НАПРЯЖЕ́НИЕ МОЛЕ́КУЛ

НАПРЯЖЕ́НИЕ МОЛЕ́КУЛ, од­на из кон­цеп­ций сте­рео­хи­мии, ле­жа­щая в ос­но­ве ин­тер­пре­та­ции тер­мо­ди­на­мич. ус­той­чи­во­сти и по­вы­шен­ной ре­ак­ци­он­ной спо­соб­но­сти отд. мо­ле­ку­ляр­ных со­еди­не­ний по срав­не­нию с об­шир­ным ря­дом струк­тур­но род­ст­вен­ных (по­стро­ен­ных из тех же ато­мов со свя­зя­ми та­ких же ти­пов) мо­ле­кул. Уве­ли­че­ние ре­ак­ци­он­ной спо­соб­но­сти вы­зы­ва­ет­ся из­бы­точ­ной удель­ной эн­таль­пи­ей «на­пря­жён­ных» мо­ле­кул по срав­не­нию с те­ми, ко­то­рые счи­та­ют­ся «не­на­пря­жён­ны­ми», т. е. нор­маль­ны­ми, ти­пич­ны­ми. Впер­вые по­ня­тие о Н. м. бы­ло ис­поль­зо­ва­но А. Бай­е­ром в 1885 для объ­яс­не­ния от­но­си­тель­ной ус­той­чи­во­сти цик­лов в али­цик­лич. со­еди­не­ни­ях.

Пред­став­ле­ние о на­пря­же­нии струк­ту­ры мо­ле­кул свя­за­но с клас­сич. ме­хани­стич. мо­де­ля­ми мо­ле­ку­ляр­ных со­еди­не­ний (см. Мо­де­ли мо­ле­ку­ляр­ные), бе­ру­щи­ми своё на­ча­ло с идей Я. Х. Вант-Гоф­фа о про­стран­ст­вен­ном по­ло­же­нии ато­мов в мо­ле­ку­лах, и при­зва­но рас­ши­рить гра­ни­цы при­ме­не­ния этих мо­де­лей. Про­стей­шие сте­рео­хи­мич. мо­де­ли со­зда­ют­ся на ба­зе по­сту­ла­тов о фик­сир. дли­нах свя­зей, ве­ли­чи­нах ва­лент­ных уг­лов и ди­эд­ри­че­ских (дву­гран­ных) уг­лов и, со­от­вет­ст­вен­но, фик­си­ро­в. энер­ги­ях свя­зей в стан­дарт­ных (т. е. наи­бо­лее ти­пич­ных для дан­но­го клас­са) со­еди­не­ниях. От­кло­не­ние этих ве­ли­чин в кон­крет­ной мо­ле­ку­ле от стан­дарт­ных зна­че­ний яв­ля­ет­ся при­зна­ком на­ли­чия напря­же­ний.

При­чи­ной всех ви­дов Н. м. яв­ля­ет­ся сбли­же­ние ва­лент­но-не­свя­зан­ных ато­мов на рас­стоя­ния, су­ще­ст­вен­но мень­шие, чем сум­ма их ван-дер-ва­аль­со­вых ра­диу­сов. Та­кое сбли­же­ние по­вы­ша­ет об­щую энер­гию мо­ле­ку­лы вслед­ст­вие от­тал­ки­ва­ния элек­трон­ных обо­ло­чек ва­лент­но-не­свя­зан­ных ато­мов. При этом су­ще­ствен­но по­вы­ша­ет­ся струк­тур­ная жё­ст­кость мо­ле­кул.

В мо­ле­ку­лах ор­га­нич. со­еди­не­ний наи­бо­лее важ­ны­ми яв­ля­ют­ся эф­фек­ты, вы­зван­ные кон­фор­ма­ци­он­ным, или тор­си­он­ным (от англ. torsion – кру­че­ние), на­пря­же­ни­ем. Сле­дую­щим по важ­но­сти яв­ля­ет­ся т. н. бай­е­ров­ское на­пря­же­ние, т. е. де­фор­ма­ция ва­лент­ных уг­лов. И, на­ко­нец, сжа­тие и рас­тя­же­ние свя­зей. В этой же по­сле­до­ва­тель­но­сти воз­рас­та­ют и энер­гии на­пря­же­ния. В слу­чае эта­на, для мо­ле­ку­лы ко­то­ро­го реа­ли­зу­ет­ся тор­си­он­ное и прак­ти­че­ски от­сут­ству­ют др. ти­пы на­пря­же­ний, энер­гия за­сло­нён­ной кон­фор­ма­ции пре­вы­ша­ет энер­гию за­тор­мо­жен­ной кон­фор­ма­ции при­бли­зи­тель­но на 12 кДж/моль. В силь­но на­пря­жён­ных мо­ле­ку­лах, напр. по­ли­эд­ри­че­ских, разл. эф­фек­ты обыч­но на­кла­ды­ва­ют­ся друг на дру­га, и энер­гия на­пря­же­ния мо­жет дос­ти­гать не­сколь­ких со­тен кДж/моль.

Про­яв­ле­ния Н. м. мно­го­об­раз­ны: спе­ци­фич­ность по­ве­де­ния в хи­мич. ре­ак­ци­ях, ок­ра­ски, маг­нит­ных, лю­ми­нес­цент­ных и др. ха­рак­те­ри­стик.