המשוער של זוויות הקשר.

ה. קבע את מידת הקוטביות של הקשר על סמך ערכי האלקטרושליליות של אטומים (טבלה 6) קבע את נוכחותו של מומנט דיפול על סמך מיקום מרכזי הכובד של המטענים החיוביים והשליליים ו/או הסימטריה של המולקולה.

טבלה 6. ערכי אלקטרוניקה של אלמנטים מסוימים על פי Pauling

דוגמאות למשימות

תרגיל 1. תאר את הקשר הכימי במולקולת CO בשיטת BC.

פתרון (איור 25)

א. חבר את התצורות האלקטרוניות של כל האטומים המרכיבים את המולקולה.

ב. כדי ליצור קשר, יש צורך ליצור זוגות אלקטרונים חברתיים

איור 25. סכימה של יצירת קשר במולקולת CO (ללא הכלאה של אורביטלים)

מסקנה: במולקולת CO קיים קשר משולש C≡O

עבור מולקולת CO, אנו יכולים להניח את הנוכחות sp-הכלאה של האורביטלים של שני האטומים (איור 26). אלקטרונים מזווגים שאינם משתתפים ביצירת הקשר מופעלים spמסלול היברידי.

איור 26. סכימה של יצירת קשר במולקולת CO (בהתחשב בהכלאה של אורביטלים)

משימה 2.בהתבסס על שיטת VS, הצע את המבנה המרחבי של מולקולת BeH 2 וקבע אם המולקולה היא דיפול.

פתרון הבעיה מוצג בטבלה 7.

טבלה 7. קביעת הגיאומטריה של מולקולת BeH 2

	תצורה אלקטרונית		הערות
א.			האטום המרכזי הוא בריליום. הוא צריך ליצור שני קשרי ϭ עם אטומי מימן
ב.	ח: 1 ס 1 להיות: 2 ס 2		לאטום המימן יש אלקטרון לא מזווג, לאטום הבריליום יש את כל האלקטרונים מזווגים, יש להעביר אותו למצב נרגש
V.	ח: 1 ס 1 להיות*: 2 ס 1 2ע 1		אם אטום מימן אחד נקשר לבריליום על חשבון 2 ס-אלקטרון של בריליום, והשני - עקב 2 ע-אלקטרון של בריליום, אז למולקולה לא תהיה סימטריה, שאינה מוצדקת מבחינה אנרגטית, וקשרי Be-H לא יהיו שווים.
G.	ח: 1 ס 1 Be*: 2( sp) 2		יש להניח ששם sp- הכלאה
ד.			שתיים sp-אורביטלים היברידיים ממוקמים בזווית של 180 מעלות, מולקולת BeH 2 היא ליניארית
ה.		אלקטרונית השליליות χ H = 2.1, χ Be = 1.5, לכן הקשר הוא קוטבי קוולנטי, צפיפות האלקטרונים מוסטת לאטום המימן, מטען שלילי קטן δ– מופיע עליו. על אטום הבריליום δ+. מאז מרכזי הכובד של חיובי ו מטען שליליחופפים (זה סימטרי), המולקולה אינה דיפול.

נימוק דומה יעזור לתאר את הגיאומטריה של מולקולות עם sp 2 - ו sp 3 אורביטלים היברידיים (טבלה 8).

טבלה 8. גיאומטריה של מולקולות BF 3 ו-CH 4

משימה 3.בהתבסס על שיטת VS, הצע את המבנה המרחבי של מולקולת H 2 O וקבע אם המולקולה היא דיפול. ישנם שני פתרונות אפשריים, הם מוצגים בטבלאות 9 ו-10.

טבלה 9. קביעת הגיאומטריה של מולקולת H 2 O (ללא הכלאה מסלולית)

	תצורה אלקטרונית	תמונה גרפיתאורביטלים ברמה החיצונית	הערות
א.
ב.	ח: 1 ס 1O:2 ס 2 2ע 4
V.			יש מספיק אלקטרונים לא מזווגים כדי ליצור שני קשרי ϭ עם אטומי מימן.
G.			ניתן להזניח הכלאה.
ד.
ה.

לפיכך, למולקולת מים חייבת להיות זווית קשר של כ-90°. עם זאת, הזווית בין קשרים היא בערך 104°.

ניתן להסביר זאת

1) דחייה של אטומי מימן מרווחים קרובים.

2) הכלאה של אורביטלים (טבלה 10).

טבלה 10. קביעת הגיאומטריה של מולקולת H 2 O (בהתחשב בהכלאה של אורביטלים)

	תצורה אלקטרונית	ייצוג גרפי של אורביטלים ברמה החיצונית	הערות
א.			האטום המרכזי הוא חמצן. הוא צריך ליצור שני קשרי ϭ עם אטומי מימן.
ב.	ח: 1 ס 1O:2 ס 2 2ע 4		לאטום המימן יש אלקטרון לא מזווג, לאטום החמצן יש שני אלקטרונים לא מזווגים.
V.			לאטום המימן יש אלקטרון לא מזווג, לאטום החמצן יש שני אלקטרונים לא מזווגים.
G.			זווית של 104 מעלות מרמזת על הנוכחות sp 3 - הכלאה.
ד.			שתיים spאורביטלים 3-היברידיים ממוקמים בזווית של כ-109°, מולקולת H 2 O קרובה לטטרהדרון בצורתה, הירידה בזווית הקשר מוסברת על ידי השפעת זוג אלקטרונים שאינו מקשר.
ה.		אלקטרונית השליליות χ H = 2.1, χ O = 3.5, לכן הקשר הוא קוטבי קוולנטי, צפיפות האלקטרונים מוסטת לאטום החמצן, מופיע עליו מטען שלילי קטן 2δ– על אטום המימן δ+. מכיוון שמרכזי הכובד של המטען החיובי והשלילי אינם חופפים (הוא אינו סימטרי), המולקולה היא דיפול.

נימוק דומה מאפשר להסביר את זוויות הקשר במולקולת האמוניה NH 3 . הכלאה הכוללת בודדים זוגות אלקטרונים, מניחים בדרך כלל רק עבור האורביטלים של האטומים של היסודות של התקופה II. זוויות קשר במולקולות H 2 S = 92°, H 2 Se = 91°, H 2 Te = 89°. אותו הדבר נצפה בסדרות NH 3 , РH 3 , AsH 3 . כאשר מתארים את הגיאומטריה של מולקולות אלו, באופן מסורתי לא פונים למושג הכלאה או מסבירים את הירידה בזווית הטטרהדרלית על ידי ההשפעה הגוברת של הזוג הבודד.

מושג הכלאה

הרעיון של הכלאה של אורביטלים אטומיים ערכייםהוצע על ידי הכימאי האמריקני לינוס פאולינג כדי לענות על השאלה מדוע, אם לאטום המרכזי יש אורביטלים ערכיים שונים (s, p, d), הקשרים הנוצרים על ידו במולקולות פוליאטומיות עם אותם הליגנדים שווים במאפיינים האנרגיה והמרחביים שלהם. .

רעיונות לגבי הכלאה הם מרכזיים בשיטת קשרי הערכיות. הכלאה עצמה אינה תהליך פיזיקלי אמיתי, אלא רק מודל נוח המאפשר להסביר את המבנה האלקטרוני של מולקולות, בפרט, שינויים היפותטיים של אורביטלים אטומיים במהלך היווצרות של קשר כימי קוולנטי, בפרט, יישור של כימיקלים. אורכי קשר וזוויות קשר במולקולה.

מושג ההכלאה יושם בהצלחה בתיאור האיכותי של מולקולות פשוטות, אך הוא הורחב מאוחר יותר למורכבות יותר. שלא כמו התיאוריה של אורביטלים מולקולריים, היא אינה כמותית לחלוטין, למשל, היא אינה מסוגלת לחזות את ספקטרום הפוטואלקטרון של אפילו מולקולות פשוטות כמו מים. הוא משמש כיום בעיקר למטרות מתודולוגיות ובכימיה אורגנית סינתטית.

עקרון זה בא לידי ביטוי בתיאוריית גילספי-ניהולם של דחייה של זוגות אלקטרונים. ראשון והכי כלל חשובאשר נוסחה כך:

"זוגות אלקטרוניים לוקחים סידור כזה על מעטפת הערכיות של האטום, שבו הם רחוקים זה מזה ככל האפשר, כלומר, זוגות אלקטרונים מתנהגים כאילו הם דוחים זה את זה."

הכלל השני הוא זה "כל זוגות האלקטרונים הכלולים במעטפת האלקטרונים הערכית נחשבים לממוקמים באותו מרחק מהגרעין".

סוגי הכלאה

הכלאה sp

מתרחש בעת ערבוב אחד s- ואחד p-אורביטלים. נוצרים שני אורביטלים אטומיים sp-אטומיים שוות ערך, הממוקמים באופן ליניארי בזווית של 180 מעלות ומכוונים לכיוונים שונים מגרעין אטום הפחמן. שני האורביטלים הלא-היברידיים הנותרים ממוקמים במישורים בניצב זה לזה ומשתתפים ביצירת קשרי π, או שהם תפוסים על ידי זוגות בודדים של אלקטרונים.

הכלאה sp 2

מתרחש בעת ערבוב s- ושני p-אורביטלים אחד. שלושה אורביטלים היברידיים נוצרים עם צירים הממוקמים באותו מישור ומכוונים לקודקודי המשולש בזווית של 120 מעלות. מסלול ה-p-אטומי הלא-היברידי מאונך למישור ובדרך כלל משתתף ביצירת קשרי π

הכלאה sp 3

מתרחשת בעת ערבוב s- ושלושה p-אורביטלים אחד, ויוצרים ארבעה אורביטלים היברידיים sp3 בעלי צורה ואנרגיה שווים. הם יכולים ליצור ארבעה קשרי σ עם אטומים אחרים או להיות מלאים בזוגות בודדים של אלקטרונים.

הצירים של אורביטלים היברידיים sp3 מכוונים לקודקודים של טטרהדרון רגיל. הזווית הטטרהדרלית ביניהם היא 109°28", התואמת לאנרגיית דחיית האלקטרונים הנמוכה ביותר. אורביטלים של Sp3 יכולים גם ליצור ארבעה קשרי σ עם אטומים אחרים או להיות מלאים בזוגות אלקטרונים לא משותפים.

הכלאה וגיאומטריה מולקולרית

רעיונות לגבי הכלאה של אורביטלים אטומיים עומדים בבסיס התיאוריה של גילספי-ניהולם של דחייה של זוגות אלקטרונים. כל סוג של הכלאה תואם אוריינטציה מרחבית מוגדרת בקפדנות של האורביטלים ההיברידיים של האטום המרכזי, המאפשרת להשתמש בו כבסיס למושגים סטריאוכימיים בעולם. כימיה אורגנית.

הטבלה מציגה דוגמאות להתאמה בין סוגי ההכלאה הנפוצים ביותר לבין המבנה הגיאומטרי של מולקולות, בהנחה שכל האורביטלים ההיברידיים משתתפים ביצירת קשרים כימיים (אין זוגות אלקטרונים לא משותפים).

סוג הכלאה	מספר אורביטלים היברידיים	גֵאוֹמֶטרִיָה	מִבְנֶה	דוגמאות
sp	2	ליניארי		BeF 2, CO 2, NO 2 +
sp 2	3	מְשּוּלָשׁ		BF 3, NO 3 -, CO 3 2-
sp 3	4	טטרהדרלית		CH 4, ClO 4 -, SO 4 2-, NH 4 +
dsp2	4	ריבוע שטוח		Ni(CO) 4 , XeF 4
sp 3 ד	5	משושה		PCl 5, AsF 5
sp 3 d 2	6	אוקטהדרלה		SF 6 , Fe(CN) 6 3- , CoF 6 3-

קישורים

סִפְרוּת

• פאולינג ל.אופי הקשר הכימי / פר. מאנגלית. M. E. Dyatkina. אד. פרופ' יא ק סירקינה. - M.; ל.: גושימיזדאת, 1947. - 440 עמ'.
• פאולינג ל.כימיה כללית. לְכָל. מאנגלית. - מ.: מיר, 1974. - 846 עמ'.
• מינקין וי, סימקין בי יא, מיניייב ר' מ.תורת המבנה של מולקולות. - רוסטוב-על-דון: הפניקס, 1997. - ש' 397-406. - ISBN 5-222-00106-7
• גילספי ר.גיאומטריה של מולקולות / פר. מאנגלית. E. Z. Zasorina and V. S. Mastryukov, ed. יו. א. פנטינה. - מ.: מיר, 1975. - 278 עמ'.

ראה גם

הערות

קרן ויקימדיה. 2010 .

הכלאה של אורביטלים אטומיים וגיאומטריה של מולקולות

מאפיין חשוב של מולקולה המורכבת מיותר משני אטומים הוא שלה תצורה גיאומטרית.זה מוגדר הסדר הדדיאורביטלים אטומיים המעורבים ביצירת קשרים כימיים.

חפיפה של ענני אלקטרונים אפשרית רק עם אוריינטציה הדדית מסוימת של ענני אלקטרונים; במקרה זה, אזור החפיפה ממוקם בכיוון מסוים ביחס לאטומים המקיימים אינטראקציה.

טבלה 1 הכלאה של אורביטלים ותצורה מרחבית של מולקולות

לאטום הבריליום הנרגש יש את התצורה 2s 1 2p 1, אטום הבור הנרגש - 2s 1 2p 2 ואטום הפחמן הנרגש - 2s 1 2p 3. לכן, אנו יכולים להניח שלא אותו, אלא אורביטלים אטומיים שונים יכולים להשתתף ביצירת קשרים כימיים. לדוגמה, בתרכובות כמו BeCl 2, BeCl 3, CCl 4 צריכים להיות קשרים בעלי חוזק וכיוונים לא שווים, וקשרי σ מ-p-orbitals צריכים להיות חזקים יותר מקשרים מ-s-orbitals, מכיוון עבור p-orbitals, ישנם תנאים נוחים יותר לחפיפה. עם זאת, הניסיון מלמד שבמולקולות המכילות אטומים מרכזיים עם אורביטלים ערכיים שונים (s, p, d), כל הקשרים שווים. ההסבר לכך ניתן על ידי סלייטר ופולינג. הם הגיעו למסקנה שאורביטלים שונים, שאינם שונים מאוד באנרגיה, יוצרים מספר מקביל של אורביטלים היברידיים. אורביטלים היברידיים (מעורבים) נוצרים מאורביטלים אטומיים שונים. מספר האורביטלים ההיברידיים שווה למספר האורביטלים האטומיים המעורבים בהכלאה. אורביטלים היברידיים זהים בצורת ענן האלקטרונים ובאנרגיה. בהשוואה לאורביטלים אטומיים, הם מוארכים יותר בכיוון היווצרות של קשרים כימיים ולכן גורמים לחפיפה טובה יותר של ענני אלקטרונים.

הכלאה של אורביטלים אטומיים דורשת אנרגיה, ולכן אורביטלים היברידיים באטום מבודד אינם יציבים ונוטים להפוך ל-AOs טהורים. כאשר נוצרים קשרים כימיים, אורביטלים היברידיים מתייצבים. בשל הקשרים החזקים יותר שנוצרים על ידי האורביטלים ההיברידיים, משתחררת יותר אנרגיה מהמערכת ולכן המערכת הופכת יציבה יותר.

הכלאה sp מתרחשת, למשל, ביצירת הלידים Be, Zn, Co ו-Hg (II). IN מצב ערכיותכל הלידי המתכת מכילים s ואלקטרונים בלתי מזווגים ברמת האנרגיה המתאימה. כאשר נוצרת מולקולה, s-ו-p-אורbital אחד יוצרים שני sp-orbitals היברידיים בזווית של 180 o.

איור 3 sp orbitals היברידיים

נתוני ניסוי מראים שכל ההלידים Be, Zn, Cd ו-Hg(II) הם ליניאריים ושני הקשרים באותו אורך.

הכלאה sp 2

כתוצאה מהכלאה של s-orbital אחד ושני p-orbitals, נוצרים שלושה אורביטלים היברידיים sp 2, הממוקמים באותו מישור בזווית של 120° זה לזה. זוהי, למשל, התצורה של מולקולת BF 3:

איור.4הכלאה sp 2

הכלאה sp 3

הכלאה sp 3 אופיינית לתרכובות פחמן. כתוצאה מהכלאה של s-orbital אחד ושלושה

p-אורביטלים, נוצרים ארבעה sp 3 -אורביטלים היברידיים, המכוונים לקודקודי הטטרהדרון עם זווית בין האורביטלים של 109.5 o. הכלאה מתבטאת בהשקילות מוחלטת של הקשרים של אטום הפחמן עם אטומים אחרים בתרכובות, למשל ב-CH 4, CCl 4, C (CH 3) 4 וכו'.

איור.5הכלאה sp 3

אם כל האורביטלים ההיברידיים קשורים לאותם אטומים, אז הקשרים אינם שונים זה מזה. במקרים אחרים מתרחשות סטיות קטנות מזוויות קשר סטנדרטיות. לדוגמה, במולקולת מים H 2 O חמצן - sp 3 -hybrid, ממוקם במרכז טטרהדרון לא סדיר, שבקודקודיו "נראים" שני אטומי מימן ושני זוגות בודדים של אלקטרונים (איור 2). צורת המולקולה היא זוויתית, אם מסתכלים על מרכזי האטומים. זווית הקשר של HOH היא 105°, שזה די קרוב ל ערך תיאורטי 109 בערך.

איור 6 sp 3 הכלאה של אטומי חמצן וחנקן במולקולות א) H 2 O ו- b) NCl 3.

אם לא הייתה הכלאה ("יישור" אג"ח O-H), זווית הקשר HOH תהיה 90° מכיוון שאטומי המימן יהיו מחוברים לשני אורביטלים p מאונכים זה לזה. במקרה הזה, העולם שלנו כנראה היה נראה אחרת לגמרי.

תיאוריית ההכלאה מסבירה את הגיאומטריה של מולקולת האמוניה. כתוצאה מהכלאה של 2s ושלושה אורביטלי חנקן 2p, נוצרים ארבעה אורביטלים היברידיים sp 3. התצורה של המולקולה היא טטרהדרון מעוות, שבו שלושה אורביטלים היברידיים משתתפים ביצירת קשר כימי, והרביעי עם זוג אלקטרונים לא. זוויות ביניהן קשרי N-Hלא שווה ל-90 o כמו בפירמידה, אבל לא שווה ל-109.5 o, המקביל לטטרהדרון.

איור 7 sp 3 - הכלאה במולקולת האמוניה

כאשר אמוניה מקיימת אינטראקציה עם יון מימן, נוצר יון אמוניום כתוצאה מאינטראקציה של תורם-מקבל, שתצורתו היא טטרהדרון.

הכלאה מסבירה גם את ההבדל בזווית ביניהן אג"ח O-Hבמולקולת מים פינתית. כתוצאה מהכלאה של 2s ושלושה אורביטלי חמצן 2p, נוצרים ארבעה אורביטלים היברידיים sp 3, מתוכם רק שניים מעורבים ביצירת קשר כימי, מה שמוביל לעיוות של הזווית המקבילה לטטרהדרון.

איור.8הכלאה sp 3 במולקולת מים

הכלאה יכולה לכלול לא רק s-ו-p-, אלא גם d-ו-f-אורביטלים.

עם הכלאה sp 3 d 2, נוצרים 6 עננים שווים. זה נצפה בתרכובות כגון 4-, 4-. במקרה זה, למולקולה יש תצורה של אוקטהדרון:

אורז. 9 d 2 sp 3 -הכלאה ביון 4-

רעיונות על הכלאה מאפשרים להבין תכונות כאלה של מבנה מולקולות שלא ניתן להסבירן בדרך אחרת.

הכלאה של אורביטלים אטומיים (AO) מובילה להזזה של ענן האלקטרונים לכיוון היווצרות קשר עם אטומים אחרים. כתוצאה מכך, האזורים החופפים של אורביטלים היברידיים מתבררים כגדולים יותר מאשר עבור אורביטלים טהורים, וחוזק הקשר עולה.

הוראה

שקול מולקולה של הפחמימן הרווי הפשוט ביותר, מתאן. זה נראה כך: CH4. המודל המרחבי של מולקולה הוא טטרהדרון. אטום פחמן יוצר קשרים עם ארבעה אטומי מימן שאורכם ואנרגיה זהים לחלוטין. בהם, על פי הדוגמה שלעיל, משתתפים 3 - P אלקטרונים ו-1 S - אלקטרון, שהאורביטל שלו התחיל להתאים בדיוק לאורביטלים של שלושת האלקטרונים האחרים כתוצאה ממה שקרה. סוג זה של הכלאה נקרא הכלאה sp^3. זה טבוע בכל האולטימטיבי.

אבל הנציג הפשוט ביותר של בלתי רווי - אתילן. הנוסחה שלו היא כדלקמן: C2H4. איזה סוג הכלאה טבוע בפחמן במולקולה של החומר הזה? כתוצאה מכך נוצרים שלושה אורביטלים בצורה של "שמיניות" אסימטריות השוכבות באותו מישור בזווית של 120 ^ 0 זה לזה. הם נוצרו על ידי 1 - S ו-2 - P אלקטרונים. ה-P השלישי האחרון - האלקטרון לא שינה את המסלול שלו, כלומר, הוא נשאר בצורה של "שמונה" רגיל. סוג זה של הכלאה נקרא הכלאה sp^2.

איך נוצרים קשרים במולקולה? שני אורביטלים הכלאיים של כל אטום נכנסו עם שני אטומי מימן. המסלול ההכלאה השלישי יצר קשר עם אותו מסלול של אחר. האם ה-R הנותרים הם אורביטלים? הם "נמשכים" זה לזה משני צידי מישור המולקולה. נוצר קשר בין אטומי הפחמן. זה האטומים עם קשר "כפול" ש-sp^2 טבוע בו.

ומה קורה במולקולת האצטילן או? הנוסחה שלו היא כדלקמן: C2H2. בכל אטום פחמן, רק שני אלקטרונים עוברים הכלאה: 1 - S ו-1 - P. שני האורביטלים הנותרים שנשמרו בצורה של "שמיניות רגילות" החופפות במישור המולקולה ומשני צידיה. לכן סוג זה של הכלאה נקרא sp - הכלאה. הוא טבוע באטומים בעלי קשר משולש.

את כל מילים, הקיים בשפה מסוימת, ניתן לחלק למספר קבוצות. זה חשוב בקביעת משמעות ופונקציות דקדוקיות כאחד. מילים. מקצה אותו למשהו מסוים סוּג, אתה יכול לשנות אותו בהתאם לכללים, גם אם לא ראית אותו קודם. סוגי אלמנטים מיליםהלקסיקולוגיה עוסקת בהרכב הרנוגו של השפה.

אתה תצטרך

• - טקסט;
• - מילון.

הוראה

בחר את המילה שברצונך להקליד. השתייכותו לחלק דיבור כזה או אחר עדיין לא משחקת תפקיד, כמו גם צורתו ותפקודו במשפט. זה יכול להיות כל מילה. אם זה לא מצוין במשימה, כתוב את הראשון שנתקל בו. קבע אם הוא נותן שם לאובייקט, איכות, פעולה או לא. עבור הגדרה זו, הכל מיליםמחולקים למשמעותיים, פרונומינליים, ספרות, שירות וסירוגין. לראשון סוּגכוללים שמות עצם, שמות תואר, פעלים ו. הם מציינים שמות של חפצים, תכונות ופעולות. הסוג השני של מילים בעלות פונקציית שם הוא פרונומינלי. היכולת לתת שם נעדרת בסוגי ביניים ושירותים. אלו הן קבוצות קטנות יחסית של מילים, אבל הן נמצאות בכל אחד.

קבע אם אתה יכול מילה נתונהלהביע מושג. לתכונה זו יש מיליםיחידות משמעותיות מסוג משמעותי, כי הן מהוות את הטווח הרעיוני של כל שפה. עם זאת, כל מספר שייך גם הוא לקטגוריית המושגים, ובהתאם, נושא גם את הפונקציה הזו. גם למילים פונקציונליות יש את זה, אבל לכינויים ולקריות ביניים אין.

שקול איך המילה הייתה נראית לו הייתה במשפט. יכול להיות? זו יכולה להיות כל מילה מסוג משמעותי. אבל אפשרות זו נמצאת גם בספרה, כמו גם בספרה. והנה הרשמיים מיליםממלאים תפקיד עזר, הם לא יכולים להיות הנושא, ולא החברים המשניים של המשפט, כמו גם קריאות ביניים.

לנוחות, אתה יכול לעשות צלחת של ארבע עמודות של שש שורות. בשורה העליונה, שמות את העמודות המתאימות "סוגי מילים", "שם", "מושג" ו"יכול להיות חבר במשפט". בעמודה השמאלית הראשונה רשמו את שמות סוגי המילים, יש חמישה בסך הכל. קבע אילו פונקציות יש למילה הנתונה ואילו לא. בעמודה המתאימה, שים את הפלוסים ו. אם יש פלוסים בכל שלוש העמודות, אז זה סוג משמעותי. הפלוסים הפרנומינליים יהיו בעמודה הראשונה והשלישית, בשנייה ובשלישית. שֵׁרוּת מיליםיכול רק לבטא את הרעיון, כלומר, יש להם פלוס אחד בעמודה השנייה. מול קריאות ביניים בכל שלושת הטורים יהיו מינוסים.

סרטונים קשורים

הכלאה היא תהליך השגת הכלאים - צמחים או בעלי חיים שמקורם בחצייה זנים שוניםוגזעים. המילה היברידית (היברידית) עם לָטִינִיתמתורגם כ"מיקס".

הכלאה: טבעית ומלאכותית

תהליך ההכלאה מבוסס על שילוב בתא אחד של החומר הגנטי של תאים שונים מיחידים שונים. יש הבדל בין תוך ספציפי למרוחק, שבו מתרחש חיבור של גנומים שונים. בטבע, הכלאה טבעית התרחשה וממשיכה להתרחש ללא התערבות אנושית כל הזמן. זה היה על ידי הכלאה בתוך מין שהצמחים השתנו והשתפרו והופיעו זנים וגזעים חדשים של בעלי חיים. מנקודת המבט, יש הכלאה של DNA, חומצות גרעין, שינויים ברמה האטומית והתוך-אטומית.

בכימיה אקדמית, הכלאה מובנת כאינטראקציה ספציפית של אורביטלים אטומיים במולקולות של חומר. אבל זה לא תהליך פיזי אמיתי, אלא רק מודל היפותטי, מושג.

כלאיים בייצור יבול

בשנת 1694, המדען הגרמני ר' קמרריוס הציע להשיג באופן מלאכותי. ובשנת 1717, ט.פיירצ'יילד האנגלי חצה לראשונה סוגים שונים של ציפורנים. כיום, הכלאה תוך-ספציפית של צמחים מתבצעת על מנת לקבל זנים בעלי תשואה גבוהה או מותאמים, למשל, זנים עמידים לכפור. הכלאה של צורות וזנים היא אחת השיטות לגידול צמחים. לפיכך, נוצרו מספר עצום של זני יבול מודרניים.

עם הכלאה מרוחקת, כאשר מצליבים נציגים סוגים שוניםויש שילוב של גנומים שונים, הכלאיים המתקבלים ברוב המקרים אינם מביאים צאצאים או מייצרים הכלאות באיכות נמוכה. לכן זה לא הגיוני להשאיר את זרעי המלפפונים היברידיים שהבשילו בגינה, ובכל פעם לקנות את הזרעים שלהם בחנות מתמחה.

מבחר בגידול בעלי חיים

בעולם מתרחשת גם הכלאה טבעית, תוך ספציפית ומרוחקת. פרדות היו מוכרות לאדם כבר אלפיים שנה לפני תקופתנו. וכיום, הפרד והריני משמשים במשק הבית כחיית עבודה זולה יחסית. נכון, הכלאה כזו היא בין-ספציפית, ולכן זכרים היברידיים נולדים בהכרח סטריליים. נקבות לעיתים רחוקות מאוד מביאות צאצאים.

פרד הוא הכלאה של סוסה וחמור. הכלאה המתקבלת מחציית סוס וחמור נקראת הני. פרדות גדלים במיוחד. הם גבוהים וחזקים יותר מהני.

והנה המעבר כלב ביתעם זאב הייתה פעילות נפוצה מאוד בקרב ציידים. לאחר מכן, הצאצאים שהתקבלו היו נתונים לבחירה נוספת, וכתוצאה מכך נוצרו גזעים חדשים של כלבים. כיום, גידול בעלי חיים הוא מרכיב חשוב בהצלחת תעשיית בעלי החיים. הכלאה מתבצעת בכוונה, תוך התמקדות בפרמטרים שצוינו.

הקשר הקוולנטי נפוץ ביותר בעולם החומרים האורגניים, הוא מאופיין ברוויה, קיטוב והתמצאות במרחב.

הרוויה של קשר קוולנטי היא שמספר זוגות האלקטרונים המשותפים שאטום יכול ליצור מוגבל. בשל כך, לתרכובות קוולנטיות יש הרכב מוגדר בהחלט. לכן, למשל, יש מולקולות H 2, N 2, CH 4, אבל אין מולקולות H 3, N 4, CH 5.

יכולת הקיטוב של קשר קוולנטי טמונה ביכולת של מולקולות (וקשרים בודדים בהן) לשנות את הקוטביות שלהן בפעולת שדה חשמלי חיצוני - להיות מקוטב.

כתוצאה מקיטוב, מולקולות לא קוטביות יכולות להפוך לקוטביות, וקוטביות יכולות להפוך לקוטביות אפילו יותר, עד לשבירה מוחלטת של קשרים בודדים עם היווצרות יונים:

האוריינטציה של הקשר הקוולנטי נובעת מהעובדה שענני p-, d- ו-f מכוונים במרחב בצורה מסוימת. כיוון הקשר הקוולנטי משפיע על צורת המולקולות של החומרים, גודלן, המרחקים הבין-אטומיים, זווית הערכיות, כלומר, הגיאומטריה של המולקולות.

הבנה מלאה יותר של הצורה של מולקולות של אורגני ו חומרים אנאורגנייםניתן להרכיב על בסיס ההשערה של הכלאה של אורביטלים אטומיים. זה הוצע על ידי L. Pauling (ארה"ב) להסביר מה הוקם בעזרת שיטות פיזיותמחקרים של חומרים של עובדת השקילות של כל הקשרים הכימיים וסידורם הסימטרי ביחס למרכז המולקולות CH 4, BF 3, BeCl 2. היווצרות של קשרי σ בכל מקרה מהאטום המרכזי (C, B, Be) צריכה להיות מעורבת אלקטרונים הממוקמים ב מדינות שונות(s ו-p), כך שהם לא יכולים להיות שוות ערך. התברר שהתיאוריה אינה מסוגלת להסביר את העובדות, נוצרה סתירה, שנפתרה בעזרת השערה חדשה. זוהי אחת הדוגמאות המציגות את דרך התפתחות הידע האנושי על העולם הסובב, את האפשרות לחדירה עמוקה יותר ויותר אל מהות התופעות.

הכרת את ההשערה של הכלאה של אורביטלים אטומיים במהלך הכימיה האורגנית באמצעות הדוגמה של אטום פחמן. זכור זאת שוב.

כאשר נוצרת מולקולת מתאן CH 4, אטום הפחמן עובר ממצב היסוד למצב נרגש:

שכבת האלקטרונים החיצונית של אטום פחמן נרגש מכילה s- ושלושה אלקטרון p לא מזווג, היוצרים ארבעה קשרי σ עם ארבעה s-אלקטרונים של אטומי מימן. במקרה זה, יש לצפות ששלושה קשרי C--H הנוצרים עקב זיווג של שלושה p-אלקטרונים של אטום פחמן עם שלושה s-אלקטרונים של שלושה אטומי מימן (s-p σ-קשר) צריכים להיות שונים מהרביעי ( s-s) קשר בחוזק, אורך, כיוון. מחקר של צפיפות האלקטרונים במולקולות מתאן מראה שכל הקשרים במולקולה שלו שווים ומכוונים לקודקודי הטטרהדרון (איור 10). על פי ההשערה של הכלאה של אורביטלים אטומיים, ארבעת הקשרים הקוולנטיים של מולקולת המתאן נוצרים לא בהשתתפותם של ענני s ו-p "טהורים" של אטום הפחמן, אלא בהשתתפות מה שנקרא ההיברידית, כלומר ענני אלקטרונים שווים בממוצע.

אורז. 10. דגם כדור ומקל של מולקולת המתאן

לפי מודל זה, מספר האורביטלים האטומיים ההיברידיים שווה למספר האורביטלים ה"טהורים" המקוריים. העננים ההיברידיים המקבילים הם בעלי יתרון גיאומטרי יותר מענני s ו-p, צפיפות האלקטרונים שלהם מפוזרת אחרת, מה שמספק חפיפה מלאה יותר עם ענני s של אטומי מימן מאשר ענני s ו-p "טהורים".

במולקולת מתאן ובאלקנים אחרים, כמו גם בכל המולקולות של תרכובות אורגניות, באתר של קשר יחיד, אטומי פחמן נמצאים במצב של הכלאה sp 3, כלומר, עברו ענן s- ושלושה p-אטומי אחד. הכלאה באטום הפחמן וארבעה יצרו אורביטלים אטומיים היברידיים זהים sp 3 של הענן.

כתוצאה מהחפיפה של ארבעת ענני ה-sp 3 ההיברידיים המקבילים של אטום פחמן עם ענני s של ארבעה אטומי מימן, נוצרת מולקולת מתאן טטרהדרלית עם ארבעה קשרי σ זהים הממוקמים בזווית של 109°28" ( איור 11).

אורז. אחד עשר.
ערכות של הכלאה sp 3 של ענני אלקטרוני ערכיות (א) ויצירת קשרים במולקולת מתאן (ב)

סוג זה של הכלאה של אטומים, וכתוצאה מכך, המבנה הטטרהדרלי יאפיין גם את המולקולות של תרכובות של אנלוגי פחמן - סיליקון: SiH 4, SiCl 4 .

במהלך היווצרות מולקולות מים ואמוניה, מתרחשת גם הכלאה sp 3 של האורביטלים האטומיים הערכיים של אטומי חמצן וחנקן. עם זאת, אם באטום הפחמן כל ארבעת ענני sp 3 ההיברידיים תפוסים על ידי זוגות אלקטרונים משותפים, אז באטום חנקן ענן sp 3 אחד תפוס על ידי זוג אלקטרונים לא משותף, ובאטום החמצן הם כבר תופסים שני ענני sp 3 ( איור 12).

אורז. 12.
צורות של מולקולות אמוניה, מים ומימן פלואוריד

נוכחותם של זוגות אלקטרונים לא משותפים מובילה לירידה בזוויות הקשר (טבלה 8) בהשוואה לזוגות טטרהדרלים (109°28").

טבלה 8
הקשר בין מספר זוגות האלקטרונים הבודדים לזווית הקשר במולקולות

sp 3 -הכלאה נצפית לא רק עבור אטומים בחומרים מורכבים, אלא גם עבור אטומים ב חומרים פשוטים. לדוגמה, האטומים של שינוי אלוטרופי כזה של פחמן כמו יהלום.

במולקולות של כמה תרכובות בורון מתרחשת הכלאה sp 2 של האורביטלים האטומיים הערכיים של אטום הבור.

עבור אטום בורון נרגש, אורביטלים s ושני p משתתפים בהכלאה, וכתוצאה מכך נוצרים שלושה אורביטלים היברידיים sp 2, הצירים של העננים ההיברידיים המתאימים ממוקמים במישור בזווית של 120° זה לזה (איור .13).

אורז. 13.
ערכות של הכלאה 8p 2 וסידור של ענני sp 2 בחלל

לכן, למולקולות של תרכובות כאלה, למשל, BF3, יש צורה של משולש שטוח (איור 14).

אורז. 14.
המבנה של מולקולת BF3

בתרכובות אורגניות, כידוע, הכלאה sp 2 אופיינית לאטומי פחמן במולקולות אלקן באתר הקשר הכפול, מה שמסביר את המבנה המישורי של חלקים אלו של המולקולות, כמו גם מולקולות דין וארן. sp 2 -הכלאה נצפית גם באטומי פחמן ובשינוי אלוטרופי של פחמן כמו גרפיט.

הכלאה sp של אורביטלי הערכיות של אטום הבריליום במצב נרגש נצפית במולקולות של כמה תרכובות בריליום.

שני עננים היברידיים מכוונים זה לזה בזווית של 180° (איור 15), ולכן למולקולת הבריליום כלוריד BeCl 2 יש צורה לינארית.

אורז. 15.
ערכות של הכלאה של sp וסידור של ענני sp במרחב

סוג דומה של הכלאה של אורביטלים אטומיים קיים עבור אטומי פחמן באלקין - פחמימנים מסדרת האצטילן - באתר הקשר המשולש.

הכלאה כזו של אורביטלים אופיינית לאטומי פחמן באחד נוסף מהשינויים האלוטרופיים שלו - קרבין:

טבלה 9 מציגה את סוגי התצורות הגיאומטריות של מולקולות התואמות לכמה סוגים של הכלאה של האורביטלים של אטום A המרכזי, תוך התחשבות בהשפעת מספר זוגות האלקטרונים החופשיים (שאינם קושרים).

טבלה 9
תצורות גיאומטריות של מולקולות המתאימות לסוגים שונים של הכלאה של אורביטלי האלקטרונים החיצוניים של האטום המרכזי

שאלות ומשימות לסעיף 7

1. במולקולות של תרכובות מימן של פחמן, חנקן וחמצן, שהנוסחאות שלהן הן CH 4, NH 3 ו- H 2 O, אורביטלי הערכיות של האטומים המרכזיים של לא-מתכות נמצאים במצב של הכלאה sp 3, אבל זוויות הקשר בין הקשרים שונות - 109°28 "107°30" ו-104°27" בהתאמה איך אפשר להסביר זאת?
2. מדוע גרפיט מוליך חשמלי ויהלום לא?
3. איזו צורה גיאומטרית תהיה למולקולות של שני פלואורידים - בורון וחנקן (BF 3 ו-NF 3 בהתאמה)? תן תשובה מנומקת.
4. למולקולת סיליקון פלואוריד SiF 4 יש מבנה טטרהדרלי, ומולקולת הברום כלוריד BCl 3 היא משולשת במישור. למה?