uabooks.top

Материал параграфа поможет вам:

• узнать о теории строения органических соединений;
• получить представление о явлении изомерии;
• убедиться в том, что строение молекул влияет на свойства веществ.

Теория строения органических соединений. Расширение научных исследований по химии, систематизация и теоретическое обоснование накопленного экспериментального материала, выявление существенных различий между органическими и неорганическими веществами способствовали тому, что в начале XIX в. химия органических соединений выделилась в самостоятельную область химической науки — органическую химию.

Это интересно

Термин «органическая химия» предложил в 1827 г. шведский ученый Й.-Я. Берцелиус.

Значительный вклад в развитие органической химии сделали немецкие химики Ф. А. Кекуле и А. Кольбе, а также шотландский химик А. Купер. В 1857 г. они пришли к выводу, что в органических веществах атомы Карбона являются четырехвалентными и

соединяются друг с другом в цепи, а Купер предложил обозначать связи между атомами в молекуле черточками.

В 1858—1861 гг. Ф. А. Кекуле, А. Купер и русский химик А. М. Бутлеров независимо друг от друга опубликовали важные утверждения, заложившие фундамент теории строения органических веществ. Ученые понимали строение веществ как последовательность соединения атомов в их молекулах.

Приводим основные положения теории в современном толковании:

• в молекулах органических веществ атомы соединены в определенном порядке в соответствии с валентностью элементов;

• свойства органических веществ зависят не только от их состава, но и от строения молекул;

• атомы и группы атомов в молекуле влияют друг на друга, что отражается на физических и химических свойствах веществ.

В соответствии с этой теорией по строению молекулы вещества можно предсказать его свойства и наоборот, свойства вещества указывают на определенные особенности строения его молекул.

Теория строения органических соединений давала возможность предвидеть существование многих неизвестных веществ. Успешные синтезы таких веществ в химических лабораториях подтверждали правильность созданной теории.

Свое дальнейшее развитие теория строения органических соединений получила в работах голландского химика Я. Вант-Гоффа и французского химика Ж.-A. JIe Беля. Этих ученых считают основоположниками учения о пространственном строении молекул органических веществ, зависимости физических и химических свойств веществ от расположения атомов и групп атомов в пространстве. В 1874 г. они впервые установили, что четыре

связи атома Карбона с другими атомами направлены от центра тетраэдра, где находится этот атом, к вершинам.

Александр Михайлович Бутлеров (1828—1886)

Выдающийся русский химик, профессор Казанского и Петербургского университетов, академик Петербургской академии наук. Внес значительный вклад в развитие органической химии, ее теоретических основ. Объяснил явление изомерии и экспериментально доказал существование изомеров. Написал классический учебник по органической химии. Впервые синтезировал сахаристое вещество (глюкозу) в лаборатории.

Многие открытия в области органической химии связаны с именами украинских ученых — А. П. Эльтекова, С. Н. Реформатского, В. П. Яворского, И. Я. Горбачевского, А. В. Bo-гатского, И. К. Мацуревича, Л. М. Литвиненко, А. И. Киприанова и других.

Теория строения органических веществ благодаря применению современных методов исследования постоянно развивается. В настоящее время известно, что на свойства соединений влияет не только последовательность расположения атомов в молекуле, но и ее геометрическая (пространственная) форма, распределение электронов между атомами, смещение общих электронных пар, другие особенности электронного строения молекул.

Изомерия. Каждое вещество имеет свою химическую формулу. А может ли одна формула отвечать двум или трем веществам? Ученые еще в середине XIX в. дали утвердительный ответ на этот вопрос и объяснили причину существования таких веществ.

Известно, что диметиловый этер и этиловый спирт имеют одинаковый состав; химическая формула каждого соединения — C₂H₆O. Однако атомы в молекулах этих веществ соединены в разной последовательности (рис. 1):

Рис. 1.

Шаростержневые модели молекул диметилового этера (а) и этилового спирта (б)

Это приводит к различиям в физических и химических свойствах соединений. Диметиловый этер в обычных условиях является газом; температура кипения вещества равна -23,7 °С. Этиловый спирт — жидкость с температурой кипения +78,3 ⁰C. Этер не взаимодействует с натрием, а спирт реагирует с этим металлом (§ 14).

Вещества, имеющие одинаковый состав, но разное строение молекул, называют изомерами¹, а явление существования таких веществ — изомерией.

Изомерию, обусловленную разной последовательностью соединения атомов в молекулах, а также разным положением в них кратных² связей, называют структурной. Диметиловый этер и этиловый спирт — структурные изомеры.

Явление изомерии открыл в 1823 г. немецкий химик Ю. Либих. Изомерия является одной из причин разнообразия и многочисленности органических веществ.

Вскоре вы научитесь предсказывать существование изомеров, определять их количество, составлять структурные формулы молекул и названия этих соединений.

ВЫВОДЫ

Создание теории строения органических веществ стало важным этапом в развитии химии. Согласно этой теории атомы соединены в молекулах в определенной последовательности и оказывают взаимное влияние, а свойства веществ зависят от строения молекул.

Теория строения органических веществ помогла объяснить свойства многих органических соединений, предвидеть возможности получения новых веществ.

Вещества, имеющие одинаковый состав, но разное строение молекул, называют изомерами, а явление существования таких веществ — изомерией.

8. Сформулируйте основные положения теории строения органических соединений.

9. По материалам из интернета или других источников информации подготовьте сообщение об одном из отечественных ученых, имена которых упомянуты в параграфе.

10. Подберите несколько словосочетаний для правильного окончания предложения «Для того чтобы описать строение молекулы органического вещества, необходимо знать...»:

а) состав молекулы;

б) последовательность соединения атомов в молекуле;

в) расположение атомов в пространстве;

г) температуры плавления и кипения вещества;

д) химические свойства вещества;

е) электроотрицательности атомов.

11. Какие вещества называют изомерами? Являются ли изомерами вещества с такими формулами:

12. Охарактеризуйте химические связи в молекулах изомеров — диметилового этера и этилового спирта. Связь между какими атомами в каждой молекуле является наиболее полярной?

Это материал учебника Химия 10 класс Попель, Крикля