Номер 3, страница 72 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

3. Для алкенов характерны реакции присоединения по месту двойной связи. Какая связь, $\sigma$- или $\pi$- будет при этом разрываться и почему?

Решение

Двойная связь в молекулах алкенов состоит из одной прочной $\sigma$-связи (сигма-связи) и одной менее прочной $\pi$-связи (пи-связи).

$\sigma$-связь образуется в результате осевого ("лоб в лоб") перекрывания $sp^2$-гибридных орбиталей атомов углерода. Электронная плотность этой связи сосредоточена непосредственно между ядрами атомов, что обеспечивает ее высокую прочность и стабильность.

$\pi$-связь возникает за счет бокового ("бок о бок") перекрывания негибридных p-орбиталей, которые расположены перпендикулярно плоскости $\sigma$-связи. Электронная плотность $\pi$-связи находится над и под плоскостью молекулы. Такое боковое перекрывание менее эффективно, чем осевое, поэтому $\pi$-связь значительно слабее, чем $\sigma$-связь.

Для реакций присоединения, характерных для алкенов, необходим разрыв одной из связей в двойной связи для образования двух новых одинарных ($\sigma$-) связей с атомами присоединяемого реагента.

Поскольку $\pi$-связь:
1. Менее прочная (энергия ее разрыва меньше, чем у $\sigma$-связи). Например, в этилене энергия $\sigma$(C-C) связи составляет примерно 348 кДж/моль, а $\pi$(C-C) связи - около 264 кДж/моль.
2. Более доступна (ее электронное облако находится снаружи "скелета" молекулы и легко подвергается атаке реагентов, в частности электрофилов).

Именно $\pi$-связь разрывается в ходе реакции присоединения, в то время как более прочная $\sigma$-связь остается нетронутой.

Ответ: В реакциях присоединения по месту двойной связи у алкенов разрывается $\pi$-связь. Это происходит потому, что $\pi$-связь является менее прочной и ее электронное облако более пространственно доступно для атаки реагентов по сравнению с прочной $\sigma$-связью, которая образует основной "скелет" связи между атомами углерода.