Lieliska naftas un gāzes enciklopēdija

Page 1

Organisko savienojumu sastāvs: ogļūdeņraži un to atvasinājumi.

Organisko savienojumu sastāvs papildus pastāvīgajai sastāvdaļai - ogleklis - visbiežāk ietver ūdeņraža, skābekļa, slāpekļa, sēra un halogēnu atomus.

Organiskie savienojumi ir: ogleklis, ūdeņradis, skābeklis, salīdzinoši mazāks slāpeklis un retāk sērs, halogenīdi, fosfors un citi elementi.

Organiskie savienojumi vienmēr satur oglekli, gandrīz visās tajās ir arī ūdeņradis. Daudzas organiskās vielas satur skābekli un slāpekli, retāk - halogēnus, sēru, fosforu.

Organiskie savienojumi vienmēr satur oglekli; gandrīz visas organiskās vielas satur arī ūdeņradi. Daudzi organiskie savienojumi sastāvā satur skābekli un slāpekli, halo, sērs, fosfors ir retāk sastopams.

Organisko savienojumu sastāvs obligāti ietver oglekli; gandrīz visas organiskās vielas satur arī ūdeņradi. Daudzas organiskās vielas satur skābekli un slāpekli, retāk tie satur halogēnus, sēru, fosforu. Šie elementi veido organogenu grupu, kuras visbiežāk sastopamas organisko vielu molekulās.

Organiskie savienojumi vienmēr satur oglekli, gandrīz visās tajās ir arī ūdeņradis. Daudzas organiskās vielas satur skābekli un slāpekli, retāk - halogēnus, sēru, fosforu. Šie elementi veido organogenu grupu. Tomēr tajā pašā laikā elementu-organiskās ķīmijas lauks ir plaši attīstījies.

Organisko savienojumu sastāva īpatnības ir tas, ka, pirmkārt, (kā minēts iepriekš) tie visi satur oglekli un, otrkārt, organisko savienojumu molekulas satur ne vienu, ne divus, un visbiežāk daudz oglekļa atomus.

Organisko sēra savienojumu sastāva identifikācija eļļās ir viens no visgrūtākajiem analītiskajiem uzdevumiem. Lielākā daļa sēra savienojumu ir sastopami eļļas vidēja un liela molekulmasa, kas sastāv no aromātiskiem savienojumiem, un to atdalīšana no ogļūdeņražiem, kā arī atsevišķu sastāvdaļu izolēšana ir sarežģīta. Sēra savienojumu termiskās un katalītiskās pārstrādes laikā tiek veiktas sarežģītas transformācijas, kurām rūpīgi jānovērtē dabisko naftas savienojumu sastāvs.

Organisko savienojumu sastāvā halogēnu atomi izturas tāpat kā ūdeņraža atomi. Katrs no tiem var veidot saiti ar tikai vienu atomu.

"1 IEVADS Organiskajā ķīmijā tiek pētīti savienojumi, kas obligāti satur elementu oglekli. Izņēmums ir tikai neliels skaits savienojumu, piemēram, ... "

- [Lapa 1] -

Organisks

Izvērsts kurss

IEVADS

Organiskā ķīmija izpēte savienojumus, kas ietver elementu

ogleklis Izņēmums ir tikai neliels skaits savienojumu, piemēram, oglekļa monoksīds

(II) oglekļa monoksīds (IV) ogļskābe un tās sāļi, kas tiek uzskatīti neorganiskajā procesā

ķīmija Organiskā savienojuma sastāvā papildus oglekļa var būt arī elementi: ūdeņradis, hlors, skābeklis, slāpeklis, fosfors utt.

Tādējādi organiskā ķīmija ir oglekļa savienojumu ķīmija. Viņa pēta organisko savienojumu struktūru, īpašības un pielietojumu.

Organiskās vielas bija pazīstamas jau senos laikos: cilvēki zināja par vīnogu sulas fermentāciju, kā rezultātā alkohols tika izveidots, viņi, saņemot vīnu, dažus krāsas, piemēram, indigo, saņēma no etiķa. Jau senos laikos cilvēki izmantoja tādas organiskās vielas kā eļļas, tauki, cukurs, ciete, sveķi uc

Sākotnējā ķīmijas attīstības posmā nešķiroja neorganiskās un organiskās vielas. Ķīmiskās vielas tajā laikā tika klasificētas tikai, pamatojoties uz to fizikālajām īpašībām. Tāpēc, piemēram, tauku eļļas tika novietotas par parci ar vitriola eļļu (sērskābi).

Gada beigās XVII gadsimtā. vielas tika iedalītas trīs grupās: augu, dzīvnieku un minerālu. Vēlāk, it īpaši 18. gs. Beigās, pētījumi sākās par organiskām vielām.

No augiem tika izolētas un pētītas tādas svarīgas organiskās skābes kā skābeņskābi, citronskābi, ābolskābi, pienskābi utt. Tika pārbaudīti dzīvo organismu dzīvotspējas produkti, piemēram, urīnvielas un urīnskābe tika iegūti un pētīti.

Tā kā tika pētītas organiskās vielas, tika konstatēti fakti, kas pierāda, ka nav būtiskas atšķirības starp augu un dzīvnieku izcelsmes vielām.

Piemēram, augu vielas oksidēšana - cukurs ražo skudrskābi - dzīvnieku izcelsmes vielu; Tauki atrodami gan dzīvniekiem, gan augiem.

Uzkrātie fakti lika mums pārdomāt idejas par augu un dzīvnieku izcelsmes vielām un ieviest vispārēju "organisko vielu" jēdzienu. Šo vielu pētījumā iesaistītā ķīmija tika saukta par bioloģisko. Šādu priekšlikumu iesniedza zviedru ķīmiķis I. Berzelius (1807). Pēc viņa uzskatiem un citu zinātnieku viedokļa organisko vielu ķīmiskās vielas atdalīšana par atsevišķu zinātni ir izskaidrojama ne tikai ar to sarežģītību salīdzinājumā ar neorganiskajām (minerālvielām) vielām, bet arī ar to, un tas ir galvenais, ka organiskās vielas veidojas tikai "dzīvojošos organismos" spēks. " Šāds viedoklis par organisko vielu izcelsmi un dabu bija nepareizs, ideālistisks, jo viņš atpazina radītāja dievišķo spēku. "Dzīves spēka" doktrīnu sauca par vitalismu (no Lat vita - dzīve), un tās atbalstītājus sauca par vitalistiem.

Vitalisms kavēja zinātnes attīstību, jo tā neatzina iespēju iegūt organisko vielu ārpus dzīvā organisma. Turpmākā organiskās ķīmijas attīstība parādīja vitalistu attieksmi.

1824. gadā vācietis Berčeliusa skolnieks Viņš F. Vöhlers sintē zālāju (CN) 2 gāzu skābeņskābi - augu izcelsmes vielu - no neorganiskas vielas.

1828. gadā Wöhler veica otru sintēzi: sildot neorganisko vielu amonija cianātu NH4OCN, viņš ieguvis organisko vielu - viņi pārdod dzīvnieku organisma, urīnvielas (NH2) 2CO vitalitāti. 1845. gadā vācu ķīmiķis G. Kolbe sintezēja etiķskābi no neorganiskām vielām; 1854. gadā franču ķīmiķis M. Bertelo sintezēja taukus; un 1861. gadā krievu ķīmiķis A.M. Butlerovam izdevās sintezēt cukurvielu. Kā jūs zināt, taukiem un cukuriem ir liela nozīme svarīgos ķermeņa procesos.

Šie atklājumi noveda pie ideālas "dzīves spēka" teorijas sabrukuma. Viņi pierādīja iespēju sintezēt organiskās vielas no neorganiskiem organismiem ārpus ķermeņa un iznīcināja sienu starp organiskām un neorganiskām vielām. Tomēr līdz šim saglabājusies organiskā ķīmija kā zinātne, saglabājies vēsturiski izveidots šīs zinātnes nosaukums, taču tā nozīme ir radikāli mainījusies.

Organiskās ķīmijas kā neatkarīgas zinātnes pastāvēšana ir daudz iemeslu. Tas ir, pirmkārt, organisko oglekļa savienojumu pārpilnība: aptuveni 7 miljoni no tiem ir zināmi, un to skaits strauji pieaug, pateicoties jaunu vielu sintēzei; neorganiskās vielas ir daudz mazākas. Daudzas organiskās vielas tiek iesaistītas dzīves procesos, tiek izmantotas pārtikas veidā. Organiskajām vielām piemīt vairākas īpašības, kas tos atšķir no neorganiskām vielām: gandrīz visas no tām sadedzina, viegli sadala, karsējot, daudzi no tiem neietilpst jonos, parasti reakcijas ar to līdzdalību turpinās lēni utt.

Organisko vielu klātbūtni var noteikt ar oglekļa dioksīda izdalīšanos sadegšanas laikā vai vielu apsmidzināšanu, kad tās sasilda.

Neskatoties uz to, ka organiskā ķīmija ir izveidojusies kā atsevišķa zinātne, kurai raksturīgas tās īpašības, starp to ir cieša saikne ar neorganisko ķīmiju, un starp tām būtu kļūda. Atpakaļ XIX gs. ievērojams ķīmiķis A.M. Butlersovs teica, ka "nav iespējams dabiski un asi ierobešot starp visām neorganiskajām un organiskajām vielām". Tiem raksturo tie paši likumi (masu un enerģijas saglabāšanas likums, ekspluatācijas masu likumi, sastāva noturības likumi utt.), Likumi, kas regulē ķīmisko reakciju norisi; tie paši jēdzieni - atoms, molekula, ķīmiskais elements, valence un citi; ķīmisko reakciju veidi - savienojumi, sadalīšanās, aizvietošana, apmaiņa. Tiem piemīt tādi paši ķīmisko saišu veidi.

Attiecība starp neorganiskajiem un organiskajiem savienojumiem, protams, neizslēdz atšķirības starp tiem.

XIX gs. Beigās. Sākās ķīmiskās rūpniecības strauja attīstība, ieskaitot dažādu organisko vielu ražošanu. Šajā ziņā liela nozīme bija zinātnei un tās teorijām. Šobrīd ir iegūts liels daudzums vielu un materiālu, kas nav atrodami dabā: gumijas, šķiedras, plastmasas, dažādas zāles, krāsvielas, toksiskās ķimikālijas lauksaimniecībai uc Ķīmija ir iemācījusies sintezēt vielas ar ļoti sarežģītu sastāvu, piemēram, dažus fermentus, hormonus.

Tādējādi organiskā ķīmija izskata gan vielas, kas veido organismus, gan arī sintezētās vielas, kuras dabā nav sastopamas. Tā kā organiskās ķīmijas pamatā ir ogļūdeņraži, no kuriem iegūst spirtus, skābes, ēterus utt., Organisko ķīmiju var saukt par zinātni, kas izskata ogļūdeņražus un to atvasinājumus.

Pētot organisko savienojumu struktūru, to sintēzi, liela uzmanība tiek pievērsta pētījumu metodēm. Sarežģītas organiskās vielas struktūras izskaidrošanai iepriekš bija vajadzīgs daudzu gadu ilgs zinātnieku darbs. Tādējādi indigo krāsu struktūras izveidei nepieciešami 12 gadi, morfīna alkaloīda struktūra tika izveidota tikai 1925. gadā, 120 gadus pēc tās atklāšanas, un tikai 60. gados tika veikta tā sintēze. Mūsdienās laiks, kas vajadzīgs, lai noteiktu organisko savienojumu struktūru, ir krasi samazinājies, jo kopā ar ķīmiskajām vielām tiek plaši izmantotas fiziskās metodes.

Organiskās ķīmijas nozīme pieaug. Ar to palīdzību tiek pētīti ķermeņa šūnu procesi, tiek atrisinātas enerģētikas problēmas, augu aizsardzības problēmas, palielinot produktivitāti, palielinot lopkopības produktivitāti.

Organisko savienojumu nozarei ir liela nozīme visas valsts ekonomikas attīstībā, tautsaimniecības ķīmiskā izpēte un cilvēku dzīves apstākļu uzlabošana.

1. nodaļa. ORGANISKO SAVIENOJUMU STRUKTŪRA Mūsdienu organisko savienojumu struktūras teorija sastāv no trīs savstarpēji saistītām daļām: ķīmiskās struktūras teorija, ķīmisko saišu elektroniskā teorija un telpiskās (stereokīmiskās) struktūras teorija. Kopā šīs teorijas ļauj raksturot organisko savienojumu struktūru un īpašības un to reaktivitāti.

1.1 ORGANISKĀS ĶĪMISKĀS STRUKTŪRAS TEORIJA

SAVIENOJUMI

   Ķīmiskās struktūras teorija radās veco teorētisko skatu dziļumā, par kuru mēs tagad apstāsimies.

1.1.1 ĶĪMISKĀS STRUKTŪRAS PAMATINFORMĀCIJA

   Zinātnieki vienmēr ir centušies atklāt, kā tiek veidotas vielas no atomiem, lai noskaidrotu, kāpēc dažādu vielu molekulām piemīt atšķirīgas īpašības. Organiskās ķīmijas vēsturē ir izvirzītas dažādas hipotēzes un teorijas; radikāļu teorija un tipu teorija izrādījās auglīga kādā zinātnes attīstības posmā.

Radikāļu teorija parādījās XIX gs. 30. (dibinātāji I. Berzelius, J. Liebig un citi.). To sauc arī par dualistic (no grieķu. Duo divi), jo tas tuvojās organiskajai vielai kā divu daļu kombinācija: organisks radikāls un neorganisks atlikums. Berčelius pozitīvi uztvēra pirmo daļu, bet otrā - negatīvi.

Šeit viņš pievērsās analoģijai ar neorganiskiem savienojumiem. Tiek uzskatīts, ka šīs teorijas atbalstītāji ir nemainīgi un var pārvietoties no viena savienojuma uz otru.

Radikāļu teorija palīdzēja pareizi uzzināt kādu no organisko vielu iezīmēm - stabilu atomu grupu esamību - radikāļiem, kas neizmainītos no viena savienojuma uz otru. Nepareizi šajā teorijā bija ideja, ka organiskie radikāļi ir absolūti nemainīgi un var pastāvēt paši, tāpat kā vienkāršas neorganiskās vielas. Organisko molekulu atsevišķu daļu elektriskās polaritātes jēdzieni bija pārāk vienkāršoti.

Vēlāk tika konstatēts, ka radikāļi var mainīties aizvietošanas reakcijas rezultātā (ūdeņraža atomu aizvietošana ar radikāļiem ar citiem atomiem). Tādējādi iegūta trihloretiķskābe Cl3CCOOH. Radikāļu teorija tika pakāpeniski noraidīta, bet tā atstāja dziļu iespaidu uz zinātni: jēdziens "radikāls" stingri ievadīja ķīmiju, apgalvojumi par radikāļu eksistences iespējamību brīvā formā, par pāreju uz dažu atomu grupu reakcijām no viena savienojuma uz otru .

Visbiežāk 40. gados bija tipu teorija (S. Gerard, O. Laurent radītāji). Saskaņā ar šo teoriju visas organiskās vielas tika uzskatītas par vienkāršāko neorganisko vielu atvasinājumiem, piemēram, ūdeņradi, ūdeņraža hlorīdu, ūdeni, amonjaku utt. Piemēram:

Saskaņā ar šo teoriju, formulas neatspoguļo molekulu iekšējo struktūru, bet tikai vielu veidošanās un reakcijas metodes. Šīs teorijas radītājs S. Džerards un viņa sekotāji ticēja, ka jautājuma struktūra nav zināma, jo molekulas reakcijas procesā mainās. Saskaņā ar Džerardu, katrai vielai jūs varat rakstīt tik daudz formulu, kā dažādi pārveidojumi, ko viela var piedzīvot. Tātad, etiķskābi piedēvēja divās desmit formās.

Tipu teorija bija vienlaikus progresīva, jo tā ļāva prognozēt un atklāt organisko vielu klasifikāciju ar vairākām vienkāršām vielām, ja sastāvu un noteiktas īpašības varētu attiecināt uz konkrētu tipu. Tomēr visas sintezētās vielas neietilpst vienā vai citā savienojuma veidā. Šī teorija koncentrējās uz pētījumu par ķīmiskajām transformācijām organisko savienojumu, kas bija svarīgi, lai izprastu vielu īpašības un zinātnes attīstībai.

Tipu teorija atzina molekulu eksistenci, uzskatot molekulu kopumā kā sistēmu, kas sastāv no atomiem, kas ietekmē viens otru. Tomēr vēlāk tas kļuva par bremzēm organiskās ķīmijas attīstībā, jo kopš apgalvoja, ka nav iespējams uzzināt vielas struktūru; tipa teorija nespēja izskaidrot zinātnē uzkrāto faktu (piemēram, parādība, kad vielām ir tāds pats sastāvs, viena un tā pati molekulāro formulu, bet atšķiras īpašības), norāda uz tehnoloģijām, medicīnu utt. nepieciešamo jaunu vielu sintezēšanas paņēmieniem.

Zinātnes stāvoklis deviņpadsmitā gadsimta pirmās puses beigās. spilgti aprakstīts E. Gelt grāmatā "Organiskās ķīmijas vēsture". "... 40. un 50. gados ķīmijā dominēja īsta anarhija, kas izraisīja daudzu ķīmiķu izmisumu un palēnināja kluso zinātnes attīstību ... Organisko savienojumu ķīmiskās formulas bija daudzveidīgs, nepievilcīgs attēls. Ja kaut kur bija formula H2O2, tad vajadzēja izvēlēties, vai tas nozīmēja ūdeni vai ūdeņraža peroksīdu. Formula C2H4 nozīmēja - atkarībā no tā, kura nometne bija autore - metāns vai etilēns. "

Vissvarīgākais ķīmijas attīstības posms bija valences jēdziena rašanās. Šis nopelns pieder angļu ķīmiķim E. Franklandam. Radikāļu teorijas atbalstītājs viņš centās izolēt radikāļus brīvā formā. Viņam izdevās iegūt organometalliskos savienojumus, bet ne radikāļus, piemēram, dimetilcinku Zn (CH3) 2, trietolu stibu Sb (C2H5) 3 un citus, kur metāliem bija noteikta valence.

Valences teorijas izstrāde, 1858. gadā A. Kekule pamatoja oglekļa atomu tetravalenci organiskajos savienojumos. A.S. Cooper un tajā pašā laikā A.Kekule vērsa uzmanību uz to, ka organisko savienojumu oglekļa atomi var tērēt savu valento ne tikai saistībā ar citiem elementiem, bet arī ar otru. Viņi norādīja uz oglekļa atomu spēju veidot ķēdes. Piemēram, Cooper bija pirmais, kas atzīmēja saites starp atomiem, bet, runājot par formulējumu nozīmi, Kekule un Kūpers palika pilnībā tipu teorijas pozīcijās.

Kā jau teikts, šī laika zinātne nevarēja izskaidrot fenomenu, kad dažādām vielām ir vienāds kvalitatīvais un kvantitatīvais sastāvs, bet to īpašības atšķiras. Šādas vielas Berzelijs sauc par izomēriem (no grieķu valodas. Isos ir vienādas, un daļa no merozēm ir daļa). Piemēram, glikozes un fruktozes sastāvā ir tāds pats sastāvs kā C6H12O6, bet tiem ir dažādas īpašības.

Dažkārt var novērot izomēru neorganiskajā ķīmijā, piemēram, cianskābes AgOCN sāls un gaistošās skābes AgONC sāls ir tāds pats sastāvs kā dažādas īpašības.

Svarīgs notikums ķīmijā bija Starptautiskais ķīmiķu kongress (1860, Karlsrūe), kurā skaidri tika definēti jēdzieni "atoms", "molekula", "atomu svars", "molekulmasa".

Pirms tam netika pieņemti vispārēji pieņemti kritēriji šo jēdzienu definēšanai, tādēļ radās sajukums, rakstot vielu formulas. A.M. Butlerovs uzskatīja nozīmīgāko ķīmijas panākumus pēdējos 40 gados (18401880), lai izveidotu jēdzienus "atoms" un "molekula", kas stimulēja valences teorijas attīstību un ļāva turpināt ķīmiskās struktūras teorijas izveidi.

Tātad bija vajadzīga jauna teorija, kas varēja ne tikai izskaidrot uzkrāto zinātnes faktu, bet arī paredzēt jaunu sintēzi, norādīt veidus, kā iegūt organiskos savienojumus.

Ir zināms, ka zinātne ir tieši saistīta ar praksi. Nozares attīstība, prakse vienmēr nosaka jaunus uzdevumus zinātnei. Kā atzīmēja F. Engels, tehnoloģija lielā mērā ir atkarīga no zinātnes stāvokļa, bet vēl vairāk zinātnes ir atkarīgas no tehnoloģiju vajadzībām. Kad sabiedrībai ir tehniska vajadzība, tā "noslogo zinātni vairāk nekā desmit universitātes".

Lai apstiprinātu šos vārdus, varat sniegt piemēru. Tekstilrūpniecība XIX gs. 40. gados. Es vairs nevarēju sevi nodrošināt ar dabīgām krāsvielām, tām nebija pietiekami daudz. Zinātne saskārās ar uzdevumu iegūt krāsvielas ar sintētiskiem līdzekļiem. Tika uzsākta meklēšana, kā rezultātā tika sintezētas dažādas anilīna krāsvielas - alizarīns, kas agrāk tika iegūts no vētras augu saknēm. Rezultātā iegūtās krāsvielas savukārt veicināja straujo tekstilrūpniecības izaugsmi.

1.1.2 A.M. BUTLERS - ĶĪMISKĀS STRUKTŪRAS TEORIJAS IZVEIDE

ORGANISKIE SAVIENOJUMI

   Īss pārskats par organiskās ķīmijas stāvokli parādīja, ka zinātnei bija vajadzīga jauna teorija, kas ļautu attīstīt zināšanas par vielām. Šādu teoriju ierosināja A. M. Butlerovs. Šī teorija absorbēja visu racionālu, kas bija radikāļu teorijā un tipu teorijā.

Galvenais priekšnoteikums tērauda ķīmiskās struktūras teorijas izveidošanai ir: a) valences jēdziens, jo īpaši oglekļa atomu tetravalenitāte; b) ogļūdeņraža saišu jēdziena ieviešana; c) pareizu ideju izstrāde par atomiem un molekulām. Šie jēdzieni ir savstarpēji saistīti un nosaka vielas ķīmisko struktūru. Ķīmiskās struktūras koncepcija, - raksta Butlerovs, tieši izriet no atomoloģijas (valency) jēdziena, un šī pēdējā pamatojas uz ķīmiskās daļiņas (molekulas) jēdzienu "(T 2, p 46).

Butlerova pirmā prezentācija par teorētiskajiem jautājumiem par organisko ķīmiju, kurā tika izteiktas dažas domas par vielas ķīmisko struktūru, notika 1858. gadā Parīzē ķīmiskajā sabiedrībā. Tajā Butlerovs paziņoja, ka ir pienācis laiks, kad teorētiskajos skatījumos ir jāpanāk, ka "ķīmiskā afinitāte" (atomu spēja savstarpēji mijiedarboties) izraisa ne tikai ķīmiskās pārvērtības, bet arī "noteiktu atomu grupēšanu kompleksās daļiņās". Šeit viņš vispirms formulēja uzdevumu pētīt organiskos savienojumus ne tikai reakciju laikā, bet arī "atpūtas stāvoklī". Butlerovs izteica ideju par iespēju uzzināt jautājuma struktūru, par eksperimentālo pētījumu metožu izmantošanu šajos nolūkos. Šajā jautājumā viņš devās daudz tālāk nekā S. Gerard un A. Kekule, kuri deklarēja jautājuma struktūru, kas principā nav pazīstama.

Izstrādātajā formā ķīmiskās struktūras teorijas idejas tika izklāstītas ziņojumā "Par ķīmisko struktūru ķermeņos" 1861. gadā XXXVI Vācu ārstu un dabaszinātņu kongresā Speyerā. Tā atzīmēja teorijas trūkumu praksē, norādīja, ka tipu teorijai, neskatoties uz tās pozitīvajiem aspektiem, ir būtiski trūkumi. Šī teorija ir jādod ceļš uz valences teoriju, saskaņā ar kuru ķīmiski savienotie atomi molekulā, vienlaikus ietekmējot viens otru.

Butlerov uzskatīja teorijas pamatu par "ķīmiskās struktūras" jēdzienu, ar kuru viņš saprata konkrētu molekulā esošo atomu secību, kas jāapvieno atkarībā no to valences, ķīmiskās mijiedarbības secības un to savstarpējās ietekmes. Balstoties uz šo jēdzienu, viņš teorijas būtību izteicis šādi: "... Sarežģītās daļiņas ķīmisko dabu nosaka elementu būtība, to skaits un ķīmiskā struktūra" (2. sējums, 45. lpp.), T.i. Molekulas ķīmiskās īpašības nosaka pēc tās veidojošo atomu sastāvs, to skaits un ķīmiskā struktūra.

Aleksandrs Mihailovičs BUTLEROV (18281886) - profesors, akadēmiķis izveidoja ķīmiskās struktūras teoriju, lielu lomu rūpnieciskās organiskās sintēzes attīstībā. Vadoties pēc šīs teorijas, zinātnieks prognozēja un sintezēja izobutānu, izopentānu, izobutilenu un citas vielas. Vispirms viņš veica terciāro spirtu sintēzi, proti: nepiesātinātu ogļūdeņražu hidratācija, jo īpaši etilēns, kas ir viena no mūsdienu rūpnieciskajām metodēm etanola ražošanai; izobutilēna dimerizācija, kas ir pamats izokvātāna, kas ir vērtīga motora degvielas sastāvdaļa, sagatavošanai un nepiesātinātu ogļūdeņražu polimerizācijas reakcijai; saldinātas vielas sintēze, kurai bija svarīga teorētiska nozīme. Butlerov radīja lielisku lielisku ķīmiķu skolu. "Ķīmijā ir Butlerova skola, Butlerova virziens" (DI Mendelejevs).

Saskaņā ar Butlerovs teikto, katrai vielai ir tikai viena formula, kas patiešām atspoguļo molekulu ķīmisko saišu sastāvu un secību. Formulas, kas atspoguļo atomu savienojumu secību molekulās, sauc par strukturālām. Viņi sniedz priekšstatu par ķīmisko struktūru, bet neparāda atomu izvietojumu kosmosā.

Piemēram, metilspirta molekulā ir struktūra:

Tā atomi ir savstarpēji savienoti atbilstoši to valencei noteiktā secībā, kas savstarpēji ietekmē viens otru. Butlerovs nošķir tiešo un netiešo ("ķīmiski netraucēti viens otru") savstarpējo aatomu ietekmi. Aktīva tiešā ietekme izpaužas aktīvāk. Tādējādi skābeklis spirta molekulā tieši ietekmē hidroksilgrupas oglekli un ūdeņradi un netieši metilgrupas (CH3 grupas) ūdeņraža atomus, tādēļ hidroksilgrupas ūdeņraža atoms ir viegli nomainīts ar metālu.

Atomu savstarpējā ietekme ir vērojama neorganisko savienojumu molekulās. Butlerov sniedz šo piemēru. Salīdzinot vielas HCl, H2O un NH3 ar otru, var atzīmēt to dažādās ķīmiskās īpašības, lai gan tās satur vienu un to pašu elementu - ūdeņradi. Tātad, tie atšķirīgi mainās indikatora krāsa - lakmusa; ūdeņradis sālsskābē viegli tiek aizstāts ar metālu, ūdenī - tikai aktīvo metālu iedarbībā, amonjakā aizstāšana notiek ļoti grūti. Tas ietekmē hlora atomu, skābekļa un slāpekļa atšķirīgo ietekmi uz ūdeņraža atomus.

Tādējādi ķīmiskā struktūra, atomu savstarpējā ietekme molekulās raksturo vielas ķīmiskās īpašības.

Molekulās oglekļa atomi var savstarpēji pievienoties citā secībā, tie var veidot taisnu vai sazarotu ķēdi vai ciklu:

HHHHH HHHH

HCCCCCH HCCCCH

HHHHH HCHH HCC

HHH HH H

   Butlerovs uzskatīja, ka vielas ķīmisko struktūru var noteikt ar ķīmiskām transformācijām (sintēze, sadalīšanās, atomu grupu vai atsevišķu atomu atrašana).

Tas ir solis uz priekšu, saka Butlerovs, jo viņš parādīs, "cik ķīmiskās vielas īpašības ir atkarīgas no ķīmiskās struktūras," kāda veida mijiedarbības atomu var būt mijiedarbībā.

Butlerova ideja par ķīmisko metožu izmantošanu, lai noteiktu vielu molekulu struktūru, izrādījās auglīga. Tas pārliecina lielu ķīmijas eksperimentu, ko viņš un viņa studenti veic, lai pierādītu ķīmiskās struktūras teoriju. Teorētiskais pierādījums ir izomerizācijas jēdziens.

Butlerov ne tikai izskaidro izomerizācijas būtību, pamatojoties uz viņa radīto ķīmiskās struktūras teoriju, bet arī paredzēja izomēru esamību un sintezēja tos. Tātad viņš vispirms prognozēja piesātinātu ogļūdeņražu un sintezētā izobutāna izomerismu (jau zināms butāns):

HCCCCH

   Butlerov sintezēja viņa prognozēto izobutilēnu:

veica daudzus citus sintēzes, kas tiks apspriesti attiecīgajās nodaļās.

Tādējādi vielas ķīmisko struktūru var vērtēt, pamatojoties uz reakcijām, kas ar to notiek. Zinātnieks arī norādīja, ka saskaņā ar vielas ķīmisko struktūru var uzskatīt ķīmiskās īpašības: "... Ar pietiekamu varbūtību bieži vien ir iespējams izdarīt secinājumus par vielas ķīmisko struktūru tās transformācijās un, otrādi, zināmā mērā paredzēt ķermeņa īpašības, kurām ir noteikta , zināmā ķīmiskā struktūra "(2. sējums, 441. lpp.).

Ķīmiskās struktūras teorija pastāvīgi attīstās. Savā ziņojumā "Ķīmiskās struktūras teorijas mūsdienu vērtība" (1879) Butlerovs atzīmēja, ka ķīmisko savienojumu jēdziens pēdējo 20 gadu laikā ir mainījies "būtiski" siltuma teorijas ietekmē, enerģijas jēdziena attīstībā. Viņš uzskatīja, ka katrai vielai ir zināms enerģijas daudzums, kas reakcijas laikā mainās (atbrīvo, piemēram, siltuma veidā), ka atomiem ir milzīga ķīmiska enerģija. Materiāla Butlerov enerģija saistīta ar atomu kustību. No šejienes viņš izdarīja secinājumu par ķīmiskā savienojuma dinamismu, kur atomi atrodas "mobilā līdzsvara stāvoklī" (atomiem ir dažādi kustības virzieni un nevienmērīgs ātrums, bet "to kustībā tie ir ciešā, lielākā vai mazākā atkarībā").

Pamatojoties uz iepriekš minēto, jūs varat noteikt ķīmiskās struktūras teorijas galvenos noteikumus:

1. Molekulos esošie atomi ir savienoti noteiktā secībā ar ķīmiskām saitēm atbilstoši to valencei un ķīmiski mijiedarbojas viens ar otru. "Šo mijiedarbības secību var saukt par daļiņas ķīmisko struktūru" (AM Butlerovs).

2. Vielu fizikālās un ķīmiskās īpašības ir atkarīgas no to sastāva (kvalitatīvā un kvantitatīvā) un ķīmiskās struktūras (atomu saistīšanas kārtība un raksturs).

3. Atome un atomu grupas, kas veido vielas molekulas, savstarpēji ietekmē otru. Atomu savstarpējā ietekme var būt tieša un netieša. Aktīva tiešā savstarpējā ietekme izpaužas aktīvāk. Atomu savstarpējā ietekme nosaka savienojumu ķīmiskās īpašības.

4. Savienojuma ķīmisko struktūru var noteikt, izmantojot ķīmiskas metodes (izmantojot ķīmiskās reakcijas), un, savukārt, tās ķīmiskās īpašības var novērtēt ar savienojuma izveidoto ķīmisko struktūru.

5. Savienojuma ķīmiskā struktūra atbilst vienai struktūrformulai, kas atspoguļo visas tās ķīmiskās īpašības.

6. Organisko savienojumu molekulām, kaut arī nemainīgā kustībā ir noteikts enerģijas daudzums, kas mainās reakcijas procesā.

Visi šie noteikumi tiks apspriesti turpmākajās nodaļās.

1.1.3. ORGANISKĀS ĶĪMISKĀS STRUKTŪRAS TEORIJAS NOZĪME

SAVIENOJUMI

Vairāk nekā 130 gadus ir izveidojusies ķīmiskās struktūras teorija. Viņa stingri iestājās zinātnē, kļuva par organiskās ķīmijas pamatu. Teorijas pamatideja - organisko vielu īpašību atkarība no to sastāva un ķīmiskās struktūras - vienādi attiecas arī uz neorganiskajiem savienojumiem.

Ķīmiskās struktūras teorija ļāva izskaidrot daudzus faktus, kas uzkrāti organisko ķīmiju 19. gadsimta otrās puses sākumā, galvenokārt izomerizācijas fenomenam. Viņa ir izvirzījusi ķīmiskās metodes, ar kuras palīdzību molekulās ir iespējams noteikt atomu savienojumu secību - ir pierādīta izziņas iespēja ar "vielas sadalīšanu";

teorija ļauj prognozēt organisko savienojumu īpašības, pamatojoties uz to struktūru; atļauts izskaidrot organisko savienojumu daudzveidību; deva spēcīgu impulsu organisko savienojumu sintēzei, organiskās sintēzes nozares attīstībai (spirtu, ēteru, karbonskābju, krāsvielu, zāļu uc) sintēze.

Savienojumu ķīmiskās struktūras teorija radīja jaunu atomu-molekulu teorijā:

atomu izvietojuma secība molekulās, īpašību atkarība no vielu molekulu struktūras.

Butlerovs uzskatīja, ka jebkura zinātniskā teorija ir tikai noteikta vēsturiski noteikta loma objektīvās patiesības zināšanā, dabas dabas likumu zināšanās, ka tā, lai cik perfekta, tikai tuvina absolūto patiesību. No šīm vietām viņš novērtēja teoriju, kuru viņš radīja. Viņš tomēr dziļi izprot ķīmiskās struktūras teorijas nozīmīgumu, tomēr atzīmēja, ka teorija nav absolūta rakstura, ka ar ķīmijas attīstību uzkrāsies fakti, kas nevar iekļūt tās sistēmā, un zinātnes attīstība būs atkarīga no tā, kas: teorijas, un šeit, protams, ir trūkumi, nepilnības, ir fakti, kas precīzi neatbilst ķīmiskās struktūras jēdzienam. Protams, īpaši būtu vēlams reproducēt šādus konkrētus faktus: fakti, kas nav izskaidrojami ar esošajām teorijām, visvairāk ragi zinātnei, to izstrādi lielākoties gaidāms tās attīstību tuvākajā nākotnē, "(1. sēj., 380 lpp.).

Līdz ar to zinātnes attīstību izraisa pretruna starp novecojušiem vispārinājumiem (teorijām) un jauniem faktiem.

Katrai teorijai, pēc Butlerova domām, ir piemērojamības robežas. Tātad ķīmiskās struktūras teorija ir pievienota, kad runa ir par vielas molekulāro struktūru. Butlerov ķīmijas struktūras teoriju uzskatīja par privātu teoriju, kas ar zinātnes attīstību kļūs par daļu no vispārīgākas teorijas. Patiešām, ķīmiskās struktūras teorija mūsdienās tika iekļauta kā daļa no vispārējās teorijas - jautājuma struktūras teorijas.

Saskaņā ar tās saturu ķīmiskās struktūras teorija ir materiālistiska. Tā atzīst aktīvu un molekulu reālo eksistenci, to kustību, iespēju zināt materiāla struktūru, realitātes zināšanas. Butlerovs iebilda pret mēģinājumiem teoriju nojaukt no prakses, kā arī pret tiem, kuri noliedza teorijas nozīmi. Tomēr viņš bija pret aklu ticību zinātniskajām teorijām.

Zinātnieks uzskatīja, ka ķīmiskās struktūras teorija attīstīsies, un tā patiešām attīstījās, pamatojoties uz elektroniskajiem un telpiskajiem jēdzieniem.

1.2 ELEKTRONISKĀ UN TELPĀ STRUKTŪRA

ORGANISKIE SAVIENOJUMI

   Ķīmija kā zinātne kopš Butlerova laikiem ir aizgājusi tālu uz priekšu. Pateicoties fizikas attīstībai, tika izveidota atomu elektroniskā struktūra, kas ļāva dziļāk iekļūt ķīmisko saišu dabā. 1916. gadā V. Kossels ierosināja, ka ķīmiskās saites veidošanās laikā rodas elektronu pāreja no viena atoma uz otru un parādās pretēji lādētas daļiņas (katjoni un anjons), kas piesaista viens otru. Tas bija izskaidrojums neorganisko savienojumu raksturīgajām jonālajām (heteropolārām, elektrovalantām) saistībām.

Bija skaidrs, ka šis skaidrojums nav piemērots obligāciju raksturošanai ūdeņraža, hlora, metāna un vispārīgi organisko savienojumu molekulās. Šo saišu ķīmiskā saite tiek saukta par kovalentu. Izpratnes pamatā bija 1913.-1920.

G. Lewis un I. Langmuir norādīja uz astoņu elektronu grupu - elektronu okteta īpašo lomu - un iespēju izveidot stabilu oktetu ne tikai ar pārraidi, bet arī ģenerējot elektronus. Balstoties uz šīm idejām, klasiskās ķīmiskās struktūras teorijas valences līnija saņēma fizisku interpretāciju kā elektronu pāra, kas satur ķīmisko saikni starp atomiem. Tādējādi metāna elektroniskajā formā ūdeņraža atomi iegūst pilnīgu divu elektronu apvalku un oglekļa atomu - stabilu elektronu oktetu.

Oglekļa atomu spēja savstarpēji savienoties var izskaidrot ar faktu, ka ogleklis ir ķīmisko elementu periodiskās tabulas otrajā periodā, tā rādiuss ir salīdzinoši mazs (0,062 nm). Ķīmiskajās reakcijās ir grūti pilnībā atdalīt četrvalentus elektronus uz oglekļa atomu vai pievienot daudzus citus atomus pirms okteta izveidošanas. Tas var izskaidrot, ka oglekļa atomi var viegli veidot kovalentās saites.

1926. gadā E. Šrīdingers ierosināja kvantu mehānisko teoriju, saskaņā ar kuru elektronam piemīt ne tikai daļiņu, bet arī viļņu īpašības; zinātnieks aprakstīja elektronu kustību atkarībā no enerģijas. Šī teorija ļauj dziļāk izprast atomu un molekulu struktūru, lai gan tajā nav precīzas atbildes par elektrona atradi noteiktā brīdī, kā arī par tā ātrumu; tas sniedz atbildi par varbūtību atrast elektronu jebkurā kosmiskajā telpā, kas atrodas ap atomu kodolu. Vieta, kurā visticamāk atrodams elektrons, ir orbītā pce. 1.1. s-orbitāla ielej.

Ir dažādi orbitāli atkarībā no elektronu enerģijas, kas atšķiras pēc izmēra, formas un enerģijas.

Tā kā elektronam ir lielāks ātrums, to var attēlot kā "smērējamu" mākoņa formā. Mākoņa forma ir identiska orbitāļu formai. Augsts elektronu blīvums mākonī, kur visticamāk būs elektrons. 1s-orbitālim ir viszemākā enerģijas rezerve, tā ir sfēriska forma (1.1. Att.), Kuras centrā ir atomu kodols. Orbitālajā nav precīzas robežas, bet viņi uzskata, ka elektronu lielāko daļu laika (95%) atrodas ap kodolu.

2s-Orbital ir arī sfēriska forma, bet ir virsma. 1.2. Savstarpēji perpendikulāri augstākajai enerģijai nekā ls orbītā, kopš tas atrodas pie p-orbītas stāvokļa tālāk no kodola (elektrostatiskā spēks samazinās). Tad ir trīs 2p-orbitāli ar vienādu enerģiju, kam ir hanteles forma. Hantelis sastāv no divām daļām, starp kurām ir atoma kodols. Orbitāļi ir savstarpēji perpendikulāri (1.2. Attēls) pa telpisko koordinātu trīs asīm (x, y, z).

Pastāv noteikums, kas nosaka elektronu sadalījumu atomā, t.i. elektronu atomu konfigurācija. Šis ir princips vai V. Pauli (1925) aizlieguma princips, saskaņā ar kuru konkrētu elektronu orbitālu var aizņemt tikai divi elektroni ar pretējiem spiniem. Šādus elektronus sauc par pārī. Elektroni ar vienādi vērstiem spiniem mēdz pārvietoties viens no otra līdz maksimālajam attālumam.

Apsveriet oglekļa atomu struktūru, pamatojoties uz kvantu mehāniskām koncepcijām.

Pirmā atoma enerģijas līmenī ir divi elektroni, otrajā - četri elektroni.

Electronic formula struktūra no oglekļa atomiem var būt rakstīts kā: 1s2, 2s2, 2p2, kur 1. un 2. attēls pirms burti norāda skaitu elektronisko līmenī (vērtības galvenais kvantu skaitlis n), burti s un p - simboli apakšlīmeņi (skaitliskās vērtības orbitālās kvantu skaitlis l ), skaitļi burtu augšpusē norāda elektronu skaitu apakšlīmenī. Tātad pirmajā oglekļa atoma enerģijas līmenī ir divi elektroni - 1s2, otrajā līmenī ir divi elektroni s-apakšlīmeņa (2s2) un divi elektroni pie p-apakšlīmeņa (2p2).

Elektronu sadalījumu kvantu šūnās (orbitālos) oglekļa atomam var attēlot šādi:

Bultas virziens norāda elektronu griešanās virzienu.

Šajā pētījumā oglekļa savienojumu, mēs atsauksies uz ārējo (valence) elektronu līmenis oglekļa atomiem, kurās ir divi elektroni (2s2) ar antiparallel spins (pāru elektroniem vai vientuļš elektronu pāri), un divi nepāra relektrona viens brīvs orbītas (2rZ).

Vienasitāti nosaka nesajaudušu elektronu skaits, ir divi oglekļa atomi (2pX un 2pU), t.i. savienojumos esošais ogleklis ir divvērtīgs. Faktiski organiskajos savienojumos tas ir tetravalents, ķīmiskos apstākļos tas tika noteikts XIX gs. Tas izskaidrojams ar to, ka viens no 2s2 elektroniem nokļūst uz brīvo orbitālu (2pZ). Tagad uz ierosinātā oglekļa atoma ir četri nesaraujotie elektroni:

Oglekļa atoms var izpausties četrās vērtībās un veidot ķīmiskās saites. Bet savienojumi ir atšķirīgi, jo dažādi elektroni, dažādi orbitāli. Trīs 2-orbitāli var pārklāties ar triju ūdeņraža atomu s-orbitaliem, veidojot spēcīgas saites, kad oglekļa atoma 2-orbitali pārklājas ar ceturtā ūdeņraža atoma s-orbitālu, var veidoties saite, kas atšķiras no enerģijas, kas rodas no citām saitēm. Tajā pašā laikā ESS ķīmisko saišu ķīmisko saišu izturība un citi rādītāji attiecībā uz metānu, tetrahloroglekli un citiem (kur E ir elements) ir pierādīti gan ķīmiski, gan fizikāli.

Izeju no grūtībām izteica slavenais amerikāņu ķīmiķis L. Pauling. Viņš izteica pieņēmumu, ka tā pati saikne ar izturību ir jāpamato ar orbitālu hibridizāciju, t.i. sajaucot dažādus orbitālus un izlīdzinot tos formā un enerģijā.

Hibrīdie orbitāli atšķiras no nehibrīda formas: to forma ir neregulāra astoņa forma, izstiepta vienā virzienā (tās bieži saka bumbierveida vai hanteles formas formu). 1.3. Attēlā parādīts hibrīda orbitāļu veidošanās.

Ir trīs veidu hibridizācija: sp3-, sp2- un sp-. Ja hibrīda orbitāles veidojas, sajaucot vienu s-elektronu un trīs p-elektronus - tas ir sp3-hibridizācija, ja ir hibrīds 1.3. Hibrīda orbitāļu veidošanās shēma Orbitāļi veidojas no viena s-elektrona un diviem p-elektroniem - tā ir sp2 hibridizācija, visbeidzot hibrīda orbitāļu veidošanos ar vienu s-elektronu un vienu p-elektronu sauc par sp-hibridizāciju. Sp3 hibridizācijas (pirmais valences stāvoklis) oglekļa atoma stāvoklis ir raksturīgs piesātinātajiem ogļūdeņražiem un to atvasinājumiem, sp2 un sp hibridizācija (attiecīgi otrais un trešais valences stāvoklis) ir raksturīga nepiesātinātiem savienojumiem.

Atomu orbitāļu pārklāšanās - obligāciju veidošanās - notiek dažādos veidos. Ja orbītas pārklājas pa taisnu līniju, kas savieno atomu kodolu centrus, iegūto saiti sauc par (sigma) saiti. Šāda saikne veidojas, kad s- un hibrīdu orbitāles pārklājas:

Atomu orbitāļu pārklāšanās var notikt plaknē, kas ir perpendikulāra π-savienojumam, ir pieņemts izsaukt šādu savienojumu (pi) savienojumu. To parasti veido pārklāšanās ar hibrīdiem p-orbitaliem, kas izvietoti paralēli viens otram:

P-orbitāļu pārklāšanos parasti var attēlot līnijas, kas savieno hanteles:

Saites stiprība ir atkarīga no orbitāļu pārklāšanās pakāpes: jo lielāka to pārklāšanās, jo lielāks ir elektronu blīvums telpā starp atomu kodoliem, jo ​​spēcīgāks ir kodi, un jo spēcīgāka ir ķīmiskā saite. Orbitālu pārklāšanās reģions ir daudz lielāks attiecībā uz obligāciju nekā obligāciju.

Ja saites starp atomiem veido viens elektronu pāri ar pretējo griešanos, tad šādu saiti sauc par vienotu vai vienkāršu, tas ir saite. Ja saiti starp diviem atomiem veido divi elektronu pāri, tad šo saiti sauc dubultā (C = C), ja saiti veido trīs pāri elektroni, tad šo saiti sauc par trīskāršu (CC). Divkāršās un trīskāršās saites tiek sauktas par vairākkārtējām. Viņu izglītība būs struktūra. Zinot elektronu blīvuma sadalījumu savienojumu molekulās, mēs varam secināt, ka tie ir balstīti uz elektroniskām attēliem.

Ķīmiskās saites elektroniskā daba ļāva dziļāk pārbaudīt ķīmiskās reakcijas, atklāt to rašanās mehānismus. To telpiskā struktūra ir tieši saistīta ar vielas ķīmisko un elektronisko struktūru. Ķīmiskās struktūras teorija, kā zināms, uzskata tikai par atomu saistīšanas secību molekulās, īpašību atkarību no ķīmiskās struktūras, bet tas neattiecas uz atomu telpisko izvietojumu savienojumu molekulās. Butlerovs uzskatīja, ka pierādījums par telpisko struktūru nepieciešami pierādījumi, eksperimentālie dati. Tomēr viņš apgalvoja iespēju uzzināt vielu molekulu telpisko struktūru: "... ja atomi patiešām eksistē, tad es nesaprotu, kāpēc visiem mūsu mēģinājumiem noteikt to telpisko atrašanās vietu vajadzētu būt ... veltīgai" (1863).

Ideja par organisko savienojumu telpisko (stereochemisko) struktūru 1874. gadā attīstījās holandiešu zinātnieks Ya.G. Vant-Goff un, neatkarīgi no viņa, franču zinātnieks A. Le Bels. Viņu ideja bija tāda, ka četri aizstājēji atrodas simetriski iedomātas tetraedra stūrī ap tetravalentu oglekļa atomu, t.i. molekulu telpiskā struktūra ir saistīta ar oglekļa atomu valences saišu specifisko orientāciju. To var redzēt metāna molekulas piemērā (1.4. Att.).

Izteiktā telpiskās struktūras ideja bija nekas vairāk kā hipotēze. Nākamā zinātnes attīstība deva šo hipotēzi par stabilu fizisko pamatu: izmantojot fizikālās metodes (rentgena staru, elektronu difrakciju), kļuva iespējams noteikt atomu kodolu molekulā, attālumus starp tiem, valences leņķus, t.i. iegūt reālu ainu par atomu izvietojumu molekulā, tās ģeometriju.

1.3 KOPĒJĀS SAVIENOJUMA RAKSTUROJUMS

   Kovalento saiti raksturo šādi fizikālie parametri: enerģija, garums, telpiskā virzība, polaritāte un polarizējamība (1.1. Tabula).

Ir zināms, ka kovalento saišu veidošanās starp atomiem ir saistīta ar enerģijas izdalīšanu, ko sauc par saistošo enerģiju. Saistošā enerģija norāda tās spēku un mēra kilodžoulos uz molu (kJ / mol). Saistītās enerģijas mērījums bieži tiek uzskatīts par enerģijas daudzumu, kas tiek patērēts tās plaisai. Piemēram, CCl saistīšanās enerģija ir 240 kJ / mol. Saistīšanās enerģija ir atkarīga no saistīto atomu veida un saites veida.

Kovalento saiti raksturo noteikts garums - attālums starp atomu kodolu centriem. Tādējādi saites garums BUT tiek izteikts ar vērtību 0,096 nm.

Kvalences saites, kas veidojas no polivalenta atomiem, ir noteiktā telpiskā virzienā; saite leņķī veido starp tāda atoma kovalento saišu virzieniem (HON gadījumā leņķis ir 105 °).

Daudzas vielu molekulas sastāv no vienādiem pozitīvo un negatīvo daudzumu skaitļiem un parasti ir elektriski neitrāls. Tajā pašā laikā viņiem kā tādiem ir pozitīvu un negatīvu parādu centri. Šie centri var sakrist (šādas molekulas būs nepolāras) vai arī tās nesakritīs (šādas molekulas būs polāras). Veidošanās polāro molekulu - rezultāts polarizācijas obligācijas, jo atomiem veido molekulas var glabāt dažādas afinitāte pret elektroni (dažādi Elektronegativitāte) Ņemot vērā dažādās electronegativities no atomiem molekulā (1.2. Tabula) un var sadalīt simetrijas maksas sadalījumu: viens atoms iegūst daļēju negatīva lādiņu, kas rodas elektronu blīvuma maiņas dēļ, citi atomi zaudē daļu sava elektronu blīvuma un iegūst daļēju pozitīvu lādiņu. Šīs daļējās maksas 1.1. Tabula. Kovalento saišu vai elektronu lādēšanas frakcijas fiziskās īpašības apzīmē ar + un - (- grieķu. "Delta"). Piemēram:

1.2. Tabula. Dažu ķīmisko elementu elektrodaizstājamības relatīvie lielumi () (saskaņā ar Paulingu) Kovalento saišu polaritāte ir to vissvarīgākais īpašums, kas nosaka molekulas reaktivitāti. Kad obligācijas ir polarizētas, rodas dipols - divi pretēji uzlādēti elektriskie stabi, kas atrodas noteiktā attālumā. Dipolu raksturo dipola moments - lādiņa produkts (e) un attālums (l) starp pozitīvo un negatīvo strāvas centru:

brīža ir vektoru daudzums, jo to raksturo ne tikai skaitliskā vērtība, bet arī virziens. Dipola momentu uzskata par vektoru, kas virzās no pozitīvo lādiņu centra uz negatīvo maksājumu centru. Hlora hlorīdā elektronu blīvums vairāk tiek novirzīts hlora atomam, molekulas dipola moments (tajā pašā laikā tas būs HCl saites dipola moments) ir vienāds ar 1,03 D. H Cl Fig. 1.5. Ūdens molekulas dipola moments no atomelektromativitātes, bet arī no molekulas ģeometrijas. Ūdens dipola moments tiek definēts kā NO oksidēšanas saišu momentu vektors, tas ir vienāds ar 1,84 D (1.5. Att.).

Dipola moments molekulu oglekļa oksīda (IV) ir vienāds ar nulli, lai gan tas satur polāro saites, bet vektori dipola momentiem individuālo oglekļa-skābekļa pretējā virzienā, un, pievienojot to savstarpēji anulēt OCO Y (CH4) un tetrahloroglekļa (CCl4), dipola moments ir nulle . Atsevišķas saites, piemēram, oglekļa tetrahlorīds, ir polāro, bet tetraedriskās formas simetrijas dēļ tās kompensē viens otru:

Kovalento saišu svarīga īpašība ir to polarizējamība, spēja mainīt polaritāti ārējā elektromagnētiskā lauka ietekmē. Šādu efektu var izdarīt arī daļiņas, kas ķīmiskās reakcijas laikā tuvojas molekulai. Tāpēc polarizējamība bieži ir svarīgāka ķīmiskajām transformācijām nekā polaritāte.

Šīs ir kovalento saišu vissvarīgākās fiziskās īpašības. To skaitliskās vērtības, uz kurām jālieto, ir norādītas 1.11.3. Tabulā.

1.3. Tabula Dažu organisko savienojumu dipola moments H - CC - H CH3 - CCH C2H5 - CCH C3H7 - CCH C4H9 - CСН

1.4 ĶĪMISKO REAKCIJU VEIDI AR ORGANISKU

VIELAS

   Organiskajā ķīmijā, tāpat kā neorganiskajās, ķīmiskās reakcijas var klasificēt pēc rezultātiem: aizstāšana, pievienošana, šķelšanās, sadalīšanās, apmaiņas reakcijas.

Turklāt ir daudz īpašu reakciju, kas raksturīga organiskām vielām, un mēs iepazīsimies ar to, kā mēs pētām organisko ķīmiju.

Mūsdienu organiskās ķīmijas reakcijas tiek klasificētas pēc to mehānismiem. Reakcijas mehānisms atklāj elementāru pārrāvuma darbību secību un ķīmisko saišu veidošanos, kas noved pie sākotnējās vielas pārveidošanas galaproduktā. Lai pētītu reakcijas mehānismu, ir jāatklāj virkne secīgu starpposmu, kas noved pie reakcijas produkta. Zināšanas par reakcijas mehānismu ļauj to kontrolēt, lai iegūtu vēlamo vēlamo produktu.

Reakciju klasifikācija pēc mehānismiem balstās uz kovalento saišu pārtraukuma veidu. Ir divkāršs saišu pārtraukums.

1. Homolītisks (grieķu homos - vienāds, identisks, kopīgs) kovalento saišu pārtraukums. Saistošais elektronu pāris ir sadalīts puse starp saites atomiem:

Īpašs piemērs:

Katrai daļai (atoms) vai atomu grupai ir viens nepāra savienojums ar elektronu; tos sauc par brīvajiem radikāļiem. Radikāļiem nav maksas, tie ir ļoti aktīvi, nestabili un ātri nonāk tālākos pārveidojumos. Tādējādi metilesteri un ūdeņraža atoms var pārvērsties stabilos produktos:

Parasti nepolāra vai zema polāra kovalento saiti (SS, CH un citi) tiek pakļauti radikālai pārrāvumam augstā temperatūrā, gaismas vai radioaktīvā starojuma iedarbībā.

  2. Heterolītisks (grieķu. Heteros - vēl viens, neviendabīgs) plaisas kovalentās saites.

Attiecībā uz kovalento saišu heterolītisku pārrāvumu, saistošais elektronu pāri iet uz vienu no molekulas fragmentiem, iegūstot katijonu un anjonu:

Īpašs piemērs:

Spēcīgi polāras un viegli polarizētas saites (NO, CI un citi) ir pakļauti heterolītisku pārrāvumu. To veicina šķīdinātāji ar augstu polaritāti.

Izveidotie joni mijiedarbojas ar daļiņām, kurām ir pretējs lādiņš. Tādējādi metilkatija viegli reaģē ar daļiņām ar daļēju vai pilnīgu negatīvu lādiņu (OH, CN, Cl un citi). Šādas daļiņas sauc par nukleofiliskiem reaģentiem ("kodolu mīlošie").

Ja saišu heterolītiskais sadalījums var veidot organiskus anjonus (karbanjonus):

Karbanjoni ir nestabili, tie mijiedarbojas ar daļiņām ar pilnīgu vai daļēju pozitīvu lādiņu (H +, NO2 +, SO3H + un citi). Šādas daļiņas sauc par elektrofiliskiem reaģentiem ("elektronu mīlošie").

Organiskajos savienojumos var konstatēt elektrofilu un nukleofīlo reaģentu uzbrukuma centrus. Piemēram:

Būtu jānošķir neorganiskie un organiskie joni: neorganiskie joni, kas radušies sāls, bāzes vai skābes disociācijas rezultātā, pirms un pēc reakcijas atrodas ūdens šķīdumos: organiskās ioniskās daļiņas parādās tikai reakcijas brīdī. Daudzos gadījumos ir pareizi vispār runāt nevis par brīviem joniem, bet gan par ļoti polarizētām molekulām.

Tādējādi reakcijas var turpināties ar radikāliem vai joniskiem mehānismiem, kas tiks aplūkoti attiecīgajās nodaļās.

Reakcijām ar organiskām vielām ir šāda iezīme: reakcijas laikā parasti tiek nobloķēta viena saite. Šo funkciju pēdējā gadsimtā atzīmēja Butlerovs un to sauca par vismazāko strukturālo izmaiņu principu.

1.5. ENERĢIJAS ĶĪMISKĀS REAKCIJAS

   Kas nepieciešams reakcijai? Pirmkārt, reaģējošām molekulām jāsaskaras, un jāatbrīvojas no minimāla enerģijas daudzuma.

Tomēr to sadursme ir iespējama, ja molekulām ir pietiekama enerģija. Enerģija, kas molekulām ir nepieciešama, lai to sadursme izraisītu jaunas vielas veidošanos, sauc par konkrētās reakcijas aktivācijas enerģiju (Eact). Molekulas ar šādu enerģiju sauc par aktīvām molekulām. Liekās enerģijas avots ir kustīgo daļiņu kinētiskā enerģija. Aktivācijas enerģiju izsaka kJ / mol.

Otrkārt, molekulām (daļiņām) jābūt orientētām attiecīgi.

Tāpēc ķīmiskajai reakcijai nepieciešama molekulu sadursme ar pietiekamu enerģiju (Eact) un piemērotu orientāciju.

Vispārīgi apsveriet reakcijas gaitu un šīs enerģijas izmaiņas. Piemēram, mēs izmantojam līdzsvara reakciju, kur A2 un B2 ir izejmateriālu molekulas, kas sastāv no diviem atomiem vai daļiņām, AB ir reakcijas produkta molekulas.

Molekulas A2 un B2, tuvojoties, var reaģēt, ja tām ir pietiekami daudz enerģijas. Kad viņi tuvojas, tiek izveidots pārejas stāvoklis vai aktīvs komplekss. Tā veidošanai nepieciešams iztērēt noteiktu enerģiju, ko sauc par aktivācijas enerģiju.

Apsveriet pārejas stāvokļa veidošanos. Tā kā prekursora molekulas tuvojas viena otrai, notiek AA un BB saišu atslāņošanās; tie, šķiet, ir izstiepti, bet nav pilnībā salauzti, un jaunais AB savienojums tikai sāk veidoties, bet vēl nav pilnībā izveidots. Shematiski pārejas stāvokli var attēlot kā:

Reakcijas enerģijas izmaiņas ir parādītas 1.6. Attēlā. Diagrammas horizontālā ass atspoguļo reakcijas gaitu, vertikālā ass attēlo potenciālo enerģiju, līkne apraksta mijiedarbības molekulu potenciālās enerģijas izmaiņas.

Sākotnējā reakcijas periodā reaģējošās sistēmas potenciālā enerģija pakāpeniski palielinās no sākotnējās vērtības (Enach) līdz maksimālajam līmenim, kas atbilst pārejas stāvoklim, tad potenciālā enerģija sāk samazināties, sasniedzot Econ reakcijas beigās. Pārejas stāvokļa esamības laiks ir neliels, apmēram 10-13 gadi.

No diagrammas izriet, ka aktivācijas enerģija (Eakt) ir vienmērība starp pārpilnības enerģiju. 1.6. Enerģijas pārmaiņas sākuma stāvokļa reakcijā un izejmateriālu anergijā (Eac) ir enerģijas barjera izejmateriāliem. Atšķirība starp izejmateriālu enerģiju un gala reakcijas produktu enerģiju parāda reakcijas termisko efektu.

Attēlā Econ ir zemāks par Enach: tas atbilst eksotermiskajai reakcijai, kurā reakcijas produktam ir mazāks enerģijas daudzums nekā oriģinālajai vielai (un līdz ar to arī stabilākai), un daļa no enerģijas tiek izvadīta vidē (parasti siltuma formā).

Endotermiskās reakcijas gadījumā Econ būs augstāks nekā Enach (gala produkts ir bagātāks ar enerģiju nekā sākotnējais); reakcija notiek ar siltuma absorbciju, pārējais attēls ir līdzīgs.

Vai ir iespējams samazināt enerģijas barjeru pārejas stāvokļa veidošanā? Izrādās, ka to var izdarīt, izmantojot katalizatoru. Katalizatora iedarbība ir parādīta arī 1.6. Attēlā.

Cietā līkne A attēlo reakcijas enerģētisko profilu bez katalizatora.

Punktētā līnija B ir reakcijas enerģētiskais profils, piedaloties katalizatoram. Katalizatora klātbūtnē veidojas vēl viens aktivēts komplekss, un pārejas stāvokļa enerģija samazinās. Barjera var pārvarēt vairāk daļiņu, reakcijas ātrums palielinās. 1.6. Attēlā redzams, ka priekšējo un reverso reakciju aktivācijas enerģija ir atšķirīga, tomēr gan priekšējās, gan reversās reakcijās katalizatora ieviešana pazemina aktivācijas enerģiju par tādu pašu vērtību. Tāpēc katalizators vienādi paātrina priekšējās un reversās reakcijas. Tas arī nozīmē, ka katalizators nevar mainīt atgriezeniskās reakcijas līdzsvaru un var tikai paātrināt tā izveidošanu.

Organiskajās molekulās būtisku daļu aizņem ogļūdeņraža radikāls, kas vairumā gadījumu nepiedalās reakcijā: kad saskaras ar to ogļūdeņraža radikāļiem, organiskās molekulas nereaģē. Organisko molekulu aktīvā daļa ir funkcionālās grupas (OH hidroksilgrupa, C = O karbonilgrupa, COOH karboksilgrupa un citi), kas ir reakcijas centri.

Lai reakcija notiktu, piedaloties organiskajiem savienojumiem, reaģents jāpiesaista šīs molekulas reakcijas centram; reakcijās starp divām organiskām molekulām, to reakciju centriem vajadzētu saplūst. Tas nozīmē, ka reakcijas gaitā molekulām jāuzņemas noteiktas pozīcijas, vajadzības gadījumā jābūt orientētām, izveidojot pārejas stāvokli.

Nav nejauši ņemta līdzsvara reakcija, lai ņemtu vērā pārejas stāvokli: organiskās ķīmijas apstākļos ir daudz šādu reakciju.

Atgriezīsimies pie siltuma efekta jēdziena. Ir zināms, ka katrai vielai raksturīgs zināms daudzums enerģijas, kas sastāv no kinētikas un potenciāla (tas ir saistīts ar daļiņu piesaisti un atgrūšanos). Iekšējā enerģija ir atkarīga no vielas stāvokļa, tā mainās ķīmisko reakciju laikā un to nosaka siltuma efekts. Zinātnē siltuma efektu pastāvīgā spiedienā sauc par entalpiju, un to apzīmē ar burtu N. Etanalģijas izmaiņas ir apzīmētas ar N. Entāpija ir vielas uzkrāšanās mērījums, tas mainās ar temperatūras un spiediena izmaiņām.

Ja reaģentu entalpija ir lielāka par reakcijas produktu entalpiju, reakcija notiek ar siltuma izdalīšanos un otrādi. Piemēram, ūdens tvaiku reakcijas ar akmeņoglēm ir saistītas ar siltuma absorbciju 136 kJ / mol:

tādēļ iegūtajiem produktiem ir lielāka entalpija nekā reaģenti:

Jāpievērš uzmanība tam, ka eksotermiskais process atbilst entalpijas izmaiņu negatīvajai vērtībai, un endotermiskie procesi atbilst tā pozitīvajai vērtībai, t.i. H apzīmējums ir pretējs termiskās ietekmes zīmei termoķīmiskajos vienādojumos.

Piemēram, etilēna hidratācijas reakcija nāk ar siltuma izdalīšanu 46 kJ / mol (reaģentu entalpija ir lielāka par reakcijas produktu entalpiju), un to var izteikt kā:

Ir zināms, ka molekulu veidošanos no atomiem var uzskatīt par pāreju no mazāk sakārtotas sistēmas (haotiska atomu kustība) uz vairāk sakārtotu (molekulu veidošanos). Procesu papildina enerģijas izdalīšana, sistēma nonāk stāvoklī ar optimālu potenciālo enerģiju. Šo tendenci bieži sauc par enerģijas faktoru.

Dabā ir divi procesi: process, kad sistēma mēdz sakārtot (piemēram, molekulu veidošanās), un process, kad sistēmai ir tendence traucēt. No kāda procesa izpaužas vislabākais, no tā atkarīgs virziens. Pirmo procesu nosaka enerģijas koeficients, otro procesu nosaka entropijas faktors.

Izkliedes, difūzijas, kušanas, viršanas, iztvaicēšanas un citu procesu procesi, kas notiek ar sistēmas tilpuma palielināšanos, noved pie traucējuma palielināšanās. Slimības pakāpi raksturo daudzums, ko sauc par entropiju (grieķu en + trope - transformācija). Tas ir apzīmēts ar burtu S. Jo vairāk traucējumi sistēmā, jo augstāka ir entropija (S0). Var teikt, ka entropija vai entropijas faktors parāda sistēmas centienus pāriet no pasūtītās valsts uz traucētu stāvokli.

Entropija savienojums ar entalpiju tiks aplūkota ar atgriezeniskas reakcijas piemēru.

Tiešā reakcija: C2H4 + H2 C2H6 pievieno enerģijas izdalīšanai (H0). Sistēmas entropija samazinās (S0), jo Reakcijas rezultātā no diviem gāzu molu veidojas viena mola gāze. Šeit galveno lomu spēlē enerģijas faktors.

Reversās reakcijas: C2H6 C2H4 + H2 ir pievienota enerģijas absorbcija (H0); sistēmas entropija palielinās (S0). Šajā reakcijā galvenā loma ir entropijas faktors.

Izmantojot entalpijas un entropijas jēdzienus, jūs varat novērtēt reakcijas iespējamību un virzienu, jūs to pārliecinājāt, pētot vispārējo un neorganisko ķīmiju.

1.6 ORGANISKO SAVIENOJUMU KLASIFIKĀCIJA

   Organisko savienojumu klasifikācijā ņem vērā to ķīmisko struktūru (oglekļa skeleta dabu). Saskaņā ar šo organisko savienojumu tiek sadalīti acikliskos un cikliskos (grieķu, un - negācijas daļiņās, piemēram, asimetrijā).

Acikliskie savienojumi - savienojumi ar atvērtu oglekļa atomu ķēdi - taisnas vai sazarotas (diagrammās attēloti tikai oglekļa atomi):

CCCC CCCC

   Citos gadījumos tos sauc par tauku savienojumiem (taukus tos sauc, jo vēsturiski pirmie pētītie savienojumi šajā sērijā bija organiskās skābes, kas veido taukus).

Cikliskie savienojumi ir sadalīti alicikliskos (1) un aromātiskajos (2), to oglekļa atomi veido aizvērtu ciklu:

Savukārt cikliskie savienojumi ir sadalīti karbocikliskos - tos veido tikai oglekļa atomi un heterocikliski - to ciklā papildus oglekļa atomiem ir citu elementu (heteroatomu - slāpekļa, skābekļa, sēra uc) atomi.

Oglekļa skelets var ietvert atsevišķas saites, kā arī obligācijas.

Organisko savienojumu ķīmiskās īpašības raksturo funkcionālo grupu klātbūtne, piemēram, hidroksilgrupa OH, amonjaka atlikums (bez viena ūdeņraža atoma) NH2, slāpekļskābes atlikums NO2, sērskābes atlikums SO3H. Konkrētas funkcionālās grupas klātbūtne nosaka, vai savienojums pieder konkrētai klasei. Galvenās funkcionālās grupas ir norādītas 1.4. Tabulā.

1.4. Tabula. Galvenās funkcionālās grupas un savienojumu grupas. COOO esteri. Esteris. RCOOR "CH3COOC2H5 etiķskābe Piezīme R ir tauku savienojumu ogļūdeņraža atoms, Ar ir aromātisko savienojumu radikāle.

Organiskās ķīmijas izpētes procesā tiks detalizēti aplūkoti attiecīgo savienojumu klašu funkcionālo grupu īpašības.

1.7 ORGANISKO SAVIENOJUMU SASTĀVS

Galvenie elementi, kas veido organiskos savienojumus, ir ogleklis, ūdeņradis, skābeklis un slāpeklis. Daudzi organiskie savienojumi var ietvert sēru, halogēnus, fosforu un citus elementus. Lai noteiktu organisko vielu sastāvu, tiek veikta kvalitatīva elementu analīze. Apsveriet, kā elementi tiek definēti vielās: ogleklis, ūdeņradis, slāpeklis, sērs un halogēni.

Oglekļa un ūdeņraža noteikšana. Pēc vielu karsē ar vara oksīds (II) oksidē līdz CO2 oglekļa nosakāmu kaļķu vai Baryta ūdeni, un ūdeņraža - uz H2O novērots vizuāli uz sienām caurules:

(iekavās, kurās ir ietverti simboli C un H, nozīmē, ka šie elementi ir daļa no organiskās vielas).

Skābeklis. Kaut arī skābekļa noteikšanai nav kvalitatīvu reakciju. Parasti viņa klātbūtni vērtē pēc kvantitatīvās analīzes rezultātiem vai izmantojot fiziskās metodes.

Slāpeklis Kad viela tiek sildīta ar nātrija malku, tiek atbrīvots amonjaks, kas ir nosakāms ar sarkano laktu pārbaudi. Šī ir vienkāršota metode slāpekļa sēra noteikšanai. Vienkāršotu sēru var noteikt, sildot vielu ar koncentrētu sārma šķīdumu. Iegūtais sulfīds dod melnu nogulsni, kad tas mijiedarbojas ar svina (vara) sāli, piemēram:

Bez halogēniem Vienkāršākā metode, lai noteiktu halogēns - Beilstein paraugu: kamēr karsējot graudainu materiālu ar vara objektu (aizdedze vara pārklājumu perēkļaino tumšā CuO, spēlē lomu oksidētāju) ir izveidots gaistošo vara sāli, krāsviela liesmu zaļā krāsā.

Kvantitatīvā analīze nosaka sastāvdaļu masas daļu savienojumā.

Šīs vielas kvalitatīvās un kvantitatīvās analīzes rezultāti ļauj noteikt tā formulu. Uzņemties analīze parādīja, ka sastāvs vielas ietver 80% oglekļa, un 20% ir ūdeņraža atoms, un relatīvo molekulmasa ir 30. Sadalot daļu no katra elementa, kas ir tā atommasu iegūt atomu attiecība 6.66: 20. Ja šī attiecība tiek samazināta līdz veselam skaitlim, tad tā būs 1: 3, t.i. uz vienu oglekļa atomu ir trīs ūdeņraža atomi. Šī ir visvienkāršākā CH3 formula, tās molekulmasa ir 15. Saskaņā ar problēmas stāvokli vielas relatīvā molekulmasa ir 30, tādēļ patiesā molekulārā formula ir C2H6.

Apsveriet vēl vienu piemēru. Kad viela sver 8,6 g, tiek veidoti 26,4 g CO2 un 12,6 g H2O, tā blīvums ir 3,84 g / l. Noteikt vielas molekulārās formulas.

Vispirms ir iespējams noteikt vielas molārās masas blīvumu:

Oglekļa un ūdeņraža masu summa norāda, ka viela satur tikai oglekļa un ūdeņraža elementus.

Katra elementa masas sadalījums pēc tā atomu masas iegūst attiecību 0.6: 1 vai veselos skaitļos 3: 7. Vienkāršākā formula ir C3H7 (tās Mr = 43), un patiesā molekulā formula ir C6H14.

Pēc vielas molekulārās formulas noteikšanas nosaka tās ķīmisko struktūru.

Tādējādi tīras vielas analīze sastāv no šādām darbībām: elementārā sastāva noteikšana (kvalitatīva analīze), kvantitatīvā sastāva noteikšana, molekulārās formulas noteikšana, ķīmiskās struktūras pierādījumi.

HIDROKARBONI

   Nosaukums "ogļūdeņraži" norāda, ka šīs vielas sastāv no diviem elementiem (oglekli un ūdeņradi) un veido dažādas savienojumu grupas: piesātinātus ogļūdeņražus - alkānus, cikliskus ogļūdeņražus - cikloalkānus; nepiesātināti ogļūdeņraži - alkēni, alkīni, alkadiēni; aromātiskie ogļūdeņraži. Mēs sākam tos apsvērt ar piesātinātajiem ogļūdeņražiem.

2. nodaļa. ALKANES. Cikloalkāni

2.1 ALKANU SASTĀVS UN FIZISKĀS ĪPAŠĪBAS

   Alkāni ir ogļūdeņraži, kuru molekulās oglekļa atomi, kuru valences ir četras, ir piesātinātas līdz ūdeņraža atomu robežai.

Apsveriet 2.1. Tabulu. Jūs varat redzēt, ka alkānu sastāvs mainās monotonīgi.

Starp diviem blakus esošajiem ogļūdeņražiem sastāvs ir nemainīgs - atomu grupa ir -CH2.

Daudzas vielas, kas savā starpā atšķiras vienā vai vairākās CH2 grupās, sauc par homologu sēriju, un pašas vielas sauc par homologiem (no grieķu valodas, homologu tipa):

cH2 grupa - homoloģiska atšķirība.

2.1. Tabula. Alkānu sastāvs un fizikālās īpašības Vispārējā formula alkāniem ir CnH2n + 2, kur n ir oglekļa atomu skaits. Piemēram, ja n = alkānam būs sastāva C7H16.

Vienkāršākais ogļūdeņradis ir CH4 metāns. Šī gāze bez krāsas un smaržas, gandrīz puse no gaisa lieluma (vidējā molekulārā gaisa masa ir 29), ir ļoti maz šķīstošs ūdenī. Tāpēc ir viegli to savākt, pārvietojot ūdeni. Metāns ir daļa no dabasgāzes. Papildus metānam dabas gāzē, kā arī saistītajā naftas gāzē ir citi gāzveida ogļūdeņraži: etāns C2H6, propāns C3H8, butāns C4H10. Metāns atrodas purvainās ūdenstilpēs (purvu gāzē), ogļraktuvēs (raktuvēs).

Pirmie četri vienkāršākie ogļūdeņraži - metāns, etāns, propāns, butāns - ir vēsturiski izveidoti (triviāli) nosaukumi. Atlikušo ogļūdeņražu nosaukumus veido grieķu (mazāk latīņu) cipars, kas atbilst oglekļa atomu skaitam ogļūdeņraža molekulā, un piedēklis -an, piemēram, pentāns ("penta" - pieci), oktāns ("okta" - astoņi).

Pirmie četri alkāni (C1C4) istabas apstākļos ir gāzes, pēc tam šķidrumi un, sākot no C16H34, cietas vielas.

Sakarā ar to, ka alkānu molekulas sastāv no nepolāra SS un zemapvalka CH saistībām, tās praktiski nešķīst ūdenī. Saskaņā ar īkšķi, "līdzīgi izšķīst līdzīgos" alkānos, šķīst ne polāros šķīdinātājos (ēteris, benzols uc) un nešķīst ūdenī un citos ļoti polāros šķīdinātājos.

Visi alkāni ir vieglāki nekā ūdens; to blīvums palielinās ar oglekļa atomu skaitu molekulās.

2.2 ALKANU ĶĪMISKĀ STRUKTŪRA. Izomerisms

   Alkānu molekulas raksturojas ar CH un SS kovalento saišu klātbūtni, no tiem oglekļa atomi ir četrvalstiskas un ūdeņraža atomi piesātināti līdz robežai. Tāpēc, alkāniem ir citi nosaukumi: piesātināti vai piesātināti, ogļūdeņraži.

Alkānu molekulā esošie oglekļa atomi ķīmiski savienoti konkrētā secībā. Tātad propana molekulā oglekļa atomi ir savienoti sekojošā secībā:

Ja jūs rakstāt strukturālo formulu propana atšķirīgi:

HC CH HCCCH

   atomu savienojumu secība nemainās.

Vielu strukturālās formulas bieži tiek apzīmētas saīsināti: CH3CH3, CH3CH2CH3.

C4H10 AM butānam Butlerovs, kā jūs zināt, ierosināja divkāršu oglekļa atomu izvietojumu - taisnas un sazarotās ķēdes formā:

HHHH H H H

HCCCCH HC C CH

HHHH HH C HH

   Ja formulā I oglekļa atoms ir savienots ar vienu vai diviem citiem oglekļa atomiem, tad formā II parādās atoms, kas saistīts ar trim oglekļa atomus.

Butāns ar taisnu (parasto) ķēdi jau bija zinātne, Butlerovs sintezēja paredzēto butānu ar sazarotu ķēdi un sauca to par izobutānu. Tā kā butāns un izobutāns atšķiras tādā secībā, kādā atomi ir savienoti (pēc ķīmiskās struktūras), tie atšķiras viens no otra un īpašībās, piemēram, viršanas temperatūrā:

C5H12 sastāvam Butlerovs ierosināja pastāvēt trīs ogļūdeņražiem, kas atšķiras ķīmiskajā struktūrā:

Visus tos saņēma students Butlerov MD Lauvas. Vielas, kuru sastāvs ir vienāds, bet atšķirīgs ķīmiskais sastāvs, un tāpēc tiem ir dažādas īpašības, sauc par izomēriem. Šo fenomenu sauc par izomerismu.

Ķīmisko struktūru bieži sauc par vielas struktūru, tāpēc šo fenomenu sauc par strukturālu izomerismu, un pati viela tiek saukta par struktūras izomēru.

Ar oglekļa atomu skaita pieaugumu ogļūdeņraža molekulā izomēru skaits strauji palielinās. Ja butānā ir 2 izomēri, pentānam ir 3 izomēri, tad deāns C10H22 satur 75 izomērus, un pentadekānam C15H32 ir 4347 izomēri.

Pievērsiet uzmanību šai izomēru iezīmei: izomēriem ar sazarotu oglekļa-oglekļa ķēdi ir zemāka viršanas temperatūra nekā izomēriem ar taisnu ķēdi;

jo vairāk filtru, jo zemāka ir viršanas temperatūra. Kā paskaidrot šo fenomenu? Sasaistīto molekulu forma tendence ir sfēriska, vienlaikus samazinot virsmas laukumu, kas noved pie starpmolekulāro spēku samazināšanās, kurus pārvar zemākā temperatūrā.

Tādējādi tikai ķīmiskās struktūras (vai struktūras teorijas) teorija spēja izskaidrot izomerismu, kas plaši izplatījies organiskajā ķīmijā.

Bez viena ūdeņraža atoma, alkāna molekula tiek pārvērsta monovalentā ogļūdeņraža grupā. Viņu nosaukumi ir veidoti no attiecīgo alkānu nosaukumiem, tikai sufikss -an tiek mainīts uz -il. Piemēram, metāns CH4 ir metil CH3-grupa, etāns C2H6 ir etils C2H5 vai CH3-CH2, propans C3H8 ir propils C3H7 vai CH3-CH2-CH2.

Alkānu nosaukumi ir veidoti, pamatojoties uz ķīmisko struktūru. No dažādajām nomenklatūrām mūsdienu ir starptautiskā (sistemātiskā) nomenklatūra (IUPAC). Lietojot to, jāzina normālas struktūras ogļūdeņraža nosaukums un rezerves radikāļa nosaukums.

Lai izveidotu sazarotā ogļūdeņraža nosaukumu, jums jāizvēlas visgarākā oglekļa atomu ķēde un jāklasē, sākot no šī mērķa. kurai tuvāk ir zaru (radikāls). Ogļūdeņraža vārdā pirmais numurs norāda ķēdes radikāles (aizvietotāja) vietu, tad pats pats radikāls tiek nosaukts un, visbeidzot, uzraksta ogļūdeņraža nosaukumu pēc oglekļa atomu skaita visvistākajā ķēdē. Piemēram:

Ja ir vairāki identiski aizstājēji (radikāļi), tad to skaits ir rakstīts ar vārdiem (di-, trīs-) pirms radikāļu nosaukuma; cipari, kas norāda aizvietotāju stāvokli, atdalīti ar komatu. Piemēram:

Ar dažādiem aizvietotājiem numerācija tiek veikta no tā beigām, uz kuru tuvāk atrodas vienkāršākā struktūras radikāls. Piemēram:

Parastās struktūras ogļūdeņraži (oglekļa atomi veido taisnu ķēdi) apzīmē ar burtu n-: n-pentāns, n-heksāns.

Oglekļa atomi izomeriskās struktūras alkānu molekulās aizņem atšķirīgu pozīciju:

daži atrodas oglekļa ķēdes malā, bet citi - filiāles vietās. Šajā sakarā tiek ieviesta oglekļa atomu klasifikācija: primārā (I), sekundārā (II). trešais (iii), ceturksnis (iv). Piemēram:

I II III III II

   Primārais oglekļa atoms piesaista vēl vienu oglekļa atomu piesaistīšanai;

sekundārais oglekļa atoms pārraida divas saistības ar diviem citiem oglekļa atomiem; terciāle oglekļa atoms pavada trīs valences uz savienošanu ar trim citiem oglekļa atomiem; ceturtējais oglekļa atoms pavada visas valences uz saites ar četriem citiem oglekļa atomiem. Oglekļa atoma stāvoklis savienojumā ietekmē tā īpašības, tādēļ mēs bieži atsaucamies uz šo koncepciju, pētot organisko ķīmiju.

2.3 ALKANU ELEKTRONISKĀ UN SPALVĀ STRUKTŪRA

   Saistību starp oglekļa un ūdeņraža atomiem veic kopējie elektronu pārī. Tādējādi propana elektronisko formulu var attēlot šādi:

Zīm. 2.1. Sp3 hibridizācijas shēma Tomēr šāda ķīmiskās saites interpretācija joprojām neļauj novērtēt, kā molekula faktiski tiek uzbūvēta, par tās telpisko struktūru.

Oglekļa atomi metāna molekulās un kopumā alkāna molekulās atrodas sp3 hibridizācijas stadijā.

Hibridizējot trīs p-orbitālus un vienu s-orbitālu, to izlīdzināšana formā un enerģētikā parādās četriem identiskiem hibrīda orbitaliem (2.1. Att.). Hibrīdās sp3 orbītas ir bumbierveida formas, tās stipri izstieptas vienā virzienā no kodola pret tetraedra virsotnēm (2.2. Att.). Šī orbitāļu forma veicina lielāku pārklāšanos ar citu atomu elektronu mākoņiem.

Eksperimentāli ir pierādīts, ka visi četri oglekļa atoma metjona molekulas hibrīda orbitāli ir viens pret otru tetraederālajos leņķos 109 ° 28 ''. Šāds telpiskais virziens ļauj tiem būt pēc iespējas vienam no otra. Hidraulisko sp3 orbitāļu un s-orbitālu pārklāšanās dēļ ir četri atomi ūdeņradis veido molekulu ar spēcīgām kovalentajām saitēm (2.3. att.). Tas ir vienkāršs vienvirziens, to parasti sauc par sigma saiti, kas atrodas uz taisnas līnijas, kas savieno divu atomu kodus:

Zīm. 2.2. Hibrīda sp3-orbitāli 2.3. Sp3-orbitāļu pārklāšanās. Lai labāk izprastu metāna molekulas struktūru, tiek izmantoti dažādi modeļi: lodīšu gultnis (2.4. Attēls) un skala tieši savieno viens otru, starp atomiem nav tukšas vietas. Tomēr veltnīšu modeļi 2.4. Saccharodus-transfer valences leņķi un ļoti mobilie.

Šis molekulas modelis precīzāk atspoguļo metāna molekulas struktūru, mometāna del molekulu. Modeļa detaļas tiek veidotas noteiktā mērogā, salīdzinot ar faktisko atomu lielumu. Modelis dod priekšstatu par iekšmolekulārās telpas aizpildīšanu.

Zīm. 2.5. Metāna molekulas mēroga modelis 2.6. Obligāciju veidošanās molekulās 2.7. Mēroga modelis 2.8. Propola molekulu mēroga modeļi 2.9. Zigzaga struktūra 2.8), jo oglekļa atomu valences saites ir tetraedriskas orientācijas. Tajā pašā laikā tiek saglabāts tetraedrālais leņķis 109 ° 28 un attālums starp oglekļa atomu kodiem (saišu garums) ir 0,154 nm (2.9. Attēls). Zīm. 2.10. Simetrisks sadalījums: Tādējādi alkāna molekulām ir elektronu blīvums attiecībā pret tetraedrisko struktūru. Pilnībā apstiprinot asi, kas savieno atomu kodus, van'ta Hofa pieņēmums: izmantojot fizikālās oglekļa metodes, tagad ir iespējams noteikt starpatomiskos (precīzāk, starpkadriskos) attālumus un saistīšanās leņķus, t.i. iegūstiet attēlu par reālo atomu izvietojumu molekulā.

Sakarā ar to, ka molekulas atrodas pastāvīgā kustībā, zigzaga oglekļa ķēde var notikt dažādās pozīcijās kosmosā. To veicina obligācijas, kurās elektronu blīvums tiek sadalīts simetriski ap asi, kas savieno oglekļa atomu kodus (2.10. Attēls). Kad atomi rotē ap šo asi, orbitāļu pārklājums netiks traucēts un valences leņķi netiks izkropļoti. Aatomu brīva rotācija ap obligācijām un ļauj molekulam uzņemt dažādas ģeometriskas formas - formas.

2.4. KONFORMATĪVĀS ISOMĒRIJA

   Konformācijas veidošanās iemesls ir atomu rotācija ap saiti. Apsveriet šo fenomenu vienkāršā piemērā. Etāna molekula sastāv no diviem savstarpēji saistītiem metila radikāļiem. Rotējot ap vienu metilu grupas vienkāršo saiti salīdzinājumā ar otru etāna molekulā, ir iespējama liela pozīciju pozīcija. No tām var atšķirt divas galējās pozīcijas:

Viņi atšķiras viens no otra, kā norādīts A formātā, ja mēs uzskatām, ka tā atrodas SS saitē, tuvākās CH3 grupas ūdeņraža atomi "aizēnot" otrās, tālākās CH3 ūdeņraža atomus. Šo konformāciju sauc par aptumšotu.

Konformācijā B otrās CH3 ūdeņraža atomi atrodas starp pirmās CH3 ūdeņraža atomus. Šo konformāciju sauc par kavētu.

Ģeometriskās molekulu formas, kas šķērso viens otru, kad atomi rotē ap vienkāršām saitēm, kuru saistīšanās leņķi un saišu garumi paliek nemainīgi, sauc par konformācijām.

aptuveni CH3 grupas ogleklis. Otrās CH3 grupas ķēžu ķēves "izgaismo" no ārpuses (2.11. Attēls). Šis veids, kā pārstāvēt ķermeņa formu, paātrina skicēšanos, ļauj ātri izprast atomu telpisko izvietojumu.

Enerģijas barjera vienai konformācijai (A) pārejai uz citu (B) ir maza, aptuveni 12,6 kJ / mol. Tādēļ parastos apstākļos nav iespējams izolēt atsevišķas konformācijas.

Kura konformācija ir stabilāka? Acīmredzot, jo vairāk kavējas, tas ir daudz stabilāks, inhibējošais ir daudz izdevīgāks, jo tam ir mazāka iekšējā enerģija (šajā stāvoklī tiek traucēta iekšējā rotācija ap vienkāršām saitēm).

Ar oglekļa virknes pagarināšanu palielinās iespējamo konformācijas skaits. Piemēram, betānā SS centrālo saiti ir seši no tiem, ar nosacījumu, ka leņķis starp obligācijām svārstās par 60 °. CH3 grupu savstarpējā orientācija parādīta 2.12. Attēlā. Kreisajā pusē (1, 3, 5) ir attēlotas ekranētas konformācijas ar leņķiem: 0 °, 120 ° un 240 °: pa labi (2, 4, 6) - traucētas konformācijas: 60 °, 180 ° un 300 °.

Zīm. 2.12. Bhutan Conformations ar Centrālās CCS

2.5 ALKANU ĶĪMISKĀS ĪPAŠĪBAS

   Ir zināms, ka savienojumu ķīmiskās īpašības nosaka to molekulu sastāvs un struktūra. CH un SS ķīmiskās saites tiek raksturotas ar augstu enerģiju, attiecīgi kJ / mol un 347 kJ / mol, kā arī zemas vai nepastāvīgas polaritātes. No tā mēs varam secināt, ka alkānu ķīmiskā aktivitāte ir zema. Tas var izskaidrot viņu vēsturisko nosaukumu "parafīni" (no Lat. Parum - maz un offinis - afinitāte). Parastās temperatūrās tās neietekmē koncentrētas skābes (sērskābe, sālsskābe), kālija permanganāts, metāla nātrijs utt.

1. Aizvietošanas reakcija. Alkāni reaģē tikai ar spēcīgu sildīšanu vai spilgtu dienasgaismas (vai ultravioleto) gaismas ietekmē. Tātad ir metāna un hlora mijiedarbības reakcija. Šajā gadījumā ūdeņraža atomi metāna molekulā pakāpeniski tiek aizstāti ar hlora atomu.

Reakcijas rezultātā, ko sauc par hlorēšanu, tiek veidots hlora atvasinājumu maisījums.

Reakcija ar bromu (bromēšana) ar bromo atvasinājumu veidošanos notiek līdzīgi. Tomēr alkānu bromēšana turpina mazāk enerģiski nekā hlorēšana. Fluors reaģē ar alkāniem ar sprādzienu, kas liedz viņiem tieši fluorēt.

Tādējādi reaģējošā halogēna raksturs ietekmē halogenācijas reakcijas gaitu. Reakcijas iespējamību var novērtēt ar ķīmisko saišu disociācijas entalpijām (obligācijas disociācijas enerģija ir vienāda ar saites veidošanas enerģiju), t.i. aprēķinot enerģijas bilanci. Tātad, kad metāns tiek hlorēts (kad tiek aizstāts viens ūdeņraža atoms), CH un ClCl saites pazūd, attiecīgi jāizlieto 415 + 240 = 655 kJ / mol. Ar jaunu CCl un HCl saišu veidošanos atbrīvojas enerģija 330 + 430 = kJ / mol. Hlorēšanas entalpija ir: Nhl = 655 - 760 = -105 kJ / mol. Tāpēc enerģijas bilance ir pozitīva, reakcija ir eksotermiska.

Halogenēšanu ietekmē ne tikai halogēna raksturs, bet arī alkāna veids. Tādējādi no C5H12 kompozīcijas izomēriem sazarotās struktūras 2-metilbutāna izomērs, proti, CH-grupas ūdeņradis pie terciāro oglekļa atomu, tiek halogenēts.

Sintēzes reakciju var novērot tik spilgtu pieredzi. 2 tukšus bromus ievieto mēģenē un pievieno 3,5 ml heksāna (izooktāna vai attīrīta petroleja, kas sastāv no piesātināto ogļūdeņražu maisījuma). Maisījumu sakrata, iegūstot dzidru dzeltenīgu šķīdumu. Pusi šķidruma tilpumu pārklāj ar tumšu papīra sloksni (2.13. Attēls). Tvaikam pievieno tvaiku caurulīti un savieno ar mēģeni 1 - ar zilu lakmusu un cauruli 2 - ar sudraba nitrāta šķīdumu.

Sintēzes reakcija, ko veic saules gaismā vai dienas gaismā, kas izkaisīta vai apstarota ar kvarca lampu. Izmantojot lampu, mēģene tiek uzstādīta 20 cm attālumā no ultravioletās staru avota. Pēc 5 minūtēm mēģenes tumšajā daļā maisījums sāk mainīt krāsu, un tā daļa no šķidruma, kas pārklāta ar tumšo papīru, nav mainījusies. Pēc tam turpiniet izšļakstīt visu šķidrumu. Tās pilnais skaitlis. 2.13. Šķidro alkāna ogļūdeņražu bromēšana var nonākt nitrēšanas reakcijā, kur ūdeņraža atomu aizvieto NO2 nitrogrupa. Noteiktos apstākļos slāpekļskābes iedarbība uz metānu rada nitrometānu:

  2. Sadalīšanās reakcija. Augstās temperatūrās alkāni sadalās ar oglekli un ūdeņradi:

Sadalīšanās laikā tiek veidotas starpproduktu nestabilas vielas, piemēram, acetilēns (C2H2):

3. Šķelšanās reakcija. Reakcija var rasties sakarā ar CH saites vai SS saites paušanu. Kad alkānus karsē katalizatora klātbūtnē, ūdeņradis tiek noņemts (dehidrogenēts), veidojot nepiesātinātus ogļūdeņražus:

Sildot (ar un bez katalizatoriem), lielmolekulārajos alkānos rodas oglekļa-oglekļa saišu homolītisks pārrāvums.

Radikāļi, kuriem tiek veiktas dažādas transformācijas, veido stabilas molekulas: alkāns CH3 (CH2) 7CH2CH3 un alkēns CH2 = CH (CH2) 7CH3.

Ķīmiskie procesi, kas rodas termiskās sadalīšanās vai ogļūdeņražu sadalīšanās laikā, saukts par plaisāšanu (no angļu valodas - krakšana - sadalīšana, sīkāk skatīt zemāk).

4. Izomerizācijas reakcija. Parastās struktūras alkāni katalizatora (alumīnija hlorīds) klātbūtnē un, kad tiek sasildīti, pagriež (neietekmējot sastāvu) sazarotās struktūras alkānos. Šo reakciju sauc par izomerizācijas reakciju:

5. Oksidācijas reakcija. Alkāni ir izturīgi pret oksidētājvielām istabas temperatūrā, tie tiek sadedzināti gaisā, atbrīvojot lielu daudzumu siltuma:

Ogļūdeņraža maisījums ar gaisu vai skābekli, kad tas tiek aizdedzināts, ir sprādzienbīstams! Piemēram, spēcīgākais sprādziens tiek iegūts, samaisot 1 tilpumu metāna ar 2 skābekļa tilpumiem (saskaņā ar vienādojumu) vai 10 tilpuma gaisa. Citā apjomīgajās attiecībās notiek arī sprādziens, bet mazāks spēks. Atcerieties: dabasgāzes maisījums ar gaisu ir ļoti sprādzienbīstams!

Ogļūdeņražu, piemēram, metāna, sadegšanas produktus var iestatīt šādi. Savāc metānu cilindrā un ieslēdziet to ugunī. Metāns sadedzina ar bezkrāsainu liesmu. Jūs varat pamanīt, ka cilindra sienas ir pārklātas ar niecīgiem ūdens pilieniņām. Balona plūdmaiņā mazliet kaļķa ūdens, pamanot tā duļķainību, tādēļ mēs varam secināt, ka, sadedzinot metāna ūdeni un oglekļa dioksīdu veido.

Ogļūdeņraži dažādi sadedzina. Kad metāns tiek sadedzināts, etāns ir labs maisījums ar gaisu, un tie ir pilnīgi nodedzināti. Ar ogļūdeņraža molekulas masas palielināšanos (oglekļa atomu skaita palielināšanos) mainās liesmas raksturs. Dedzinot, piemēram, heksānu vai heptānu (šķidrumu), veidojas daudz kvēpu (nesadegušā oglekļa), jo to pilnīgai sadedzināšanai nav pietiekami daudz skābekļa. Tas pats novērojams arī attiecībā uz parafīnu, kas ir augstāku ogļūdeņražu maisījums.

Tādējādi piesātinātie ogļūdeņraži ir līdzīgi ķīmiskajām īpašībām, ko var izskaidrot ar ķīmiskās struktūras vispārējo raksturu, to pašu spēcīgo ķīmisko saišu klātbūtni. Tomēr ogļūdeņražiem dažādos veidos ir tādas pašas īpašības.

Apsverot alkānu ķīmiskās īpašības, mēs varam sniegt pilnīgāku homologu definīciju:

Vielas, kas pēc konstrukcijas un ķīmiskajām īpašībām ir līdzīgas, bet atšķiras pēc kvantitatīvā sastāva vienā vai vairākās CH2 grupās, sauc par homologiem, un pati parādība tiek saukta par homoloģiju. Homologi (metāns, etāns, propāns uc) veido homologu sēriju.

Piemēram, apsveriet jēdzienu "homologs". Lai to izdarītu, mēs rakstām vairākas kolonnas ar ogļūdeņražu formulu.

Normālās struktūras ogļūdeņražu formulas pirmajā ailē, citās divās - sazarotajā struktūrā. Kolonnās ir viegli atrast izomērus un homologus. Tādējādi, 2-metil - 2 homologa-Methvlpropane un 2-metilpentāns (tie atšķiras ar CH2 grupu, bet ir līdzīga struktūra), kamēr tas ir viens no trīs izomēru, kas atbilst uz sastāvu C5H12. Vertikālās kolonnās ir homologi, bet horizontālā - izomēri.

2.6. REZERVES REAĢĒŠANAS MEHĀNISMS

   Aizvietošanas reakcijas mehānisms ir aplūkots metāna hlorēšanas piemērā. Kad gaismas enerģija (gaismas kvantu) vai stipra apsildīšana tiek absorbēta, vielas molekulas ar viszemāko saites enerģiju saistītās saites tiek sadalītas. Tā kā ClCl saistīšanās enerģija (240 kJ / mol) ir daudz mazāka par CH saites enerģiju (415 kJ / mol) CH4, saistība hlora molekulā vispirms ir sadalīta:

Ņemot vienu nepāra savienotu elektronu un lielu enerģijas daudzumu, hlora atoms mijiedarbojas ar metāna molekulu, tādējādi veidojot metilgrupu un hidrogēnhlorīda molekulu:

Free radical metilgrupa, ar lielu rezervi enerģiju, kas spēj izjauktu saikni molekulā hlora, lai veidotu stabilu reakcijas produktu - hlormetāns hlora atoms un hlora atoms tiek pakļauts reakcijai ar nākamo molekulu metāna, utt Process turpinās līdz radikāļu veidošanās. Procesa lūzums var notikt radikāļu sadursmē:

Tādēļ, kad hlorēšana veido dažādu produktu maisījumu.

