Дано:
- Углеводороды: этилен (C2H4) и этан (C2H6).
- Типы связей: σ-связь и π-связь.
Найти:
- Схему перекрывания атомных орбиталей при образовании σ- и π-связей в молекуле этилена.
- Какая из связей, σ- или π-, в молекуле этилена более прочная.
- Связь углерод—углерод в молекуле какого из углеводородов, этана или этилена, имеет меньшую длину.
- Какая из указанных связей более прочная.
Решение:
1. Схема перекрывания атомных орбиталей в молекуле этилена:
- В молекуле этилена два атома углерода связаны одной σ-связью и одной π-связью.
- Σ-связь образуется путем перекрывания sp²-гибридных орбиталей двух атомов углерода.
- π-связь образуется путем бокового перекрытия незадействованных p-орбиталей каждого из атомов углерода.
Схема:
```
H H
\ /
C==C
/ \
H H
```
Перекрытие:
- σ-связь: sp² - sp²
- π-связь: p - p
2. Прочность связей:
- σ-связь более прочная по сравнению с π-связью, так как σ-связь образуется за счет прямого перекрытия орбиталей, что обеспечивает более сильное взаимодействие между атомами.
3. Длина связи:
- Связь углерод—углерод в молекуле этилена (C2H4) короче, чем в молекуле этана (C2H6). Это связано с тем, что в этилене присутствует двойная связь (состоящая из одной σ-связи и одной π-связи), которая приводит к большему притяжению между атомами углерода.
4. Разница в прочности:
- Связь углерод—углерод в этане (одинарная σ-связь) менее прочная, чем двойная связь в этилене (состоящая из σ- и π-связей).
Ответ:
- σ-связь более прочная, чем π-связь.
- Связь углерод—углерод в молекуле этилена короче, чем в молекуле этана.
- Двойная связь в этилене более прочная, чем одинарная связь в этане.