Катенация (химия)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Катенация (лат. catena – цепь) — способность атомов химического элемента образовывать разветвленные и неразветвлённые цепи.

Гипотеза о катенации атомов углерода была впервые выдвинута А. Кекуле и А. Купером в 1858 году, указавшими на способность атомов углерода при насыщении своих «единиц сродства» образовывать цепи. Это механическое учение о соединении атомов в цепи с образованием молекул легло в основу теории химического строения А. М. Бутлерова (1861).

Катенации атомов - это возможность атомов одного и того же элемента образовывать длинные цепи. Она происходит наиболее легко у углерода, который образует ковалентные связи с другими атомами углерода с образованием длинных цепочек и связей. Именно явление катенации объясняет наличия огромного количества органических соединений в природе. Углерод является самым известным за свои свойства сцепление с органической химии по существу является изучение catenated углеродных структур (иначе известная как catenae). Тем не менее, углерод отнюдь не единственный элемент, способный образовывать такие catenae и ряд других основных элементов группы способны образовывать обширные спектр catenae, в том числе кремний и сера. Способность связывать элемент основывается прежде всего на энергию связи элемента с самим собой, которая уменьшается с более диффузной орбитали (люди с высшим азимутального квантового числа) перекрытия, чтобы сформировать связь. Таким образом, углерод, с наименьшими диффузного валентной оболочки с орбитальным способен образовывать больше п.п. сигма таможенного цепочек атомов, чем более тяжелые элементы, которые связь с помощью высших валентных орбиталей оболочки. Катенации способность также зависит от целого ряда стерических и электронных факторов, в том числе электроотрицательность элемента в вопросе, молекулярных орбиталей гибридизации и способности к образованию различных видов ковалентных связей. Для углерода, сигма перекрытия между соседними атомами достаточно сильными, что совершенно стабильной цепи может быть сформирована. С другими элементами этой Когда-то считалось крайне трудно, несмотря на множество доказательств противного. Универсальный химии элементарной серы в значительной степени из-за сцепление. В нативном состоянии, сера существует в виде молекул S8. При нагревании эти кольца открыть и связать между собой порождает все более длинные цепочки, о чем свидетельствует постепенное увеличение вязкости цепи удлиняются. Селен и теллур также показывают варианты этих структурных мотивов. Кремния могут образовывать сигма связей с другими атомами кремния и (дисилана является родителем этого класса соединений). Тем не менее, трудно подготовить и выделить SinH2n +2 ​​(аналогично насыщенные углеводороды алканы) с п больше, чем примерно 8, а их термической устойчивости уменьшается с увеличением числа атомов кремния. Силанес выше молекулярный вес, чем дисилана Разрушается в полимерной гидрид поликристаллического кремния и водорода. [1] [2] Но с подходящей пары органических заместителей вместо водорода на каждый кремния можно подготовить полисиланов (иногда ошибочно называют polysilenes), что являются аналогами алканов. Эти длинные цепочки соединений иметь неожиданные электронных свойств - высокой электропроводностью, например, - вытекающие из сигма делокализации электронов в цепи. (См. RD Миллер и Дж. Michl. Chem Rev 89 (1989), pp 1359-1410). Фосфор цепей (с органическими заместителями) были подготовлены, хотя они имеют тенденцию быть весьма хрупкими. Малые кольца или кластеры являются более распространенными. Даже кремний-кремний р облигаций возможно. Тем не менее, эти облигации являются менее стабильными, чем углерод аналогов. Дисилана вполне реактивной сравнению с этана. Disilylenes довольно редко, в отличие от алкенов. Примеры disilynes, долго думал, чтобы быть слишком нестабильным, чтобы быть изолированы [3] было зарегистрировано в 2004 году. [4] В последние годы в различных двойных и тройных связей между полу-металлические элементы были зарегистрированы, в том числе кремний, германий, мышьяк, висмут и так далее. Способность некоторых основных элементов группы сцеплять в настоящее время является предметом исследования в неорганические полимеры.