В химии двойная связь — это ковалентная связь между двумя атомами , включающая четыре связывающих электрона , а не два в одинарной связи . Двойные связи чаще всего возникают между двумя атомами углерода, например, в алкенах . Между двумя разными элементами существует множество двойных связей: например, в карбонильной группе между атомом углерода и атомом кислорода. Другие распространенные двойные связи встречаются в азосоединениях (N=N), иминах (C=N) и сульфоксидах (S=O). В скелетной формуле двойная связь изображается в виде двух параллельных линий (=) между двумя соединенными атомами; типографически для этого используется знак равенства . [1] [2] Двойные связи были введены в химические обозначения русским химиком Александром Бутлеровым . [ нужна цитата ]
Двойные связи с участием углерода прочнее и короче одинарных . Порядок облигаций - два. Двойные связи также богаты электронами, что делает их потенциально более реакционноспособными в присутствии сильного акцептора электронов (как и в реакциях присоединения галогенов ).
Тип связи можно объяснить с точки зрения орбитальной гибридизации . В этилене каждый атом углерода имеет три sp2 - орбитали и одну p-орбиталь . Три sp2 - орбитали лежат в плоскости с углами ~120°. P-орбиталь перпендикулярна этой плоскости. Когда атомы углерода приближаются друг к другу, две sp2 - орбитали перекрываются, образуя сигма-связь . При этом две р-орбитали сближаются (снова в одной плоскости) и вместе образуют пи-связь . Для максимального перекрытия р-орбитали должны оставаться параллельными, и, следовательно, вращение вокруг центральной связи невозможно. Это свойство приводит к цис-транс-изомерии . Двойные связи короче одинарных, поскольку перекрытие p-орбиталей максимально.
При 133 пм длина связи этилена C=C короче, чем длина связи C-C в этане с 154 пм. Двойная связь также прочнее: 636 кДж моль -1 против 368 кДж моль -1 , но не в два раза, поскольку пи-связь слабее сигма-связи из-за менее эффективного пи-перекрытия.
В альтернативном представлении двойная связь возникает в результате двух перекрывающихся sp3- орбиталей , как в изогнутой связи . [3]
В молекулах с чередующимися двойными и одинарными связями перекрытие р-орбиталей может существовать над несколькими атомами в цепи, что приводит к образованию сопряженной системы . Сопряжение можно обнаружить в таких системах, как диены и еноны . В циклических молекулах сопряжение может привести к ароматичности . В кумуленах две двойные связи соседствуют.
Двойные связи характерны для элементов 2-го периода — углерода , азота и кислорода и реже — для элементов более высоких периодов . Металлы также могут образовывать множественные связи в множественных связях металлического лиганда .
Соединения с двойной связью, гомологи алкенов , R 2 E=ER 2 , теперь известны для всех более тяжелых элементов 14-й группы . В отличие от алкенов эти соединения не являются плоскими, а имеют скрученную и/или транс-изогнутую структуру. Эти эффекты становятся более выраженными для более тяжелых элементов. Дистаннен (Me 3 Si) 2 CHSn=SnCH(SiMe 3 ) 2 имеет длину связи олово-олово лишь немногим короче одинарной связи, транс-изогнутую структуру с пирамидальной координацией каждого атома олова и легко диссоциирует в растворе на форма (Me 3 Si) 2 CHSn: (станнандиил, аналог карбена). Связь состоит из двух слабых донорно-акцепторных связей, причем неподеленная пара на каждом атоме олова перекрывается с пустой p-орбиталью на другом. [4] [5] Напротив, в дисиленах каждый атом кремния имеет плоскую координацию, но заместители скручены так, что молекула в целом не плоская. В диплюмбенах длина связи Pb=Pb может быть больше, чем у многих соответствующих одинарных связей. [5] Плумбены и станнены обычно диссоциируют в растворе на мономеры с энтальпией связи, которая составляет лишь часть соответствующих одинарных связей. Некоторые двойные связи плюмбены и станнены по прочности аналогичны водородным связям. [4] Модель Картера -Годдарда-Мальрие-Тринкье можно использовать для прогнозирования характера связи. [4]
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )