Bizga duragaylar haqida ko'p gapirishadi. Filmlar ham, kitoblar ham ular haqida hikoya qiladi, shuningdek, fan ularni tekshiradi. Birinchi ikkita manbada duragaylar juda xavfli mavjudotlardir. Ular juda ko'p yomonlik keltirishi mumkin. Ammo duragaylash har doim ham yomon narsa emas. Ko'pincha bu yaxshi.

Gibridlanishga misol hammadir. Biz hammamiz ikki kishining gibridimiz - ota va onamiz. Demak, tuxum va sperma hujayrasining qo'shilishi ham duragaylanishning bir turidir. Aynan shu mexanizm evolyutsiyaning harakatlanishiga imkon beradi. Bunday holda, salbiy belgi bilan gibridlanish ham sodir bo'ladi. Keling, bu hodisani bir butun sifatida ko'rib chiqaylik.

Gibridlanish haqida tushuncha

Biroq, nafaqat biologiya kiradi bu tushuncha... Keling, kirish qismida tushunarsiz biologik turning to'liq huquqli shaxslari sifatida duragaylar bilan misol ko'rib chiqaylik. Bundan tashqari, bu tushuncha boshqa fanlarda ham qo'llanilishi mumkin. Va bu atamaning ma'nosi biroz boshqacha bo'ladi. Ammo ayni paytda umumiy narsa bor. Bu atamaning barcha mumkin bo'lgan ma'nolarini birlashtiradigan "birlashma" so'zi.

Bu tushuncha qayerda mavjud?

“Gibridlanish” atamasi qator fanlarda qo‘llaniladi. Va hozirda mavjud bo'lgan fanlarning aksariyati bir-biriga mos kelganligi sababli, biz ushbu atamaning har bir ma'nosini har qanday fanda, u yoki bu tarzda tabiiy tadqiqot sohalari bilan bog'liq holda ishlatish haqida ishonch bilan gapirishimiz mumkin. Bundan tashqari, ushbu atama eng faol qo'llaniladi:

1. Biologiya. Gibrid tushunchasi shu erdan paydo bo'lgan. Garchi, har doimgidek, fandan o'tishda kundalik hayot faktlarning bir oz buzib ko'rsatishi bor edi. Biz duragay deganda ikkita boshqa turning kesishishi natijasida paydo bo'lgan shaxs sifatida tushunamiz. Garchi bu har doim ham shunday bo'lmasa-da.
2. Kimyo. Ushbu kontseptsiya bir nechta orbitallarni aralashtirishni anglatadi - elektronlar harakati uchun bir turdagi yo'llar.
3. Biokimyo. Bu erda asosiy tushuncha - DNK gibridizatsiyasi.

Ko'rib turganingizdek, uchinchi nuqta ikki fanning tutashgan joyida. Va bu mutlaqo normal amaliyot. Bitta va bir xil atama ikki fan tutashgan joyda butunlay boshqacha ma’no hosil qilishi mumkin. Keling, ushbu fanlardagi duragaylash tushunchasini batafsil ko'rib chiqaylik.

Gibrid nima?

Gibrid - bu duragaylash jarayonida yaratilgan mavjudot. Bu tushuncha biologiyaga tegishli. Gibridlar tasodifan yoki ataylab ishlab chiqarilishi mumkin. Birinchi holda, bu ikki turdagi jonzotlarning juftlashishi jarayonida yaratilgan hayvonlar bo'lishi mumkin.

Misol uchun, ular o'zlaridan bo'lmagan bolalarning mushuklari va itlarida paydo bo'lishi haqida gapirishadi. Ba'zida duragaylar ataylab yaratiladi. Misol uchun, gilos o'rikka biriktirilganda, biz faqat maxsus duragaylash bilan shug'ullanamiz.

Biologiyada duragaylash

Biologiya - qiziqarli fan... Va undagi gibridizatsiya tushunchasi ham qiziq emas. Bu atama turli hujayralardagi genetik materialning birlashishini anglatadi. Bu bir turning ikkala vakili yoki bir nechta bo'lishi mumkin. Shunga ko'ra, bunday gibridizatsiya navlariga bo'linish mavjud.

• Intraspesifik duragaylash. Aynan shu turdagi ikki individ avlodni yaratadi. Intraspesifik duragaylanishga misol sifatida odamni ko'rish mumkin. Bu bitta biologik tur vakillarining jinsiy hujayralarining birlashishi jarayonida ma'lum bo'ldi.
• Turlararo duragaylanish. Bu o'xshash, ammo har xil turlarga mansub hayvonlar chatishtirilganda. Masalan, ot va zebra duragaylari.
• Masofaviy gibridizatsiya. Bu, hatto bir turning vakillari o'zaro chatishtirganda, lekin ayni paytda ularni oilaviy rishtalar birlashtirmaydi.

Bu navlarning har biri evolyutsiyadan ko'proq yordam beradi. Olimlar ham ko'paytirishga faol harakat qilmoqdalar turli xil turlari Tirik mavjudotlar. O'simliklar bilan yaxshi ishlaydi. Buning bir qancha sabablari bor:

• Xromosomalar soni har xil. Har bir tur nafaqat ma'lum miqdordagi xromosomalarga, balki ularning to'plamiga ham ega. Bularning barchasi naslning ko'payishiga xalaqit beradi.
• Faqat gibrid o'simliklar ko'payishi mumkin. Va bu har doim ham shunday emas.
• Faqat o'simliklar poliploid bo'lishi mumkin. O'simlikning ko'payishi uchun u poliploid bo'lishi kerak. Hayvonlarga kelsak, bu aniq o'limdir.
• Vegetativ duragaylash imkoniyati. Bu juda oddiy va qulay usul bir nechta o'simliklarning duragaylarini yaratish.

Bu ikki o'simlikni kesib o'tish ancha oson va samaraliroq bo'lishining sabablari. Hayvonlarga kelsak, kelajakda ko'payish imkoniyatiga erishish mumkin. Ammo hozirda biologiyada gibrid hayvonlar ko'payish qobiliyatini yo'qotadi, degan fikr rasmiy hisoblanadi, chunki bu shaxslar genetik jihatdan beqaror. Shuning uchun ularning ko'payishi nimaga olib kelishi noma'lum.

Biologiyada duragaylanish turlari

Biologiya o'z ixtisosligi bo'yicha ancha keng fandir. Gibridlanishning ikki turi mavjud bo'lib, ular quyidagilarni ta'minlaydi:

1. Genetika. Bu ikkita hujayradan biri noyob xromosomalar to'plami bilan yaratilganda.
2. Biokimyoviy. Bu turga misol sifatida DNK gibridizatsiyasini keltirish mumkin. Bu qo'shimcha nuklein kislotalarning bitta DNKga birlashishi.

ga ajratish mumkin katta miqdor navlari. Ammo biz buni oldingi bo'limda qildik. Shunday qilib, uzoq va intraspesifik duragaylash birinchi turdagi komponentlardir. Va u erda tasniflash yanada kengayadi.

Vegetativ duragaylash tushunchasi

Vegetativ duragaylanish biologiyadagi tushuncha bo'lib, bir turning bir qismi ikkinchisida ildiz otgan ikki o'simlikning kesishish turini anglatadi. Ya'ni, duragaylanish ikkitani birlashtirish orqali sodir bo'ladi turli qismlar organizm. Ha, o'simlikni shunday tavsiflash mumkin. Axir, uning ham butun bir tizimga birlashgan o'z organlari bor. Shuning uchun, agar siz o'simlikni organizm desangiz, buning hech qanday yomon joyi yo'q.

Vegetativ duragaylash bir qancha afzalliklarga ega. Bu:

• Qulaylik.
• Oddiylik.
• Samaradorlik.
• Amaliylik.

Ushbu afzalliklar ushbu turdagi o'tishni bog'bonlar bilan juda mashhur qiladi. Somatik duragaylash kabi narsa ham mavjud. Bu jinsiy hujayralar emas, balki somatik hujayralar, aniqrog'i, ularning protoplastlari kesishganida. Bu usul kesishish bir nechta o'simliklar o'rtasida standart jinsiy aloqa orqali duragay yaratish mumkin bo'lmaganda amalga oshiriladi.

Kimyoda gibridlanish

Ammo endi biz biologiyadan biroz orqaga chekinamiz va boshqa fan haqida gapiramiz. Kimyoning o'z tushunchasi bor, u "gibridlanish" deb ataladi atom orbitallari". Bu juda murakkab atama, lekin kimyoda ozgina tushunsangiz, unda hech qanday murakkab narsa yo'q. Avval siz orbital nima ekanligini tushuntirishingiz kerak.

Bu elektron harakatlanadigan yo'lning bir turi. Bizga maktabda buni o'rgatishgan. Va agar bu sodir bo'lsa, orbital ma'lumotlar turli xil turlari aralashtirsangiz, gibrid olasiz. Orbital gibridlanish deb ataladigan uch xil hodisa mavjud. Bu quyidagi navlar:

• sp-gibridlanish - bir s va boshqa p orbital;
• sp 2 -gibridlanish - bir s va ikkita p orbital;
• sp 3 -gibridlanish - bir s va uchta p orbital bog'langan.

Ushbu mavzuni o'rganish juda qiyin va uni nazariyaning qolgan qismidan ajralmas holda ko'rib chiqish kerak. Bundan tashqari, orbitallarning gibridlanishi tushunchasi ko'proq ushbu mavzuning boshlanishiga emas, balki oxiriga tegishli. Axir, siz orbitallar tushunchasini, ular nima ekanligini va hokazolarni o'rganishingiz kerak.

xulosalar

Shunday qilib, biz "gibridizatsiya" tushunchasining ma'nolarini aniqladik. Bu juda qiziq bo'lib chiqadi. Ko'pchilik uchun kimyoda ham bu tushuncha borligi kashfiyot edi. Ammo bunday odamlar buni bilmasalar, ular nimani o'rganishlari mumkin edi? Shunday qilib, rivojlanish bor. O'z bilimingizni mashq qilishni to'xtatmaslik juda muhim, chunki bu sizni yaxshi tomondan tavsiflaydi.

Sp-gibridlanish

sp-gibridlanish, masalan, Be, Zn, Co va Hg (II) galoidlari hosil bo'lganda sodir bo'ladi. Valentlik holatida barcha metall galogenidlar tegishli energiya darajasida s va p-juftlanmagan elektronlarni o'z ichiga oladi. Molekula hosil bo'lganda, bitta s- va bitta p-orbital 180 ° burchak ostida ikkita gibrid sp-orbital hosil qiladi.

3-rasm sp gibrid orbitallari

Eksperimental ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, barcha Be, Zn, Cd va Hg (II) galogenidlari chiziqli va ikkala bog'ning uzunligi bir xil.

sp 2 - gibridlanish

Bitta s-orbital va ikkita p-orbitalning gibridlanishi natijasida bir tekislikda bir-biriga 120 ° burchak ostida joylashgan uchta gibrid sp 2 -orbital hosil bo'ladi. Bu, masalan, BF 3 molekulasining konfiguratsiyasi:

4-rasm sp 2 - gibridlanish

sp 3 - gibridlanish

sp 3 -gibridlanish uglerod birikmalariga xosdir. Bir s-orbital va uchta gibridlanish natijasida

p-orbitallar, to'rt gibrid sp 3 -orbitallar hosil bo'lib, orbitallar orasidagi burchak 109,5 o ga teng bo'lgan tetraedrning cho'qqilariga yo'naltirilgan. Gibridlanish o'zini uglerod atomining birikmalardagi boshqa atomlar bilan bog'lanishlarining to'liq ekvivalentligida namoyon bo'ladi, masalan, CH 4, CCl 4, C (CH 3) 4 va boshqalar.

5-rasm sp 3 - gibridlanish

Agar barcha gibrid orbitallar bir xil atomlar bilan bog'langan bo'lsa, u holda bog'lanishlar bir-biridan farq qilmaydi. Boshqa hollarda, standart bog'lanish burchaklaridan kichik og'ishlar mavjud. Misol uchun, H2O suv molekulasida kislorod sp 3 -gibrid bo'lib, tartibsiz tetraedrning markazida joylashgan bo'lib, uning uchlarida ikkita vodorod atomi va ikkita yolg'iz elektron juft "ko'rinadi" (2-rasm). Molekulaning shakli atomlar markazlaridan qaralganda burchakli bo'ladi. Bog'lanish burchagi HOH 105 o ni tashkil qiladi, bu nazariy qiymat 109 o ga juda yaqin.

6-rasm sp 3 -molekulalarda kislorod va azot atomlarining gibridlanishi a) H 2 O va b) NCl 3.

Agar gibridizatsiya ro'y bermagan bo'lsa ("hizalama" OH obligatsiyalari), HOH bog'lanish burchagi 90 ° bo'ladi, chunki vodorod atomlari ikkita o'zaro perpendikulyar p-orbitallarga biriktirilgan bo'lar edi. Bunday holda, bizning dunyomiz butunlay boshqacha ko'rinishga ega bo'lar edi.

Gibridlanish nazariyasi ammiak molekulasining geometriyasini tushuntiradi. 2s va uchta 2p azotli orbitallarning gibridlanishi natijasida to'rtta gibrid sp 3 orbital hosil bo'ladi. Molekulaning konfiguratsiyasi buzilgan tetraedr bo'lib, unda uchta gibrid orbital hosil bo'lishida ishtirok etadi. kimyoviy bog'lanish, va elektron juftlik bilan to'rtinchisi emas. Orasidagi burchaklar obligatsiyalar N-H piramidadagi kabi 90 o ga teng emas, balki tetraedrga mos keladigan 109,5 o ga ham teng emas.

7-rasm sp 3 - ammiak molekulasida gibridlanish

Ammiak vodorod ioni bilan o'zaro ta'sirlashganda, donor-akseptor o'zaro ta'siri natijasida ammoniy ioni hosil bo'ladi, uning konfiguratsiyasi tetraedrdir.

Gibridlanish shuningdek, burchakli suv molekulasidagi O - H aloqalari orasidagi burchakdagi farqni ham tushuntiradi. 2s va uchta 2p kislorod orbitallarining gibridlanishi natijasida to'rtta gibrid sp 3 orbital hosil bo'ladi, ulardan faqat ikkitasi kimyoviy bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etadi, bu esa tetraedrga mos keladigan burchakning buzilishiga olib keladi.

8-rasm sp 3 -suv molekulasida gibridlanish

Gibridlanishga nafaqat s va p, balki d va f orbitallari ham kirishi mumkin.

sp 3 d 2 -gibridlanish bilan 6 ta ekvivalent bulut hosil bo'ladi. 4-, 4- kabi birikmalarda kuzatiladi. Bunday holda, molekula oktaedr konfiguratsiyasiga ega.

Gibridizatsiya tushunchasi

Valentlik atom orbitallarining gibridlanishi haqida tushuncha amerikalik kimyogari Linus Poling nega markaziy atom har xil (s, p, d) valentlik orbitallarga ega boʻlsa, bir xil ligandlarga ega boʻlgan koʻp atomli molekulalarda u hosil qilgan bogʻlanishlar energiya va fazoviy xarakteristikalar boʻyicha ekvivalent boʻladi degan savolga javob berish uchun taklif qilingan. .

Gibridlanish tushunchasi valentlik bog‘lanish usulida markaziy o‘rin tutadi. Gibridizatsiyaning o'zi haqiqiy jismoniy jarayon emas, balki faqat qulay model, bu molekulalarning elektron tuzilishini, xususan, kovalent kimyoviy bog'lanish hosil bo'lishida atom orbitallarining faraziy modifikatsiyalarini, xususan, kimyoviy bog'lanishlar uzunligi va molekuladagi bog'lanish burchaklarining mos kelishini tushuntirishga imkon beradi.

Gibridlanish kontseptsiyasi oddiy molekulalarning sifat tavsifida muvaffaqiyatli qo'llanildi, ammo keyinchalik murakkabroq bo'lganlarga kengaytirildi. Molekulyar orbitallar nazariyasidan farqli o'laroq, u qat'iy miqdoriy emas, masalan, u suv kabi oddiy molekulalarning ham fotoelektron spektrlarini oldindan aytib bera olmaydi. Hozirgi vaqtda u asosan uslubiy maqsadlarda va sintetik organik kimyoda qo'llaniladi.

Bu tamoyil Gillespi - Nyholm elektron juftlarining itarilish nazariyasida o'z aksini topgan. Birinchi va eng ko'p muhim qoida quyidagicha tuzilgan:

"Elektron juftlari atomning valentlik qobig'ida shunday tartibga ega bo'lib, ular bir-biridan maksimal darajada uzoqda joylashgan, ya'ni elektron juftlar o'zlarini xuddi o'zaro itarayotgandek tutadilar".

Ikkinchi qoida - bu "Valent elektron qobig'iga kiritilgan barcha elektron juftlar yadrodan bir xil masofada joylashgan deb hisoblanadi".

Gibridlanish turlari

sp gibridlanishi

Bitta s- va bitta p-orbitallar aralashtirilganda yuzaga keladi. Ikki ekvivalent sp-atom orbitallari hosil bo'ladi, ular 180 graduslik burchak ostida chiziqli joylashgan va uglerod atomining yadrosidan turli yo'nalishlarga yo'naltirilgan. Qolgan ikkita gibrid bo'lmagan p-orbitallar o'zaro perpendikulyar tekisliklarda joylashgan va p-bog'larning hosil bo'lishida ishtirok etadilar yoki yolg'iz elektron juftliklarida qatnashadilar.

sp 2 - gibridlanish

Bir s va ikkita p orbital aralashtirilganda sodir bo'ladi. Uchta gibrid orbitallar bir xil tekislikda joylashgan va uchburchakning uchlariga 120 graduslik burchak ostida yo'naltirilgan o'qlar bilan hosil bo'ladi. Gibrid bo'lmagan p-atomik orbital tekislikka perpendikulyar bo'lib, qoida tariqasida p-bog'larning hosil bo'lishida ishtirok etadi.

sp 3 - gibridlanish

Bir s- va uchta p-orbitallar aralashib, shakli va energiyasi bir xil bo'lgan to'rtta sp3-gibrid orbitallarni hosil qilganda sodir bo'ladi. Ular boshqa atomlar bilan to'rtta s-bog' hosil qilishi yoki yolg'iz elektron juftlari bilan to'ldirilishi mumkin.

Sp3-gibrid orbitallarning o'qlari muntazam tetraedrning uchlari tomon yo'naltirilgan. Ularning orasidagi tetraedral burchak 109 ° 28 ", bu elektronlarning eng past itarilish energiyasiga to'g'ri keladi. Shuningdek, sp3-orbitallar boshqa atomlar bilan to'rtta s-bog' hosil qilishi yoki yolg'iz elektron juftlari bilan to'ldirilishi mumkin.

Gibridlanish va molekulyar geometriya

Gillespi-Nyholm elektron juftlarini itarilish nazariyasi asosida atom orbitallarining gibridlanishi tushunchasi yotadi. Gibridlanishning har bir turi markaziy atomning gibrid orbitallarining qat'iy belgilangan fazoviy yo'nalishiga mos keladi, bu esa uni noorganik kimyoda stereokimyoviy tushunchalar uchun asos sifatida ishlatishga imkon beradi.

Jadvalda gibridlanishning eng keng tarqalgan turlari va molekulalarning geometrik tuzilishi o'rtasidagi muvofiqlik misollari keltirilgan, barcha gibrid orbitallar kimyoviy bog'lanishlar hosil bo'lishida ishtirok etadi (yolg'iz elektron juftlar mavjud emas).

Gibridlanish turi	Raqam gibrid orbitallar	Geometriya	Tuzilishi	ga misollar
sp	2	Chiziqli		BeF 2, CO 2, NO 2 +
sp 2	3	Uchburchak		BF 3, NO 3 -, CO 3 2-
sp 3	4	Tetraedral		CH 4, ClO 4 -, SO 4 2-, NH 4 +
dSP 2	4	Kvadrat shaklida		Ni (CO) 4, XeF 4
sp 3 d	5	Olti burchakli		PCl 5, AsF 5
sp 3 d 2	6	Oktaedral		SF 6, Fe (CN) 6 3-, CoF 6 3-

Havolalar

Adabiyot

• Pauling L. Kimyoviy bog'lanishning tabiati / Per. ingliz tilidan M. E. Dyatkina. Ed. prof. Ya.K.Sirkin. - M .; L .: Gosximizdat, 1947 .-- 440 b.
• Pauling L. umumiy kimyo... Per. ingliz tilidan - M .: Mir, 1974 .-- 846 b.
• Minkin V.I., Simkin B. Ya., Minyaev R.M. Molekulalarning tuzilishi nazariyasi. - Rostov-na-Donu: Feniks, 1997 .-- S. 397-406. - ISBN 5-222-00106-7
• Gillespi R. Molekulalar geometriyasi / Per. ingliz tilidan E. Z. Zasorin va V. S. Mastryukov, tahrir. Yu.A.Pentina. - M .: Mir, 1975 .-- 278 b.

Shuningdek qarang

Eslatmalar (tahrirlash)

Wikimedia fondi. 2010 yil.

Davomi. Boshiga qarang № 15, 16/2004

5-dars. Gibridlanish
uglerodning atom orbitallari

Kovalent kimyoviy bog'lanish quyidagi turdagi umumiy bog'lanish elektron juftlari yordamida hosil bo'ladi:

Kimyoviy bog'lanish hosil qiling, ya'ni. faqat juftlashtirilmagan elektronlar boshqa atomdan "begona" elektron bilan umumiy elektron juft yaratishi mumkin. Elektron formulalarni yozishda juftlashtirilmagan elektronlar orbital hujayrada birma-bir joylashadi.
Atom orbitali Bu atom yadrosi atrofidagi fazoning har bir nuqtasida elektron bulutining zichligini tavsiflovchi funksiya. Elektron buluti - bu elektronni yuqori ehtimollik bilan topish mumkin bo'lgan fazo hududi.
Uglerod atomining elektron tuzilishi va bu elementning valentligini kelishish uchun uglerod atomining qo'zg'alishi tushunchasidan foydalaniladi. Oddiy (qo'zg'atmagan) holatda uglerod atomida ikkita juftlashtirilmagan 2 mavjud R 2-elektron. Hayajonlangan holatda (energiya yutilganda) 2 dan biri s 2 -elektronlar erkinga borishi mumkin R-orbital. Keyin uglerod atomida to'rtta juftlashtirilmagan elektron paydo bo'ladi:

Eslatib o'tamiz, atomning elektron formulasida (masalan, uglerod 6 S - 1 uchun s 2 2s 2 2p 2) harflar oldidagi katta raqamlar - 1, 2 - energiya darajasining sonini ko'rsatadi. Xatlar s va R elektron bulutining (orbital) shaklini, harflar ustidagi o'ngdagi raqamlar esa bu orbitaldagi elektronlar sonini bildiradi. Hamma narsa s- sharsimon orbitallar:

Ikkinchi energiya darajasida, 2-dan tashqari s-orbitallar uchta 2 R-orbital. Bular 2 R-orbitallar dumbbelllarga o'xshash ellipsoid shaklga ega va kosmosda bir-biriga 90 ° burchak ostida yo'naltirilgan. 2 R-Orbitallar 2 ni tashkil qiladi p x, 2p y va 2 p z bu orbitallar joylashgan o'qlarga ko'ra.

Kimyoviy bog'lanishlar hosil bo'lganda, elektron orbitallar bir xil shaklga ega bo'ladi. Shunday qilib, to'yingan uglevodorodlarda aralashadi s-orbital va uchta R- to'rtta bir xil (gibrid) hosil bo'lgan uglerod atomining orbitallari sp 3-orbitallar:

Bu - sp 3-gibridlanish.
Gibridlanish- atom orbitallarini tekislash (aralashtirish) ( s va R) yangi atom orbitallarini hosil qilish bilan, deyiladi gibrid orbitallar.

Gibrid orbitallar biriktirilgan atom tomon cho'zilgan assimetrik shaklga ega. Elektron bulutlar bir-birini itaradi va kosmosda bir-biridan imkon qadar uzoqda joylashgan. Bunday holda, to'rtta o'qlar sp 3-gibrid orbitallar tetraedr cho'qqilariga (muntazam uchburchak piramida) yo'naltirilgan bo'lib chiqadi.
Shunga ko'ra, bu orbitallar orasidagi burchaklar tetraedral bo'lib, 109 ° 28 "ga teng.
Elektron orbitallarning uchlari boshqa atomlarning orbitallari bilan ustma-ust tushishi mumkin. Agar elektron bulutlar atomlarning markazlarini bog'laydigan chiziq bo'ylab bir-birining ustiga tushsa, bunday kovalent bog'lanish deyiladi. sigma () - aloqa... Misol uchun, C 2 H 6 etan molekulasida ikkita gibrid orbitalni bir-biriga yopishgan holda ikkita uglerod atomi o'rtasida kimyoviy bog'lanish hosil bo'ladi. Bu aloqa. Bundan tashqari, uglerod atomlarining har biri o'z uchtasiga ega sp 3-orbitallar bilan ustma-ust tushadi s-uchta vodorod atomining orbitallari, uchta -bog'lar hosil qiladi.

Hammasi bo'lib, uglerod atomi uchun har xil turdagi gibridlanishga ega bo'lgan uchta valentlik holati mumkin. bundan mustasno sp 3-gibridlanish mavjud sp 2 - va sp- gibridlanish.
sp 2 -Gibridlanish- birini aralashtirish s- va ikkita R-orbitallar. Natijada, uchta gibrid sp 2 - orbitallar. Bular sp 2 -orbitallar bir tekislikda joylashgan (o'qlar bilan NS, da) va 120 ° orbitallar orasidagi burchak bilan uchburchakning uchlariga yo'naltirilgan. Gibridlanmagan
R-uch gibrid tekisligiga perpendikulyar orbital sp 2 -orbitallar (o'q bo'ylab yo'naltirilgan z). Yuqori yarmi R-orbital tekislik ustida, pastki yarmi tekislik ostida.
turi sp Uglerodning 2-gibridlanishi qo`sh bog`li birikmalarda sodir bo`ladi: C = C, C = O, C = N. Bundan tashqari, ikkita atom orasidagi bog'lanishlardan faqat bittasi (masalan, C = C) bog' bo'lishi mumkin. (Atomning boshqa bog'lovchi orbitallari qarama-qarshi yo'nalishda yo'naltirilgan.) Ikkinchi bog'lanish gibrid bo'lmaganlarning bir-birining ustiga chiqishi natijasida hosil bo'ladi. R-atom yadrolarini tutashtiruvchi chiziqning ikki tomonidagi orbitallar.

Kovalent bog'lanish lateral qoplama natijasida hosil bo'ladi R-qo'shni uglerod atomlarining orbitallari deyiladi pi () - aloqa.

Ta'lim -aloqa

Orbitallarning bir-birining ustiga tushishi kamroq bo'lganligi sababli, b-bog' b-bog'dan kamroq kuchli.
sp-Gibridlanish Birini aralashtirish (shakl va energiya bo'yicha tekislash). s- va bitta
R-ikki gibrid hosil bo'lgan orbitallar sp-orbitallar. sp-Orbitallar bir xil chiziqda (180 ° burchak ostida) joylashgan va uglerod atomining yadrosidan qarama-qarshi yo'nalishda yo'naltirilgan. Ikki
R-orbitallar gibridlanmagan holda qoladi. Ular o'zaro perpendikulyar joylashtiriladi
aloqa yo'nalishlari. Rasmda sp-orbitallar o'q bo'ylab ko'rsatilgan y, va gibridlanmagan ikkita
R-orbitallar - o'qlar bo'ylab NS va z.

CC uch karrali uglerod-uglerod aloqasi bir-birining ustiga chiqishi natijasida hosil bo'lgan b-bog'dan iborat.
sp-gibrid orbitallar va ikkita -bog'lar.
Uglerod atomining biriktirilgan guruhlar soni, gibridlanish turi va hosil bo'lgan kimyoviy bog'lanish turlari kabi parametrlari o'rtasidagi bog'liqlik 4-jadvalda ko'rsatilgan.

4-jadval

Kovalent uglerod aloqalari

Guruhlar soni bog'liq uglerod bilan	turi gibridlanish	Turlari ishtirok etish kimyoviy bog'lanishlar	Murakkab formulalarga misollar
4	sp 3	To'rt - galstuk
3	sp 2	Uch - galstuk va bitta - rishta
2	sp	Ikki - galstuk va ikkita - ulanish	H - CC - H

Mashqlar.

1. Atomlarning qanday elektronlari (masalan, uglerod yoki azot) juftlanmagan deb ataladi?

2. Kovalent bog'lanishga ega bo'lgan birikmalarda "umumiy elektron juftlari" tushunchasi nimani anglatadi (masalan, CH 4 yoki H 2 S )?

3. Atomlarning elektron holatlari qanday (masalan, C yoki N ) asosiy deyiladi va qaysi biri hayajonlanadi?

4. Atomning elektron formulasidagi raqamlar va harflar nimani anglatadi (masalan, C yoki N )?

5. Atom orbitali nima? C atomining ikkinchi energiya darajasida nechta orbital bor va ular qanday farq qiladi?

6. Gibrid orbitallar va ular hosil bo'lgan dastlabki orbitallar o'rtasidagi farq nima?

7. Uglerod atomi uchun gibridlanishning qanday turlari ma'lum va ular nima?

8. Uglerod atomining elektron holatlaridan biri uchun orbitallarning fazoviy joylashuvi rasmini chizing.

9. Kimyoviy bog'lanishlar qanday nomlanadi va nima? Iltimos, ko'rsating-va-ulanishlardagi ulanishlar:

10. Quyidagi birikmalarning uglerod atomlari uchun quyidagilarni ko'rsating: a) duragaylanish turi; b) uning kimyoviy bog'lanish turlari; c) bog'lanish burchaklari.

1-mavzu uchun mashqlarga javoblar

5-dars

1. Orbitalda birma-bir bo'lgan elektronlar deyiladi juftlanmagan elektronlar... Masalan, qo'zg'atilgan uglerod atomining elektron diffraktsiya formulasida to'rtta juftlashtirilmagan elektron mavjud, azot atomida esa uchta:

2. Bitta kimyoviy bog'lanish hosil bo'lishida ishtirok etadigan ikkita elektron deyiladi umumiy elektron juftlik... Odatda, kimyoviy bog'lanish hosil bo'lishidan oldin, bu juft elektronlardan biri bitta atomga, ikkinchi elektron esa boshqa atomga tegishli edi:

3. Elektron orbitallarni to'ldirish tartibi kuzatiladigan atomning elektron holati: 1 s 2 , 2s 2 , 2p 2 , 3s 2 , 3p 2 , 4s 2 , 3d 2 , 4p 2 va boshqalar deyiladi zamin holati... V hayajonlangan holat atomning valentlik elektronlaridan biri yuqori energiyaga ega bo'lgan erkin orbitalni egallaydi, bunday o'tish juftlashgan elektronlarning ajralishi bilan birga keladi. Sxematik ravishda u quyidagicha yoziladi:

Agar asosiy holatda ikkita valentlik juftlanmagan elektron mavjud bo'lsa, qo'zg'atilgan holatda to'rtta shunday elektron mavjud.

5. Atom orbitali - ma'lum atom yadrosi atrofidagi fazoning har bir nuqtasida elektron bulutining zichligini tavsiflovchi funktsiya. Uglerod atomining ikkinchi energiya darajasida to'rtta orbital mavjud - 2 s, 2p x, 2p y, 2p z... Bu orbitallar farqlanadi:
a) elektron bulutning shakli ( s- to'p, R- gantel);
b) R-orbitallar kosmosda turli yo'nalishlarga ega - o'zaro perpendikulyar o'qlar bo'ylab x, y va z, ular belgilanadi p x, p y, p z.

6. Gibrid orbitallar shakli va energiyasi bilan asl (gibrid bo'lmagan) orbitallardan farq qiladi. Masalan, s-orbital - sharning shakli; R- simmetrik sakkiz raqam, sp-gibrid orbital - assimetrik sakkiz raqam.
Energiya farqlari: E(s) < E(sp) < E(R). Shunday qilib, sp-orbital - shakli va energiyasi bo'yicha o'rtacha hisoblangan orbital, originalni aralashtirish natijasida olinadi s- va p-orbitallar.

7. Uglerod atomi uchun gibridlanishning uch turi ma'lum: sp 3 , sp 2 va sp (5-dars matniga qarang).

9. -bog' - atomlar markazlarini tutashtiruvchi chiziq bo'ylab orbitallarning bir-birining ustiga tushishi natijasida hosil bo'lgan kovalent bog'.
-bog` - lateral qo`shilish natijasida hosil bo`lgan kovalent bog` R-atomlar markazlarini tutashtiruvchi chiziqning ikki tomonidagi orbitallar.
-Bog'lanish bog'langan atomlar orasidagi ikkinchi va uchinchi chiziqcha bilan ko'rsatilgan.

Umumiy va BIOorganik kimyo

(ma'ruza matni)

2-qism. Organik kimyo

Tibbiyot fakulteti “Stomatologiya” ixtisosligi 1-kurs talabalari uchun

Rossiya Xalqlar do'stligi universiteti nashriyoti,

OK

RIS ilmiy kengashi

Rossiya xalqlar do'stligi universiteti

O. V. Kovalchukova, O. V. Avramenko

Umumiy va bioorganik kimyo (ma'ruza matni). 2-qism. Organik kimyo. Tibbiyot fakulteti “Stomatologiya” mutaxassisligi 1-kurs talabalari uchun. Moskva: RUDN nashriyoti, 2010.108 p.

Tibbiyot fakulteti “Stomatologiya” mutaxassisligi 1-kurs talabalari uchun ma’ruza matni. “Umumiy va bioorganik kimyo” kursi dasturiga muvofiq tuzilgan.

Umumiy kimyo kafedrasida tayyorlanadi.

© O. V. Kovalchukova, O. V. Avramenko

© Rossiya Xalqlar do'stligi universiteti nashriyoti, 2010 yil

KIRISH

Bioorganik kimyo universitetlarning tibbiyot fakultetlarining biokimyo, farmakologiya, fiziologiya, molekulyar biologiya kabi maxsus fanlari bilan chambarchas bog'liq bo'lgan kimyo bo'limidir. Organik kimyoning pozitsiyalari va tushunchalaridan biologik faol molekulalarning tuzilishi va ishlash mexanizmlarini o'rganadigan, organik birikmalarning tuzilishi va reaktivligi o'rtasidagi bog'liqlik qonuniyatlarini aniqlaydigan fan sohasi.

Ushbu ma'ruza kursida asosiy e'tibor organik birikmalarni uglerod skeletining tuzilishi va tabiatiga ko'ra tasniflashga qaratilgan. funktsional guruhlar, organik molekulalarning kimyoviy tuzilishini ularning reaksiya markazlarining tabiati bilan bog'lovchi qonuniyatlari, ularning elektron va fazoviy tuzilishining kimyoviy o'zgarishlar mexanizmlari bilan bog'liqligi.

ORGANIK BIRIKMALARNING KIMYOVIY TUZILISHI NAZARIYASI

Organik birikmalar- bu uglerod birikmalari (eng oddiylaridan tashqari), ularda IV valentlikni namoyon qiladi.

Organik kimyo Uglevodorodlar va ularning hosilalari kimyosi.

Organik birikmalardagi uglerod atomi qo'zg'aluvchan holatda va to'rtta juftlashtirilmagan elektronga ega:

6 S 1s 2 2s 2 2p 2 → 6 S * 1s 2 2s 1 2p 3

Uyg'ongan holatda uglerod atomi quyidagilarga qodir:

1) boshqa uglerod atomlari bilan mustahkam aloqalar hosil qiladi, bu esa zanjirlar va tsikllarning shakllanishiga olib keladi;

2) tufayli har xil turdagi uglerod atomlari va boshqa atomlar (H, O, N, S, P va boshqalar) bilan oddiy, qoʻsh va uchlik bogʻlanish hosil qilish uchun orbitallarning gibridlanishi;

3) tarvaqaylab ketgan uglerod zanjirlarining paydo bo'lishiga olib keladigan to'rt xil atom bilan birlashish.

Organik birikmalarda uglerod atomining gibridlanish turlari

sp 3 - gibridlanish

Gibridlanishda barcha to‘rt valentlik orbital ishtirok etadi. Bog'lanish burchagi 109 ga teng, taxminan 28 '(tetraedr). Uglerod atomlari faqat oddiy (s) bog'larni hosil qiladi - to'yingan birikma.

sp 2 - gibridlanish

Uch gibrid va bitta gibrid bo'lmagan orbital hosil bo'ladi. Valentlik burchagi 120 o (tekislik tuzilmalar, muntazam uchburchak). Gibrid orbitallar s-bog'larni hosil qiladi. Gibrid bo'lmagan orbitallar p-bog'larni hosil qiladi. sp 2– Gibridlanish bitta p - bog`li to`yinmagan birikmalar uchun xosdir.

sp - duragaylash

Ikki gibrid va ikkita gibrid bo'lmagan orbitallar hosil bo'ladi. Bog'lanish burchagi 180 ° (chiziqli tuzilmalar). Bir holatda uglerod atomi sp-gibridlanish ikkita qo`sh bog` yoki bitta uchlik bog` hosil bo`lishida ishtirok etadi.

Organik birikmalar tuzilishi nazariyasi 1861 yilda A.M. tomonidan tuzilgan. Butlerov va quyidagi qoidalarni o'z ichiga oladi:

1. Molekulani tashkil etuvchi barcha atomlar bir-biri bilan valentliklariga mos ravishda qat’iy belgilangan ketma-ketlikda bog‘langan. Atomlarning molekulaga birikish tartibi uni belgilaydi kimyoviy tuzilishi .

2. Organik birikmalarning xossalari nafaqat moddalarning sifat va miqdoriy tarkibiga, balki ularning bog‘lanish tartibiga (molekulaning kimyoviy tuzilishi) ham bog‘liq.

3. Molekuladagi atomlar bir-biriga o'zaro ta'sir qiladi, ya'ni. molekuladagi atomlar guruhlarining xossalari molekulani tashkil etuvchi boshqa atomlarning tabiatiga qarab farq qilishi mumkin. Belgilovchi atomlar guruhi Kimyoviy xossalari organik molekulalar deyiladi funktsional guruh .

4. Har bir organik birikma faqat bitta kimyoviy formulaga ega. Kimyoviy formulani bilib, birikmaning xossalarini bashorat qilish va uning xossalarini amalda o'rganib, kimyoviy formulani o'rnatish mumkin.

Organik molekula

Uglerod skeletining turlari:

Tsiklik:

· Tarmoqlangan;

· Oddiy (chiziqli).

Tsiklik:

· Karbotsiklik (faqat uglerod atomlarining aylanishi);

Geterotsiklik (uglerod atomlaridan tashqari, tsikl boshqa atomlarni - azot, kislorod, oltingugurtni o'z ichiga oladi).

Uglevodorod zanjiridagi uglerod atomlarining turlari:

H 3 C-CH 2 -CH-C- CH 3

Birlamchi uglerod atomlari (faqat bitta uglerod atomi bilan zanjirda bog'langan, terminal);

Ikkilamchi uglerod atomi (ikki qo'shni uglerod atomlari bilan bog'langan, zanjirning o'rtasida joylashgan);

Uchinchi darajali uglerod atomi (uglerod zanjirining vilkalarida joylashgan, uchta uglerod atomiga ulangan);

To'rtlamchi uglerod atomi (uglerod atomlaridan boshqa o'rinbosarlari yo'q).

Funktsional guruh- birikmalarning kimyoviy xossalarini aniqlaydigan maxsus atomlar guruhi.

ga misollar funktsional guruhlar:

-U– gidroksil guruhi (spirtli ichimliklar, fenollar);

C = O- karbonil guruhi (ketonlar, aldegidlar);

BILAN- karboksil guruhi (karboksilik kislotalar);

-NH 2 - aminokislotalar (aminlar);

-SH - tiol guruhi (tiol spirtlari)

organik birikma

tarkibi

xususiyatlari

kimyoviy tuzilishi

tashkil etuvchi atomlar organik birikma, turli yo'llar bilan molekulalarga birlashishi mumkin. Masalan, C 2 H 6 O tarkibidagi birikma ikkitaga mos kelishi mumkin kimyoviy birikmalar Turli xil fizik va kimyoviy xususiyatlarga ega:

Tarkibi organik birikma - uning molekulasiga kiritilgan turli elementlarning atomlari soni. Izomerlar- tarkibi bir xil, ammo kimyoviy tuzilishi har xil bo'lgan birikmalar. Izomerlar turli xil kimyoviy xususiyatlarga ega.

Izomeriya turlari

Strukturaviy izomeriya

Uglerod zanjiri izomeriyasi:

Ko'p bog'lanish pozitsiyasining izomeriyasi:

Sinflararo izomeriya:

STEREOIZOMERYA

Geometrik(fazoviy, cis-trans-qo'sh bog'li birikmalarning izomeriyasi):

cis-buten-2	trans-buten-2

Geometrik izomeriya, agar qo'sh bog'ning hosil bo'lishida ishtirok etgan uglerod atomlarining har biri turli o'rinbosarlarga ega bo'lsa, mumkin. Shunday qilib, buten-1 CH 2 = CH – CH 2 – CH 3 uchun geometrik izomeriya mumkin emas, chunki qo'sh bog'dagi uglerod atomlaridan birida ikkita bir xil o'rinbosar (vodorod atomlari) mavjud.

Geometrik(fazoviy, cis-trans-siklik chegara birikmalarining izomeriyasi):

Agar halqani tashkil etuvchi kamida ikkita uglerod atomi turli o'rinbosarlarga ega bo'lsa, geometrik izomeriya mumkin.

Optik:

Optik izomeriya - molekulalarning xiralligi tufayli stereoizomeriyaning bir turi. Tabiatda bir kishining ikki qo'li kabi bog'langan aloqalar mavjud. Ushbu birikmalarning xususiyatlaridan biri ularning ko'zgu tasviriga mos kelmasligidir. Bu xususiyat xirallik deb ataladi (yunonchadan. « bilan merosxo'r"- qo'l).

Molekulalarning optik faolligi ularga qutblangan yorug'lik ta'sirida aniqlanadi. Agar qutblangan yorug'lik nuri optik faol moddaning eritmasidan o'tkazilsa, u holda uning qutblanish tekisligi aylanadi. Optik izomerlar prefikslar yordamida belgilanadi d-