Поляризация связей. 
Основные теоретические положения органической химии. 
Насыщенные (предельные) углеводороды

Когда ковалентной связью соединяются одинаковые атомы, обобщенная электронная пара в равной степени принадлежит им обоим. Иначе обстоит дело, если ковалентной связью соединены атомы различных элементов, обладающие различной электроотрицательностью (ЭО) (т.е. способностью притягивать обобщенные электроны, образующие ковалентную связь). В этом случае обобщенная электронная пара оказывается в той или иной мере смещенной (оттянутой) сторону более ЭО — атома. В результате у этого атома возникает некоторый (избыточный или частичный) отрицательный заряд, а у атома, от которого электронная пара оттянута, — равный по величине положительный заряд. Связь между такими атомами является поляризованной связью.

Рис. 8 Энантиомеры молочной кислоты

Так, например, в молекуле хлора обобщенная электронная пара в одинаковой мере принадлежит обоим атомам, в молекуле же органического вещества — хлористого метила CH₃Cl пара электронов, осуществляющая связь между хлором и углеродом, смещена в сторону несколько более электроотрицательного хлора (и условно может быть изображена ⁺ и ^-):

Cl: Cl H3C+: Cl — H3C+ Cl;

I II III.

У хлора возникает некоторый отрицательный заряд, у углерода — положительный, ковалентная связь между этими атомами в хлористом метиле поляризована. Как показано в формуле II, частичные заряды атомов, соединенных поляризованной связью, принято обозначать греческой буквой (дельта) со знаком плюс и знаком минус соответственно. Смещение электронной пары в поляризованной простой ковалентной связи обычно обозначают стрелкой на середине черточки, выражающей эту связь, как представлено в формуле III.

Чем более поляризована связь, т. е. чем больше осуществляющая ее пара смещена к одному из атомов, тем больше эта связь по своему характеру приближается к ионной связи и тем выше реакционная способность соединенных такой связью атомов.

Степень поляризации связи между двумя атомами, а следовательно, и ее прочность, зависят от влияния других соединенных с ними атомов или атомных групп. В частности, связь С-С между двумя формально одинаковыми углеродными атомами, может быть поляризованной, если каждый из них в свою очередь соединен с различными атомами или группами. Особенно склонны к поляризации двойные и тройные связи.

В молекулах с двойными связями p-электроны, образующиесвязь, смещены в направлении более электроотрицательного атома:

R₂C=O, R₂C=CH₂, R₃C-N=O.

Изогнутая стрелка указывает направление смещениясвязей.

Взаимодействие электроновсвязей с электронами остальных участков ненасыщенной молекулы вызывает ее электрическую асимметрию.

В молекулах соединений с кратными связямисвязи значительно легче поляризуются, чемсвязи. В результате поляризации атомы, связанные двойной связью, приобретают частичные (неполные) электрические заряды:

R₂C⁺=O ^- R₂C⁺=CH₂ ^- R₃C-N⁺=O^-

Молекулы, содержащие две или несколько чередующихся двойных связей, разделенныхсвязью, называются сопряженными системами:

>C=C-C=CC=C-C=O >C=C-N=O.

В сопряженных системах электронысвязей находятся в поле всех углеродных ядер и поэтому изменение распределения электронов в одной части молекулы вызывает перегруппировки электронов во всех других ее частях, как в едином целом. Такой тип взаимодействия атомов называют сопряжением связей.

Органические молекулы с достаточно хорошо развитой системой сопряженных связей проявляют полупроводниковые свойства.