Потрійний зв'язок

Потрійний зв'язок — кратна форма ковалентного хімічного зв'язку між двома атомами, що утворена трьома електронними парами. У скелетній формі зображається трьома паралельними лініями (≡) між двома зв'язаними атомами
Ацетилен, H−C≡C−H Диціан, N≡C−C≡N Монооксид вуглецю, C≡O Нітроген, N2
Сполуки у яких присутній потрійний зв'язок

Орбітальна модель
Потрійний зв'язок у ацетилені за теорією ВО

Схема будови потрійного зв'язку була викладена в теорії валентних зв'язків. Потрійний зв'язок у рамках цієї теорії утворюється шляхом перекриття двох p-орбіталей атомів у двох площинах і однієї s-орбіталі атома в стані sp-гібридизації по осі, що з'єднує атоми. Таким чином утворюються два Пі-зв'язки під кутом 90 градусів та один сигма-зв'язок. Альтернативним варіантом є утворення зв'язку sp3-гібридизованими орбіталями.

Реакційна здатність

Потрійний зв'язок має дуже високу електронну густину, та вступає легко в електрофільні реакції приєднання. Це проявляється, наприклад у випадку потрійного зв'язку між атомами карбону у ацетилені. При цьому важливу роль відіграє виділення енергії при утворенні потрійного зв'язку: так при утворенні одинарного С-С зв'язку виділяється 345 kJ·mol−1, при утворенні подвійного С=С зв'язку — 615 kJ·mol−1, а у випадку потрійного зв'язку виділяється 811 kJ·mol−1.

З цього видно, що, наприклад, при утворенні трьох одинарних зв'язків виділяється більше енергії ніж при утворенні потрійного зв'язку, тобто енергія, що залишається використовується на сам зв'язок. У випадку нітрогену таке співвідношення енергій є у зворотньому порядку. Потрійний зв'язок нітрогену N2 має енергію утворення зв'язку 945 kJ·mol−1 і є набагато міцнішим і відповідно стабільнішим та інертнішим, ніж подвійний чи одинарний зв'язок між цими атомами. Найвищу енергію зв'язку має потрійний зв'язок у молекулі монооксиду вуглецю (CO) — 1077 kJ·mol−1, проте при цьому потрійному зв'язку певну додаткову роль також відіграє вклад йонного зв'язку, що присутній у цій молекулі і його посилює.

Молекули з потрійним зв'язком

Алкіни

Молекули, що мають у своєму складі потрійний зв'язок C≡C належать до класу алкінів. Алкіни є більш реакційноздатними стосовно нуклеофільних реагентів ніж, наприклад алкени — сполуки, що мають подвійний зв'язок. Довжина зв'язку між атомами карбону у потрійному C≡C зв'язку складає 0.120 нм. Незначно менші міжатомні відстані (0.118 нм) спостерігались у потрійних C≡C зв'язках неорганічних сполук карбідів кальцію CaC2 та барію BaC2[1].

Потрійний зв'язок у сполуках бору

У 2012 році наукова група університету Вюрцбурга синтезувала n-гетероциклічний карбен, що місить потрійний B≡B зв'язок, довжина якого складає 0.144 нм[2]. Відомі також і сполуки, що містять змішаний потрійний B≡C зв'язок. Величина міжатомних відстаней у такому випадку складає 0.134 нм [3].

Структура гекса(терт-бутоксі)дивольфраму (III), приклад потрійного зв'язку між атомами металів.

Метали

Потрійний зв'язок знайдений також між металами у органометалічних сполуках. Наприклад відстані між атомами металів у гекса(терт-бутоксі)дивольфрамі (III) та гекса(терт-бутоксі)димолібдені (ІІІ) складає 0.233 нм[4]. Разом з тим у сполуці з вольфрамом виявлений також гетероатомнмй зв'язок RC≡W(OBut)3[5].

Примітки
  1. V. Vohn, W. Kockelmann, U. Ruschewitz, On the synthesis and crystal structure of BaC2. J. Alloys Compd. 1999, 284, 132—137. https://doi.org/10.1016/S0925-8388(98)00957-8
  2. H. Braunschweig, R. D. Dewhurst, K.Hammond, J. Mies, K. Radacki, A. Vargas, Ambient-temperature isolation of a compound with a boron-boron triple bond. Science. 2012, 336, 1420—1422. DOI: 10.1126/science.1221138
  3. J. Allwohn, M. Pilz, R. Hunold, W. Massa, A. Bernd, Compounds with a boron-carbon triple bond. Angew. Chem. Int. Ed. 1990, 19, 1032–1033. https://doi.org/10.1002/anie.199010321
  4. Chisholm, Malcolm H.; Gallucci, Judith C.; Hollandsworth, Carl B. (2006). Crystal and molecular structure of W2(OBut)6 and electronic structure calculations on various conformers of W2(OMe)6. Polyhedron 25 (4): 827–833. doi:10.1016/j.poly.2005.07.010.
  5. Listemann, Mark L.; Schrock, Richard R. (1985). Multiple metal carbon Bonds. 35. A General Route to tri-tert-Butoxytungsten Alkylidyne complexes. Scission of Acetylenes by Ditungsten Hexa-tert-butoxide. Organometallics 4: 74–83. doi:10.1021/om00120a014.

Посилання

A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 101. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 1995, ISBN 3-11-012641-9. (нім.)

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.