Теорія будови органічних сполук A. M. Бутлерова Гіпермаркет знань

27.09.2015

Матеріал з Гіпермаркет знань

Гіпермаркет знань >>Хімія >>Хімія 10 клас >> Хімія: Теорія будови органічних сполук A. M. Бутлерова

Органічна хімія як наука оформилася на початку XIX ст. коли шведський вчений Й. Я. Берцеліус вперше ввів поняття про органічні речовини і про органічної хімії. Перша теорія органічної хімії — теорія радикалів. Хіміками було виявлено, що при хімічних перетвореннях групи з декількох атомів у незмінному вигляді переходять з молекули однієї речовини в молекулу іншої речовини, подібно до того як переходять з молекули в молекулу атоми елементів. Такі «незмінні» групи атомів і отримали назву радикалів.

Однак далеко не всі вчені згодні з теорією радикалів. Багато хто взагалі відкидали ідею атомістики — уявлення про складне будову молекули і існування атома як її складової частини. Те, що незаперечно доведено в наші дні і не викликає ні найменших сумнівів, що в XIX ст. була предметом запеклих суперечок.

Теорію радикалів змінила теорія типів, відповідно до якої передбачалося, що реакції органічних речовин схожі з реакціями простих неорганічних сполук. Основоположник цієї теорії Ш. Жерар запропонував розділити органічні речовини на групи, близькі за своїм типом до води, хлористому водню, аміаку і т. д.

Зазнало поразки і вчення про «витализме», яке не встояло перед досягненнями практичної хімії.

Органічна хімія накопичувала все більше фактів про з’єднання вуглецю. кількість яких зростала. Пояснити причини такого різноманіття органічних речовин вчені не могли. Ще більше запитань викликало існування ізомерів. Ці речовини мали абсолютно однаковий склад, але проявляли при цьому різні фізичні та хімічні властивості. Ужб відомий вам Фрідріх Велер в одному з листів Берцелиусу так описував органічну хімію того часу: «Органічна хімія може зараз будь-кого звести з розуму. Вона здається мені дрімучим лісом, повним дивних речей, безмежної хащами, з якої не можна вибратися, куди не осмеливаешься проникнути. » Великий вплив на розвиток хімії в цей час надали роботи англійського хіміка К. Е. Франкланда, який, спираючись на ідеї атомістики, в 1853 р. ввів поняття «валентність». Однак валентність вуглецю у багатьох з’єднаннях, таких, наприклад, як етан С2Н6 і пропан С3Н8, викликала ще більше питань. У 1857 р. німецький хімік Ф. А. Кекуле відніс вуглець до четырехвалентным елементів, а в 1858 р. він одночасно з шотландським хіміком А. Купером зазначив, що атоми вуглецю здатні з’єднуватися один з одним у різні ланцюги.

Проте за вже встановленими фактами і приватними висновками і Франкланд і Кекуле не побачили загальної концепції.

Німецький хімік-органік. Його дослідження були зосереджені в галузі теоретичної органічної хімії та органічного синтезу. Висловив думку про валентності як про цілому числі одиниць спорідненості, яким володіє атом (1857). Вуглець вважав четырехвалентным елементом (як і А. В. Р. Кольбе).

Російський хімік, академік Петербурзької АН (з 1874 р.). Творець теорії хімічної будови органічних речовин (1861). Передбачив і вивчив ізомерію багатьох органічних сполук. Синтезував багато речовин.

Залишався відкритим питання, як визначати будову молекули. Була необхідна наукова теорія органічних сполук. Така теорія була створена російським вченим Олександром Михайловичем Бутлеровым. Саме його допитливий розум «наважився проникнути» в «дрімучий ліс» органічної хімії і почати перетворення цієї «безмежної хащі» в залитий сонячним світлом регулярний парк з системою доріжок і алей. Основні ідеї нової теорії вперше були висловлені Бутлеровым в 1861 р. в доповіді «Про хімічному будову речовин» на з’їзді німецьких природознавців і лікарів р. в Шпейере.

Коротко сформулювати положення і наслідки теорії будови А. М. Бутлерова можна наступним чином:

1. Атоми в молекулах речовин з’єднані відповідно до їх валентності. Вуглець в органічних сполуках завжди чотирьохвалентний, а його атоми здатні з’єднуватися один з одним, утворюючи різні ланцюги.

2. Властивості речовин визначаються не тільки їх якісним і кількісним складом, але і порядком з’єднання атомів у молекулі, тобто хімічною будовою речовини.

3. Властивості органічних сполук залежать не тільки від складу речовини і близько з’єднання атомів у його молекулі, але і від взаємного впливу атомів і груп атомів один на одного. (Найбільший вплив надають атоми, безпосередньо пов’язані один з одним. Вплив атомів або груп атомів, не пов’язаних безпосередньо, слабшає у міру їх видалення один від одного.)

Розглянемо детальніше положення теорії будови органічних сполук. Властивості речовини залежать від того, з яких атомів складається його молекула. Молекула метану СН4 складається з атомів вуглецю і водню. Це речовина, яка при звичайних умовах — газ, який вступає в хімічні реакції з працею. В склад молекул метилового спирту СН3ОН, крім атомів вуглецю і водню, входить атом кисню. Метиловий спирт у тих же умовах — це вже рідина, яка здатна реагувати з різними речовинами, наприклад з сірчаною кислотою, металевим натрієм. Різні властивості цих сполук обумовлені їх різним якісним складом.

В той же час можуть відрізнятися і властивості речовин з однаковим якісним складом. Наприклад, якщо метан СН4 починає реагувати з хлором або бромом тільки при ультрафіолетовому освітленні або нагріванні, то етилен С2Н4, як ви знаєте, приєднує ці галогени навіть в темряві і без нагрівання (знебарвлює бромну воду). Ацетилен, подібно етилену, легко реагує з бромом у темряві, тоді як бензол вступає в реакцію з бромом тільки в присутності каталізатора. Ацетилен С2Н2 та бензол С6Н6 мають однаковий якісний склад і найпростішу формулу СН (на один атом вуглецю в їх молекулах доводиться один атом водню ), але відрізняються за кількісним складом, що відображають їх молекулярні формули. Різниця в кількісному складі цих речовин викликають їх різні хімічні властивості.

Речовини, які мають однаковий склад, а значить, і однакову молекулярну масу, також можуть відрізнятися за властивостями, якщо вони мають різну хімічну будову. Такі речовини, як ви знаєте, називаються ізомерами, а явище — ізомерією. Причиною ізомерії є різний порядок розташування атомів в молекулі. Молекулярна формула показує тільки якісний і кількісний склад з’єднання, але не несе інформації про порядок зв’язків атомів в молекулі. Так, для молекул формулу С4Н10 можливі два різних порядку зв’язку атомів вуглецю в ланцюгу. До ланцюга з трьох атомів вуглецю четвертий вуглецевий атом може бути приєднаний двома способами: або до одного з крайніх атомів, або до середнього атому, зберігаючи четырехва-лентность. Дійсно, молекулярна формула С4Н10 відповідає двом різним сполукам, що відрізняються розташуванням атомів у молекулах: нормального бутану (н-бутану), тобто з’єднанню, що містить неразветвленную ланцюг атомів вуглецю, і изобутану, молекула якого має розгалужену будову.

Фізичні властивості цих з’єднанні відрізняються: изооу-тан має більш низькі температури кипіння і плавлення, ніж « бутан. Хімічні властивості даних ізомерів розрізняються незначно, так як вони мають однакові якісний склад і характер зв’язку між атомами в молекулі.

Таким чином, з точки зору теорії А. М. Бутлерова існування ізомерів — не загадкове явище, яке суперечить уявленням людей про навколишній світ, а закономірний результат варіативності з’єднання атомів у молекулі.

Очевидно, що здатність атомів карбону з’єднуватися один з одним і утворювати «ланцюга» легко пояснює «неправильну» формальну валентність вуглецю у етан С2Н6, пропан С3Н8 і інших органічних сполуках. Структурні формули, наприклад, бутану і ізобутану лише підтверджують це.

Різну кількість атомів вуглецю в молекулах і їх здатність, з’єднуючись один з одним, утворювати різні комбінації («скелети» молекул) роблять зрозумілою причину різноманіття органічних речовин.

Підбиваючи підсумки, необхідно відмітити, що теорія будови органічних сполук виникла не випадково, передумовами її створення стали:

• накопичення великої кількості розрізнених фактів про органічних речовин та їх властивості;

• наявність неясностей і протиріч у відомому фактичному матеріалі;

• роботи попередників А. М. Бутлерова і його власна робота.

Короткий опис статті: теорія будови органічних сполук хімія, 10 клас, клас, урок хімії, на тему, урок, на тему, урок для 10 класу, Теорія будови органічних сполук A. M .Бутлерова, Бутлеров

Джерело: Теорія будови органічних сполук A. M. Бутлерова — Гіпермаркет знань

Також ви можете прочитати