 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Теория химического строения
Основы новой теории сформулировал в 1861 г. профессор Казанского университета Александр Михайлович Бутлеров.
В химии к тому времени уже значительное распространение получили идеи атомистики. Ранее не разграничивавшиеся четко понятия атома и молекулы получили на международном съезде химиков в 1860 г. свое точное определение. Но ученые еще не придавали значения тому, как строятся молекулы из атомов, и считали, что познать это строение химическими методами невозможно. Были и такие ученые, которые вообще не признавали реального существования атомов и молекул.
А. М. Бутлеров не только считал атомы и молекулы реально существующими частицами вещества, но и пришел к выводу, что атомы в молекулах не находятся в беспорядке, а соединены друг с другом в определенной последовательности, которую можно установить химическими методами и отразить в формуле.
Основную идею своей теории А. М. Бутлеров выразил в следующих словах: «Химическая натура сложной частицы определяется натурой элементарных составных частей, количеством их и химическим строением». В более привычной для нас терминологии это означает, что химические свойства молекулы определяются свойствами составляющих ее атомов, их числом и химическим строением молекулы.
Химическое строение, по А. М. Бутлерову, – это последовательность соединения атомов в молекуле, порядок их взаимосвязи и взаимного влияния друг на друга. Соединение атомов в молекулы, указывал А. М. Бутлеров, происходит в соответствии с их атомностью (валентностью).
Основываясь на приведенных выше высказываниях А. М. Бутлерова, сущность теории химического строения можно выразить в следующих положениях:
1. Атомы, в молекулах располагаются не беспорядочно, они соединены друг с другом в определенной последовательности согласно их валентности.
2. Свойства веществ зависят не только от того, атомы каких элементов и в каком количестве входят в состав молекул, но и от последовательности соединения атомов в молекулах, от порядка их взаимного влияния друг на друга.
3. Атомы и группы атомов, входящие в состав молекулы соединения, оказывают друг на друга взаимное влияние, которое в наибольшей мере проявляется для атомов и групп, непосредственно связанных между собой.
4. Химическое строение (структурную формулу) молекулы можно установить при помощи изучения типичных ее превращений. Вместе с тем многие химические свойства соединений выводятся на основании анализа структурных формул.
Рассмотрим на примере известных нам углеводородов первое из этих положений. В какой последовательности соединены атомы в молекуле простейшего углеводорода – метана? Мы уже знаем, что каждый атом Гидрогена в нем соединен с атомом Карбона. Легко понять, что иначе и быть не может. Если, например, предположить, что какие-нибудь два атома Гидрогена связаны друг с другом непосредственно, то, исчерпав при этом свою валентность, они уже не смогут соединяться с другими атомами. Обозначая валентность элементов условно черточками, мы так изображаем порядок связи атомов в молекуле метана:
Чтобы в молекуле этана C2H6 все атомы Карбона и Гидрогена были соединены в одну частицу, очевидно, должны быть связаны между собой атомы Карбона. Затратив на взаимное соединение по единице валентности, атомы Карбона имеют еще по три единицы валентности, за счет которых они и удерживают шесть атомов Гидрогена:
В молекулах пропана C3H8 и бутана C4H10 атомы соединены в таком порядке:
Зная строение углеводородов, мы теперь можем ответить на некоторые из тех вопросов, которые волновали в свое время ученых.
В чем причина многообразия соединений Карбона? Как видим, она заключается в том, что атомы Карбона обладают свойством соединяться друг с другом в цепи.
Нарушается ли валентность элементов в рассмотренных соединениях? Нет, Карбон всюду остается четырехвалентным.
Химические формулы, в которых изображен, порядок соединения атомов в молекулах, называются структурными формулами или формулами строения.
Следует иметь в виду, что подобные формулы отображают только последовательность соединения атомов, но не показывают, как атомы расположены в пространстве. Поэтому, как бы мы ни изобразили структурную формулу пропана:
это будет одна и та же молекула, так как порядок, последовательность соединения атомов не изменяется.
Структурные формулы веществ часто изображают в сокращенном виде, например: CH3–CH2–CH3. В сокращенных структурных формулах черточки обозначают связь атомов Карбона между собой, но не показывают связи между атомами Карбона и Гидрогена.
Поиск по сайту: