Organisko vielu teorijas pamatprincipi. Nodarbība-lekcija "A.M. ķīmiskās struktūras teorija.

Ķīmija ir zinātne, kas mums visiem sniedz dažādus materiālus un sadzīves priekšmetus, ko lietojam ikdienā, nedomājot. Bet, lai nonāktu pie tik dažādu mūsdienās zināmu savienojumu atklāšanas, daudziem ķīmiķiem bija jāiziet grūts zinātnisks ceļš.

Milzīgs darbs, daudzi veiksmīgi un neveiksmīgi eksperimenti, kolosāla teorētisko zināšanu bāze - tas viss noveda pie dažādu rūpnieciskās ķīmijas jomu veidošanās, ļāva sintezēt un izmantot mūsdienu materiālus: gumijas, plastmasu, plastmasu, sveķus, sakausējumus, dažādus stiklus. , silikoni un tā tālāk.

Viens no slavenākajiem, cienītākajiem zinātniekiem ķīmiķiem, kurš devis nenovērtējamu ieguldījumu tās attīstībā organiskā ķīmija, tur bija krievs Butlerovs A.M. Šajā rakstā īsi aplūkosim viņa darbus, nopelnus un rezultātus.

īsa biogrāfija

Zinātnieka dzimšanas datums ir 1828. gada septembris, datums gadā dažādi avoti nevienlīdzīgi. Viņš bija pulkvežleitnanta Mihaila Butlerova dēls, viņš diezgan agri zaudēja māti. Visu bērnību viņš dzīvoja sava vectēva ģimenes īpašumā Podlesnaya Shentala ciemā (tagad Tatarstānas Republikas reģions).

Viņš mācījās dažādās vietās: vispirms slēgtā privātskolā, pēc tam ģimnāzijā. Vēlāk viņš iestājās Kazaņas Universitātē, lai studētu fiziku un matemātiku. Tomēr, neskatoties uz to, visvairāk viņu interesēja ķīmija. Topošais organisko savienojumu uzbūves teorijas autors pēc studiju beigšanas palika savā vietā kā skolotājs.

1851. gads - zinātnieka pirmās disertācijas aizstāvēšanas laiks par tēmu “Organisko savienojumu oksidēšana”. Pēc viņa izcilā snieguma viņam tika dota iespēja vadīt visu ķīmiju savā universitātē.

Zinātnieks nomira 1886. gadā, kur pavadīja savu bērnību, sava vectēva ģimenes īpašumā. Viņš tika apbedīts vietējā ģimenes kapelā.

Zinātnieka ieguldījums ķīmijas zināšanu attīstībā

Butlerova teorija par organisko savienojumu uzbūvi, protams, ir viņa galvenais darbs. Tomēr ne vienīgais. Tieši šis zinātnieks pirmais izveidoja krievu ķīmiķu skolu.

Turklāt no tās sienām nāca tādi zinātnieki, kuriem vēlāk bija smags svars visas zinātnes attīstībā. Tie ir šādi cilvēki:

• Markovņikovs;
• Zaicevs;
• Kondakovs;
• Favorskis;
• Konovalovs;
• Ļvova un citi.

Darbojas pie organiskās ķīmijas

Ir daudz šādu darbu, kurus var nosaukt. Galu galā gandrīz visi Butlerovs Brīvais laiks pavadīja savas universitātes laboratorijā, veicot dažādus eksperimentus, izdarot secinājumus un secinājumus. Tā radās organisko savienojumu teorija.

Ir vairāki īpaši ietilpīgi zinātnieka darbi:

• veidojis referātu konferencei par tēmu “Par vielas ķīmisko uzbūvi”;
• disertācijas darbs “Par ēteriskās eļļas";
• pirmais zinātniskais darbs "Organisko savienojumu oksidēšana".

Organisko savienojumu uzbūves teorijas autors pirms tās formulēšanas un radīšanas ilgu laiku pētīja citu zinātnieku darbus no plkst. dažādas valstis, pētīja viņu darbus, tostarp eksperimentālos. Tikai pēc tam, vispārinājis un sistematizējis iegūtās zināšanas, viņš atspoguļoja visus secinājumus savas personīgās teorijas noteikumos.

A. M. Butlerova organisko savienojumu struktūras teorija

19. gadsimts iezīmējās ar gandrīz visu zinātņu, arī ķīmijas, strauju attīstību. Jo īpaši turpina uzkrāties plaši atklājumi par oglekli un tā savienojumiem un pārsteidz ikvienu ar savu daudzveidību. Taču neviens neuzdrošinās visu šo faktu materiālu sistematizēt un sakārtot, novest to pie kopsaucēja un noteikt kopīgus modeļus, uz kuriem viss tiek būvēts.

Butlerovs A.M. bija pirmais, kurš to izdarīja ķīmiskā struktūra organiskie savienojumi, par kuriem viņš masveidā runāja Vācijas ķīmiķu konferencē. Tas bija jaunas ēras sākums zinātnes attīstībā, ienāca organiskā ķīmija

Pats zinātnieks tam pievērsās pakāpeniski. Viņš veica daudzus eksperimentus un prognozēja vielu ar noteiktām īpašībām esamību, atklāja noteikta veida reakcijas un aiz tām redzēja nākotni. Es pētīju daudz savu kolēģu darbus un viņu atklājumus. Tikai uz šī fona ar rūpīgu un rūpīgu darbu viņam izdevās izveidot savu šedevru. Un tagad organisko savienojumu struktūras teorija šajā ir praktiski tāda pati kā periodiskā tabula neorganiskajā.

Zinātnieka atklājumi pirms teorijas radīšanas

Kādi atklājumi un teorētiskie pamatojumi tika veikti zinātniekiem, pirms parādījās A. M. Butlerova teorija par organisko savienojumu uzbūvi?

1. Mājas ģēnijs pirmais sintezēja tādas organiskas vielas kā metenamīns, formaldehīds, metilēnjodīds un citas.
2. Viņš sintezēja cukuram līdzīgu vielu (terciāro spirtu) no neorganiskām vielām, tādējādi radot vēl vienu triecienu vitālisma teorijai.
3. Viņš prognozēja polimerizācijas reakciju nākotni, nosaucot tās par labākajām un daudzsološākajām.
4. Izomērismu pirmo reizi skaidroja tikai viņš.

Protams, tie ir tikai galvenie viņa darba pavērsieni. Patiesībā zinātnieka daudzu gadu rūpīgo darbu var aprakstīt plaši. Tomēr šodien visnozīmīgākā joprojām ir organisko savienojumu struktūras teorija, kuras noteikumus mēs apspriedīsim tālāk.

Teorijas pirmā pozīcija

1861. gadā izcilais krievu zinātnieks ķīmiķu kongresā Špeijeras pilsētā dalījās ar kolēģiem savos uzskatos par organisko savienojumu struktūras un daudzveidības cēloņiem, izsakot to visu teorētisko principu veidā.

Pats pirmais punkts ir šāds: visi atomi vienā molekulā ir savienoti stingrā secībā, ko nosaka to valence. Šajā gadījumā oglekļa atoma valences indekss ir četri. Skābeklim šī indikatora vērtība ir vienāda ar diviem, ūdeņradim - viens.

Viņš ierosināja šādu pazīmi saukt par ķīmisku vielu. Vēlāk tika pieņemti apzīmējumi, lai to izteiktu uz papīra, izmantojot grafiskas pilnīgas strukturālās, saīsinātās un molekulārās formulas.

Tas ietver arī fenomenu, kad oglekļa daļiņas savā starpā tiek apvienotas nebeidzamās dažādu struktūru ķēdēs (lineārās, cikliskās, sazarotās).

Kopumā Butlerova teorija par organisko savienojumu struktūru ar savu pirmo pozīciju noteica valences nozīmi un vienotu formulu katram savienojumam, kas atspoguļo vielas īpašības un uzvedību reakciju laikā.

Teorijas otrā pozīcija

Šajā brīdī tika sniegts skaidrojums par organisko savienojumu daudzveidību pasaulē. Pamatojoties uz ķēdē esošajiem oglekļa savienojumiem, zinātnieks izteica domu, ka pasaulē ir dažādi savienojumi, kuriem ir dažādas īpašības, taču tie ir pilnīgi identiski pēc molekulārā sastāva. Citiem vārdiem sakot, pastāv izomērijas fenomens.

Ar šo ierosinājumu A. M. Butlerova teorija par organisko savienojumu uzbūvi ne tikai izskaidroja izomēru un izomērijas būtību, bet pats zinātnieks visu apstiprināja ar praktisko pieredzi.

Piemēram, viņš sintezēja butāna izomēru - izobutānu. Pēc tam viņš, pamatojoties uz savienojuma struktūru, paredzēja, ka pentānam ir nevis viens, bet trīs izomēri. Un viņš tos visus sintezēja, pierādot, ka viņam ir taisnība.

Trešās pozīcijas atvēršana

Nākamais teorijas punkts saka, ka visi atomi un molekulas vienā savienojumā spēj ietekmēt viens otra īpašības. No tā būs atkarīgs vielas uzvedības raksturs reakcijās dažādi veidi, uzrādīja ķīmiskās un citas īpašības.

Tādējādi, pamatojoties uz šo noteikumu, tiek izdalītas vairākas funkcionālās definējošās grupas, kas atšķiras pēc izskata un struktūras.

A. M. Butlerova organisko savienojumu struktūras teorija ir īsi izklāstīta gandrīz visās mācību grāmatas organiskajā ķīmijā. Galu galā tieši tas ir šīs sadaļas pamatā, skaidrojums par visiem modeļiem, uz kuriem tiek veidotas molekulas.

Teorijas nozīme mūsdienu laikmetā

Protams, tas ir lieliski. Šī teorija ļāva:

1. apvienot un sistematizēt visu līdz tā izveidošanas brīdim uzkrāto faktu materiālu;
2. izskaidrot dažādu savienojumu struktūras un īpašību modeļus;
3. sniedz pilnīgu skaidrojumu par iemesliem, kāpēc ķīmijā ir tik daudz dažādu savienojumu;
4. radīja daudzas jaunu vielu sintēzes, pamatojoties uz teorijas principiem;
5. ļāva virzīties uz priekšu uzskatiem un attīstīties atomu molekulārajai mācībai.

Tāpēc teikt, ka organisko savienojumu struktūras teorijas autors, kura fotogrāfiju var redzēt zemāk, izdarīja daudz, nozīmē neko neteikt. Butlerovu pamatoti var uzskatīt par organiskās ķīmijas tēvu, tās teorētisko pamatu pamatlicēju.

Viņa zinātniskais pasaules redzējums, domāšanas ģēnijs, spēja paredzēt rezultātu nospēlēja galīgajā analīzē. Šim cilvēkam bija milzīgas darba spējas, pacietība, viņš nenogurstoši eksperimentēja, sintezēja un trenējās. Es pieļāvu kļūdas, bet vienmēr guvu mācību un izdarīju pareizos ilgtermiņa secinājumus.

Tikai šāds īpašību kopums un biznesa saprāts un neatlaidība ļāva sasniegt vēlamo efektu.

Mācās skolā organisko ķīmiju

Vidējās izglītības kursā organikas pamatu apguvei netiek veltīts daudz laika. Tikai viena ceturtdaļa no 9. klases un viss gads 10. klasē (pēc O. S. Gabrieljana programmas). Taču šis laiks ir pietiekams, lai bērni varētu izpētīt visas galvenās savienojumu klases, to uzbūves un nomenklatūras īpatnības un praktisko nozīmi.

Pamats kursa apguves uzsākšanai ir A. M. Butlerova organisko savienojumu uzbūves teorija. 10. klase ir veltīta tās noteikumu pilnīgai izskatīšanai un pēc tam to teorētiskai un praktiskai apstiprināšanai katras vielu klases izpētē.

(1. slaids)

Mērķis: apkopot informāciju par struktūru organisko vielu, parādīt ķīmiskās struktūras teorijas universālumu, vispārināt un paplašināt studentu priekšstatus: par izomerismu, izmantojot organisko un neorganisko savienojumu piemērus; par atomu savstarpējo ietekmi molekulās, vielu uzbūves un īpašību savstarpējo atkarību.

A.M. Butlerovs ir viens no izcilākajiem krievu zinātniekiem, viņš ir krievs gan savā zinātniskajā izglītībā, gan darbu oriģinalitātē.

(D.I. Mendeļejevs) "... Es mīlu savu valsti kā māti un savu zinātni kā garu, kas svētī, apgaismo un vieno visas tautas garīgās un materiālās bagātības labai un miermīlīgai attīstībai."

Aprīkojums: dators, slaidu prezentācija, interaktīvā tāfele.

Nodarbību laikā

Ķīmiskās struktūras teorijas principu analīze

1) atomi molekulās nav savienoti nejauši, bet stingrā secībā atbilstoši to valencei . (3. slaids)

Kāda ir oglekļa valence organiskajās vielās?

(atbilde ir četri).

Jautājums klasei. Kā oglekļa atomi ir saistīti organisko savienojumu molekulās?

Atbilde. Oglekļa atomi, savienojoties viens ar otru, veido nesazarotas, sazarotas ķēdes, ciklus, vienkāršas, dubultās un trīskāršās saites.

Nodarbības uzdevums (4. slaids)

Izveidojiet propēna, butīna-1, izopentāna, ciklobutāna struktūrformulas.

Jautājums klasei. Vai šis noteikums ir piemērojams neorganiskās vielas?

Izveidojiet sērskābes, kalcija oksīda, nātrija sulfāta, kalcija hidroksīda strukturālās formulas.

Otrā pozīcija teorijā A.M. Butlerovs.

2) Vielu īpašības ir atkarīgas ne tikai no to kvalitatīvā un kvantitatīvā sastāva, bet arī no molekulu struktūras.

Jautājums klasei. Ko nozīmē molekulārā struktūra? ?

Atbilde. A) atomu savienojuma secība molekulā

B) savstarpēja vienošanās atomi un atomu grupas telpā

Jautājums klasei. Kāda parādība izskaidro šo situāciju?

Atbilde. Šī situācija izskaidro parādību – izomerisms.(turpinājumā diskusija par visu veidu izomērismu)

Jautājums klasei. Kādus izomērijas veidus jūs zināt?

Atbilde: Strukturāli, telpiski . (5. slaids)

Strukturālā izomērija:

1. Ogļūdeņraža skelets

2. Pozīcijas: aizvietotāji, funkcionālās grupas, vairākas saites, radikāļi (arēnām) (6. slaids)

3. Interclass (7. slaids)

4. Tautomerisms

Telpiskā

1. Ģeometriski (8. slaids)

Aizpildiet tabulu (patstāvīgais darbs)

Organisko vielu izomērijas veidi

Neorganisko vielu izomērija. (10. slaids)

Norādītie skābju pāri ir tautomēri, tie vienlaikus eksistē šķīdumos, pārvēršoties viens par otru.

Starpklases izomēri neorganiskās vielās

Neorganisko vielu telpiskā izomērija (12.,13.,14.slaids)

1. Ģeometriski (sarežģīti savienojumi)

cis izomērs (oranžs) trans izomērs(dzeltena krāsa)

Trešā pozīcija teorijā A.M. Butlerovs.

3. Vielu īpašības ir atkarīgas no atomu savstarpējās ietekmes molekulā .

1. Salīdziniet etanola un fenola skābās īpašības? Paskaidrojiet fenola skābo īpašību palielināšanās iemeslu.

2. Spirti reaģē ar ūdeņraža halogenīdiem, bet fenoli ne. Kāpēc?

3. Salīdziniet benzola un fenola spēju iziet elektrofīlās aizvietošanas reakcijas pie benzola gredzena. Izskaidrojiet fenola augstākās reaģētspējas iemeslu.

Jautājums klasei. Kas nosaka neorganisko vielu īpašības?

Paskaidrojiet no pozīcijas periodiskais likums M.I. Mendeļejevs un elementu atomu uzbūve grupās un periodos.

Klases uzdevumi, kam seko diskusija.

1. Salīdziniet amonjaka un fosfīna pamatīpašības. Izskaidrojiet fosfīna pamatīpašību samazināšanos

2. Salīdziniet sērūdeņraža un hlorūdeņraža skābās īpašības.

3. Salīdziniet sālsskābes un jodūdeņražskābes skābās īpašības.

Atbilde. Galvenajās apakšgrupās no augšas uz leju elementu atomu rādiusi palielinās, nemetālu atomi mazāk pievelk ūdeņraža atomus, savienojumu stiprums samazinās, tie viegli disociējas, līdz ar to palielinās to skābās īpašības.

Kā un kāpēc mainās hidroksīdu īpašības periodā un grupā?

Atbilde. Hidroksīdu pamatīpašības samazinās, un skābās palielinās periodā no kreisās puses uz labo, palielinoties centrālā atoma oksidācijas pakāpei, tāpēc palielinās tā saistīšanās ar skābekļa atomu un ūdeņraža atoma atgrūšanas enerģija.

Svarīgākie ķīmisko īpašību izmaiņu iemesli ir elementu elektronegativitātes atšķirība, vientuļo elektronu pāru klātbūtne,

Elektronu blīvuma maiņa.

Vai ir iespējams paredzēt vielas īpašības, pamatojoties uz tās struktūru?

Atbilde. Jā tu vari.

Nodarbība uz stundu, kam seko diskusija. Uzminiet tālāk norādīto vielu īpašības. (apstipriniet ar ķīmisko reakciju vienādojumiem)

1. Skābās īpašības izskaidro polārās saites klātbūtne, spēja abstrahēt ūdeņraža katjonu.
2. Vielas spēja piesaistīt ūdeņraža katjonu un vientuļo elektronu pāri ir galvenās īpašības.
3. Vienkāršu saišu klātbūtne - aizvietošanas (apmaiņas) reakcijas
4. Vairāku saišu klātbūtne – pievienošanās reakcijas
5. Elementa klātbūtnei visaugstākajā oksidācijas pakāpē ir oksidatīvās īpašības, zemākajā oksidācijas stāvoklī tam ir reducēšanas īpašības, bet vidējā stāvoklī tam ir redoksspējas īpašības.

Mūsdienu virzieni ķīmiskās struktūras teorijas attīstībā ir:

• stereoķīmija - molekulu telpiskās struktūras izpēte
• vielas elektroniskā struktūra (hibridizācijas veidi, elektronu blīvuma nobīde)

Elektronu blīvuma maiņa vai elektroniskie efekti (15. slaids)

Jautājums klasei. Definējiet induktīvo efektu.

Atbilde. Induktīvā – elektronu blīvuma nobīde sigmas saites garumā

Apsveriet bromūdeņraža reakciju ar propēnu-1 un bromūdeņraža reakciju ar 3,3,3-trifluorpropēnu-1

Jautājums klasei. Definējiet mezomerisko efektu.

Atbilde. Mezomeriskais efekts – saišu elektronu vai vientuļo elektronu pāru pārvietošana mainīgās vienkāršajās un īsajās saitēs.

Mezomeriskais efekts ir spēcīgāks par induktīvo efektu.

Jautājums klasei. Kādas ir sekas?

Atbilde. 1. Par vielas reaktivitāti

CH 4 – mazāk reaģējošs, jo visas saites ir zemas polāras

CH 3 CI – reaktīvāka, jo saites ir polārākas.

Par procesu virzieniem.

Nodarbība uz stundu, kam seko diskusija. Apsveriet ķīmisko reakciju plūsmas virzienus (apsveriet atbilstošo ietekmi uz ķīmiskās reakcijas virzienu).

Reakcija pēc Markovņikova likuma.

Propēna-1 mijiedarbība ar ūdeņraža bromīdu.

Reakcija pret Markovņikova valdīšanu.

Propenoīnskābes (akrilskābes) mijiedarbība ar bromūdeņradi.

Secinājums nodarbības beigās (16. slaids)

Struktūras teorija radīja priekšnosacījumus dažādu organisko savienojumu molekulu izomērijas veidu skaidrošanai un prognozēšanai, kā arī ķīmisko reakciju virzienus un mehānismus.

Salīdzinot divas lielākās ķīmijas teorijas - struktūras teoriju A.M. Butlerovs un periodiskuma teorija D.I. Mendeļejev, jūs varat redzēt, ka abām teorijām ir daudz kopīga.

Mājasdarbs: 8. punkts, bij. 4.5. mācību grāmata O.S. Gabrieljans.

Aleksandrs Mihailovičs Butlerovs dzimis 1828. gada 3. (15.) septembrī Kazaņas guberņas Čistopoles pilsētā zemes īpašnieka, atvaļināta virsnieka ģimenē. Pirmo izglītību viņš ieguva privātā internātskolā, pēc tam mācījās ģimnāzijā un Kazaņas Imperiālajā universitātē. Viņš pasniedza no 1849. gada un 1857. gadā kļuva par parasto ķīmijas profesoru tajā pašā universitātē. Viņš divas reizes bija tās rektors. 1851. gadā viņš aizstāvēja maģistra darbu “Par organisko savienojumu oksidēšanu”, bet 1854. gadā Maskavas Universitātē - promocijas darbu “Par ēteriskajām eļļām”. Kopš 1868. gada viņš bija parasts ķīmijas profesors Sanktpēterburgas Universitātē, bet kopš 1874. gada - parasts Sanktpēterburgas Zinātņu akadēmijas akadēmiķis. Papildus ķīmijai Butlerovs pievērsa uzmanību praktiskiem jautājumiem Lauksaimniecība, dārzkopība, biškopība un viņa vadībā Kaukāzā sākās tējas audzēšana. Viņš nomira Kazaņas guberņas Butlerovkas ciemā 1886. gada 5. (17.) augustā.

Pirms Butlerova tika veikts ievērojams skaits mēģinājumu izveidot doktrīnu par organisko savienojumu ķīmisko struktūru. Šo jautājumu vairākkārt pievērsās tā laika izcilākie ķīmiķi, kuru darbu krievu zinātnieks daļēji izmantoja savai struktūras teorijai. Piemēram, Vācu ķīmiķis Augusts Kekule secināja, ka ogleklis var veidot četras saites ar citiem atomiem. Turklāt viņš uzskatīja, ka vienam un tam pašam savienojumam var pastāvēt vairākas formulas, taču viņš vienmēr piebilda, ka atkarībā no ķīmiskās transformācijas šī formula var atšķirties. Kekule uzskatīja, ka formulas neatspoguļo secību, kādā molekulā ir savienoti atomi. Cits ievērojams vācu zinātnieks Ādolfs Kolbe kopumā uzskatīja, ka molekulu ķīmiskās struktūras noskaidrošana ir principiāli neiespējama.

Pirmo reizi Butlerovs savas pamatidejas par organisko savienojumu uzbūvi izteica 1861. gadā ziņojumā “Par vielas ķīmisko struktūru”, ar kuru viņš iepazīstināja Vācijas dabaszinātnieku un ārstu kongresa dalībniekus Špeijerā. Savā teorijā viņš iekļāva Kekules idejas par valenci (saišu skaitu konkrētam atomam) un skotu ķīmiķa Arčibalda Kūpera idejas, ka oglekļa atomi varētu veidot ķēdes. Būtiskā atšķirība Butlerova teorija no citiem bija noteikums par molekulu ķīmisko (nevis mehānisko) struktūru - veidu, kādā atomi savienojas viens ar otru, veidojot molekulu. Šajā gadījumā katrs atoms izveidoja saiti atbilstoši tam piederošajam “ķīmiskajam spēkam”. Zinātnieks savā teorijā skaidri nošķīra brīvo atomu un atomu, kas nonācis savienojumā ar citu (pārvēršas jaunā formā, un savstarpējas ietekmes rezultātā savienotie atomi, atkarībā no strukturālās vides , kam ir dažādas ķīmiskās funkcijas). Krievu ķīmiķis bija pārliecināts, ka formulas ne tikai shematiski attēlo molekulas, bet arī atspoguļo to reālo struktūru. Turklāt katrai molekulai ir noteikta struktūra, kas mainās tikai ķīmisko pārvērtību laikā. No teorijas nosacījumiem izrietēja (vēlāk eksperimentāli apstiprināja), ka organiskā savienojuma ķīmiskās īpašības nosaka tā struktūra. Šis apgalvojums ir īpaši svarīgs, jo ļāva izskaidrot un prognozēt vielu ķīmiskās pārvērtības. Pastāv arī apgriezta sakarība: pēc strukturālās formulas var spriest par ķīmisko un fizikālās īpašības vielas. Turklāt zinātnieks vērsa uzmanību uz to, ka reaktivitāte savienojumus izskaidro enerģija, ar kādu atomi saistās.

Ar izveidotās teorijas palīdzību Butlerovs spēja izskaidrot izomerismu. Izomēri ir savienojumi, kuros atomu daudzums un “kvalitāte” ir vienādi, bet tajā pašā laikā tiem ir atšķirīgi Ķīmiskās īpašības, un tāpēc atšķirīga struktūra. Teorija ļāva skaidri izskaidrot zināmi gadījumi izomerisms. Butlerovs uzskatīja, ka ir iespējams noteikt atomu telpisko izvietojumu molekulā. Viņa prognozes vēlāk apstiprinājās, kas deva impulsu jaunas organiskās ķīmijas nozares - stereoķīmijas - attīstībai. Jāpiebilst, ka zinātnieks bija pirmais, kurš atklāja un izskaidroja dinamiskās izomērijas fenomenu. Tā nozīme ir tāda, ka divi vai vairāki izomēri noteiktos apstākļos var viegli pārveidoties viens otrā. Vispārīgi runājot, tieši izomērija kļuva par nopietnu ķīmiskās struktūras teorijas pārbaudījumu un ar to tika lieliski izskaidrota.

Butlerova formulētie neapgāžamie noteikumi ļoti drīz atnesa teorijai vispārēju atzinību. Izvirzīto ideju pareizību apstiprināja zinātnieka un viņa sekotāju eksperimenti. Savā procesā viņi pierādīja izomērijas hipotēzi: Butlerovs sintezēja vienu no četriem teorijas prognozētajiem butilspirtiem un atšifrēja tā struktūru. Saskaņā ar izomērijas likumiem, kas tieši izrietēja no teorijas, tika ierosināta arī četru valerīnskābju pastāvēšanas iespēja. Vēlāk tos saņēma.

Tie ir tikai atsevišķi fakti atklājumu ķēdē: organisko savienojumu struktūras ķīmiskajai teorijai bija pārsteidzoša prognozēšanas spēja.

Par salīdzinoši īss periods Tika atklāts, sintezēts un pētīts liels skaits jaunu organisko vielu un to izomēru. Tā rezultātā Butlerova teorija deva impulsu ķīmijas zinātnes, tostarp sintētiskās organiskās ķīmijas, straujai attīstībai. Tādējādi Butlerova daudzās sintēzes ir veselu nozaru galvenie produkti.

Ķīmiskās struktūras teorija turpināja attīstīties, kas tajā laikā ienesa daudzas revolucionāras idejas organiskajā ķīmijā. Piemēram, Kekule ierosināja benzola ciklisko struktūru un tā dubulto saišu kustību molekulā, savienojumu ar konjugētām saitēm īpašās īpašības un daudz ko citu. Turklāt minētā teorija padarīja organisko ķīmiju vizuālāku – radās iespēja zīmēt molekulārās formulas.

