Rs կոնֆիգուրացիա. Օրգանական քիմիա

4.D, L - ստերեոիզոմերի նշանակման համակարգ:

Մի շարք դեպքերում նախընտրելի է օգտագործել ոչ թե R,S-համակարգը բացարձակ կոնֆիգուրացիան նշանակելու համար, այլ մեկ այլ՝ D,L-համակարգ: D կամ L իզոմերի արտահայտման ընտրությունը հիմնված է կոնկրետ տեղակայման վրա: մրցավարական խումբՖիշերի պրոյեկցիայում . Դ , L - Անվանակարգը լայնորեն կիրառվում է -amino, -hydroxy թթուների և ածխաջրերի անվանումներում։

Համաձայն այս համակարգի, L-ի կոնֆիգուրացիան վերագրվում է ստերեոսոմերին, որում Ֆիշերի պրոյեկցիաներում հղումային խումբը գտնվում է ուղղահայաց գծից ձախ (լատիներեն «laevus»-ից՝ ձախ): Համապատասխանաբար, եթե հղման խումբը գտնվում է աջ կողմում գտնվող Ֆիշերի պրոյեկցիայում, ստերեոիզոմերն ունի D-կոնֆիգուրացիա (լատիներեն «dexter»-ից՝ աջ).

Իհարկե, պետք է հիշել, որ Ֆիշերի պրոյեկցիայում ամենաօքսիդացված ածխածնի ատոմը գտնվում է վերևում (այսինքն՝ COOH խումբը ամինաթթուներ և հիդրօքսիլ թթուներ և CH=O խումբ ածխաջրերում):

Ամինաթթուներ և հիդրոքսի թթուներ

-ամինո- և հիդրօքսի թթուներում հղման խմբերը, համապատասխանաբար, NH 2 և OH խմբերն են.

Եթե ​​ամինաթթվի կամ հիդրօքսի թթվի մեջ կան մի քանի ամինո կամ հիդրօքսի խմբեր, ապա դրանց փոխադարձ դասավորությունը նշվում է «erythro», «threo» sp նախածանցներով։ Թթվի վերագրումը D- կամ L- շարքին այս դեպքում որոշում է NH 2 կամ OH խումբը, որը գտնվում է - դիրքում COOH խմբի նկատմամբ, որը գտնվում է Ֆիշերի պրոյեկցիայի վերևում.

Այս դեպքում տառերը Դ իսկ L-ին՝ նշելով տեղեկատու խմբի դիրքը, տրվում է «S» ինդեքսը։ Սա արվում է շփոթությունից խուսափելու համար: «S» ինդեքսն ընդգծում է, որ նշված է վերին քիրալ կենտրոնի կոնֆիգուրացիան, որը գտնվում է կարբոքսիլ խմբի համեմատ - դիրքում, ինչպես ամինաթթվի սերինում («S» - «սերին» բառից):

Մի քանի OH խմբերով հիդրոքսի թթուների, ինչպես նաև ամին հիդրօքսի թթուների համար օգտագործվում է նաև կոնֆիգուրացիայի այլընտրանքային նշանակում, որում հղման խումբը Ֆիշերի պրոյեկցիայի ամենացածր HO խումբն է: Այս դեպքում կոնֆիգուրացիայի նկարագրիչները D իսկ L-ին բաժանորդագրվում են «g» («գլիցերինալդեհիդից»): Այս դեպքում 123 և 124 նկարներում ցուցադրված ամինաթթուները կոչվում են՝ D g -threonine (L s - threonine) և L g -threonine (Ds -threonine):

Ածխաջրեր.

Ածխաջրերի մեջ հղման խումբն է ամենացածրՖիշերի պրոյեկցիայում հիդրօքսիլ խումբը կապված է ասիմետրիկ ածխածնի ատոմի հետ

Ակնհայտ է, որ մեկ ասիմետրիկ ատոմ ունեցող մոլեկուլների դեպքում D,L անվանակարգը, ինչպես R,S անվանակարգը, միանշանակորեն ցույց է տալիս քիրալության կենտրոնի բացարձակ կոնֆիգուրացիան։ Նույնը վերաբերում է D,L-ի օգտագործմանը - մի քանի ասիմետրիկ ատոմներով ստերեոիզոմերների անունները, քանի որ այս դեպքում քիրալության մնացած կենտրոնների կազմաձևումը տրվում է erythro-, threo-, ribo-, lyxo- և այլն նախածանցներով: Այսպիսով, եթե ասենք «երեք», մենք միայն կսահմանենք ազգականասիմետրիկ ատոմների կոնֆիգուրացիան մոլեկուլում. Այնուհետև պարզ չի լինի, թե որ էնանտիոմերի մասին է խոսքը՝ (26) կամ (27), եթե ասենք «D-threose», ապա միանշանակ կնշենք, որ նկատի ունի իզոմերը (26), քանի որ դրանում OH հղումը. խումբը գտնվում է աջ կողմում՝ Ֆիշերի պրոյեկցիայում.

