Файл: Татевский В.М. Классическая теория строения молекул и квантовая механика.pdf

встречающихся в этих молекулах, а отдельно рассматривать опре­

Рассмотрим для иллюстрации простейшие примеры классифи­ кации атомов в молекулах определенных рядов по типам, видам и

Виды атомов Н в алканах определяются разными возможными для атома Н первыми окружениями в молекулах алканов. Оче­ видно, что фрагмент первого окружения для любого атома Н в

алканах будет

/

т. е. все атомы Н в алканах относятся к одному виду H i — .

*В принципе, можно было бы рассмотреть все возможные (в любых моле­ кулах и рядах молекул, описываемых ортодоксальной классической теорией) типы, виды и разновидности ахемов, если все возможные значения чисел валент­ ности для атома каждого элемента заданы.

**Можно нумеровать виды атомов и несколькими индексами, если это удоб­ нее в специальных случаях,

Все возможные первые окружения атомов С в алканах, оче* видно, определяются следующими возможными фрагментами их первого окружения

Тогда разные виды атома С в алканах будут обозначаться симво­ лически следующим образом

с обычными определениями первичных, вторичных, третичных и четвертичных атомов С в алканах. Заметим, что атом С вида

—С0 — встречается только в молекуле метана СН4 , следовательно,

Ряды молекул общей формулы А „ В 2 п + 2 . Совершенно аналогично можно классифицировать по видам атомы в других рядах молекул общей формулы А П В 2 „+2, где А — атом четырехвалентного эле­ мента, образующего четыре ординарные связи, т. е. атом А типа

— А — , или А 4 , 1 , или Э 2 а ' 4 ' ' , а атом В — атом одновалентного

/

элемента, образующий одну ординарную связь, т.е. атом типа

идругие аналогичные.

Вкаждом таком ряде молекул будет встречаться только один

вид атома В ( В і — ) и (если исключить молекулу AB 4 ) четыре вида атома А

где номер вида і (і — 1, 2, 3, 4) определяет непосредственно число атомов А, находящихся в первом окружении рассматриваемого

атома А данного вида — A t — .

/

Ряд молекул CnH2n+2+ftNfc *. В качестве последнего примера рас­ смотрим ряд молекул общей формулы CnH2n+2+feNfe, в которых все атомы углерода четырехвалентны и образуют по четыре ординар­ ные связи, т. е. являются атомами типа

\

и, наконец, молекулы рассматриваемого ряда имеют открытые цепи (не содержат циклов).

Возможные виды ** атомов в молекулах рассматриваемого ряда

в рассматриваемом ряде молекул не может быть, т. е. виды атомов С не имеют разновидностей. Разновидности атомов N рассматривать не будем.

писывания всех возможных разных по строению фрагментов пер­ вого окружения соответствующих атомов. Наиболее простой путь состоит в следующем. Рассмотрим сначала, для примера, атомы С. В первом окружении атома С типа (XV, 27) всегда имеются четыре других атома. Обозначим число атомов С в первом окружении данного атома С через і, а число атомов N — через /. Тогда, оче­ видно, однозначно определяется и число атомов Н в первом окру­ жении данного атома С. Именно число атомов Н в первом окру­ жении атома С будет 4 — і — /. Очевидно, что возможные значения чисел і и / ограничены условием

ние, то для характеристики фрагмента первого окружения какоголибо данного атома С достаточно определить общее число атомов С в первом окружении данного атома С. То же справедливо и по отношению к атомам N и Н, входящим в первое окружение атома С.

Таким образом, все возможные виды атомов С, встречающихся в молекулах рассматриваемого ряда, могут быть определены, если

где і и / удовлетворяют условию (XV, 30).

Поскольку в молекулах C„H2n+2+ftNfc все атомы С одного типа

С4,о

* Ясно, что вместо символа атома углерода С можно использовать эквива­ лентный символ Э8 , однако использование такой общей символики целесообразно только при рассмотрении общих вопросов. При рассмотрении частных задач нет нужды использовать эти общие обозначения.

Например, атому вида С2 , і соответствует фрагмент его первого окружения

/\ н \

а атому вида Q, з соответствует фрагмент его первого окружения

сматриваемом ряде молекул. Обозначим число атомов С в первом окружении некоторого атома N через т, а число атомов N — через п. Тогда, очевидно, что число атомов Н в первом окружении рас­

В первом окружении атома Н, очевидно, может находиться только один атом (С или N ) . Очевидно, виды атомов Н методом, изложенным выше, могут быть обозначены через Нв , и где s — число