ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ СТРУКТУРНОЙ ТЕОРИИ из "Теоретические проблемы органической химии" Возникновение и развитие теории химического строения. К середине ирошлого века в органической химии был накоплен огромный фактический материал. Вопросам же теории уделялось очень мало внимания, а существовавшие теоретические представления были односторонними, неспособными объяснить многие известные, а тем более предсказать новые факты и явления. Отставание теории стало тормозом развития науки. [c.5] Настроения, распространенные в то время среди химиков, образно выразил Велер. Он писал Органическая химия может в настоящее время кого угодно свести с ума. Она представляется мне дремучим лесом, полным чудесных вещей, огромной чащей без выхода, без конца, куда не осмеливаешься проникнуть . [c.5] Насущные задачи органической химии требовали неотложного разрешения основного вопроса являются ли молекулы беспорядочным нагромождением атомов, удерживаемых силами притяжения, или же молекулы представляют собой частицы с определенной архитектурой, с определенным строением, которое можно установить, исследуя свойства вещества. Теория типов Жерара, которую с теми или иными оговорками признавало большинство химиков, принципиально отказывалась решать вопрос о строении молекул, по существу объявляя последнее непознаваемой вещью в себе . Между тем в органической химии к шестидесятым годам уже накопились факты и обобщения, которые могли служить основой для решения вопроса о строении молекул. Так, например, на основании эксперимента теорией радикалов было твердо установлено, что при химических реакциях неко- торые группы атомов в неизмененном виде переходят из молекулы исходного-вещества в молекулу образующегося соединения. С другой стороны, теория типов внесла значительный вклад в изучение наиболее изменяющихся частей молекул и в некоторой степени объяснила причины этих изменений. Очень важным открытием явилось открытие Э. Франкландом (1825—1899) валентности элементов. [c.5] Кекуле (1829—1896) установил, что углерод четырехвалентен (1857). [c.6] Открытие валентности непосредственно подводило к мысли о том, что молекулы имеют определенное строение. Оставался неясным вопрос о том, как определять строение молекул. [c.6] Жерар (1816—1856), основатель теории типов, а также его последователи считали, что структура молекул не может быть установлена путем изучения реакций вещества, так как молекула в реакции изменяется, становится иной. По их мнению, изучая химические свойства вещества, можно установить только его прошлое и будущее, но не настоящее. Правда, они допускали, что физические методы исследования в будущем дадут возможность определять строение молекул. Однако в то время физические методы исследований были крайне слабо развиты, и подобная постановка вопроса была равносильна отказу от исследования структуры молекул. [c.6] Новая эпоха в органической химии наступила с возникновением теории химического строения, главная роль в создании и обосновании которой принадлежит знаменитому русскому ученому Александру Михайловичу Бутлерову (1828—1886). [c.6] Установив понятие химического строения, А. М. Бутлеров дает новое определение природы вещества Химическая натура сложной частицы определяется натурой элементарных составных частей, количеством их и химическим строением [2]. [c.7] Это принципиально новое для того времени положение легло в основу всего дальнейшего развития органических химий, ибо оно означает, что химическое строение сложного вещества может быть установлено на основании его превращений, а химические свойства его (реакционная способность) могут быть предсказаны на основании химического строения. А. М. Бутлеров указывает, что для установления химического строения могут быть использованы все виды реакций соединения (синтеза), разложения (анализа) и двойного обмена (замещения). Бутлеров справедливо считал, что такое установление химического строения будет возможным только в том случае, если остатки молекул, непосредственно не затрагиваемые, будут сохранять свое химическое строение (т. е. не будут претерпевать перегруппировку). [c.7] Из положения теории химического строения о зависимости химических свойств соединения от его строения вытекают взгляды А. М. Бутлерова на значение формул строения. Он считал, что для каждого соединения возможна лишь одна структурная формула, причем в будущем, когда будет полностью выяснена зависимость свойств от строения, формула соединения должна выражать все его свойства. [c.7] С возникновением теории химического строения органическая химия вышла из лабиринта типических формул ей был указан путь к познанию внутреннего строения молекул появилась теоретическая основа для понимания химических процессов, для предсказания новых путей синтеза. [c.7] Теория химического строения дала возможность химикам проводить экспериментальные исследования направленно, целеустремленно. Пионером в этом отношении был сам А. М. Бутлеров, синтезировавший первый третичный спирт—триметилкарбинол—по заранее намеченному плану позднее, руководствуясь теорией строения, Бутлеров синтезировал и другие третичные спирты. [c.7] Замечательным успехом теории химического строения явилось объяснение явления изомерии, открытого в первой четверти прошлого столетия. [c.7] Как известно, в конце ХУИ1 в. был установлен закон постоянства состава, согласно которому каждое вещество имеет определенный, постоянный состав. В течение нескольких десятилетий этому закону придавалось и обратное значение, т. е. считалось, что данным составом обладает лишь одно определенное вещество. Неправильность последнего положения была показана в результате исследования ряда органических веществ. В 1823 г. Ю. Либих (1803—1873), исследовав серебряную соль гремучей кислоты, установил, что ее формула тождественна формуле полученного в 1822 г. Ф. Велером (1800—1882) и резко отличного от нее по своим свойствам изоциановокис-лого серебра. [c.7] Как уже указывалось, согласно теории химического строения природа вещества определяется не только характером и числом атомов, входящих в состав молекулы, но и ее структурой, химическим строением. Отсюда с несомненной очевидностью вытекает возмояшость существования веществ, имеющих одинаковый состав и молекулярный вес и тем не менее соверщенно различных вследствие различного химического строения. Таким образом, различие химического строения изомеров явилось естественным и простым объяснением явления изомерии. [c.8] Следует отметить, что А. М. Бутлеров открыл и впервые объяснил также явление динамической изомерии, заключающееся в том, что два или несколько изомеров в определенных условиях легко переходят друг в друга (явление это в настоящее время носит название таутомерии). [c.8] Проблема изомерии явилась серьезным испытанием для молодой теории химического строения и была ею блестяще решена. [c.8] Важной чертой учения А. М. Бутлерова является то, что в нем молекула отнюдь не считается каким-то каркасом, связывающим отдельные атомы в мертвую, безжизненную конструкцию. Бутлеров писал ...внастоящее время мы смотрим на химическое соединение не как на что-либо мертвое, неподвижное мы принимаем, напротив, что оно одарено постоянным движением,, заключенным в его самых мельчайших частичках, частные взаимные отношения которых подлежат постоянным переменам, суммируясь при этом в некоторый средний результат. Мы можем иметь здесь и постоянные изменения в химических частицах, составляющих массу веществ, но все это сводится к известному среднему состоянию самой массы. Словом, вообще мы имеем всегда перед собою состояние известного подвижного равновесия. С этой динамической точки зрения на натуру химического соединения и на химические реакции, мы ясно объясняем такие явления, которые, с прежней точки зрения, были совсем непонятны. Стоит указать, например, на диссоциацию,—на то, как легко мы теперь объясняем обратные реакции и т. п. [3]. [c.8] неопровержимые положения теории химического строения в короткий срок обеспечили ей всеобщее признание. [c.8] Уже через несколько лет после создания теории строения А. М. Бутлерову пришлось выступить в защиту своего приоритета от некоторых зарубежных химиков, которые вначале не признавали и даже не понимали его теории, а впоследствии пытались приписать себе честь создания основных положений этой теории. [c.8] Вернуться к основной статье