Номер 80, страница 20 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

1.80. В чём заключается взаимное влияние атомов в молекуле?

Решение

Взаимное влияние атомов в молекуле — это одно из фундаментальных положений теории химического строения А.М. Бутлерова. Оно заключается в том, что атомы и группы атомов в молекуле не являются изолированными, а оказывают друг на друга воздействие, которое изменяет их свойства и реакционную способность.

Суть этого явления состоит в перераспределении электронной плотности в молекуле под влиянием связанных друг с другом атомов. Это влияние передаётся по цепи химических связей и приводит к изменению таких характеристик, как:

• Длина и энергия химических связей.
• Полярность связей и дипольный момент молекулы.
• Реакционная способность отдельных функциональных групп и молекулы в целом (например, кислотно-основные свойства, склонность к определённым типам реакций).

Механизм взаимного влияния объясняется через электронные эффекты:

1. Индуктивный эффект (I-эффект). Это смещение электронной плотности вдоль цепи одинарных ($\sigma$) связей, вызванное разницей в электроотрицательности атомов. Если атом или группа атомов более электроотрицательны, чем углерод, они оттягивают на себя электронную плотность, проявляя отрицательный индуктивный эффект (–I-эффект, например, у –Cl, –OH, –NO₂). Если они менее электроотрицательны, то они отталкивают от себя электроны, проявляя положительный индуктивный эффект (+I-эффект, например, у алкильных групп –CH₃, –C₂H₅). Индуктивный эффект быстро затухает с увеличением длины цепи (обычно после 3-4 связей его влиянием можно пренебречь).
   Пример: В молекуле 1-хлорпропана ($CH_3-CH_2-CH_2-Cl$) атом хлора (–I) стягивает электронную плотность с ближайшего атома углерода, тот, в свою очередь, с соседнего, и так далее по цепи, но с каждым шагом влияние ослабевает.
2. Мезомерный эффект (М-эффект) или эффект сопряжения. Это перераспределение электронной плотности по системе сопряжённых $\pi$-связей (чередующихся двойных и одинарных связей) или с участием неподелённых электронных пар и вакантных орбиталей. Этот эффект передается по всей сопряжённой системе практически без затухания. Если заместитель предоставляет свою электронную пару в сопряжённую систему, он проявляет положительный мезомерный эффект (+М-эффект, например, у –OH, –NH₂). Если заместитель оттягивает $\pi$-электронную плотность из сопряжённой системы, он проявляет отрицательный мезомерный эффект (–М-эффект, например, у –NO₂, >C=O).
   Пример: В молекуле фенола ($C_6H_5OH$) неподелённая электронная пара атома кислорода вступает в сопряжение с $\pi$-системой бензольного кольца (+М-эффект). Это приводит к увеличению электронной плотности на кольце и смещению её к атому кислорода по $\sigma$-связи O-H, что облегчает отщепление протона и объясняет более сильные кислотные свойства фенола по сравнению со спиртами.

Таким образом, химическое поведение любого атома в молекуле определяется не только его собственной природой, но и его химическим окружением — всеми остальными атомами в молекуле.

Ответ: Взаимное влияние атомов в молекуле — это их способность воздействовать друг на друга, вызывая перераспределение электронной плотности по системе химических связей. Это влияние изменяет свойства связей (длину, полярность, прочность) и определяет реакционную способность как отдельных частей молекулы, так и всей молекулы в целом. Оно передается через индуктивный (по $\sigma$-связям) и мезомерный (по $\pi$-связям) эффекты.