Предмет органической химии
Предмет органической химии. Основные положения теории химического строения органических веществ
Органическая химия - это раздел химической науки, в котором изучаются соединения углeрода - их строение, свойства, способы получения и практического использования.
Соединения, в состав которых входит углерод, называются органическими.
Кроме углерода, они почти всегда содержат водород, довольно часто - кислород, азот и галогены, реже - фосфор, серу и другие элементы. Однако сам углерод и некоторые простейшие его соединения, такие как оксид углерода (II), оксид углерода (IV), угольная кислота, карбонаты, карбиды и т.п., по характеру свойств относятся к неорганическим соединениям. Поэтому часто используется и другое определение:
Органические соединения - это углеводороды (соединения углерода с водородом) и их производные.
Благодаря особым свойствам элемента углерода, органические соединения очень многочисленны. Сейчас известно свыше 10 миллионов синтетических и природных органических веществ, и их число постоянно возрастает.
1824 г. – Вёлер синтезирует щавелевую кислоту,
1854 г. – Бертло синтезирует жиры,
1861г. – Бутлеров синтезирует один из углеводов.
Состояние органической химии к 1861 году.
Химики-органики не могли объяснить
почему в органических соединениях углерод проявляет разную валентность CH4 (IV); C2H6 (III); C6H6 (I);
существуют вещества с разными свойствами, но с одинаковым составом молекулы: формуле C6H12O6 соответствует состав глюкозы и фруктозы;
органических веществ около 25 млн., а неорганических не достигает и 1 млн.
1861 год А. М. Бутлеров создал теорию химического строения органических соединений
А.М. Бутлеров
Химическое строение - это порядок соединения атомов.
Валентность - это число ковалентных связей, которые образует данный атом с другими атомами в соединениях.
Значение теории строения органических веществ
предсказание свойств по строению
возможность систематизации соединений
предсказание и синтез новых соединений.
Формулы строения
Формула строения (структурная формула) описывает порядок соединения атомов в молекуле, т.е. её химическое строение.
Химические связи в структурной формуле изображают черточками. Связь между водородом и другими атомами обычно не указывается (такие формулы называются сокращенными структурными).
Например, полные структурные формулы имеют вид:
Другой пример - формулы изобутана.
Структурные формулы отличаются от молекулярных формул, которые показывают только, какие элементы и в каком соотношении входят в состав вещества (т.е. качественный и количественный элементный состав), но не отражают порядка связывания атомов.
Например, н-бутан и изобутан имеют одну молекулярную формулу C4H10, но разную последовательность связей .
Таким образом, различие веществ обусловлено не только разным качественным и количественным элементным составом, но и разным химическим строением, которое можно отразить лишь структурными формулами.
Еще до создания теории строения были известны вещества одинакового элементного состава, но c разными свойствами. Такие вещества были названы изомерами, а само это явление - изомерией.
Изомерия - это явление существования соединений, имеющих одинаковый качественный и количественный состав, но различное строение и, следовательно, разные свойства.
Гомологи - это вещества одного класса, имеющие схожее химическое строение, но отличающиеся на одну или несколько групп -СН2- (гомологическая разность)
Гомологический ряд легко составить, прибавляя каждый раз к предыдущей цепочке новый атом углерода и дополняя его оставшиеся валентности до 4-х атомами водорода.
Другой вариант – добавление в цепь группы -СН2- :
CH4 или Н-СН2-Н – первый член гомологического ряда – метан (содержит 1 атом C);
CH3-CH3 или Н-СН2-СН2-Н – 2-й гомолог – этан (2 атома С);
CH3-CH2-CH3 или Н-СН2-СН2-СН2 -Н – 3-й гомолог – пропан (3 атома С);
CH3-CH2-CH2-CH3 или Н-СН2-СН2-СН2-СН2-Н – бутан (4 атома С).
Задания для закрепления изученного материала: