Изомерия

Рассмотрим теперь, какое влияние на свойства веществ оказывает порядок соединения атомов в молекуле.

Обратимся сначала к историческим фактам. Изучая строение молекул углеводородов, А. М. Бутлеров пришел к выводу, что у этих веществ, начиная с бутана, возможен различный порядок соединения атомов при одном и том же составе молекул.

Так, в бутане C₄H₁₀ мыслимо двоякое расположение атомов Карбона – в виде прямой (неразветвленной) и разветвленной цепи:

В первом случае каждый атом Карбона соединен с одним (если он крайний) или с двумя атомами Карбона; во втором случае появляется атом, соединенный с тремя атомами Карбона. Различному порядку взаимосвязи атомов при одном и том же качественном и количественном составе молекулы отвечают, как учит теория химического строения, разные вещества. Если эта теория правильна, должны существовать два бутана, различающиеся по своему строению и свойствам. Так как в то время был известен лишь один бутан, то А. М. Бутлеров предпринял попытку синтезировать бутан другого строения. Полученное им вещество имело тот же состав C₄H₁₀, но другие свойства, в частности более низкую температуру кипения. В отличие от бутана новое вещество получило название «изобутан» (греч. «изос» – равный):

Рассматривая возможное строение пентана C₅H₁₂ A. M. Бутлеров пришел к выводу, что должны существовать три углеводорода такого состава:

Все эти вещества были получены.

С увеличением числа атомов Карбона в молекуле число веществ одного и того же состава сильно возрастает. Так, согласно теории может существовать 75 углеводородов состава C₁₀H₂₂, 1858 веществ с формулой C₁₄H₃₀ и т. д. Явление изомерии, т. е. существования разных веществ одного и того же состава, известно давно. Но только теория химического строения дала ему убедительное объяснение. Теперь мы можем сформулировать более точно, какие вещества называются изомерами.

Вещества, имеющие одинаковый состав молекул (одну и ту же молекулярную формулу), но различное химическое строение и обладающие поэтому разными свойствами, называются изомерами.

С каждым годом в науке накапливались подтверждения истинности теории химического строения. Постепенно она завоевала всеобщее признание ученых и вот уже более столетия является основной теорией органической химии. Сформулированная первоначально как учение о строении органических веществ, эта теория стала общей теорией химии, так как в равной степени она справедлива и для тех неорганических соединений, которые состоят из молекул (вспомните, например, строение молекул воды, аммиака, азотной и серной кислот). Научное значение этой теории заключается в том, что она углубила наши представления о веществе, указала путь к познанию внутреннего строения молекул, дала возможность понять накопленные в химии факты, предсказывать существование новых веществ и находить пути их синтеза. Всем этим она в огромной степени способствовала дальнейшему развитию органической химии и химической промышленности.

Разработав теорию и подтвердив правильность ее синтезом новых соединений, А. М. Бутлеров не считал теорию абсолютной и неизменной. Он утверждал, что она должна развиваться, и предвидел, что это развитие пойдет путем разрешения противоречий между теоретическими знаниями и возникающими новыми фактами

Поиск по сайту: