Химия – наука о веществах и способах их превращения. Строение атома, химическая связь и структура молекул

Страницы работы

38 страниц (Word-файл)

Содержание работы

Химия – наука о веществах и способах их превращения.

          Все вещества до начала 19го века делили по их происхождению на три группы: (а) минеральные,

(б) растительные и

(в) животные.

В 1807г Й. Берцеллиус предложил две группы веществ:

А) Н е о р г а н и ч е с к и е  (например: воздух, вода, песок, железо, золото, соль и др.).

Б) О р г а н и ч е с к и е   - от лат. Organismus – живое тело, живое существо (например: жиры, крахмал, древесина, сахар и др.)

Органические вещества резко отличаются по свойствам от неорганических, например:

А) Лед     0 0С    Вода (ж)  100 0С  Пар     1000 0С   Раскаленный пар

 


При понижении температуры вновь получается неорганическое вещество в исходном состоянии.

Б) Масло (тв.)                Масло (ж)                  Дым,  гарь, -

т.е., после сравнительно небольшого температурного воздействия органическое вещество перестает быть таковым, - превращается в неорганическое.

“Обратной дороги” долго не знали. Первое открытие на этом пути совершил в 1828 г Ф. Вёлер:

            NH4OCN(p-p)       T.кип.              СО(NH2)2

   (соль; цианат аммония)             (мочевина)

были синтезированы и другие органические вещества:

-  уксусная кислота       – 1845 г,  А. Кольбе;

-  жир                             – 1854 г, М. Бертло;

-  сахаристое вещество – 1861 г, А.М. Бутлеров.

Стало ясно, что законы химии едины для всех веществ.

Органогенные элементы. Специфика углерода

В природе более 100 химических элементов,

150000 неорганических соединений и более 10 000 000  органических.

          Основу органических соединений составляют всего шесть органогенных (“рождающих органику”) элементов: C,H,O,N,P,S.

(1)  между собой они образуют прочные ковалентные связи и прочные каркасы молекул;

(2)  только эти элементы (кроме Н) способны образовывать кратные (двойные и тройные) связи;

(3)  у г л е р о д – главный органогенный элемент – обладает уникальным свойством: его атомы могут  соединяться друг с другом в неограниченных количествах, образуя кольца и цепи, составляющие углеродный скелет самых разнообразных органических соединений.

Органическая химия – химия углеводородов и их производных.

биогенными  (от греческого bios – жизнь, genes – род, - “рождающие жизнь“). Это металлы ( например, Fe в составе гемоглобина крови) и неметаллы (например, Se в сетчатке глаза).

Основные положения теории строения органических соединений А.М. Бутлерова

          1. В органических молекулах атомы соединяются в строго определенной последовательности в соответствии с их валентностью.

Углерод в органических соединениях всегда четырёхвалентен.

          2. Порядок связи атомов, характер их взаимного расположения в пространстве и вид химических связей между ними называется химическим строением или структурой молекулы.

          Понятие структура молекулы включает три аспекта:

(а) химическое строение – вид и порядок чередования атомов;

(б) электронное строение  - вид химических связей между атомами

((С – С), (С = С) или (С º С));

(в) пространственное строение – характер взаимного расположения атомов друг относительно друга в пространстве.

          3. Свойства органических соединений определяются не столько составом молекул, сколько их структурой.

          4. Различные атомы или группы атомов в молекуле оказывают взаимное влияние друг на друга.

          5. Химическая структура молекулы может быть представлена единственной формулой, которая отражает все химические свойства данного вещества.

Способы записи органических формул

1. Молекулярные формулы3Н8; С2Н6О; С7Н5N3О6; С47Н94О5N2Р и т.д.) содержат очень мало информации для объяснения химических свойств органических соединений. Это первичная информация, которая используется, например, в количественных расчётах (см. гл.3).

2.Структурные формулы содержат основную информацию о химических свойствах органических веществ. Здесь элементы обозначаются их химическими символами, а связь между ними валентным штрихом

Кратные связи (двойные и тройные) показываются соответствующим количеством валентных штрихов. Способов записи структурных формул несколько:

   а) Полная (развёрнутая) формула  - показ всех  элементов и связей между ними в молекуле, - используется редко.

   б) Компактная запись. Здесь не показываются связи водорода с другими элементами, обозначается только количество атомов Н, связанных с каждым элементом, -  используется наиболее часто.

   в) Условная запись. Здесь атомы С и Н вообще не показывают. Структура изображается геометрической фигурой, где обозначаются типы связей между углеродами и фрагменты структуры с другими атомами.

В изломах и окончаниях линий – имеются в виду атомы углерода с соответствующим количеством атомов водорода. Условная запись используется обычно для изображения циклических структур (см. циклоалканы и арены) или структур многоуглеродных молекул (см. углеводы).

 Изомерия органических соединений

Изомерия – природное явление существования нескольких соединений одинакового состава с различными свойствами.

Изомеры – соединения одинакового состава, но различной структуры и, как следствие, с различными свойствами. (см. п.1.3.3. и табл.1).

          Изомерия – основной источник (причина) многообразия органических соединений.     

Различия в свойствах изомеров.           

         Свойства

                            С2Н6О

      СН3-СН2-ОН

    Этиловый спирт

          СН3-О-СН3

 Диметиловый эфир

Агрегатное состояние

Жидкость

Газ

T. кип., 0C

+78,30 С

-23,60 С

Нагрев с H2SO4 концентрированной

СН2-СН3           Н2О + С2Н4

ОН                

не реагирует

Реакция с Na металлическим

(без нагрева)

2Н5ОН  + 2Na        

      2С2Н5ОNa  +  Н2          

не реагирует

Реакция с HJ

C2H5OH + HJ       

     C2H5J   +  H2O

CH3-O-CH3 + HJ

       CH3OH + CH3J

 Классификация органических соединений

Классификация –прием (метод) научного познания, в котором большое количество изучаемых объектов делится на группы по общим признакам для каждой группы объектов.

В зависимости от вида группового признака органические соединения делятся на такие группы.

    1.  По составу:

(1)  Углеводороды, - содержат только атомы С и Н.

(2)  Гетеросоединения, - содержат кроме атомов С и Н другие элементы: O,N, галогены и др.

2.  По типам углеродных скелетов:

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Конспекты лекций
Размер файла:
651 Kb
Скачали:
0