Атом - въглерод - Голямата енциклопедия на нефта и газа, статия, страница 1
Атом - въглерод
Въглероден атом може да образува връзки с различна множественост и с различни ъгли на свързване. Понастоящем не е известно колко различни разпределения на връзки са възможни за С атоми във въглеводороди и следователно е невъзможно да се каже колко вида атоми, без да се вземе предвид околната среда, могат да бъдат въведени за всички въглеводороди. Например, ако говорим за валентни ъгли, тогава експериментално са открити следните валентни ъгли: 1) 109 28 - такива ъгли са характерни предимно за алкани; 2) 120 - такива ъгли са характерни за алкени, алкилбензени; 3) 180 - такива ъгли са характерни за алкини, алени. Освен това има ъгли на свързване 60 (циклопропани), 90 (кубини) и редица други. [1]
Въглеродният атом има 6 електрона, 2 от които образуват вътрешния ( Is2) слой, а 4 ( 2s 2p2) - външния. Връзките на въглерода с други елементи са предимно ковалентни. [2]
Въглеродните атоми, свързани с ароматни структури, са предимно вторични и третични. [3]
Въглеродният атом има шест електрона, които според модела на Бор са разположени около ядрото в орбити с нарастващ диаметър. Тези орбити не са нищо друго освен нива с нарастваща енергия. Първият от тях - Is се характеризира с най-ниска енергия и съдържа два електрона; следващият - 2s също съдържа два електрона; останалите два електрона на въглеродния атом са разположени на ниво 2/7, което може да съдържа само шест електрона. [4]
Въглеродните и водородните атоми се подразбират. [6]
Въглеродни атоми с незапълнена електронна обвивка се образуват в процеса на солволитни замествания, реакции на елиминиране и електрофилно присъединяване към олефини и ацетилени.По време на тези реакции се извършват пренарежданиявинаги, ако междинният карбониев катион може, посредством 1 2-изместване на водороден атом, алкил или арил, да се превърне в по-стабилен йон. Понякога пренареждането започва дори преди образуването на карбониевия катион и при някои солволитични реакции увеличаването на скоростта зависи от движещата сила, предоставена от мигриращата група. Типични са пренареждания на неопентилови съединения при условия, подходящи за заместване или електрофилни добавки. [7]
Въглеродният атом също може да бъде заобиколен от заместители от различно естество, но в резултат на тяхната акопланарност те могат да имат достатъчно висока хомологизация и след елиминирането на водорода да преминат в свободен радикал. [8]
Въглеродният атом заема специална позиция в група IV. Въглеродът е елемент от втория период, така че не може да има повече от осем електрона във валентен слой. За силиций и други елементи от последващи периоди подобно разширяване теоретично не е забранено, което може да обясни някои разлики в химията на тези елементи и въглерода. Въпреки че елементите от тази група, с изключение на въглерода, не показват склонност към образуване на двойни връзки (p - pr) от етиленов тип, има силни аргументи в полза на факта, че c. COOH, където М е въглерод, силиций, германий или калай, въглеродът е най-електроотрицателният от тези елементи и трябва да увеличи силата на киселината най-много. [9]
Въглероден атом, свързан с азот или разположен в a-позиция, влиза в (i-позиция на пиридина. [10]
Въглеродните атоми са уникални в способността си да се свързват заедно, за да образуват стабилни вериги или цикли. Водородните и въглеродните атоми, комбинирани в различни комбинации, дават необичайно голямо разнообразие от въглеродни хидриди или въглеводороди, както обикновено се наричат. [единадесет]
Въглеродните атоми, означени с римската цифра I, са свързани с един въглероден атом. Такива въглеродни атоми се наричат първични. Въглеродният атом, обозначен с числото II, е вторичен - той е свързан с два други въглеродни атома. Въглеродният атом, обозначен с числото III, е третичен, тъй като е свързан с три други въглеродни атома. [12]
Въглеродният атом, отбелязан със звездичка, изразходва четирите си валенции за връзка с различни заместители: той е свързан с водород с една връзка, с метил - CH3 с друга, с хидроксил - OH с трета и с карбоксил - COOH с четвърта. Такъв въглероден атом, който е свързан с четири различни атома или групи от атоми, се нарича асиметричен въглероден атом. [14]
Въглеродният атом може да бъде първичен или вторичен. [15]