ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные теоретические представления в органической химии из "Курс органической химии" Выше уже было указано (стр. 12), что к 50—бО-м годам прошлого столетия органическая химия достигла бурного развития. К этому времени было получено большое число органических соединений и достаточно подробно изучены их свойства. Были сделаны важные открытия, имевшие большое теоретическое значение. Так, было доказано, что при превращениях органических веществ в реакциях, некоторые группы атомов переходят без изменения из одних соединений в другие. Такие группы атомов получили название радикалов (Л. Гей-Люссак, 1815 Ю. Либих и Ф. Велер, 1823). Несколько позднее была открыта валентность элементов (Э. Франкланд, 1853) в частности, было установлено, что содержащийся во всех органических соединениях углерод, как правило, является четырехвалентным. (А. Кекуле, 1857). В этот период было открыто и другое существенное свойство углерода, а именно способность его атомов соединяться друг с другом, образуя цепи (А. Кекуле А. Купер, 1858). [c.18] Но огромный фактический материал, накопленный в первой половине XIX в., не был обобщен какой-либо единой теорией. Органическая химия того времени, по образному выражению Ф. Велера, представлялась химикам дремучим лесом, полным чудесных вещей, огромной чащей без выхода, без конца, куда не осмеливаешься проникнуть . [c.18] Подлинно научная материалистическая теория в органической химии была создана в 1858—1861 гг. в России великим русским химиком Александром Михайловичем Бутлеровым она получила название теории химического строения органических веш еств. Рассмотрим основные этапы развития этой теории. [c.19] Таким образом, если ранее считали, что свойства вещества зависят лишь от природы образующих его атомов и от их количества, то, по Бутлерову, химическая натура сложной частицы определяется натурой элементарных составных частей, количеством их и химическим строением . [c.19] Более того, теория строения дала возможность предсказать существование многих до тех пор неизвестных органических соединений. Такие соединения были получены самим Бутлеровым, его учениками, а затем и многими другими химиками. [c.19] Первая показывает, что в метане все четыре валентности углерода затрачены на соединение с четырьмя атомами одновалентного водорода из второй же структурной формулы видно, что каждый из двух углеродных атомов этана на соединение с водородом затрачивает лишь по три валентности, а за счет одной валентности каждого из углеродных атомов осуществляется их связь друг с другом. Таким образом, в этане уже имеется цепь из двух углеродных атомов. [c.20] В молекулах метана и этана все атомы соединены друг с другом при помощи простых, или ординарных, связей, так как каждый из атомов затрачивает на соединение с другим по одной валентности. Согласно теории строения, в молекулах возможны и так называемые кратные связи между атомами они возникают тогда, когда атомы затрачивают на взаимное соединение, например, по две или три валентности при этом образуются соответственно двойные или тройные связи. Примерами соединений, содержащих кратные связи, могут служить следующие углеводороды этилен состава СгН4 с двойной связью между атомами углерода и ацетилен состава С2Н2, два углеродных атома в котором соединены тройной связью. [c.20] В первом имеется кольцо из трех, во втором — из четырех углеродных атомов. [c.21] Формально в их строении имеется сходство и в том и в другом соединении есть водород, связанный с углеродом, и водород, соединенный с кислородом. Но углеродный атом муравьиной кислоты, кроме того, связан двойной связью с еще одним кислородом. Последний же резко влияет на все другие атомы. Так, в муравьиной кислоте водород, связанный с кислородом, во много раз легче, чем в метиловом спирте, замещается металлом, а в водных растворах уже отщепляется в виде иона водород же при углеродном атоме, так же как в метиловом спирте, не замещается на металл, но зато гораздо легче, чем в метиловом спирте, окисляется. [c.22] Мысль о взаимном влиянии атомов, образующих молекулу, была особенно подробно развита в 1869 г. в исследованиях ученика Бутлерова, замечательного русского химика Владимира Васильевича Марковникова. Она была подтверждена работами и многих других ученых. В настоящее время вопрос о взаимном влиянии атомов является одним из самых существенных вопросов органической химии. [c.22] Теория строения сыграла огромную роль в развитии органической химии. Она послужила основой всех дальнейших исследований и синтезов, сделала их целеустремленными эта теория позволила не только привести в систему и объяснить накопленные экспериментальные данные, но и дала возможность научного предвидения. [c.23] По существу, именно созданием и развитием теории строения завершился период оформления органической химии в самостоятельную область науки. [c.23] Марковников, А. М. Зайцев, Е. Е. Вагнер, И. Д. Зелинский, М. И. Коновалов, А. Е. Фаворский и др. Очень быстро теория строения получила всеобщее признание ее положения были дополнены и развиты работами многих зарубежных химиков. [c.23] Теория химического строения стала основой органической химии. [c.23] Дальнейшим развитием теории строения явилось создание стервохимической теории — учения о пространственной структуре органических молекул. [c.23] Бутлеров, обосновывая теорию строения, не затрагивал вопроса о расположении атомов, образующих молекулу, в пространстве, считая постановку его в тот период преждевременной. Однако уже в 1863 г., возражая химикам, утверждавшим, что пространственное строение молекул вообще не познаваемо, Бутлеров с убеждением заявил, что он считает вполне возможным в будущем выяснение и пространственного расположения атомов в молекуле . [c.23] Это предсказание Бутлерова подтвердилось. В 1874 г. голландский ученый Я. Вант-Гофф и французский химик А. Ле-Бель одновременно и независимо друг от друга высказали гипотезу о том, что молекулы органических веществ имеют пространственное, объемное строение. [c.24] Пространственное строение молекул обусловлено тем, что валентные связи углеродного атома расположены не в плоскости, а опргделенным образом направлены в пространстве атом углерода, связанный с четырьмя одновалерттными атомами или атомными группами, является как бы центром тетраэдра — правильной четырехгранной пирамиды (рис. 1), а четыре его валентные связи направлены к вершинам тетраэдра (а). В этих вершинах помещаются соединенные с атомом углерода одновалентные атомы и атомные группы. В результате молекулы органических веществ имеют объемность, пространственное строение. [c.24] Все валентные углы атома углерода (углы между направлениями любой пары валентных связей) равны между собой и имеют величину 109 28. [c.24] В органической химии при изучении пространственного строения молекул обычно пользуются их моделями, которые собирают из шариков различной величины и различных цветов, условно изображающих атомы элементов. Шарики соединяют стержнями, условно обозначающими валентные связи. Атомы углерода обычно изображают черными шариками. На рис. 2 представлена пространственная модель, изображающая тетраэдрическую направленность связей четырехвалентного атома углерода. [c.24] Вернуться к основной статье