Структурная формула органических соединений

Органическая химия

Во второй половине XVIII века в химии выделились два направления: органическая химия как химия соединений, образующихся в результате жизнедеятельности организмов, и неорганическая химия как химия соединений неживого происхождения (напри­мер, минералы и т. п.). Проводя анализ продуктов сгорания органических соединений, французский химик А. Лавуазье установил, что все они содержат углерод. С тех пор утвердилось новое оп­ределение органической химии как химии соединений углерода.

До середины XIX в. развитие органической химии протекало в основном как накопление разрозненных экспериментальных фак­тов. Особые трудности при обобщении полученных результатов вызвало обнаруженное явление изомерии органических соедине­ний. Изомеры – это соедине­ния с одинаковым элементным составом и молекулярной массой, но разными химически­ми свойствами. (Изомерия известна и для некоторых неорганических соединений).

Открытие изомерии дало толчок к созданию структурной те­ории в химии. В ее основе лежит идея о том, что химические свой­ства вещества определяются взаимным расположением атомов в молекулах. Крупнейший вклад в создание структурной теории внесли немецкий химик А. Кекуле и русский химик A.M. Бутлеров. А. Кекуле впервые ввел изображение молекулы как ансамбля атомов, связанных химическими связями. Такое изображение представляет собой структурную формулу (подроб­нее о структурных формулах см. ниже) химического соедине­ния. Он установил также, что атом углерода обычно образует че­тыре химические связи. При этом возможно образование связей и с другими атомами углерода, приводящее к длинным углеродным цепочкам. Явление изомерии было объяснено тем, что в молеку­лах с одним и тем же элементным составом существует возмож­ность расположить атомы различными способами.

А. Бутлеров в свою очередь создал теорию строения органи­ческих соединений, основные положения которой можно сфор­мулировать следующим образом:

1) атомы в молекулах соединены между собой в определенном порядке химическими связями согласно их валентности;

2)свойства вещества определяются не только качественным и количественным составом молекул, но и их строением, взаимным влиянием атомов, как связанных между собой химическими свя­зями, так и непосредственно не связанных;

3) строение молекул может быть установлено на основе изуче­ния их химических свойств.

Таким образом, создание структурной теории позволило объяс­нить многообразие органических соединений как следствие спо­собности атомов углерода образовывать прочные химические свя­зи как между собой, так и с другими атомами. Структурная теория дала ключ к систематизации химических свойств органических соединений, в основу которой положено их строение.

Дальнейшее развитие органической химии связано с созданием электронной теории строения органических соединений. Основ­ная идея этой теории заключается в том, что атомы стремятся за­полнить свою электронную оболочку за счет обобществления пары электронов двумя или несколькими атомами с образованием хи­мических связей (см. Общая химия).

К настоящему времени органическая химия сложилась в стройную науку, позволяющую планировать и осуществлять син­тезы практически любых типов органических соединений, а так­же надежно предсказывать их химические и физико-химические свойства.

В последние годы бурное развитие получили направления орга­нической химии, лежащие на стыках с неорганической химией и биологией. Первое направление — химия металлорганических соединений — изучает вещества, содержащие связи металл — уг­лерод. Второе направление — биоорганическая химия — изучает процессы превращения органических веществ в живой природе.

Структурная формула органических соединений

Широко распространенное среди органических веществ явление изомерии указывает на то, что одной лишь молекулярной формулы (например, пропан С₃Н₈) недостаточно для правильного представления об их строении и свойствах. Поэтому необходимо использовать структурные формулы для описания органических соединений. Атомы, свя­занные химическими связями, в структурных формулах соединя­ют черточками, причем число черточек соответствует кратности связей (валентности атома). Однако структурная формула органического вещества только приблизительно передает расположение атомов относительно друг друга в пространстве. Реальные геометрические параметры молекулы (углы между связями, расстояния между атомами) отличаются от таковых в структурных формулах.

Для удобства допускается несколько способов упрощенного изображения структурных формул, каждый из которых, тем не менее, не допускает их неоднозначного понимания, например (между формулами стоит знак тождества – три параллельные черты):

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: