Степанов Б.И. Введение в химию и технологию органических красителей

Подождите немного. Документ загружается.

Таблица 1.1. Интервалы длин волн монохроматических световых лучей

видимой части спектра, спектральные и дополнительные цвета

Длины волн,

нм

400—435

435—480

480—490

490—500

500—560

560—580

580—595

695—605

605—730

730—760

Спектральные цвета

Фиолетовый

Синий

Зеленовато-синий*

Синевато-зеленый*

Зеленый

Желтовато-зеленый

Желтый

Оранжевый

Красный

Пурпурный

Дополнительные цвета

Зеленоьато-желтый

Желтый

Оранжевый

Красный

Пурпурный

Фиолетовый

Синий

Зелсновато-синий*

Синевато-зеленый*

Зеленый

* Голубой.

зрительный аппарат световых лучей в более узких интервалах

длин волн («монохроматический свет») производит ощущение

окрашенного света (так называемые спектральные

цвета),

при-

чем характер окраски (цвет) строго зависит от длин волн лу-

чей,

входящих в эти узкие интервалы (табл. 1.1).

Исследование видимой части спектра производится с помо-

щью спектральных приборов со стеклянными или кварцевыми

призмами.

К видимой части спектра со стороны спектральных

фиолетовых лучей примыкает невидимая ультрафиолетовая

(УФ) область, простирающаяся в коротковолновую часть спект-

ра приблизительно до % Ю-7 м (100 нм). Эта часть спектра под-

разделяется на ближнюю ультрафиолетовую (X 200—400 нм,

v 5-Ю4—2,5-104 см'1, Е 10-10-22—5-10-22 кДж), исследуемую

с помощью спектральных приборов с кварцевыми призмами,

и дальнюю ультрафиолетовую (X 100—200 нм, v 10s—5-104см~1,

Е 20-Ю-22—10-10-22 кДж), исследуемую с помощью специаль-

ной вакуумной аппаратуры.

Go стороны спектральных красных лучей к видимой части

спектра примыкает невидимая инфракрасная (ИК) область,

простирающаяся в длинноволновую часть приблизительно до

X«J0~4 м {v 102 см-1, Е

2-Ю-28

кДж). Участок этой области,

непосредственно примыкающий к видимой части спектра, назы-

вается ближней инфракрасной областью (I 760—1100 нм,

v 1;3.104—9-103 см-1, Е 2,5- Ю-22—1,8- Ю"22 кДж).

Избирательное поглощение света. В естественных условиях

мы, как правило, не имеем дела со спектральными цветами. При

взаимодействии белого цвета с различными телами могут на-

блюдаться следующие явления.

1. Все лучи видимой части спектра полностью проходят

сквозь прозрачное тело или отражаются от непрозрачного;

в этом случае прозрачное тело представляется неокрашенным,

бесцветным, а непрозрачное — белым.

Все лучи видимой части спектра полностью поглощаются

телом; тело кажется черным.

3. Все лучи видимой части спектра проходят сквозь прозрач-

ное тело или отражаются от непрозрачного более или менее

равномерно ослабленными вследствие частичного поглощения

телом; в этом случае тело представляется серым, причем оттен-

ки меняются от светло-серого до темно-серого в зависимости от

степени ослабления лучей.

Тело избирательно поглощает некоторые лучи видимой

части спектра, остальные же проходят сквозь тело или отража-

ются от него; тело представляется окрашенным

(цветным).

Цвета,

ощущение которых возникает в результате воздейст-

вия на зрительный аппарат всех световых лучей видимой части

спектра за вычетом поглощенных лучей (т. е. тех, которые вы-

зывают ощущение спектрального

цвета),

называются дополни-

тельными к спектральным (см. табл. 1.1), так как совместное

действие тех и других производит ощущение белого цвета (они

«дополняют» спектральный цвет до

белого).

Если, например, тело избирательно поглощает лучи с дли-

нами волн от 500 до 560 им (которые при действии на зритель-

ный аппарат вызывают ощущение спектрального зеленого

цве-

та),

то воздействие оставшихся лучей видимо^ части спектра,

т. е. лучей с длинами волн от 400 до 500 и от 560 до 760 нм,

вызовет ощущение дополнительного пурпурного цвета. Как и

все дополнительные цвета, он представляет собой смешанный

цвет,

так как ощущение его вызывается совместным действием

монохроматических лучей, порознь производящих ощущение

фиолетового, синего, голубого, оранжевого и др.

Цвета тел, с которыми мы имеем дело в естественных усло-

виях,

как правило, являются дополнительными цветами. Отсюда

следует,

что причиной окраски (цвета) тела является избира-

тельное поглощение им части световых лучей из общего свето-

вого потока в видимой области электромагнитного спектра.

Спектральные кривые поглощения. Для определения избира-

тельного поглощения света тем или иным веществом раствор

его подвергают действию световых лучей определенных длин

волн в спектрофотометрах различных конструкций и для каж-

дого луча определяют степень ослабления в результате

про-

хождения через слой раствора. По закону Ламберта — Бера

(уравнение 3), действительному для достаточно разведенных

растворов (в которых отсутствует ассоциация частиц растворен-

ного

вещества),

отношение /0// выражает ослабление интенсив-

ности света и называется погашением или экстинщией: е —

мольный коэффициент поглощения (коэффициент погашения,

коэффициент

экстинкции),

характерный для каждого вещества.

(/о//)

= ecd (3)

где /о и

— интенсивности светового луча соответственно до и после прохож-

дения раствора; с — концентрация раствора

(моль/л);

d — толщина слоя рас-

твора (см). .

30 - I \

ю I \

380 k60 5<*0 620 1DD

Л,им

Рис.

2. Спектральная кривая поглощения.

Рис. 3. Кривая поглощения ярко-фиолетового красителя.

Откладывая по оси абсцисс длины волн % (или волновые

числа

^v),

а по оси ординат — мольные коэффициенты поглоще-

ния е или lge [или логарифмы отношения интенсивностей

Ig(/0//)],

получают кривую поглощения света данным веще-

ством— спектральную кривую поглощения (рис. 2). Положение

максимума этой кривой на оси абсцисс (ЯмаКс) характеризует

цвет (окраску) вещества. Если 1Макс лежит в пределах

400—

М35 нм, т. е. избирательно поглощаются световые лучи, соответ-

ствующие спектральному фиолетовому цвету, то тело имеет зе-

леновато-желтый (дополнительный) цвет, если Яманс лежит в

пределах 435—480 нм — желтый, и т. д. По мере сдвига макси-

мума поглощения в сторону более длинных волн цвета тел ме-

няются в порядке чередования дополнительных цветов:

Зеленовато-желтый т

Желтый

Оранжевый н

Красный «

Пурпурный

Фиолетовый s

Синий о

Зеленовато-синий §

Синевато-зеленый ю.

Зеленый £*

Изменение цвета в последовательности, соответствующей

сдвигу максимума поглощения в длинноволновую часть спектра,

называется углублением цвета, или батохромным сдвигом (от

греческих слов «батос» — глубина, «хрома»

—цвет).

Изменение

Цвета в обратном направлении (соответствующее сдвигу макси-

мума поглощения в коротковолновую область спектра) называ-

ется повышением цвета или гипсохромным сдвигом (по-грече-

ски «гипсос» —

высота).

Если ЯМакс<400 нм, т. е. поглощение происходит в УФ-ча-

сти спектра, тело кажется нам бесцветным. При ЛМакс>760нм

поглощение происходит в ИК-части спектра, и тело также пред-

ставляется нам бесцветным. Это справедливо, однако, лишь в

тех случаях, когда Я-мам полосы поглощения лежит далеко от

-J»

• -

П\

/ гмаксЧу

"макс

7LHM

ев

1=Г

а»

Рнс.

4. Кривая поглощения ко-

ричневого красителя.

границ видимой части

спектра, а сама полоса

является узкой, характе-

ризующееся кривой с

ост-

рым пиком и круто па-

ноо h80~ Jbo~ BkO дающими склонами; в

% нм противном случае участ-

ки кривой могут распро-

страниться в видимую часть спектра и обусловить более или

менее интенсивную окраску.

Положение максимума спектральной кривой поглощения на

оси ординат (емакс) характеризует интенсивность поглощения

(интенсивность

окраски).

Увеличение интенсивности поглоще-

ния (т. е. увеличение е) называется гиперхромным эффектом'

(по-гречески «гипёр»— над,

возвышение),

уменьшение — гипо-

хромным эффектом (по-гречески «гнпб»—

под,

снижение).

Если цвет вещества определяется величиной Ямаке, т. е. по-

ложением максимума поглощения на оси длин волн (оси абс-

цисс),

то оттенки этого цвета зависят от общего характера кри-

вой поглощения. Красители, отличающиеся чистым, ярким от-

тенком, например ярко-фиолетовый краситель, имеют узкую

полосу поглощения, которая изображается кривой с четко вы-

раженным максимумом и круто падающими склонами (рис. 3).

Чем более пологи склоны кривой (т. е. чем шире полоса погло-

щения),

тем менее чист и ярок оттенок красителя (больше

«примесь»

серого):

желтый, оранжевый и красный цвета при-

обретают коричневый оттенок, синий — черноватый, зеленый пе-

реходит в оливковый и т. д. Отсутствие четкого максимума ха-

рактерно для красителей «нечистых» тонов — коричневых, олив-

ковых,

серых, черных (рис. 4).

Многие вещества, в том числе красители, имеют сложную

кривую поглощения с несколькими максимумами (рис. 5) или с

дополнительными нечеткими максимумами в виде изгиба (ин-

флексия,

«плечо») кривой поглощения (рис. 6). В этих случаях

цвет вещества является результатом суммарного действия до-

полнительных цветов. Так, наличие двух максимумов, одного в

районе 400—430 нм, а другого в районе 600—700 нм, обуслов-

ливает результирующий зеленый цвет (сложение дополнитель-

ных желтого и

голубого).

Энергия возбуждения молекул. Причиной избирательного

поглощения световых лучей определенных длин волн, или, что

то же, фотонов определенной энергии, является квантованность

внутренней энергии молекул. Поскольку каждому виду моле-

кул свойственны строго определенные значения (уровни) внут-

ренней энергии, переход от одного значения к другому совер-

шается скачкообразно, путем поглощения или выделения только

такого кванта (порции) энергии, который сразу переводит мо-

лекулу с одного, присущего ей энергетического уровня на дру-

- гой. Вследствие этого молекула способна поглотить из светово-

го потока только такие фотоны, энергия которых соответству-

ет разности характерных для нее уровней энергии. Все осталь-

ные фотоны меньшей и большей1 энергии не будут поглощаться

данным веществом.

Если энергию молекулы в свойственном ей обычном, нор-

мальном состоянии, называемым основным, обозначить через

£0,

а энергию в состоянии возбуждения, в которое молекула

переходит в результате поглощения света, через Е*, то разность

Д£ — Е*—E0j называемая энергией возбуждения, будет соответ-

ствовать энергии фотона, избирательно поглощаемого данной

молекулой.

Так как E=hv, a vX —

с,

то связь между длиной волны из-

бирательно поглощаемого света и энергией возбуждения для

одной молекулы выразится уравнением (4), а для моля веще-

ства—

уравнением (5).

Д£ = hcfk (4)

НЕ = hcN/l (5)

N — число Авогадро.

Подставляя значения N = 6,02

•

1023

моль-1,

h = 6,62* Ю-37 кДж-

•с,

с =

3-1017

нм/с, получаем уравнение (6) (л в им).

Д£ » 12-104А (кДж/моль) (6)

По формуле (6) легко подсчитать, что длинам волн на гра-

ницах видимой части спектра (X 400 и 760 нм) соответствуют

энергии возбуждения АЕ 300 и 158 кДж/моль. Отсюда следует,

что способностью избирательного поглощения в видимой части

спектра (и окраской) обладают лишь те вещества, молекулы

которых переходят в возбужденное состояние от порций энер-

гии 158—300 кДж/моль. Если энергия возбуждения АЕ>

>300 кДж/моль, вещество поглощает в УФ-части спектра

<в ближней —при АЕ 300—600 кДж/моль, в дальней —при

200

500 700

К,

ИМ

Рис. 5. Кривая поглощения ярко-зеленого красителя.

Рис. 6. Кривая поглощения окиси мезитила Ме3С=СНСОМе.

240 280 320

Л,

им

АЕ 600—1200

кДж/моль).

Если энергия возбуждения АЕ

<158 кДж/моль, вещество поглощает в ИК-части спект]

(в ближней —при АЕ 110—158

кДж/моль).

В обоих случа:

вещество кажется нам бесцветным.

В свете сказанного величина Хмакс характеризующая цв

(окраску) вещества, является мерой энергии возбуждения е

молекул, а величина емако характеризующая интенсивное

окраски (интенсивность

поглощения),

— мерой вероятности i

го,

что при взаимодействии со светом с длиной волны XWi

молекула вещества поглотит соответствующий фотон и пере

дет в возбужденное состояние.

1.2. РАННИЕ ХИМИЧЕСКИЕ ТЕОРИИ ЦВЕТНОСТИ

Уровни энергии молекул в основном и возбужденном состс

ниях,

от которых зависит энергия возбуждения и равная

энергия фотона, избирательно поглощаемого данным веществ<

и обусловливающего его цвет, определяются химическим стрс

нием вещества.

Первая попытка найти зависимость между химичесю

строением и окраской органических соединений была предпр

нята почти одновременно с созданием теории строения этих с

единений ее основоположником А. М. Бутлеровым. В вышедци

в 1864—1866 гг. в Казани знаменитом «Введении к полно:

изучению органической химии» он отметил, что все цветные с

ганические соединения способны присоединять водород, превр

щаясь в бесцветные; введение же в бесцветные органическ

соединения некоторых групп, способных восстанавливаться, и

пример нитро- и нитрозогруип, сообщает им окраску. Так]

образом, Бутлеров установил фундаментальный для теор

цветности факт — ненасыщенность молекул веществ, облада

щих цветом.

Хромофорно-ауксохромная теория. В 1868 г. книга Бутле!

ва была издана в Германии на немецком языке и стала дост>

ной европейским ученым. В том же году мысль Бутлерова

связи между ненасыщенностью молекул органических соедш

ний и их окраской была повторена и развита немецкими хил-

ками Гребе и Либерманом. Дальнейшее развитие она нашла

трудах русского ученого П. П. Алексеева, который в 1876 г. с

метил, что для образования интенсивно окрашенных соединен

обычно необходимо, чтобы наряду с ненасыщенными замеа

телями, такими, как нитро-, карбонильная и другие групг

в соединении присутствовали и такие заместители, как гидре

си-

и аминогруппы. Эти идеи получили законченное выражен

в хромофорно-ауксохромной теории, сформулированной в 187(

немецким ученым О. Виттом.

Согласно этой теории причиной окраски органических »

единений является присутствие в их молекулах хромофорн

групп,

или хромофоров («цветоносителей» — от греческих ел

2 f

«хрома» —

цвет,

«форео» —

ношу).

К ним относятся ненасыщен

«ые группы: нитро- N02, юитрозо- N0, карбонильная С = 0

азо-

N=Nf виниленовая СН=СН и некоторые другие.Введение

хромофоров в молекулу бесцветного соединения придает ем>

цвет.

При этом образуется хромоген, который еще не является

красителем, так как обладает малоинтенсивной окраской и не

имеет сродства к волокнам.

Для усиления окраски и придания способности окрашиват!

волокна, т. е. для превращения хромогена в краситель, в егс

молекулу необходимо ввести ауксохромные группы, или ауксо-

хромы («цветоусилители», по гречески «ауксо»

-•

помогаю,

уве-

личиваю),

к числу которых относятся амино-, гидрокси- и мер-

хаптогруппы.

Хромофорно-ауксохромная теория оказала большое влияние

на развитие химии красителей. На ее основе была создана клас-

сификация красителей (по

хромофорам),

выявлен ряд общия

закономерностей зависимости между характером, числом и по-

ложением хромофоров и ауксохромов и цветом красителей,

предсказана возможность синтеза большого числа новых окра

шенных соединений.

Теория координационно ненасыщенных атомов. Своеобраз

ное развитие хромофорно-ауксохромная теория получила после

того,

как были открыты свободные радикалы типа трифенилме-

тила (работы А. Е. Чичибабина и

др.),

оказавшиеся окрашен-

ными соединениями, и установлен ряд других фактов, говорив-

ших о зависимости между ненасыщенностью молекул и ш

окраской. В 1911 г. Пфейфер включил в число хромофоров трех-

валентный углерод. Следующий шаг был сделан Дилтееы

'{1920 г.), который свел все многообразие прежних хромофор

ных групп к нескольким хромофорным атомам.

Признаком хромофорного атома, по Дилтею, служит его ко

ординационная ненасыщенность, выражающаяся в том, что атом

связан с меньшим числом других атомов, чем это соответству

ет'его максимальному координационному числу. Например, ато

мы углерода, координационное число которого четыре, в алмазе

и парафинах не являются хромофорами, так как каждый из пю

связан с четырьмя другими атомами и, следовательно, коорди

национно насыщен. Но в графите, этилене, бензоле и подобны?

веществах атомы углерода являются хромофорами, так кар

связаны только с тремя другими атомами. При достаточном чис

ле хромофорных атомов соединение становится окрашенным

причем окраска особенно усиливается в результате ионизации

молекул. Теория Дилтея была дополнена Вицингером (1926 г.)

который преобразовал понятие об ауксохромах и дал иовук

классификацию красителей.

Хиноидная теория. Согласно хромофорно-ауксохромной тео

рии появление окраски объясняется присутствием в молекул*

органического соединения специальных хромофорных и ауксо

хромных групп. Остальная же часть молекулы, в частности аро

матические ядра, рассматривалась лишь как пассивный носи-

тель этих групп. Сильнейшее влияние различных заместителей,

в том числе хромофоров и ауксохромов, на реакционную

спо-

собность и другие свойства ароматических соединений хромо-

форно-ауксохромная теория не учитывала. Это обстоятельство

было отмечено уже вскоре после возникновения хромофорно-

ауксохромной теории. В хиноидной теории цветности, созданной

в 1888 г. Армстронгом и Нецким, все внимание сосредоточено

на изменениях, происходящих в ароматических остатках моле-

кул,

когда вещество приобретает окраску. Появление окраски

объяснялось перестройкой обычного ароматического (бензоид-

ного) ядра в хиноидное, поскольку ни наличие ароматического

ядра,

ни наличие хромофоров и ауксохромов Витта само по

себе не делает вещество окрашенным. Так, циклогександион-1,4,

содержащий две карбонильные группы (хромофоры

Витта),

и гидрохинон, имеющий ароматическое ядро и две гидрокси-

группы (ауксохромы

Витта),

бесцветны. Однако л-бензохинон,

обладающий хиноидным ядром, окрашен в желтый цвет.

Сторонники хиноидной теории считали, что все окрашенные

органические соединения имеют хиноидное строение. На осно-

ве этой теории была создана классификация красителей (по

типу хиноидных систем) и

•

сделан ряд новых наблюдений о

влиянии различных структурных изменений на цвет органиче-

ских веществ. Благотворное воздействие на развитие химии

красителей оказала полемика между сторонниками хромофор-

но-ауксохромной и хиноидной теорий, стимулировавшая поиски

новых фактов и создание новых представлений.

Переход к электронной теории цветности. Несмотря на ко-

ренное различие в объяснении причин окраски органических

соединений, хромофорно-ауксохромная и хиноидная теории

име-

ли одну общую черту — не ставился вопрос о том, что проис-

ходит с молекулой окрашенного вещества при взаимодействии

со светом, молекула рассматривалась как нечто неизменное.

Новые факты, говорившие о подвижности связей между

ато-

мами в молекулах, породили теории, в которых делались по-

пытки установить зависимость между изменениями связей в мо-

лекуле и поглощением света.

Так,

согласно осцилляционной теории А. Е. Порай-Кошица

(1910 г.) избирательное поглощение света происходит в резуль-

тате интерференции между колебаниями световых лучей и ос-

цилляцией (перемещением) связей внутри молекул ненасыщен-

ных соединений: чем больше скорость осцилляции связей, тем

больше частота колебаний поглощаемых лучей (и, следователь-

но,

меньше длина волны этих

лучей).

В теории А. Е. Порай-Кошица поглощение света связыва-

лось с процессами изменения связей в молекулах. С появлением

электронной теории валентности, раскрывшей физическую при-

роду связей между атомами, эта идея получила полное призна-

ние.

% *

ш^'-

Щ-,';" Основы современной электронной теории цветности органи-

ческих соединений были заложены в многочисленных работах.

В.

А. Измаильского, начатых им в 1913 г. Основная его идея

заключается в том что способность органических соединений

поглощать свет определяется особым электронным состоянием

их молекул, которое возникает при наличии достаточно длин-

ной цепи сопряженных двойных связей и присоединенных к ней

электронодонорных (поставляющих, отталкивающих электроны)

и электроноакцепторных, или электронофильных (принимаю-

щих электроны) заместителей. Развитие и уточнение представ-

лений В. А. Измаильского привело к созданию принятой в на-

стоящее время теории цветности органических соединений.

1.3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УРОВНИ МОЛЕКУЛ

Энергия фотонов электромагнитных излучений, поглощаемая;

молекулой, идет на увеличение ее внутренней энергии, т. е. на

перевод молекулы из основного состояния в возбужденное. По-

скольку полная энергия молекулы складывается из вращатель-

ной энергии £в, колебательной энергии Ек и энергии электро-

нов Еэ

(Е=Еъ-\-Ек-\-Еэ),

энергия поглощенных фотонов может

расходоваться на увеличение каждого из этих слагаемых.

Разность уровней вращательной энергии молекул в основ-

ном и возбужденном состоянии A£"b обычно составляет 2,1 —

4,2 кДж/моль; энергия таких фотонов соответствует излучениям

с длиной волны 56-103—28-103 нм (у 180—360

см-1),

характер-

ным для микроволновой части спектра (см. рис. 1).

Разность уровней колебательной энергии молекул Д£к обыч-

но значительно больше (5,5—40

кДж/моль),

энергия таких фо-

тонов соответствует излучениям с длиной волны 22-103—3-103нм

(v 450—3300

см~]),

характерным для ИК-части спектра.

Еще больше разность уровней энергии электронов молекул

АЕЭ.

Она колеблется в весьма широких пределах — от значе-

ний около 110 кДж/моль, соответствующих излучениям с дли-

ной волны К 1100 нм (\ 9-Ю3

см"1),

что характерно для ближ-

ней ИК-области спектра, до

4-Ю3—4-Ю6

кДж/моль, соответст-

вующих излучениям с длинами волн порядка 30—0,03 нм

д? 105—108

см-1),

что характерно для рентгеновских лучей.

В,,

этих границах находятся и световые лучи видимой части-

спектра (Д£ 158—300 кДж/моль, К 760—400 hm,"v2,5.10«—1,3-

*Ю4

см-1),

поглощение которых сопровождается возникновени-

ем окраски.

Таким образом, только переходы между электронными уров-

нями могут в принципе обусловить возникновение цвета (окра-

ски).

Поглощение фотонов, переводящих молекулу с основных

вращательных и колебательных уровней на соответствующие

возбужденные, не связано с возникновением зрительных ощуще-

23>

ний.

Однако каждое изменение энергии электронов сопровож-

дается изменениями вращательной и колебательной энергии,

так как молекула одновременно поглощает фотоны, соответст-

вующие различным частям электромагнитного спектра, и элект-

ронные переходы (электронное возбуждение) происходят одно-

временно с вращательными и колебательными переходами. По-

этому спектры поглощения состоят из большого числа линий

поглощения, которые перекрываются и образуют полосы. В этом

смысле поглощение фотонов, вызывающих вращательные и

осо-

бенно колебательные энергетические переходы, оказывает влия-

ние на цвет вещества, поскольку оттенки окраски зависят от

ширины и характера полосы поглощения (см. разд. 1.1).

1,4. ЭЛЕКТРОННЫЕ ПЕРЕХОДЫ

Весьма большие различия в энергии возбуждения электро-

нов,

входящих в состав молекул, от 30—100 до нескольких

тысяч и даже миллионов кДж/моль, обусловлены различиями

между ними: принадлежностью к наружным или внутренним

электронным оболочкам (слоям) атомов, участием или неуча-

стием в образовании связей между атомами, характером этих

связей и их взаимным расположением и т. п.

Возбуждение прочно связанных (т. е. удерживаемых притя-

жением атомного ядра) электронов внутренних электронных

слоев атомов требует очень больших порций энергии (4-103—

4-106

кДж/моль),

соответствующих энергии фотонов рентгенов-

ских лучей, вследствие чего эти электроны не участвуют в по-

глощении света в видимой и ближних УФ- и ИК-частях спектра.

Более подвижные (слабее удерживаемые атомным ядром)

электроны наружного электронного слоя атомов (валентные

электроны) переходят в возбужденное состояние значительно

легче — от порций энергии порядка ПО—1050 кДж/моль.

Раз-

мер этих порций определяется характером электронных перехо-

дов,

в которых участвуют валентные электроны.

На рис, 7 представлено относительное расположение энер-

гетических уровней валентных электронов. Валентные электро-

ны, которые не участвуют в образовании связей с другими

ато-

мами,— неподеленные пары электронов, локализованные в по-

ле одного ядра, — имеют энергию того же порядка, что и ва-

лентные электроны в атоме; они занимают так называемые не-

связывающие орбитали, обозначаемые буквой п.

При возникновении простой связи между атомами (о-связи)

два электрона

(а-электроны),

которые по своей природе в

боль-

шинстве случаев относятся к числу s-электронов, р-электронов

и гибридных sp3- и 5р2-электронов, переходят в поле двух со-

седних ядер и образуют единое вытянутое электронное облако,

симметричное относительно прямой, соединяющей центры

ато-

мов,

причем наибольшая плотность облака а-электронов сосре-

доточивается в промежутке между этими атомами.