Այսպիսով, «D-threose» (ինչպես նաև «L-threose») անվանումը վերաբերում է մոլեկուլում երկու ասիմետրիկ ատոմների բացարձակ կազմաձևմանը:
R,S անվանացանկի նման, D,L ստերեոիզոմերի նշումը կապված չէ օպտիկական պտույտի նշանի հետ։
Հարկ է նշել, որ փոքրատառերը դ (աջից) և լ (ձախ). Մի շփոթեք այս տառերի օգտագործումը D մեծատառերի օգտագործման հետ և L՝ մոլեկուլների կոնֆիգուրացիան ցույց տալու համար: Ներկայումս լույսի բևեռացման հարթության պտտման ուղղությունը սովորաբար նշվում է (+) և (-) նշաններով։

5. Քիրալային մոլեկուլներ՝ առանց ասիմետրիկ ատոմների

Նախորդ բաժիններում դիտարկվել են մոլեկուլներ, որոնց քիրալությունը պայմանավորված է որոշակի կենտրոնի նկատմամբ չորս տարբեր ատոմների կամ ատոմների խմբերի որոշակի տարածական դասավորությամբ, որը կոչվում է քիրալության կենտրոն։

Հնարավոր են դեպքեր, երբ մոլեկուլում նման կենտրոններ չկան, բայց, այնուամենայնիվ, մոլեկուլը քիրալային է, քանի որ չունի S n խմբի համաչափության տարրեր։ Նման դեպքերում էնանտիոմերները տարբերվում են ատոմների դասավորությամբ ինչ-որ առանցքի կամ հարթության մասին, որը կոչվում է քիրալության առանցք կամ քիրալության հարթություն։ Քիրալության առանցքը տեղի է ունենում, օրինակ, կումուլենի մոլեկուլներում։
Ամենապարզ կումուլենի՝ ալենի մոլեկուլի կառուցվածքն այնպիսին է, որ նրա երկու բեկորները CH 2 գտնվում են երկու փոխադարձ ուղղահայաց հարթություններում.

Ալենի մոլեկուլը աքիրալ է. ունի համաչափության երկու հարթություն (նկարում ներկայացված է): Բութադիեն-1,2 և 3-մեթիլ-բուտադիեն-1,2 մոլեկուլները նույնպես աքիրալ են.

Եթե ​​դիտարկենք պենտադիեն-2,3 մոլեկուլը, ապա կտեսնենք, որ այն չունի համաչափության հարթություններ (ինչպես որ չկան Sn խմբի այլ համաչափության տարրեր)։ Այս դիենը գոյություն ունի որպես զույգ էնանտիոմերներ.

Մոլեկուլների (28) և (29) քիրալությունը պայմանավորված է կրկնակի կապերով կապված ածխածնի ատոմների միջով անցնող առանցքի նկատմամբ (ցուցված է նկարում) փոխարինողների որոշակի տարածական դասավորությամբ։ Այս առանցքը կոչվում է քիրալության առանցք. Ասում են, որ (28) և (29) նման մոլեկուլներն ունեն առանցքային քիրալություն:

Chirality axes-ը առկա է նաև որոշ այլ միացությունների մոլեկուլներում, օրինակ՝ սպիրո միացություններում (սպիրաններ).

Նշված օրթո-դիփոխարինված բիֆենիլների անթրոպոիզոմերները նույնպես առանցքային քիրալություն ունեցող մոլեկուլներ են: Մոլեկուլների օրինակներ քիրալության հարթությունՊարացիկլոֆանների մոլեկուլները կարող են ծառայել.

Այստեղ պատկերված էնանտիոմերները չեն կարող փոխակերպվել միմյանց՝ α-կապերի շուրջ պտտվելով՝ այս մոլեկուլները կազմող բեկորների տարածական պահանջների պատճառով։

R,S նոմենկլատուրան կարող է օգտագործվել առանցքային և հարթ քիրալությամբ մոլեկուլների կոնֆիգուրացիան նշանակելու համար: Ցանկացողները կարող են գտնել նման մոլեկուլների համար R-ին կամ S-ին կոնֆիգուրացիա նշանակելու սկզբունքների նկարագրությունը VINITI հրապարակման մեջ՝ IUPAC Nomenclature Rules for Chemistry, հատոր 3, կիսահատոր 2, Մ., 1983 թ.:

6. Ռ,Ս-ում հաջորդականության կանոնին` նոմենկլատուրայում:

Մի շարք դեպքերում բարդություններ են առաջանում փոխարինողների առաջնահերթության կարգի որոշման հարցում, դիտարկենք դրանցից մի քանիսը։

Օրինակ 1

Ակնհայտ է, որ այս դեպքում աստղանիշով նշված ասիմետրիկ ածխածնի ատոմի կրտսեր փոխարինողներն են՝ H (d) և CH 3 (c): Դիտարկենք մնացած երկու բարդ փոխարինողները՝ դասավորելով դրանցում գտնվող ատոմները շերտերով։

Երկու փոխարինողների առաջին շերտում ատոմները նույնն են։ Երկրորդ շերտում ատոմների բազմությունը նույնպես նույնն է։ (H, C, O): Հետեւաբար, մենք պետք է դիմենք ատոմների երրորդ շերտին: Այս դեպքում ձախ և աջ փոխարինիչներում առաջին հերթին պետք է համեմատել III շերտի ատոմները կապված են II շերտի ավագ ատոմների հետ(այսինքն՝ դիտարկենք երկու պատգամավորների «բարձրագույն ճյուղերը»)։ Տվյալ դեպքում խոսքը P շերտի թթվածնի ատոմի հետ կապված ատոմի մասին է։ Քանի որ C ատոմը կապված է թթվածնի ատոմին աջ փոխարինիչում, իսկ H ատոմը կապված է ձախ փոխարինողին, աջ փոխարինողն առավելություն է ստանում մեծամասնության մեջ.

Միացությանը պետք է վերագրվի R-կոնֆիգուրացիա.

Եթե ​​երրորդ շերտի «ավագ ճյուղի» ատոմները նույնն էին, օրինակ, երկուսն էլ C-ն, ապա հարկ կլիներ համեմատել նույն երրորդ շերտի ատոմները, բայց արդեն ավելի երիտասարդ ճյուղում։ Այդ ժամանակ ձախ պատգամավորը կսովորեր առավելությունը. Այնուամենայնիվ, մենք մեր համեմատության մեջ չենք հասնում այս կետին, քանի որ մենք կարող ենք ընտրություն կատարել արդեն III ատոմների տարբերության հիման վրա. հին ճյուղի շերտը:

Նմանապես, առաջնահերթության կարգի ընտրությունն իրականացվում է, օրինակ, հետևյալ պատգամավորների միջև.

Օրինակ 2
Կարող է լինել իրավիճակ, երբ ավագ պատգամավոր ընտրելու համար անհրաժեշտ է «անցնել» բազմակի կապանքով։ Այս դեպքում դիմեք այսպես կոչված օգնության օգնությանը ուրվական ատոմներ,ունենալով զրո ատոմային թիվ (այսինքն՝ ապրիորի ամենաերիտասարդը) և 1-ի հավասար վալենտություն։

Այս օրինակում Nadr-ի օրինակը պետք է ընտրություն կատարի ձախ և աջ ածխածին պարունակող փոխարինիչների միջև: Դիտարկենք դրանք՝ նախապես «բացելով» առաջին փոխարինողի կրկնակի C=C կապը։ Այս դեպքում կհայտնվեն կրկնօրինակված ատոմներ (ընդգծված շրջանակներով): Ատոմների կրկնօրինակներին ավելացնում ենք ֆանտոմային ատոմներ (դրանք նշում ենք f տառով), որպեսզի յուրաքանչյուրի վալենտությունը հասցնենք 4-ի.

Այժմ մենք կարող ենք համեմատել ձախ և աջ փոխարինողները.

Ատոմների երրորդ շերտի տարբերությունը հնարավորություն է տալիս նախապատվությունը տալ ճիշտ փոխարինողին.

Հետևաբար, կապն ունի R-կոնֆիգուրացիա:

Օրինակ 3Մի շարք դեպքերում ասիմետրիկ ատոմի երկու փոխարինիչներ կառուցվածքային առումով նույնական են, բայց տարբերվում են միայն քիրալային կենտրոնների բացարձակ կազմաձևով: Հետո ընդունիր, որ... R-կոնֆիգուրացիա ավելի հին, քան S-կոնֆիգուրացիան. Դրան համապատասխան, ստորև բերված օրինակում ածխածնի կենտրոնական ատոմին պետք է վերագրվի S-կոնֆիգուրացիա.

Օրինակ 4. Վերոնշյալ սկզբունքները կիրառելի են նաև երեք փոխարինողներով (ազոտ, ֆոսֆոր, ծծմբի ատոմներով) ասիմետրիկ ատոմների բացարձակ կազմաձևման նկարագրության համար: Այս դեպքում որպես չորրորդ փոխարինող օգտագործվում է ուրվական ատոմը, որը միշտ ամենաերիտասարդն է (էլեկտրոնների միայնակ զույգը կարելի է համարել ֆանտոմային ատոմ).

Օրինակ 5Երբեմն փոխարինողների ստաժը ընտրելու համար անհրաժեշտ է «բացել» ցիկլը, ինչպես որ կատարվում է բազմակի կապի «բացումը»։

Այս դեպքում աստղանիշով նշված ածխածնի ատոմում հեշտ է որոշել ամենահին (O) և ամենաերիտասարդ (H) փոխարինիչները։ Ածխածնի 1 Cu 2 C ատոմների միջև ընտրություն կատարելու համար պետք է «բացել» ցիկլը 2 C-O կապի վրա հետևյալ սխեմայի համաձայն (շրջագծերում ընդգծված են ատոմների կրկնակիները).

Այս դեպքում, ի տարբերություն բազմաթիվ կապերի «բացման», կրկնվող ատոմներն այլևս չեն ներկայացնում «փակուղի» ճյուղեր, այլ շարունակում են աստղանիշով նշված ատոմի կրկնությունը։ Այսինքն՝ ցիկլի «բացման» պրոցեդուրան ավարտվում է, երբ նույն ատոմը (ավելի ճիշտ՝ դրա կրկնօրինակը) հայտնվում է երկու ճյուղերի ծայրերում։ Այժմ մենք կարող ենք համեմատել 1 C 2 C ատոմները՝ դիտարկելով ատոմների համապատասխան շերտերը.

Երրորդ շերտի տարբերությունը թույլ է տալիս առաջնահերթություն տալ ստաժում. ածխածնի ատոմ 2 C. Հետևաբար, քննարկվող քիրալ կենտրոնն ունի S-կոնֆիգուրացիա.

1.E.Iliel, Ստերեոքիմիայի հիմունքներ. M.: Mir, 1971, 107 s,
2.Վ.Մ.Պոտապով, Ստերեոքիմիա. Մոսկվա: Քիմիա, 1988, 463 էջ.
3. V. I. Sokolov, Ներածություն տեսական ստերեոքիմիայի, M., Nauka, 1979, 243 p.

Քիրալային կենտրոնի բացարձակ կոնֆիգուրացիան որոշելու համար դուք պետք է կատարեք հետևյալ գործողությունները.

1. Տեղադրեք քիրալային կենտրոնը այնպես, որ տեսողության գիծն ուղղված լինի քիրալային ածխածնից դեպի կրտսեր փոխարինողը:

2. Ստացված պրոյեկցիայում մնացած երեք փոխարինիչները կտեղակայվեն 120 o անկյան տակ: Եթե տեղի ունենա փոխարինողների ծերության նվազում ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ- Սա Ռ-կոնֆիգուրացիա (ենթադրվում է գերակայության հետևյալ փոփոխությունը. A > D > B):

Եթե ժամացույցի հակառակ ուղղությամբ - Ս- կոնֆիգուրացիա:

Բացարձակ կոնֆիգուրացիան կարելի է որոշել՝ օգտագործելով Fisher բանաձևը: Դա անելու համար այն գործողություններով, որոնք չեն փոխում Ֆիշերի բանաձեւը, կրտսեր պատգամավորին վայր են դնում: Այնուհետև քննարկվում է մնացած երեք պատգամավորների ստաժի փոփոխություն։ Եթե ​​փոխարինողների առաջնահերթության նվազման կարգը տեղի է ունենում ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, ապա սա R-կոնֆիգուրացիան է, եթե հակառակը, S-կոնֆիգուրացիան: Կրտսեր պատգամավորը հաշվի չի առնվում.

Օրինակ

Դիտարկենք քիրալային կենտրոնների կոնֆիգուրացիայի սահմանումը, օգտագործելով 3-բրոմ-2-մեթիլ-2-քլորբուտանոլ-1-ի օրինակը, որն ունի հետևյալ կառուցվածքը.

Եկեք սահմանենք բացարձակ կոնֆիգուրացիան C 2: Դա անելու համար մենք ներկայացնում ենք C 3 և C 4, ինչպես նաև նրանց հետ կապված ամեն ինչ ռադիկալի տեսքով: Ա:

Այժմ սկզբնական բանաձևը կունենա հետևյալ տեսքը.

Մենք որոշում ենք փոխարինողների (մեծից մինչև ամենափոքր) ավագությունը՝ Cl> A> CH 2 OH> CH 3: Մենք կատարում ենք զույգ թվով փոխարկումներ (սա չի փոխում բանաձևի ստերեոքիմիական իմաստը), այնպես որ կրտսեր փոխարինողը գտնվում է ներքևում.

Այժմ հաշվի առեք Ֆիշերի բանաձևի լավագույն երեք փոխարինողները C 2 քիրալ կենտրոնում.

Կարելի է տեսնել, որ այս փոխարինողների շրջանցումը առաջնահերթության նվազման կարգով տեղի է ունենում ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ, հետևաբար այս քիրալային կենտրոնի կոնֆիգուրացիան S.

Մենք նմանատիպ գործողություններ կիրականացնենք մեկ այլ քիրալ կենտրոնի համար, որը կապված է C 3-ի հետ: Կրկին պատկերացրեք, այս անգամ C 2-ը և դրա հետ կապված ամեն ինչ, որպես ռադիկալ IN:

Այժմ սկզբնական բանաձևը կունենա հետևյալ տեսքը.

Կրկին մենք որոշում ենք պատգամավորների ավագ տարիքը (մեծից մինչև ամենափոքրը).

Եկեք որոշենք, թե որ ուղղությամբ է պակասում ստաժը (չենք հաշվի առնում ամենացածր, ամենաերիտասարդ պատգամավորին):

Փոխարինիչների ծերության նվազումը տեղի է ունենում ժամացույցի սլաքի հակառակ ուղղությամբ, հետևաբար այս քիրալային կենտրոնի կոնֆիգուրացիան S.

Ելակետային նյութի անվանումը՝ հաշվի առնելով քիրալային կենտրոնների բացարձակ կոնֆիգուրացիան՝ 3-/S/-bromo-2-/S/-methyl-2-chlorobutanol-1

Ինչպե՞ս նշանակել միացության կոնֆիգուրացիան, որպեսզի անունը կարողանա պատկերել խմբերի տարածական դասավորությունը քիրալային ածխածնի ատոմում: Այս օգտագործման համար Ռ, Ս- համակարգը առաջարկել է K. Ingold, R. Kahn, Z. Prelog. Ռ, Ս- համակարգը հիմնված է քիրալային կենտրոնի շուրջ փոխարինող նյութերի ավագության որոշման վրա: Խմբի գերակայությունը որոշվում է հետևյալ կերպ.

1). Ավելի բարձր ատոմային թվով ատոմը գերազանցում է ավելի ցածր ատոմային համար ունեցող ատոմին:

2). Եթե ​​ածխածնի հետ անմիջականորեն կապված C* ատոմները նույնն են, ապա անհրաժեշտ է հաշվի առնել հետագա ատոմների ավագությունը։

Օրինակ, ինչպես կարելի է որոշել խմբերից ավագը՝ -C 2 H 5 և CH (CH 3) 2 միացության մեջ

Էթիլային խմբում քիրալ կենտրոնին միացված ատոմին հաջորդում են H, H և C, իսկ իզոպրոպիլային խմբում՝ H, C և C: Համեմատելով այս խմբերը միմյանց հետ՝ մենք պարզում ենք, որ իզոպրոպիլային խումբն ավելի հին է, քան էթիլայինը։

3). Եթե ​​քիրալային ածխածինը C* կապված է մի ատոմի հետ, որն ունի բազմակի կապ, ապա այս ատոմի կապերը պետք է ներկայացվեն որպես պարզ կապեր։

4). Մոլեկուլի կոնֆիգուրացիան հաստատելու համար այն տեղադրվում է այնպես, որ 4-րդ համարի կրտսեր խմբի հետ քիրալային կենտրոնի կապը դիտորդից հեռու լինի, և որոշվի մնացած խմբերի գտնվելու վայրը (նկ. 2.6):

Բրինձ. 2.6. Սահմանում Ռ, Ս- կոնֆիգուրացիաներ

Եթե ​​խմբերի ավագությունը նվազում է (1®2®3) ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, ապա քիրալ կենտրոնի կոնֆիգուրացիան սահմանվում է որպես. Ռ(լատիներեն «rectus» բառից՝ աջ): Եթե ​​փոխարինողների ծերությունը նվազում է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, ապա քիրալ կենտրոնի կազմաձևումը հետևյալն է. Ս(լատիներեն «սխալ» - ձախից):

Օպտիկական պտտման նշանը (+) կամ (-) որոշվում է փորձնականորեն և կապված չէ կոնֆիգուրացիայի նշանակման հետ ( Ռ) կամ ( Ս) Օրինակ, 2-բութանոլը ունի ( Ս)-կոնֆիգուրացիա.

Ֆիշերի պրոյեկցիոն բանաձևով պատկերված միացության կոնֆիգուրացիան որոշելու համար գործեք հետևյալ կերպ.

1). Կատարե՛ք փոխարինողների զույգ թվով փոխարկումներ քիրալային կենտրոնում (կենտ թվով փոխարկումներ կհանգեցնեն էնանտիոմերի), որպեսզի կրտսեր փոխարինող թիվ 4-ը լինի վերևում կամ ներքևում:

2). Որոշեք մնացած խմբերի գտնվելու վայրը՝ շրջանցելով դրանք առաջնահերթության նվազման կարգով: Եթե ​​փոխարինողների տարիքը նվազում է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, ապա սկզբնական կոնֆիգուրացիան սահմանվում է որպես. Ռ-կոնֆիգուրացիա, եթե հակառակ ուղղությամբ, ապա կոնֆիգուրացիան սահմանվում է որպես Ս- կոնֆիգուրացիա.

Եթե ​​պրոյեկցիայի բանաձևը փոխարկելը հեշտ չէ, կարող եք սահմանել առաջնահերթության նվազման կարգը՝ հեռացնելով կողքին կանգնած կրտսեր փոխարինողին, բայց ընտրելով «հակառակ» նշանը՝ կոնֆիգուրացիան նշանակելու համար: Օրինակ՝ սկզբնական կապում

դեն նետելով կրտսեր պատգամավորը (Հ)՝ սահմանում ենք գերակայության նվազման կարգը՝ 1→2→3. Մենք ստանում ենք նշում ( Ս), փոխիր այն ( Ռ) և ստացեք ճիշտ անունը. Ռ)-2-քլորէթանասուլֆոնաթթու.

Այս հավելվածը գործարկելու համար անհրաժեշտ է միացնել JavaScript-ը:

Ատոմի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաբանաձև է, որը ցույց է տալիս ատոմների էլեկտրոնների դասավորությունը ըստ մակարդակների և ենթամակարդակների։ Հոդվածն ուսումնասիրելուց հետո դուք կիմանաք, թե որտեղ և ինչպես են գտնվում էլեկտրոնները, կծանոթանաք քվանտային թվերին և կկարողանաք կառուցել ատոմի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան իր թվով, հոդվածի վերջում կա տարրերի աղյուսակ։

Ինչու՞ ուսումնասիրել տարրերի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան:

Ատոմները նման են կոնստրուկտորի. կան որոշակի քանակությամբ մասեր, դրանք միմյանցից տարբերվում են, բայց նույն տիպի երկու մասերը լրիվ նույնն են: Բայց այս կոնստրուկտորը շատ ավելի հետաքրքիր է, քան պլաստիկը, և ահա թե ինչու. Կազմաձևը փոխվում է կախված նրանից, թե ով է մոտակայքում: Օրինակ՝ թթվածինը ջրածնի կողքին Միգուցեվերածվում է ջրի, նատրիումի կողքին՝ գազի, իսկ երկաթի կողքին լինելը ամբողջությամբ վերածում է ժանգի։ Հարցին պատասխանելու համար, թե ինչու է դա տեղի ունենում և կանխատեսում է ատոմի վարքագիծը մյուսի կողքին, անհրաժեշտ է ուսումնասիրել էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան, որը կքննարկվի ստորև:

Քանի՞ էլեկտրոն կա ատոմում:

Ատոմը բաղկացած է միջուկից և նրա շուրջը պտտվող էլեկտրոններից, միջուկը՝ պրոտոններից և նեյտրոններից։ Չեզոք վիճակում յուրաքանչյուր ատոմ ունի նույն թվով էլեկտրոններ, որքան իր միջուկի պրոտոնների թիվը: Պրոտոնների թիվը նշվում էր տարրի հերթական համարով, օրինակ՝ ծծումբն ունի 16 պրոտոն՝ պարբերական համակարգի 16-րդ տարրը։ Ոսկին ունի 79 պրոտոն՝ պարբերական համակարգի 79-րդ տարրը։ Ըստ այդմ՝ չեզոք վիճակում ծծմբում կա 16 էլեկտրոն, իսկ ոսկու մեջ՝ 79 էլեկտրոն։

Որտեղ փնտրել էլեկտրոն:

Դիտարկելով էլեկտրոնի վարքագիծը՝ ստացվել են որոշակի օրինաչափություններ, դրանք նկարագրվում են քվանտային թվերով, ընդհանուր առմամբ չորսն են.

• Հիմնական քվանտային թիվը
• Օրբիտալ քվանտային թիվ
• Մագնիսական քվանտային թիվ
• Սփին քվանտային թիվը

Ուղեծրային

Այնուհետև, ուղեծր բառի փոխարեն մենք կօգտագործենք «օրբիտալ» տերմինը, ուղեծիրը էլեկտրոնի ալիքային ֆունկցիան է, մոտավորապես՝ սա այն տարածքն է, որտեղ էլեկտրոնը ծախսում է ժամանակի 90%-ը։

N - մակարդակ
L - պատյան
M l - ուղեծրային համար
M s - առաջին կամ երկրորդ էլեկտրոնը ուղեծրում

Ուղեծրային քվանտային թիվ l

Էլեկտրոնային ամպի ուսումնասիրության արդյունքում պարզվել է, որ կախված էներգիայի մակարդակից՝ ամպն ընդունում է չորս հիմնական ձև՝ գնդիկ, համրեր և մյուս երկուսը՝ ավելի բարդ։ Էներգիայի աճման կարգով այս ձևերը կոչվում են s-, p-, d- և f-փեղկեր: Այս պատյաններից յուրաքանչյուրը կարող է ունենալ 1 (s-ի վրա), 3 (p-ի վրա), 5 (d-ի վրա) և 7 (f-ի վրա) ուղեծրեր։ Ուղեծրային քվանտային համարը այն թաղանթն է, որի վրա գտնվում են ուղեծրերը։ s, p, d և f օրբիտալների ուղեծրային քվանտային թիվը համապատասխանաբար ընդունում է 0,1,2 կամ 3 արժեքները:

S-թաղանթի վրա մեկ ուղեծր (L=0) - երկու էլեկտրոն
p-շեղանի վրա կա երեք ուղեծր (L=1)՝ վեց էլեկտրոն
d թաղանթի վրա կա հինգ ուղեծր (L=2)՝ տասը էլեկտրոն
F-թաղանթի վրա կա յոթ ուղեծրեր (L=3)՝ տասնչորս էլեկտրոն

Մագնիսական քվանտային թիվ մ լ

p-կեղևի վրա կան երեք ուղեծրեր, դրանք նշանակվում են -L-ից +L թվերով, այսինքն՝ p-կեղևի համար (L=1) կան «-1», «0» և «1» ուղեծրեր։ . Մագնիսական քվանտային թիվը նշվում է m l տառով:

Թաղանթի ներսում էլեկտրոնների համար ավելի հեշտ է տեղակայվել տարբեր ուղեծրերում, ուստի առաջին էլեկտրոնները լրացնում են մեկը յուրաքանչյուր ուղեծրի համար, իսկ հետո դրա զույգը ավելացվում է յուրաքանչյուրին։

Դիտարկենք d-shell.
d-կեղևը համապատասխանում է L=2 արժեքին, այսինքն՝ հինգ օրբիտալներին (-2,-1,0,1 և 2), առաջին հինգ էլեկտրոնները լրացնում են թաղանթը ՝ վերցնելով M l =-2 արժեքները, M l =-1,M l =0, M l =1, M l =2:

Spin քվանտային թիվը m s

Սպինը էլեկտրոնի պտտման ուղղությունն է իր առանցքի շուրջ, կա երկու ուղղություն, ուստի սպին քվանտային թիվը երկու արժեք ունի՝ +1/2 և -1/2։ Միայն երկու էլեկտրոններ հակառակ սպիններով կարող են լինել նույն էներգետիկ ենթամակարդակի վրա: Սպինի քվանտային թիվը նշվում է մ վ

Հիմնական քվանտային թիվը n

Հիմնական քվանտային թիվը էներգիայի մակարդակն է, այս պահին հայտնի են յոթ էներգիայի մակարդակներ, որոնցից յուրաքանչյուրը նշվում է արաբական թվով՝ 1,2,3,...7։ Յուրաքանչյուր մակարդակում խեցիների քանակը հավասար է մակարդակի թվին. առաջին մակարդակում կա մեկ պատյան, երկրորդում՝ երկու և այլն:

Էլեկտրոնի համարը

Այսպիսով, ցանկացած էլեկտրոն կարելի է նկարագրել չորս քվանտային թվերով, այս թվերի համակցությունը եզակի է էլեկտրոնի յուրաքանչյուր դիրքի համար, վերցնենք առաջին էլեկտրոնը, էներգիայի ամենացածր մակարդակը N=1 է, մեկ թաղանթ գտնվում է առաջին մակարդակի վրա, ցանկացած մակարդակի առաջին պատյանն ունի գնդակի ձև (s -shell), այսինքն. L=0, մագնիսական քվանտային թիվը կարող է վերցնել միայն մեկ արժեք՝ M l =0 և սպինը հավասար կլինի +1/2-ի։ Եթե ​​վերցնենք հինգերորդ էլեկտրոնը (ինչ ատոմում էլ լինի), ապա նրա համար հիմնական քվանտային թվերը կլինեն՝ N=2, L=1, M=-1, սպին 1/2։

Առաջանում է հետևյալ խնդիրը. Ինչպե՞ս նշանակել որոշակի կոնֆիգուրացիա ավելի պարզ, ավելի հարմար ձևով, որպեսզի ամեն անգամ դրա կառուցվածքը չգծվի: Այդ նպատակով առավել լայնորեն կիրառվում է

սիմվոլներ Այս նշումն առաջարկվել է Կանի (Քիմիական ընկերություն, Լոնդոն), Կ. Ինգոլդի (Համալսարանական քոլեջ, Լոնդոն) և Վ. Պրելոգի (Տեխնոլոգիական դաշնային ինստիտուտ, Ցյուրիխ) կողմից:

Համաձայն այս համակարգի՝ փոխարինողների, այսինքն՝ չորս ատոմների կամ խմբերի հետ կապված ածխածնի ասիմետրիկ ատոմի ավագությունը կամ հաջորդականությունը նախ որոշվում է գերակայության կանոնի հիման վրա (Բաժ. 3.16):

Օրինակ, ասիմետրիկ ածխածնի ատոմի դեպքում չորս տարբեր ատոմներ միացված են, և դրանց ավագությունը կախված է միայն ատոմային թվից, և որքան մեծ է ատոմային թիվը, այնքան ավելի հին է փոխարինողը։ Այսպիսով, իրենց գերակայության նվազման կարգով ատոմները դասավորված են հետևյալ հաջորդականությամբ.

Այնուհետև մոլեկուլը տեղադրվում է այնպես, որ կրտսեր խումբն ուղղված է դիտորդից հեռու, և դիտարկվում է մնացած խմբերի գտնվելու վայրը: Եթե ​​այս խմբերի գերակայությունը նվազում է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, ապա կոնֆիգուրացիան նշվում է R նշանով (լատիներեն rectus - աջ); եթե այս խմբերի ավագությունը նվազում է ժամացույցի սլաքի ուղղությամբ, ապա կոնֆիգուրացիան նշվում է խորհրդանիշով (լատիներեն չարաբաստիկից - ձախ):

Այսպիսով, I և II կոնֆիգուրացիաներն այսպիսի տեսք ունեն.

և նշանակվում են համապատասխանաբար սիմվոլներով

Օպտիկապես ակտիվ միացության լրիվ անվանումը արտացոլում է ինչպես կոնֆիգուրացիան, այնպես էլ պտտման ուղղությունը, քանի որ, օրինակ, ռասեմիկ մոդիֆիկացիան կարող է նշանակվել խորհրդանիշով, օրինակ՝ վրկ-բութիլ քլորիդ:

(Ածխածնի բազմաթիվ ասիմետրիկ ատոմներով միացությունների նշանակումը քննարկվում է Բաժին 3.17-ում):

Իհարկե, չպետք է շփոթել միացության օպտիկական պտույտի ուղղությունը (իրական նյութի նույն ֆիզիկական հատկությունը, ինչ եռման կամ հալման կետը) մեր հայացքի ուղղության հետ, երբ մտավոր դասավորում ենք մոլեկուլը ինչ-որ կոնկրետ պայմանական ձևով: Քանի դեռ կոնֆիգուրացիայի և պտտման նշանի միջև կապը փորձնականորեն չի հաստատվել որոշակի միացության համար, անհնար է ասել, թե նշանը համապատասխանում է, թե համապատասխանում է -կոնֆիգուրացիային: