Δήμητρα Σπανού, χημικός, μόνιμη καθηγήτρια 1ου Γυμνασίου Δάφνης (έως 30-06-2025)
υπό κατασκευή
συνέχεια,
από το κεφάλαιο,
Η ΔΙΕΎΘΥΝΣΗ ΤΩΝ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ
Από την σύνδεση των ατομικών ή υβριδοποιημένων ατομικών τροχιακών προκύπτουν οι σ και π ομοιοπολικοί δεσμοί
ο σ ομοιπολικός δεσμός
Είναι η αλληλοεπικάλυψη των ατομικών τροχιακών ή υβριδικών ατομικών τροχιακών μεταξύ δύο ατόμων ( ομοιπολικός δεσμός) που γίνεται κατά μήκος του άξονα που συνδέει τους πυρήνες των δύο ατόμων
Συμβαίνει μεταξύ δύο s τροχιακών (s-s επικάλυψη) ο δεσμός χαρακτηρίζεται σ δεσμός και έχει σφαιρική συμμετρία και είναι ο ισχυρότερος όλων των ομοιοπολικών
Όμως έχουμε κι άλλους σ δεσμούς (αρκεί οι επικάλυψεις να γίνονται κατά μήκος του άξονα που συνδέει τους πυρήνες των δύο ατόμων) όπως
είναι ο ομοιπολικός δεσμός συμβαίνει μεταξύ ενός s τροχιακών και ενός p (s-p επικάλυψη) και ο ομοιπολικός %20Hybridization.webp)
δεσμός συμβαίνει μεταξύ δύο p τροχιακών (p-p επικάλυψη)
Ενίοτε, αντί των συνήθων μοριακών τροχιακών έχουμε τα
Μοριακά υβριδικά τροχιακά Τα μοριακά υβριδικά προκύπτουν από ανάμειξη ατομικών τροχιακών και σχηματισμό νέων υβριδικών μοριακών τροχιακών
Ο σ δεσμός γίνεται και μεταξύ υβριδικών και ατομικών τροχιακών όπως στο μεθάνιο (s-sp3 επικάλυψη)
ακόμα και μεταξύ υβριδικού- υβριδικού
ο π ομοιοπολικός δεσμός
Είναι η αλληλοεπικάλυψη των μεταξύ p-p τροχιακών ατομικών τροχιακών μεταξύ δύο ατόμων ( ομοιπολικός δεσμός) στον οποίο επικαλύπτονται πλευρικά οι δύο λοβοί σε ένα επίπεδο κάθετο στο επίπεδο του μορίου. Τα δύο αυτά ατομικά τροχιακά των δύο ατόμων είναι παράλληλα . Οι δεσμοί π δεν συμβαίνουν σε s τροχιακά
Ετσι, οι δεσμοί π είναι πιο διάχυτοι σε σχέση με τους σ και τα μοριακά τμήματα που ενώνονται με δεσμούς π δεν μπορούν να περιστραφούν γύρω από τον δεσμό χωρίς την διάσπαση του δεσμού π
Απλοί δεσμοί μεταξύ των ατόμων του μορίου είναι δεσμοί σ. 
Εάν έχουμε διπλό δεσμό ή τριπλό δεσμό, ο σ δεσμός προηγείται και ο επόμενο δεσμός είναι π. Στο οξυγόνο με συντακτικό τύπο Ο=Ο έχουμε έναν σ και έναν π δεσμό.
Εάν έχουμε τριπλό δεσμό, ο σ δεσμός προηγείται μετά έρχονται οι δύο π με τα δύο κάθετα δεσμικά επίπεδά τους που περιέχουν τον δεσμικό άξονα
Η ενέργεια του δεσμού είναι η ενέργεια που απαιτείται για να σπάσει ο δεσμός. Η ενέργεια των δεσμών κυμαίνεται από 125-1050 kj/mol
Οι δεσμοί π είναι συνήθως ασθενέσθεροι των δεσμών σ ( η ενέργεια ένός δεσμού π σε μια σύνδεση διπλού δεσμού άνθρακα με άνθρακα, είναι σχεδόν διπλάσια από την ενέργεια του δεσμού σ)
Όμως ο συνδυασμός ενός σ και ενός π δεσμού είναι ο ισχυρότερος από όλους.
και η επικάλυψη των δύο ατομικών τροχιακών του π δεσμού είναι σημαντικά μικρότερη από τον σ δεσμό. Στο αιθάνιο CH3-CH3 ο δεσμός μεταξύ των ανθράκων είναι σ και έχει ενέργεια 348kj/mol.
Η απόσταση των πυρήνων μειώνεται όταν αυξηθούν οι δεσμοί μεταξύ τους. Στο αιθάνιο (CH3-CH3) η απόσταση C-C είναι 154pm στο αιθένιο(CH2-=H2) η απόσταση C=C είναι 134pm, στο αιθίνιο(CH=-CH) η απόσταση αυτή είναι 120pm
Εντοπισμένες και αποκεντρωμένες συνδέσεις
Ένας ομοιοπολικός δεσμός θεωρείται εντοπισμένος αν το ζεύγος ηλεκτρονίων βρίσκεται στο πεδίο των πυρήνων και δεσμεύει μόνο δύο άτομα
Ο σ ομοιοπολικός δεσμός για παράδειγμα, είναι δεσμός εντοπισμένος
Ένας δεσμός είναι αποκεντρωμένος εάν το ζεύγος ηλεκτρονίων είναι διασκορπισμένο μεταξύ πολλών (περισσότερων από δύο) πυρήνων ατόμων (σαν ένα είδος μεταλλικού δεσμού)
Είναι συστήματα p τροχιακών που συνδέονται με απεντοπισμένα ηλεκτρόνια. Δημιουργούνται από πολλαπλούς δεσμούς, από μεμομωμένα ζεύγη, ρίζες ή ιόντα καρβενίου και καθένας από τους οποίους διαχωρίζεται από απλούς δεσμούς με σύνδεση άκυκλη, κυκλική γραμμική ή μικτή.
Συζευγμένα συστήματα διασποράς ηλεκτρονίων
Σύζευξη σε ανοικτά συστήματα
Η σύζευξη είναι δυνατή αν τα άτομα που εμπλέκονται σε αυτή την διαδικασία βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο
Τα συζευγμένα συστήματα διασποράς ηλεκτρονίων δημιουργούνται σε κάποιες περιπτώσεις μορίων: τα αλκένια με έναν διπλό δεσμό δεν περιλαμβάνονται γιατί ο δεσμός π εδώ είναι εντοπισμένος . Μόρια στα οποία συναντάται σύζευξη μπορεί να είναι:
Α. Ομοσύνδεση: Σε μόρια όπου έχουμε συζευγμένους δεσμούς π όπου πολλαπλές συνδέσεις εναλλάσσονται με μονές δεσμών σ
Αυτή είναι η π-π σύνδεση
Δημιουργείται υπέρθεση ενός p τροχιακού σε ένα άλλο p, μέσω ενός δεσμού σ (ή μονού δεσμού) που βρίσκεται ενδιάμεσα.(π.χ. βουταδιένιο1,3, βενζόλιο) .
(CH2=CH—CH=CH2
Β. ( Σε μεγάλα άτομα, σε συζευγμένο σύστημα, μπορεί να συμβάλλουν και d τροχιακά που δεν τα αναφέρουμε στο παρόν ).
- Γ. Στην περίπτωση όπου πολλαπλοί ή και απλοί δεσμοί, συνδυάζεται με άτομο που έχει ένα μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων p, π- σύζευξη.
- (π.χ. βινυλιχλωρίδιο και ακρυλονιτρίλιο)
Παρόμοια σύζευξη έχουμε και στο ετεροκυκλικό μόριο του φουράνιου
Σαν επέκταση της συζευγμένη σύνδεση θεωρούμε επίσης την περίπτωση που υπάρχει ή ατομικό κέντρο που έχει ένα ηλεκτρόνιο ή μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων και ένα κέντρο με κενό τροχιακό
Σύζευξη σε κλειστα συστήματα
Ομοκυκλικός δακτύλιος Σύζευξη π-π. Το βενζόλιο είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα όπου μέσα στον εξαμελή δακτύλιο (με τρεις απλούς και τρεις διπλούς δεσμούς) όμως , με υβριδοποιησμένα τα s και p τροχιακά όπου κάθε p τροχιακό επικαλύπτεται με δύο γειτονικά και το μη εντοπισμένο σύστημα π κατανέμεται ομοιόμορφα σε όλο το κυκλικό σύστημα.
ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΣΥΖΕΥΓΜΕΝΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ
Με αυτόν το τρόπο της σύζευξη συνδέσεων, οι συνδέσεις μεταξύ των ατόμων αποκτούν ενδιάμεσες τιμές (ούτε απλές ούτε διπλές) όπως και το μήκος των δεσμών παίρνει τιμές ανάμεσα σε απλό και διπλό
Τα συζευγμένα συστήματα έχουν ιδιαίτερες ιδιότητες μπορούν να μειώσουν την ενέργεια ενός μορίου και να αυξήσουν την σταθερότητά του
Η εξασφάλιση αυτής της επιπλέον θερμοδυναμικής σταθερότητα, που μπορεί να εκτιμηθεί σαν η διαφορά μεταξύ ενώσεων με συζευγμένους διπλούς δεσμούς και ενώσεων με απομονωμένους διπλούς δεσμούς. Η σταθερότητα αυξάνεται με το μήκος του συζυγούς κυκλώματος όπως για παράδειγμα στα καροτενοειδή
ΕΠΑΓΩΓΙΚΗ ΕΠΙΔΡΑΣΗ
Το επαγωγικό ή επαγωγικό φαινόμενο είναι η διαδικασία κατά την οποία οι πυκνότητες ηλεκτρονίων των χημικών δεσμών μετατοπίζονται προς την κατεύθυνση των σ-δεσμών. Η ιδιαιτερότητα του επαγωγικού φαινομένου είναι η ταχεία εξασθένησή του κατά την απόσταση από τον υποκαταστάτη.
Εάν σε ένα μόριο υπάρχουν υποκαταστάτες (άτομα ή ομάδες) με διαφορά στην ηλεκτραρνητικότητα, τότε επιρρεάζονται ανάλογα οι σ δεσμοί.
Εάν οι υποκαταστάτες αυτοί έχουν μεγαλύτερη ικανότητα να έλκουν ηλεκτρόνια, τότε το αρνητικό φορτίο του μορίου από τους π δεσμούς έλκεται προς αυτούς και εμφανίζεται αρνητικό Επαγωγικό φαινόμενο -Ι (C6H5- < -NH2 < -OH < -I < -Br < -Cl < -F < -CN < -ΝΟ2.)
Εάν αντίθετα, οι υποκαταστάτες είναι πιο ηλεκτροθετικοί από τον άνθρακα τότε το αρνητικό φορτίο του μορίου από τους σ δεσμούς μετατοπίζεται προς την αντίθετη κατεύθυνση και εμφανίζεταιθετικό Επαγωγικό φαινόμενο +Ι ( H- < CH3- < C2H5- < -(CH3)2CH- < (CH3)3C- < COO- < O-
Το Επαγωγικό φαινόμενο εξασθενεί όσο απομακρυνόμαστε από το σημείο (άτομο ή ομάδα) που προκαλεί την μετατόπιση ηλεκτρικού φορτίου +Ι ή -Ι
Στο χλωτοπεντάνιο του σχήματος, το χλώριο προκαλεί έλλειμα ηλεκτρονίων δ+ στον γειτονικό άνθρακα, μικρότερη στον επόμενο δδ+ και ακόμα πιο εξασθενημένη στον μεθεπόμενο δδδ+
ΜΕΣΟΜΕΡΗΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ
Αντίστοιχη έλξη ή απώθηση των ηλεκτρονίων έχουμε και για τα ηλεκτρόνια των π δεσμών με την συμμετοχή των p τροχιακών
τα οποία πρέπει να βρίσκονται σε σύζευξη
Το φαινόμενο της μεσομέρειας , όπως και στην επαγωγική επίδραση, συμβαίνει εάν έχουμε σε ένα μόριο υποκαταστάτες (άτομα ή ομάδες) με μεγαλύτερη ηλεκτραρνητικότητα που έλκουν ηλεκτρόνια από τους συζευγμένους π δεσμούς και επομένως μειώνουν την πυκνότητα ηλεκτρονίων στο μόριο (φαινόμενο -Μ)
Αντίθετα εάν σε ένα μόριο υπάρχουν υποκαταστάτες (άτομα ή ομάδες) με ηλεκτραρνητικότητα χαμηλότερη , τότε τα ηλεκτρόνια έλκονται προς το υπόλοιπο τμήμα του μορίου και αυξάνει η πυκνότητα ηλεκτρονίων στην υπόλοιπη έκταση του μορίου
Το μεσομερές αποτέλεσμα δεν εξασθενεί κατά μήκος του συστήματος των πολλαπλών δεσμών και p τροχιακών καθώς η κατανομή της πυκνότητας ηλεκτρονίων είναι σε όλο το σύστημα των π δεσμών του μορίου
Θεωρητικές έννοιες στην οργανική χημεία
7.1 Δομή οργανικών ενώσεων - διπλός και τριπλός δεσμός - επαγωγικό φαινόμενο
Χημικοί δεσμοί Τύποι χημικών δεσμών και τα χαρακτηριστικά τους
Σύζευξη. Συζευγμένα Συστήματα Ανοικτού Κυκλώματος
индуктивный эффект -I в гликопротеинах
Θεωρητικές έννοιες στην οργανική χημεία
Hybridization Orbitals Sp Sp2 Sp3
Το μεσομερικό φαινόμενο (φαινόμενο σύζευξης, φαινόμενο συντονισμού) είναι μια μετατόπιση στην πυκνότητα ηλεκτρονίων ενός χημικού δεσμού κατά μήκος των π-δεσμών. Εξηγείται από τη θεωρία του χημικού συντονισμού. Η εμφάνιση του μεσομερικού φαινομένου σχετίζεται με μια αλλαγή στο προφίλ του π-συστήματος του μορίου.