Un tas, savukārt, iezīmēja organisko savienojumu klasifikācijas sākumu. Tieši struktūrformulu izmantošana palīdzēja noteikt jaunu vielu sintezēšanas veidus un noteikt sarežģītu savienojumu struktūru, tas ir, noteica ķīmiskās zinātnes un tās nozaru aktīvu attīstību. Piemēram, Butlerovs sāka veikt nopietnus pētījumus par polimerizācijas procesu. Krievijā šo iniciatīvu turpināja viņa studenti, kas galu galā ļāva atvērt rūpnieciskā metode sintētiskā kaučuka iegūšana.

1. slaids>

Lekcijas mērķi:

• Izglītojoši:
  • veidot priekšstatus par organisko vielu ķīmiskās uzbūves teorijas būtību, balstoties uz studentu zināšanām par elementu atomu elektronisko uzbūvi, to stāvokli Periodiskā tabula DI. Mendeļejevs par oksidācijas pakāpi, ķīmiskās saites raksturu un citiem galvenajiem teorētiskajiem principiem:
    • oglekļa atomu izvietojuma secība ķēdē,
    • atomu savstarpējā ietekme molekulā,
    • organisko vielu īpašību atkarība no molekulu struktūras;
  • veidot priekšstatu par organiskās ķīmijas teoriju attīstības gaitu;
  • apgūt jēdzienus: izomēri un izomērija;
  • izskaidro organisko vielu struktūrformulu nozīmi un priekšrocības salīdzinājumā ar molekulārajām;
  • parādīt ķīmiskās struktūras teorijas veidošanas nepieciešamību un priekšnoteikumus;
  • Turpiniet attīstīt piezīmju veikšanas prasmes.
• Attīstošs:
  • attīstīt domāšanu analīzes metodes, salīdzinājumi, vispārinājumi;
  • attīstīt abstrakto domāšanu;
  • trenēt skolēnu uzmanību, uztverot lielu daudzumu materiāla;
  • attīstīt spēju analizēt informāciju un izcelt svarīgāko materiālu.
• Izglītojoši:
  • patriotiskās un starptautiskās audzināšanas nolūkos sniegt skolēniem vēsturisku informāciju par zinātnieku dzīvi un darbu.

NODARBĪBU LAIKĀ

1. Organizatoriskā daļa

- Sveicināti
– Skolēnu sagatavošana stundai
– Informācijas saņemšana par neesošajiem.

2. Jaunu lietu apgūšana

Lekcijas konspekts:<1.pielikums . 2. slaids>

I. Pirmsstrukturālās teorijas:
- vitālisms;
– radikāļu teorija;
– tipu teorija.
II. Īsa informācija par ķīmijas zinātnes stāvokli līdz XIX gadsimta 60. gadiem. Nosacījumi vielu ķīmiskās struktūras teorijas izveidošanai:
– teorijas izveides nepieciešamība;
– priekšzināšanas ķīmiskās struktūras teorijai.
III. Organisko vielu ķīmiskās struktūras teorijas būtība A.M. Butlerovs. Izomērijas un izomēru jēdziens.
IV. Organisko vielu ķīmiskās struktūras teorijas nozīme A.M. Butlerovs un tā attīstība.

3. Mājas darbs: abstrakts, 2. punkts.

4. Lekcija

I. Zināšanas par organiskajām vielām ir uzkrājušās pakāpeniski kopš seniem laikiem, bet organiskā ķīmija kā patstāvīga zinātne radās tikai 19. gadsimta sākumā. Organizācijas ķīmijas neatkarības nodibināšana saistās ar zviedru zinātnieka J. Berzēliusa vārdu<1.pielikums . 3. slaids>. 1808.-1812.gadā viņš publicēja savu lielo ķīmijas rokasgrāmatu, kurā sākotnēji bija iecerējis līdzās minerālvielām aplūkot arī dzīvnieku un augu izcelsmes vielas. Bet organiskajām vielām veltītā mācību grāmatas daļa parādījās tikai 1827. gadā.
Būtiskāko atšķirību starp neorganiskajām un organiskajām vielām J. Bērzeliuss saskatīja apstāklī, ka pirmās var iegūt laboratorijās sintētiski, savukārt otrās it kā veidojas tikai dzīvos organismos noteikta “dzīvības spēka” – ķīmiskā sinonīmā – ietekmē. dzīvo organismu un to sastāvā esošo organisko vielu “dvēselei”, “garam”, “dievišķajai izcelsmei”.
Tika nosaukta teorija, kas izskaidroja organisko savienojumu veidošanos ar “dzīvības spēka” iejaukšanos vitālisms. Viņa kādu laiku bija populāra. Laboratorijā bija iespējams sintezēt tikai visvienkāršākās oglekli saturošas vielas, piemēram, oglekļa dioksīdu - CO 2, kalcija karbīdu - CaC 2, kālija cianīdu - KCN.
Tikai 1828. gadā vācu zinātnieks Vēlers<1.pielikums . 4. slaidā> izdevās iegūt organisko vielu urīnvielu no neorganiskā sāls - amonija cianāta - NH 4 CNO.
NH 4 CNO –– t –> CO(NH 2) 2
1854. gadā franču zinātnieks Bertelo<1.pielikums . 5. slaids>saņēma triglicerīdu. Tas radīja nepieciešamību mainīt organiskās ķīmijas definīciju.
Zinātnieki, pamatojoties uz sastāvu un īpašībām, mēģināja atšķetināt organisko vielu molekulu būtību, viņi centās izveidot sistēmu, kas ļautu savienot kopā uzkrātos atšķirīgos faktus. XIX sākums gadsimtā.
Pirmais mēģinājums radīt teoriju, kuras mērķis bija vispārināt pieejamos datus par organiskajām vielām, ir saistīts ar franču ķīmiķa Ž.Dumā vārdu.<1.pielikums . 6. slaids>. Tas bija mēģinājums apsvērt no viena viedokļa diezgan liela grupa organiskie savienojumi, kurus mūsdienās sauktu par etilēna atvasinājumiem. Organiskie savienojumi izrādījās dažu radikāļu C 2 H 4 - ēterīna atvasinājumi:
C 2 H 4 * HCl – etilhlorīds (ēterīna hidrohlorīds)
Šajā teorijā ietvertā ideja - pieeja organiskai vielai, kas sastāv no 2 daļām - vēlāk veidoja pamatu plašākai radikāļu teorijai (J. Berzelius, J. Liebig, F. Wöhler). Šīs teorijas pamatā ir ideja par vielu “duālistisku struktūru”. J. Berzēliuss rakstīja: “katra organiskā viela sastāv no 2 sastāvdaļas, kas nes pretēju elektrisko lādiņu." J. Berzēliuss uzskatīja skābekli par vienu no šiem komponentiem, proti, elektronegatīvo daļu, bet pārējai, faktiski organiskai, vajadzēja būt elektropozitīvam radikālim.

Radikāļu teorijas pamatnoteikumi:<1.pielikums . 7. slaids>

– organisko vielu sastāvā ir radikāļi, kas nes pozitīvu lādiņu;
– radikāļi vienmēr ir nemainīgi, nemainās, pāriet no vienas molekulas uz otru bez izmaiņām;
– radikāļi var pastāvēt brīvā formā.

Pamazām zinātne uzkrāja faktus, kas bija pretrunā radikāļu teorijai. Tādā veidā J. Dimā ogļūdeņraža radikāļos ūdeņradi aizstāja ar hloru. Zinātniekiem, kuri piekrita radikālajai teorijai, šķita neticami, ka hlors, negatīvi uzlādēts, savienojumos var spēlēt ūdeņraža lomu, kas ir pozitīvi uzlādēts. 1834. gadā J. Dimā saņēma uzdevumu izmeklēt nepatīkamu atgadījumu balles laikā Francijas karaļa pilī: sveces degot izdalīja aizrīšanās dūmus. J. Dimā konstatēja, ka vasku, no kura izgatavotas sveces, ražotājs apstrādājis ar hloru balināšanai. Šajā gadījumā hlors iekļuva vaska molekulā, aizstājot daļu no tajā esošā ūdeņraža. Smacējošie dūmi, kas biedēja karaliskos viesus, izrādījās hlorūdeņradis (HCl). Pēc tam J. Dimā no etiķskābes ieguva trihloretiķskābi.
Tādējādi elektropozitīvs ūdeņradis tika aizstāts ar ārkārtīgi elektronegatīvo elementu hloru, un savienojuma īpašības palika gandrīz nemainīgas. Tad J. Dimā secināja, ka duālistiskā pieeja ir jāaizstāj ar pieeju organizatoriskajai saiknei kā vienotam veselumam.

Radikālā teorija pakāpeniski tika noraidīta, taču tā atstāja dziļu zīmi organiskajā ķīmijā:<1.pielikums . 8. slaids>
– jēdziens “radikāls” ir stingri nostiprinājies ķīmijā;
– apgalvojums par radikāļu pastāvēšanas iespējamību brīvā formā, par pāreju uz milzīgs skaits noteiktu atomu grupu reakcijas no viena savienojuma uz citu.

40. gados XIX gs Tika uzsākta homoloģijas izpēte, kas ļāva noskaidrot dažas savienojumu sastāva un īpašību attiecības. Tika noteiktas homologās sērijas un homologās atšķirības, kas ļāva klasificēt organiskās vielas. Organisko vielu klasifikācija, pamatojoties uz homoloģiju, noveda pie tipu teorijas rašanās (19. gs. 40-50. gadi, C. Džerards, A. Kekule u.c.)<1.pielikums . 9. slaids>

Tipu teorijas būtība<1.pielikums . 10. slaids>

– teorija balstās uz analoģiju reakcijās starp organiskām un dažām neorganiskām vielām, kas pieņemtas kā tipi (veidi: ūdeņradis, ūdens, amonjaks, hlorūdeņradis utt.). Aizstājot ūdeņraža atomus vielas tipā ar citām atomu grupām, zinātnieki prognozēja dažādus atvasinājumus. Piemēram, ūdeņraža atoma aizstāšana ūdens molekulā ar metilradikāli izraisa spirta molekulas veidošanos. Divu ūdeņraža atomu aizstāšana noved pie ētera molekulas parādīšanās<1.pielikums . 11. slaids>

C. Džerards šajā sakarā tieši teica, ka vielas formula ir tikai saīsināts tās reakciju pieraksts.

Visas org. vielas tika uzskatītas par vienkāršāko neorganisko vielu atvasinājumiem - ūdeņradi, hlorūdeņradi, ūdeni, amonjaku<1.pielikums . 12. slaids>

<1.pielikums . 13. slaids>

– organisko vielu molekulas ir sistēma, kas sastāv no atomiem, kuru savienojuma secība nav zināma; savienojumu īpašības ietekmē visu molekulas atomu kopums;
– nav iespējams zināt vielas struktūru, jo reakcijas laikā mainās molekulas. Vielas formula neatspoguļo struktūru, bet gan reakcijas, kurās viela notiek. Katrai vielai varat uzrakstīt tik daudz racionālu formulu, cik dažāda veida pārveidojumi var tikt pakļauti vielai. Tipu teorija ļāva vielām izmantot daudzas “racionālas formulas” atkarībā no tā, kādas reakcijas tās vēlējās izteikt ar šīm formulām.

Tipu teorijai bija liela loma organiskās ķīmijas attīstībā <1.pielikums . 14. slaids>

– ļāva paredzēt un atklāt vairākas vielas;
- nodrošināts pozitīva ietekme par valences doktrīnas attīstību;
– pievērsa uzmanību organisko savienojumu ķīmisko pārvērtību izpētei, kas ļāva padziļināti izpētīt vielu īpašības, kā arī prognozējamo savienojumu īpašības;
- izveidoja tam laikam ideāli piemērotu organisko savienojumu sistematizāciju.

Mēs nedrīkstam aizmirst, ka patiesībā teorijas radās un nomainīja viena otru nevis secīgi, bet pastāvēja vienlaicīgi. Ķīmiķi bieži viens otru slikti saprata. F. Vēlers 1835. gadā teica, ka “organiskā ķīmija mūsdienās var padarīt traku ikvienu. Man tas šķiet kā blīvs mežs, pilns ar brīnišķīgām lietām, milzīgs biezoknis bez izejas, bez gala, kur tu neuzdrošinies iekļūt..."

Neviena no šīm teorijām nekļuva par organiskās ķīmijas teoriju šī vārda pilnā nozīmē. Galvenais šo ideju neveiksmes iemesls bija to ideālistiskā būtība: molekulu iekšējā struktūra tika uzskatīta par fundamentāli neizzināmu, un jebkuras spekulācijas par to tika uzskatītas par viltībām.

Bija vajadzīga jauna teorija, kas ieņemtu materiālistisku pozīciju. Šī teorija bija ķīmiskās struktūras teorija A.M. Butlerovs <1.pielikums . 15., 16. slaidi>, kas tika izveidots 1861. gadā. Visu racionālo un vērtīgo, kas bija radikāļu un tipu teorijās, vēlāk asimilēja ķīmiskās struktūras teorija.

Teorijas nepieciešamību noteica:<1.pielikums . 17. slaids>

– paaugstinātas rūpnieciskās prasības organiskajai ķīmijai. Bija nepieciešams nodrošināt tekstilrūpniecību ar krāsvielām. Lai attīstītu pārtikas rūpniecību, bija nepieciešams pilnveidot lauksaimniecības produktu pārstrādes metodes.
Saistībā ar šīm problēmām sāka izstrādāt jaunas organisko vielu sintēzes metodes. Tomēr zinātniekiem ir bijušas nopietnas grūtības zinātniski pamatot šīs sintēzes. Piemēram, nebija iespējams izskaidrot oglekļa valenci savienojumos, izmantojot veco teoriju.
Ogleklis mums ir zināms kā 4-valentais elements (Tas ir pierādīts eksperimentāli). Bet šeit šķiet, ka šī valence tiek saglabāta tikai CH4 metānā. Ja mēs sekojam mūsu idejām, ogleklim vajadzētu būt etānā C 2 H 6. 3-valentais, un propānā C 3 H 8 - frakcionēta valence. (Un mēs zinām, ka valence ir jāizsaka tikai veselos skaitļos).
Kāda ir oglekļa valence organiskajos savienojumos?

Nebija skaidrs, kāpēc ir vielas ar vienādu sastāvu, bet atšķirīgām īpašībām: C 6 H 12 O 6 – glikozes molekulārā formula, bet tāda pati formula fruktozei (cukurota viela – medus sastāvdaļa).

Pirmsstrukturālās teorijas nevarēja izskaidrot organisko vielu daudzveidību. (Kāpēc ogleklis un ūdeņradis, divi elementi, var veidot tik daudz dažādu savienojumu?).

Bija nepieciešams sistematizēt esošās zināšanas no vienota skatu punkta un izstrādāt vienotu ķīmisko simboliku.

Zinātniski pamatotu atbildi uz šiem jautājumiem sniedza krievu zinātnieka A.M. izveidotā organisko savienojumu ķīmiskās struktūras teorija. Butlerovs.

Pamatnosacījumi, kas sagatavoja augsni ķīmiskās struktūras teorijas rašanās bija<1.pielikums . 18. slaids>

– valences doktrīna. 1853. gadā E. Franklends ieviesa valences jēdzienu un noteica valences vērtību vairākiem metāliem, pētot metālorganiskos savienojumus. Pamazām valences jēdziens tika attiecināts uz daudziem elementiem.

Svarīgs atklājums organiskajai ķīmijai bija hipotēze par oglekļa atomu spēju veidot ķēdes (A. Kekule, A. Kūpers).

Viens no priekšnoteikumiem bija pareizas izpratnes par atomiem un molekulām veidošanās. Līdz 50. gadu 2. pusei. XIX gs Nebija vispārpieņemtu kritēriju jēdzienu “atoms”, “molekula”, “ atomu masa", "molekulārā masa". Tikai starptautiskajā ķīmiķu kongresā Karlsrūē (1860) šie jēdzieni tika skaidri definēti, kas noteica valences teorijas attīstību un ķīmiskās struktūras teorijas rašanos.

Ķīmiskās struktūras teorijas pamatprincipi A.M. Butlerovs(1861)

A.M. Butlerovs formulēja svarīgākās organisko savienojumu struktūras teorijas idejas pamatprincipu veidā, ko var iedalīt 4 grupās.<1.pielikums . 19. slaids>

1. Visi atomi, kas veido organisko vielu molekulas, ir savienoti noteiktā secībā atbilstoši to valencei (t.i., molekulai ir struktūra).

<1.pielikums . 19., 20. slaidi>

Saskaņā ar šīm idejām elementu valence parasti tiek attēlota ar domuzīmēm, piemēram, metānā CH 4.<1.pielikums . 20. slaids> >

Šādu molekulu struktūras shematisku attēlojumu sauc par strukturālajām formulām un formulām. Pamatojoties uz noteikumiem par oglekļa 4-valenci un tā atomu spēju veidot ķēdes un ciklus, organisko vielu strukturālās formulas var attēlot šādi:<1.pielikums . 20. slaids>

Šajos savienojumos ogleklis ir četrvērtīgs. (Svītra simbolizē kovalentā saite, pāris elektronu).

2. Vielas īpašības ir atkarīgas ne tikai no tā, kādi atomi un cik no tiem ir iekļauti molekulās, bet arī no atomu savienojuma secības molekulās (t.i. īpašības ir atkarīgas no struktūras) <1.pielikums . 19. slaids>

Šī organisko vielu struktūras teorijas pozīcija jo īpaši izskaidroja izomērijas fenomenu. Ir savienojumi, kas satur vienādu skaitu to pašu elementu atomu, bet ir saistīti citā secībā. Šādiem savienojumiem ir dažādas īpašības un tos sauc par izomēriem.
Vienāda sastāva, bet atšķirīgas struktūras un īpašību vielu esamības fenomenu sauc par izomēriju.<1.pielikums . 21. slaids>

Organisko vielu izomēru esamība izskaidro to daudzveidību. Izomērijas fenomenu prognozēja un (eksperimentāli) pierādīja A. M. Butlerovs, izmantojot butāna piemēru

Tātad, piemēram, sastāvs C 4 H 10 atbilst divām strukturālajām formulām:<1.pielikums . 22. slaids>

Atšķirīgas relatīvās oglekļa atomu pozīcijas oglekļa dioksīda molekulās parādās tikai ar butānu. Izomēru skaits palielinās līdz ar atbilstošā ogļūdeņraža oglekļa atomu skaitu, piemēram, pentānam ir trīs izomēri, bet dekānam - septiņdesmit pieci.

3. Pēc dotās vielas īpašībām var noteikt tās molekulas struktūru, un pēc molekulas struktūras var paredzēt īpašības. <1.pielikums . 19. slaids>

No kursa neorganiskā ķīmija, zināms, ka neorganisko vielu īpašības ir atkarīgas no struktūras kristāla režģi. Atomu atšķirīgās īpašības no joniem izskaidro to struktūra. Nākotnē parūpēsimies, lai organiskās vielas ar vienādām molekulārformulām, bet dažādām struktūrām atšķirtos ne tikai pēc fizikālajām, bet arī ķīmiskajām īpašībām.

4. Atomi un atomu grupas vielu molekulās savstarpēji ietekmē viens otru.

<1.pielikums . 19. slaids>

Kā jau zināms, hidroksogrupas saturošu neorganisko savienojumu īpašības ir atkarīgas no tā, ar kādiem atomiem tie ir saistīti – ar metālu vai nemetālu atomiem. Piemēram, gan bāzes, gan skābes satur hidroksogrupu:<1.pielikums . 23. slaids>

Tomēr šo vielu īpašības ir pilnīgi atšķirīgas. OH grupas atšķirīgā ķīmiskā rakstura iemesls (ūdens šķīdumā) ir saistīts ar ar to saistīto atomu un atomu grupu ietekmi. Palielinoties centrālā atoma nemetāliskajām īpašībām, disociācija pēc bāzes tipa vājinās un palielinās disociācija atbilstoši skābes tipam.

Organiskajiem savienojumiem var būt arī dažādas īpašības, kas ir atkarīgas no tā, ar kuriem atomiem vai atomu grupām ir saistītas hidroksilgrupas.

Jautājums par savstarpēju atomu infūziju A.M. Butlerovs to detalizēti apsprieda 1879. gada 17. aprīlī Krievijas Fizikāli ķīmiskās biedrības sanāksmē. Viņš teica, ka, ja divi dažādi elementi ir saistīti ar oglekli, piemēram, Cl un H, tad "tie nav atkarīgi viens no otra tādā pašā mērā kā no oglekļa: starp tiem nav atkarības, savienojuma, kas pastāv daļiņā. sālsskābes... Bet vai no tā izriet, ka savienojumā CH 2 Cl 2 nav attiecības starp ūdeņradi un hloru? Es uz to atbildu ar pārliecinošu noliegumu."

Kā konkrētu piemēru viņš tālāk min hlora mobilitātes palielināšanos CH 2 Cl grupas pārveidošanās laikā par COCl un šajā gadījumā saka: "Ir skaidrs, ka daļiņā esošā hlora raksturs tika mainīts saskaņā ar skābekļa ietekme, lai gan pēdējais ar hloru nesavienojās tieši.<1.pielikums . 23. slaids>

Jautājums par tieši nesaistītu atomu savstarpējo ietekmi bija V.V. darbu galvenais teorētiskais kodols. Morkovņikova.

Cilvēces vēsturē ir salīdzinoši maz zinātnieku, kuru atklājumiem ir pasaules nozīme. Organiskās ķīmijas jomā šādi nopelni pieder A.M. Butlerovs. Saskaņā ar teorijas nozīmi A.M. Butlerovs tiek salīdzināts ar Periodisko likumu.

Ķīmiskās struktūras teorija A.M. Butlerova:<1.pielikums . 24. slaids>

– ļāva sistematizēt organiskās vielas;
– atbildēja uz visiem jautājumiem, kas līdz tam bija radušies organiskajā ķīmijā (skat. augstāk);
– ļāva teorētiski paredzēt nezināmu vielu esamību un atrast veidus to sintēzei.

Ir pagājuši gandrīz 140 gadi kopš organisko savienojumu TCS izveidoja A.M. Butlerovs, bet arī tagad visu valstu ķīmiķi to izmanto savā darbā. Jaunākie sasniegumi zinātnes papildina šo teoriju, precizē to un atrod jaunus apstiprinājumus tās pamatideju pareizībai.

Ķīmiskās struktūras teorija joprojām ir organiskās ķīmijas pamats mūsdienās.

Organisko savienojumu TCS A.M. Butlerova sniedza nozīmīgu ieguldījumu vispārēja zinātniska pasaules attēla veidošanā, veicināja dialektiski materiālistisku dabas izpratni:<1.pielikums . 25. slaids>

– likums par kvantitatīvo izmaiņu pāreju uz kvalitatīvajām var redzēt, izmantojot alkānu piemēru:<1.pielikums . 25. slaids>.

Mainās tikai oglekļa atomu skaits.

– vienotības un pretstatu cīņas likums var izsekot izomērijas fenomenam<1.pielikums . 26. slaids>

Vienotība – kompozīcijā (identiski), izvietojums telpā.
Pretējs ir struktūrā un īpašībās (atšķirīga atomu izkārtojuma secība).
Šīs divas vielas pastāv līdzās.

– nolieguma nolieguma likums – par izomerismu.<1.pielikums . 27. slaids>

Izomēri, kas pastāv līdzās, noliedz viens otru ar savu esamību.

Izstrādājis teoriju, A.M. Butlerovs to neuzskatīja par absolūtu un negrozāmu. Viņš apgalvoja, ka tai ir jāattīstās. Organisko savienojumu TCS nav palicis nemainīgs. Tā tālākā attīstība norisinājās galvenokārt divos savstarpēji saistītos virzienos:<1.pielikums . 28. slaids>

Stereoķīmija ir molekulu telpiskās struktūras izpēte.

Mācība par elektroniskā struktūra atomi (ļāva izprast atomu ķīmiskās saites būtību, atomu savstarpējās ietekmes būtību un izskaidrot dažu ķīmisko īpašību izpausmes iemeslu vielai).

Daļiņu uzvedība savienojumos ir atkarīga no daudziem faktoriem. Organisko savienojumu struktūras teorija pēta molekulu uzvedību savienojumos, atomu raksturu, valenci, kārtību un raksturu ķīmiskās saites. Šajā rakstā īsi formulēti šīs teorijas galvenie noteikumi.

Organisko savienojumu struktūra

Organisko savienojumu daudzveidība ir izskaidrojama ar to ķīmiskās struktūras īpatnībām. Molekulā esošie atomi ir sakārtoti noteiktā secībā atbilstoši to valencei. Šī secība ir ķīmiskā struktūra.

Vielas, kurām ir vienāds kvalitatīvais un kvantitatīvais sastāvs (molekulārā formula), bet dažādas struktūras, sauc par izomēriem, un to eksistenci sauc par izomēriju. Slavenais krievu ķīmiķis A.M.Butlerovs pierādīja, ka jaunas vielas var iegūt, izmantojot kontrolētas reakcijas.

Rīsi. 1. Izomērisma definīcija.

Svarīga ir arī koncepcija, ka atomi un atomu grupas molekulā savstarpēji ietekmē viens otru.

Organisko vielu uzbūves teorija

Organisko savienojumu struktūras teoriju formulēja krievu ķīmiķis A. M. Butlerovs 1861. gadā. Galvenais secinājums par to zinātniskais darbs kļuva par apgalvojumu, ka katra viela atbilst tikai vienai formulai. Šis darbs parāda atomu uzvedību molekulās.

Rīsi. 2. A. M. Butlerovs.

Butlerova struktūras teorijas galvenos nosacījumus un sekas var formulēt šādi:

• Molekulās atomi nav izkārtoti nejauši, bet tiem ir noteikta struktūra.

Molekulas struktūras shematisku attēlojumu sauc par strukturālo formulu

Rīsi. 3. Molekulas strukturālā formula.

Pamatojoties uz nostāju, ka oglekļa atoma valence ir vienāda ar četriem, un tā spēju veidot ķēdes un ciklus, tiek veidotas organisko vielu strukturālās formulas.

• Vielas ķīmiskās īpašības ir atkarīgas no atomu un molekulu sastāva un izvietojuma.
• Dažādas struktūras ar vienādu vielas sastāvu un molekulmasu izraisa izomērijas fenomenu. Absolūti dažādiem ķīmiskajiem elementiem var būt vienāds sastāvs un molekulārais svars, viss ir atkarīgs no atrašanās vietas sīkas daļiņas un savienojumi starp tiem.
• Pēc vielas īpašībām jūs varat noteikt molekulas struktūru, un pēc tās struktūras jūs varat paredzēt īpašības
• Tā kā atsevišķu reakciju laikā mainās ne visas, bet tikai atsevišķas molekulu daļas, tad, pētot savienojuma ķīmisko pārvērtību produktus, var noskaidrot tā struktūru.
• Atomu reaktivitāte molekulā mainās atkarībā no tā, ar kuriem atomiem tie ir saistīti molekulā. Atomi, kas saistīti viens ar otru, ietekmē viens otru ar lielāks spēks nekā nesaistītiem.

Ko mēs esam iemācījušies?

Butlerova teorijas par organisko savienojumu ķīmiskajām struktūrām nozīme ir liela. Viņa teorija ne tikai izskaidro visu zināmo organisko vielu molekulu uzbūvi un to īpašības, bet arī ļauj teorētiski paredzēt nezināmu un jaunu vielu esamību, kā arī atrast veidu, kā tās iegūt un sintezēt.