Paredzēto aizstāšanas reakcijas mehānismu sauc par brīvo radikāļu. Šajā gadījumā aizstāšanas reakcija ir virkne secīgu transformāciju, tāpēc to sauc par ķēdes reakciju. Ķēdes reakcijas teorijas izstrādē izcilā loma ir akadēmiķim N. N. Semenovs, kurš par savu darbu šajā jomā saņēma Nobela prēmiju. Reakcijas mehānisms ļauj atklāt secīgu starpposmu sēriju sēriju, kas saistīti ar ķīmisko saišu sadalīšanu un veidošanu un novedot pie gala reakcijas produkta. Parastā ķīmiskās reakcijas ierakstā ir norādīti tikai sākotnējie un beigu produkti.

Ir konstatēts, ka aizstāšana ar halogēnu visvieglāk ir terciāro oglekļa atomu, tad sekundārajā un pēdējā no visiem primārajā. Tātad izobutāns vairāk halogenē, nekā n-butāns:

Tas izskaidrojams ar CH enerģijas dažādo enerģiju primārajā, sekundārajā un terciārajā oglekļa atomi, attiecīgi 410, 395 un 380 kJ / mol. Tā kā viszemākā CH saindēšanās enerģija ir trešā oglekļa atoms, no tās visvieglāk atdalās ūdeņradis. Ar radikāļu mehānismu notiek bromēšanas reakcija, nitrēšana un citi.

2.7 ALKANU HALOGENU ATVASINĀJUMI.

INDUCTES EFEKTS

   Atkarībā no molekulā esošo halogēnu atomu skaita atšķiras mono-, di-, trihalogēna atvasinājumi utt. Piemēram, no propana var iegūt divus izomeriskos monobroma atvasinājumus un četrus izomeriskos dibroma atvasinājumus:

Halogēna atvasinājumi raksturojas ar augstu ķīmisko aktivitāti. Tas ir saistīts ar CHAL saistību polaritāti.

Ļaujiet mums apsvērt, kā elektroģekonomiskais halogēna atoms ietekmē citus atomus ar hlormetanīna molekulas piemēru. CCl saites izskats noved pie tā, ka molekula izpaužas kā neregulārs tetraedrs (izstiepts vienā virzienā) - piramīdas. Tajā HCCl valences leņķis ir nedaudz lielāks par normālu (ūdeņraža un hlora atomu atgrūšanas rezultātā).

CCl saite ir daudz ilgāka nekā CH saistība (attiecīgi 0,176 un 0,109 nm) un vairāk polāro (attiecīgi 1,5 un 0,4 D). Tajā saites elektronu blīvums tiek novirzīts uz hlora atomu, kā rezultātā uz oglekļa atomu tiek uzkrāts daļējs pozitīvs lādiņš un hlora atoms uzkrāta daļēja negatīva lādiņa:

Oglekļa atoms, kas rada elektronu blīvuma deficītu, parasti kompensē tā lādiņu, piesaistot elektronu blīvumu no kaimiņu ūdeņraža atomi. CH saistības hlormetanā kļūst mazāk izturīgas, ūdeņraža atomus vieglāk aizvieto ar hlora atomu nekā pirmais ūdeņraža atoms metāna molekulā.

Tādējādi hlors ietekmē metilgrupas atomus, īpaši oglekļa atomu, kas tieši saistīts ar hloru. Savukārt radikāls ietekmē hlors - hlormetāns var reaģēt ar aktīviem metāliem:

ievadiet hidrolīzes reakcijā:

Līdz ar to atomu ietekme hlormetāna molekulā ir savstarpēja.

Ar ogļūdeņraža radikāļu palielināšanos elektro-negatīvā atoma ietekme pakāpeniski samazinās pa π-saišu ķēdi. Tātad, hlorbutāna gadījumā elektronu blīvums molekulā tiek pārvietots no 1C uz hloru. Pirmais oglekļa atoms cenšas kompensēt šo zaudējumu sakarā ar elektronu blīvuma nojaukšanu no blakus esošā oglekļa atoma -2C un diviem "to" ūdeņraža atomi. Otrais oglekļa atoms, savukārt, cenšoties kompensēt iegūto pozitīvo lādiņu, aizkavē elektronu blīvumu, bet ar mazāku spēku no "tā" ūdeņraža atomi un trešā oglekļa atoma. Pēdējais atvelk elektronu blīvumu no ūdeņraža atomiem un ceturto oglekļa atomu pie sevis. Elektronegatīvā atoma ietekme pa ķēdi ar ķēdi pakāpeniski izzūd. Tādējādi elektronu blīvums ir novirzīts elektronnegatīvā atoma ietekmē pa vienkāršu saišu ķēdi, kas ir uzzinājis indukcijas efekta nosaukumu.

Indukcijas efektu sauc par negatīvu (-I), ja atoms piesaista elektronus pie sevis, un obligācijas ir stiprākas par ūdeņradi (parasti tiek ņemts par atskaites punktu). To novēro halogēnos. Ir aizvietotāji, kas attīra obligāciju elektronus. Aizvietotājiem, piemēram, CH3, C2H5 un citiem ogļūdeņražu radikāļiem, ir pozitīva indukcijas ietekme (+ I).

Halogēna atvasinājumi, kā parādīts hlormetāna piemērā, reaģē ar aktīviem metāliem (Wurz reakcija). Rezultātā iegūtajā molekulā parasti tiek divkāršojies oglekļa atomu skaits. Ar šo reakciju tika iegūts liels daudzums ogļūdeņražu. Ja dažādi halogēna atvasinājumi, piemēram, brometāns un brommetāns, nonāk Würz reakcijā, tiek iegūts trīs ogļūdeņražu maisījums: butāns, etāns un propāns. Formulēt to ražošanas reakcijas, Attiecībā uz halogēna atvasinājumiem, kam raksturīga halogēna aizstāšana ar citām monovalentām grupām ūdens, bāzu un sāļu iedarbībā. Šīs reakcijas notiek ar jonu mehānismu un tiek sauktas par nukleofilu aizvietošanas reakcijām. Ir zināms, ka C-Hal saite ir stipri polarizēta. Pozitīvs molekulas centrs (oglekļa atoms ar daļēji pozitīvu lādiņu) ir ērts objekts, lai uzbrūk reaģentiem, kuriem ir elektronu pārsniegums (negatīvā lādiņa formā vai brīvo elektronu pāri). Kā jūs zināt, šādi reaģenti (piemēram, OH, Cl, CN) tiek saukti par nukleofīli (no grieķiem - "kodols" - kodols), jo

tie tiek piesaistīti pozitīvajiem maksājumiem.

Nukleofīlā reaģenta darbību aplūko uz halogēna atvasinājuma mijiedarbības ar sārmu piemēru:

Oglekļa atoma hidroksilanjona uzbrukuma rezultātā tiek izveidota jauna CO saite, kas ir spēcīgāka par CI saiti (sk. 1.1. Tabulu). Tas veicina galvenās reakcijas 2 - eksotermisko plūsmu. CI saite ir viegli sadalāms, iegūtais joda anjonu apvieno ar nātrija katijonu (3).

Halogēna atvasinājumu reaktivitāte ir atkarīga no halogēna rakstura. Halogēna mobilitāte palielinās sērijā F-hlorbrom-jods. Šķiet, ka tas ir pretrunā ar faktu, ka CF saite ir vairāk polāra nekā C1 saite (attiecīgi 1,4 un 1,3). Tomēr, lai izjauktu CI saiti, nepieciešams iztērēt daudz mazāk enerģijas, nekā lai izjauktu CF saiti (CI saišu enerģija ir 213 un CF - 448 kJ / mol). Turklāt, kā norādīts, veicot reakciju, polarizācija ir svarīgāka par polaritāti, t.i. spēja polarizēties, tuvojoties reaģentiem. Šis īpašums ir vairāk pieder CI saitei, nekā CF saite.

2.8. ALKANU PIEMĒROŠANA Metāns dabasgāzes daudzumos tiek izmantots kā vērtīgs kurināmais. Bieži lietots ikdienā propāna-butāna maisījums (sašķidrinātā gāze), jo īpaši vietās, kur netiek piegādāta dabasgāze. Šķidrie ogļūdeņraži tiek izmantoti kā motordegviela.

Plaši tiek izmantoti piesātināto ogļūdeņražu maisījumi.

Vaseline eļļa (ogļūdeņražu molekulas satur līdz 15 oglekļa atomiem) - skaidrs, bez smaržas šķidrums un garša, ko lieto medicīnā, parfimērijā un kosmētikā.

Vaselīns (šķidru un cietu piesātinātu ogļūdeņražu maisījums ar līdz 25 oglekļa atomiem) tiek izmantots par pamatu zāļu lietošanai medicīnā.

Parafīns (C17C40 cieto ogļūdeņražu maisījums) ir balta cieta viela, bez smaržas un bez garšas (mp 5054 ° C). Parafīnu izmanto termiskajās procedūrās nefrīta, artrīta un citu slimību ārstēšanā. Sveces ir arī gatavotas no parafīna, tās ir piesūcinātas ar papīru, ko izmanto pārtikas iepakojumam utt.

JŪRAS ZIVSAIMNIECĪBAS UN OKEANOGRĀFIJAS INSTITŪTS, 1997, Vol. 43 B.A. BUDNICHENKO, E.P. GUBANOV, V. DEMIDOV, N. A. IVANIN, A.V. ROMANS E.V. Romanovs, M.A. PINŅUKOVS, A.S. PIOTROVSKI, VG PRUTKO YugNIRO REZULTĀTI par izejvielu, Indijas un Southern Ocean Study zvejniecību Indijas okeāna un U g H R O (A s iepriekš h e p H, un P O) ... "

"SIVOLODSKY EP Sistemātika un identifikācijas enterobaktērijas trešais izdevums, pārskatīta un paplašināta Sanktpēterburgas 2011. Sanktpēterburga pētniecības institūta epidemioloģijas un mikrobioloģija, Pasteur Sanktpēterburgas pētniecības institūtā Epidemioloģijas un mikrobioloģijas, Pasteur ir lielākā akadēmiskā institūcija epidemioloģisko profilu ..."

"Roterdamas konvencija darbība iepriekš norunātas piekrišanas procedūru attiecībā uz aizliegto vai stingri ierobežota ķimikālijas vadlīniju projekts dokuments lēmums alahlora sekretariāta Roterdamas Konvenciju par iepriekš norunātas piekrišanas procedūru attiecībā uz dažām bīstamām ķīmiskām vielām un pesticīdiem starptautiskajā tirdzniecībā Ievads Roterdamas Konvencijas mērķis ir lai veicinātu dalītu atbildību un ... "

"Lauksaimniecība, apūdeņošanas, Augkopība un augu aizsardzības IETEIKUMI AGROECOLOGICAL novērtēšana un klasifikācija zemes kā pamatelements projektēšanas adaptīvo-ainavu lauksaimniecības īss apraksts zinātnisko un tehnisko izstrādājumu, kas paredzēti attīstībai informācijas pamata adaptīvās-ainavu sistēmu lauksaimniecības projektiem konkrētās saimniecībās. Šīs tehnikas īpatnība ir divu zemes tipizācijas problēmu risināšana. Pirmais - tipoloģisks - tiek veikts, pamatojoties uz konjugātu ... "

"Satura rādītājs Ievads 1. Degšanas teorijas pamati 1.1. Daži no ķīmiskās kinētikas datiem 1.2. Siltuma un masas pārneses vienādojumi degšanas teorijā 1.3. Stefanovska plūsma 2. Termiskais sprādziens 2.1. Adiabātiskais termiskais sprādziens 2.2. Termiskā sprādziena teorija N. N. Semenova 2.3. Termiskā sprādziena stacionārā teorija 2.3.1. Plakanais kuģis 2.3.2. Cilindrisks trauks 2.3.3. Sfēriskā trauks 3. Reaktīvās gāzes aizdedzināšana 3.1. Aizdegšanās ar karstu sienu 3.2. Aizdedzes cilindriskā virsma 3.3 .... "

"Minerālu pārstrādes tehnoloģija" prezentācija Nemetālisko minerālu pārstrādes un pārstrādes tehnoloģija profesors, Ph.D. Bragina V.I. Profesors, Ph.D. Bragin V.I. Saturs Ievads Nemetālisko minerālu īpašības 1. Ogļu tehnoloģija 1.1. Akmeņogļu izmantošana 1.2. Ogļu un to noguldījumu izcelsme 1.3. Ogļu un kaitīgo piemaisījumu sastāvs 1.4. Ogļu īpašības un klasifikācija 1.5. Akmeņogļu izmantošana 1.5.4. Shēmas bagātināšanas rūpnīca 1.6 .... "

"Jurgisa Kunchina grāmata. Ieejiet Via Baltica (kolekcija) no jokibook.ru, mums vienmēr ir daudz jaunu grāmatu! Via Baltica (kolekcija) Jurgis Kunchinas 2 Grāmata Jurgis Kunchins. Ieejiet Via Baltica (kolekcija) no jokibook.ru, mums vienmēr ir daudz jaunu grāmatu! 3 grāmata Jurgis Kunchins. Ieejiet Via Baltica (kolekcija) no jokibook.ru, mums vienmēr ir daudz jaunu grāmatu! Jurgis Kunchins Via Baltica 4 grāmata Jurgis Kunchins. Ieejiet Via Baltica (kolekcija), kas lejupielādēta no jokibook.ru, mums vienmēr ir daudz svaigu ... "

"(19) (11) (13) KRIEVIJAS FEDERĀCIJA RU 2505295 C2 (51) IPC A61K 31/353 (2006,01) A61K 31/366 (2006,01) A61K 31/431 (2006,01) A61K 31/7036 (2006,01) A61P 31/04 (2006,01) FEDERAL INTELEKTUĀLAIS PROPERTY (12) patenta specifikācija (21) (22) Pieteikuma: 2010154511/15, 04.06.2009 (72) Author (s): FERNANDEZ Antonio Celestino (ZA), ( 24) Patenta derīguma termiņa sākuma datums: Lēna Constance Elizabeth (ZA), 06/04/2009 ATTEIKUMI Stephen (ZA) Prioritāte (-s): (73) ... "

"Gol'eva Sergejs S. korekcija imūnsistēmas traucējumiem, ko izraisa narkotikas lietošanu BASIC Ķīmijterapija plaušu tuberkulozi 1 4 0 0 36 - Alergoloģija un Imunoloģija ANOTĀCIJA disertācija grāda kandidāta medicīnas zinātnēs Kursk - 2000 darbs tika veiktas Kursk Valsts Medicīnas universitātes uzraudzītāju: - ārsts medicīnas zinātnes, atbildīgais loceklis RANS, profesors A, I. Kaņepes Oficiālie pretinieki: - MD, ... "

"MSU Starpnozaru seminārs par krustojuma zinātnes un ideju Temats: sasniegumi un problēmas moderna organisko elektronikas Ponomarenko SA Ķīmijas fakultāte, MSU Sintētisko polimēru materiālu institūts N.S. Enikolopova RAS [e-pasts aizsargāts]  www.ispm.ru/lab8.html Ko mēs parunāsim par šodien? 1. Kas ir organiskā elektronika? 2. Kā organiskie pusvadītāji atšķiras no neorganiskajiem? 3. Bioloģiskās elektronikas priekšrocības un trūkumi. 4. Materiāli bioloģiskai elektronikai .... "

"No mācībām Sv Theophan ar 1 vientuļnieks daļa ierīce World Peace ieskicēts Dieva Vārdu laikā un telpā. Runa un byša. Katrs vārds, kas turpina no Dieva mutes, dzemdēja pasaules, no kurām tiek uzskatīti, un mēs nevaram būt (38, 54. lpp.). Bet par visu iespējamo pasaulē tiek attēli Dievs bija izvēlējies vienu, kurā mēs pašlaik dzīvojam, ir pārliecināts, ka šis ir labākais veids, kā dzīvē, kas var būt lieta, protams, ir viņu esamība laikā (51, 144. lpp.) . Dievs, brīvi vadot visu ... "

"Ķīmijas fakultāte Lomonosova Maskavas Valsts universitāte gada pārskatu pētniecības darbībām Ķīmijas fakultāti, Maskavas Valsts universitātes 2007. gada Maskavā, 2007. Chemical MSU fakultāte Gada pārskats personāls Maskavā, 2007. Ķīmijas departamenta Maskavas Valsts universitātes GADA ZIŅOJUMS Zinātniski-akadēmiskie profesori un atbalsta personāla pasniedzēji 233 Apmeklētāji un AUP Pētnieku asistenti Doktoranti Studenti Maskavā, Maskavas Valsts universitātes Ķīmijas fakultāte ... "

«AEROSIL® par pārklājumu ar augstu cietās fāzes Tehniskā informācija 1197 AEROSIL® 200 AEROSIL® R 972 AEROSIL® R 816 AEROSIL® 300 AEROSIL® R 974 AEROSIL® 380 CH3 Si C16H33 Si Si OH CH3 AEROSIL® R 812 AEROSIL® R 805 AEROSIL® R 812 S CH3 Si C8H17 Si CH3 CH3 aptver: struktūra hidrofobās un hidrofilas AEROSIL® pakāpēs Satura Introduction Page AEROSIL® pakāpēm par pārklājumu ar augstu cietās fāzes AEROSIL® Applications pārklājumu ar augstu cietās fāzes koncentrāciju AEROSIL® Tehniskais ... "

"O. B. Kleschevich PIEREDZE interpretācija interpretācija TEKSTOV1 Alķīmijas Alķīmijas teksti man bija iesaistīts sagatavošanas Promocijas Hermeticism renesanses - vēsturisko un filozofisko parādības. Filozofiskā interpretācija alķīmijas simboliem un tekstu XVI-XVII gs. departamentā vēstures filozofijas, filozofisko SPSU. Lai sagatavotu tēzes, es nolēmu sevi tulkot no angļu valodas (ne-latīņu) vairāku alķīmijas tekstiem, lai gūtu ieskatu tēmā personīgi, un nelietot ... "

"1. GEF informācija par disciplīnu 1.1. Darbības veids absolventa Disciplīna aptver dažādus jautājumus, kas saistīti ar formas absolventa darbības: pētniecības; projekts. 1.2. Mērķi profesionālās darbības absolventa disciplīnas ir uzskatāmas uzskaitīti GEF profesionālajā darbībā absolventu problēmas: matemātiskā modelēšana procesu un objektus, pamatojoties uz standarta paketes atbalstīto projektēšanas un lietojumprogrammu paketes ... "

"Ekoloģijas un dabas resursu Republikas Tatarstan valsts ziņojumam par situāciju dabas resursu un vides Republikas Tatarstan ministrija 2012. gadā, tad Kazaņa 2013 EDITORIAL Sidorovs, Ekoloģijas un dabas resursu par RT ministrs, galvenais redaktors Kamalov RI Ministra pirmais vietnieks Ekoloģijas un dabas resursu par RT, redaktora vietnieks Latypova VZ Katedras vadītājs Lietišķās ekoloģijas CFI, redaktora vietnieks Redkolēģija locekļi: ... "

"Taurides Nacionālās universitātes zinātniskās piezīmes. V.I. Vernadsky sērija Bioloģija, ķīmija. Sējums 24 (63). 2011. Nr.4. 244-260. Lpp. UDK 574,42: 579,61: 599,322 / 0,324: 614446 antropogēnā transformācija dabas mēris Ziemeļu-Rietumu Black (1 daļa) Rusev IT Ukrainas Pētniecības kontracepcijas institūts. I.I. Mechnikova, Odesa, Ukraina E-pasts: [e-pasts aizsargāts]  Klasiskās viedokļi par rašanos mēri Odesā un citās Ukrainas pilsētās ... "

"Attīrīšanā" IZOSTAVYANETO "un" OTHVRLYANETO "ar Carolyn Marcolini Meditsinata, takava kakvato es poznavame, ti, pamatojoties uz kontseptsiyata CHE BOLESTA sa neizpravnost vai bojājumu no ķermeņa, che lo prichinyavat no patogēno mikrobu, ļaundabīgu šūnu vēža, no bojātā Geni vai no vājas imūnās sistēmas. Sistēma un riska faktoru sistēma ir milzīgi, kas palielina slimības risku. Takiva riska faktori sa familna grūtsirdīgi, toksīns tyutyunopushene, elektromagnētisks zamrsyavane, ... "

"BSU Proceedings of 2011, tilpums 6, part 2 Genetics UDC: 594.381.5 IETEKME varš sulfate par augšanas, izdzīvošanas ātrumu un izpausmes līmeni metalotionīnu saldūdens gliemenē lielais dīķgliemezis SN Shevtsova, A.S. Babenko *, S.E. Dromashko institūts ģenētikas un Citoloģija Nacionālās Zinātņu akadēmijas no Baltkrievijas, Minskas, Baltkrievijas Republiku institūta bioorganic ķīmijas Nacionālās Zinātņu akadēmijas no Baltkrievijas, Minskas, Baltkrievijas Republiku Ievads Ir zināms, ka kopā ar atkritumu naftas pārstrādes un naftas rūpniecībā, smagie metāli (TM) ... "

Organisko savienojumu sastāva galvenais elements ir ogleklis. Tāpēc A. M. Butlerov definēja organisko ķīmiju kā oglekļa savienojumu ķēdi. Tomēr ir vienkāršas vielas, kas satur oglekli (CO, C02, sāļi prussic skābes, uc)., Kas attiecas uz neorganisko savienojumu pētīta līdz šim kopumā vai neorganisko ķīmiju. Ņemot to vērā, precīzāk organiskā ķīmija ķīmija būtu jādefinē kā ogļūdeņražu un to atvasinājumu, kas var saturēt gandrīz visu elementu periodiskās sistēmas. Isolation of organiskajā ķīmijā kā neatkarīga daļa ķīmijā, ko izraisa: - lielu skaitu organisko savienojumu (pašlaik ir aptuveni 5 miljonu organisko vielu un neorganiskā - 600 th ..). - neaprobežots sarežģītība un bezgalīga organisko vielu, salīdzinot ar neorganisks. Galvenais avots ražošanai organisko savienojumu ir naftas un dabas gāzi, ogles un brūnogles, kūdra, slānekļa minerālu vasks, augu izejvielas (izstrādājumi, lauksaimniecības un mežsaimniecības atkritumu).

Organisko savienojumu struktūra 1 8 61 g A. M. Butlerov iepazīstināja ķīmiskās struktūras jēdzienu, kas noteica organiskās ķīmijas attīstību. Organisko savienojumu struktūras teorijas galvenie noteikumi: 1) molekulu atomi ir savienoti ar ķīmiskām saitēm saskaņā ar to valences pakāpi; 2) organisko vielu molekulu atomi ir savstarpēji saistīti konkrētā secībā, kas nosaka molekulas ķīmisko struktūru; 3) organisko savienojumu īpašības ir atkarīgas ne tikai no to sastāvā esošo atomu skaita un rakstura, bet arī no molekulu ķīmiskās struktūras; 4) molekulās ir savstarpēja aatomu ietekme, kas ir tieši saistīta ar otru un nav saistīta; Home pozīcija teorija Butlerova - ķīmiskā struktūra vielas definē fizikālās un ķīmiskās īpašības strukturālo teoriju organisko savienojumu paskaidrots parādība izomērijas - esamību dažādu vielu ar tādu pašu empīrisko formulu, bet ar dažādu fizikālo īpašību (kušanas punkts, viršanas temperatūrā, refrakcijas koeficienta, blīvumu un l. ) Piemēram, divas dažādas vielas var atbilst vienai un tai pašai molekulārai C 5 H 6 O formai - etilspirtam un dimetilesteram: CH3-CH2-OH CH3-O-CH3-etilspirtam dimetilēteram

  Ķīmiskās saites raksturs Ķīmiskās saites ieviešana starp atomiem, izmantojot elektronus, nosaka ķīmiskās saites elektronisko teoriju. Organiskā oglekļa atomu elektroniskā struktūra:

  Ķīmisko saišu veidi Galvenie ķīmisko saišu veidi ir jonu un kovalento saiti. Jonu (elektrovalenta vai heteropololas) saite. Izmantojot jonu saiti, tika būvēti lielākie neorganiskie savienojumi. Šī saikne notiek starp atomiem, kuri ievērojami atšķiras elektromagnētiskos apstākļos. Obligācijas veidošanas process sastāv no elektrona pārnese no viena atoma uz otru. Kopējais elektronu pāri pēc tam iet (mainās) uz vienu no savienojošajiem atomiem - parādās divi pretēji uzlādēti joni, kurus savieno ar elektrostatisko mijiedarbību: M + X-. Piemēram, N a + C l-.

Kovalentā (neelektrometriskā vai homeopolar) saite. Veidojot saikni starp atomiem, kuru elektroenerģitāte ir vienāda vai nedaudz atšķirīga. Elektronu pāreja no viena atoma uz otru nenotiek. Šajā gadījumā saite veidojas sakarā ar nesadalītu elektronu (divi, četri vai seši) socializāciju, kas pieder pie abiem atomiem pirms ķīmiskās saites veidošanās. Katrs no šiem elektronu pāriem veido tikai vienu kovalento saiti, ko norāda ar svītru: kovalentā saite ir visbiežāk sastopamā ķīmiskā saite organiskās ķīmijas jomā, veidojas tad, kad viena atoma orbitāli pārklājas ar otras orbitālās daļas un tiek sadalīti polāro un nepolāru kovalento saišu veidā.

  Donor-akceptoru saite ir īpašs kovalento saišu gadījums. Tas veidojas, ja vienam no atomiem ir nesadalīts elektronu pāri, un otrs, gluži pretēji, ir brīvs orbitāls, kas to ir gatavs pieņemt, tam trūkst divu vai vairāk elektronu pirms okteta. Šajā gadījumā notiek arī elektronu socializācija, bet ne vienādās daļās, bet viens no atomiem tiek pārnestas uz vienotu izmantošanu. Atoms, kuram ir vientuļš elektronu pāri un nodrošina to jaunai ķīmiskai saitei, veido donoru, un atoms, kas tos pieņem, ir akceptors: tādēļ šādu saiti bieži dēvē par donora-akceptoru saiti.

  Ūdeņraža saite (12, 5-20 k. J / mol). Piemēram, OH saites polaritātes sekas un viendabīgo elektronu pāru klātbūtne skābekļa atomā ir hidroksi savienojumu spēja veidot ūdeņraža saites, kā rezultātā rodas molekulu saistība:

  Hibrīdēšana Atomu orbitālā ir tā kosmosa daļa, kurā iespējamība atrast elektronu ir maksimāla. Attēlā redzami atomu orbītas: s, p x, p y, p z. Dažādi orbitāšu veidi pārklājas. No viena s - un trīs p-orbitāliem veidojas 4 ekvivalenti orbitāli, kuros ir vienādi pārstāvēti gan s - (1/4 no jaunajiem orbitāliem), gan p-orbitāles (3/4 no jaunajiem orbitāliem); kamēr s-orbitālam ir sfēriska forma, un p-orbitalam ir "astoņas rotācijas" forma, jaunā orbītā izskatās ļoti asimetriska "astoņa rotācija".

Šāda orbitāla apzīmē kā s p 3 - orbitāla, un s- un p-orbitāļu pārvēršana četrās s3 p-orbitālēs sauc par s p 3-hibridizāciju. Katrs no 4. s p 3 orbitāliem ir vērsts uz četrstūra stūri, kura centrā ir atoma kodols; leņķi starp elektronu mākoņu asīm ir 109 ° 28 '. No diviem p un vieniem sfēriskiem s-orbitaliem rodas trīs jauni ekvivalenti s p 2-orbitali, starp tiem leņķi ir 120 °. No viena p- un viena sfēriskajiem s-orbitāliem rodas divi s-p-hibridizēti orbitāli, orientēti pie 180 ° leņķī viens pret otru un atrodas perpendikulāri katram no diviem nehibridizētiem p-orbitaliem (1. tabula).

  Atomu savstarpēja ietekme uz otru Atomu molekulā savstarpējā ietekme galvenokārt ir saistīta ar elektronu blīvuma pārdalīšanu tajā ar atomu vai atomu grupu, kas atšķiras ar elektrodialitāti, ietekmē. Elektroniskā mākoņa aizturēšanas spēks ar atomu kodolu ir atkarīgs no elektronu mākoņu hibridizācijas veida. Vispārīgā gadījumā elektrona mākoņa piesaistīšanas un turēšanas spēks ar atoma kodolu tiek raksturots kā elektroģeātiskums. Elementu elektrodialitāte ir cieši saistīta ar obligāciju polaritātes koncepciju. Kovalentā saite ir polarizējamība - spēja mainīt polaritāti, piemēram, ārējā efekta ietekmē. - Savienojumi ir polarizēti daudz vieglāk nekā savienojumi. Efekts, ka atoms vai atomu grupa ir uz blakus esošā atoma elektronu blīvumu elektronegatīvuma atšķirību dēļ, sauc par induktīvo efektu, tas darbojas savienojumā un ir apzīmēts ar burtu L.

  Ja elektronu blīvums tiek novirzīts pa ķēdi virzienā uz aizvietotāju (piemēram, hlora atomu), tad šis efekts tiek saukts par negatīvu (-L -effect). Gadījumā, ja atoms (vai grupa) novirza elektronu blīvumu ķēdes virzienā (prom no sevis), induktīvais efekts būs pozitīvs (+ L-efekts). + L-efektu parāda alifātiskie ogļūdeņraža radikāļi, t.i., alkilgrupas (-CH3, -C2H5 uc). Lielākā daļa funkcionālo grupu eksponē - L-efekts: -H uz l, -NH2, -OH,\u003e C = 0, -COOH.

In molekulām ar konjugēto dubultsaitēm, kas satur elektronu donoru vai elektronu atvelkošu aizvietotājus, notikt reibumā pēdējo novirzīšanas elektroni gar mākonis sistēmā. Tā rezultātā, pretējos galos šādas sistēmas (piemēram, Akroleīna) parādās atšķirīgas apzīmējumu, bet vienāda lieluma daļēju maksu (): Šis veids tiek saukts elektronu ietekmes efekts locīšana (C) vai mesomeric efekts (M). Lai noteiktu mesomeric iedarbību prasa klātbūtni sistēma, kas sastāv no vismaz diviem -bonds atsevišķs audio -bond. Šādas sistēmas sauc par konjugātu (vai mesomerisko).

  Organisko savienojumu klasifikācija saskaņā ar oglekļa skeleta struktūru. Visi organiskie savienojumi ir klasificēti pēc oglekļa skeleta struktūras.

  Veidi reakciju un reaģentu spēja vielas noslēgt konkrētu ķīmisku reakciju un reaģēt ar mazāku vai lielāku ātrumu, sauc tās reaktivitāte. Katrā organiskajā reakcijā atšķiras substrāts un reaģents. Substrāts - viela, mainot attiecības, kas ir priekšmets Pētījuma (ko aģents darbojas), reaģentu - viela, kas izraisa izmaiņas substrāta obligācijām (kas darbojas uz pamatnes). Substrāts ir parasti sauc vielu, kurā notiek oglekļa atoms old drop un veidošanos jaunu saitēm. Substrāta molekulas, kur izmaiņas notiek saiknes, ko sauc reakcija centru.

  Reakcija centrs - ir atoms vai grupa no atomiem, kas ir tieši iesaistīta šajā ķīmiskajā reakcijā,

  Organisko reakciju klasifikācija Pašlaik organisko reakciju klasifikācijai ir šādas iespējas. Pēc rezultāta (virziena) reakcijas tiek sadalītas vairākos galvenajos tipos: 1). aizvietojumi; 2). pievienošanās; 3). šķelšanās; 4). sadalīšanās; 5). Redokss; 6). pārgrupēšana; 7). intermolecular: a). kondensācija; b). polikondensācija; in) polimerizācija.

  Aizvietošanas reakcijas ir apzīmētas ar burtu S (aizstājterapijas - aizstājterapijas) parasti ir testēta pie oglekļa atoma; kur viens atoms vai grupa no atomiem ir aizvietots ar daļu no substrāta reaģentu molekulām, kas veido galveno produktu, un no pārējās substrāta reaģenta un reakcijas blakusprodukts veidojas. Alkāniem raksturīgas radikālas aizvietošanas reakcijas S R

  Elektrofilās aizvietošanas reakcijas ir raksturīgas aromātiskajiem ogļūdeņražiem.

Pievienošanas reakcijas ir apzīmētas ar burtiem A d (pievienošana - pievienošanās), tās ir saistītas ar nestabilā savienojuma C = C, C = 0, C C, C N utt. Pārrāvumu, bet reaģenta molekulā saites un divi reaģenta elementi (joni vai radikāļi) ir pievienoti diviem atomiem, starp kuriem pamatne ir sadalījusies. Divu reaģēšanas reakciju pievienošanas reakcijās rodas viena galvenā produkta molekulas veidošanās. Pateicoties dubultās saites elementiem, alkēnu molekulās koncentrējas palielināts elektronu blīvums. Tāpēc C = C saitei ir nosliece uz elektrofilu (elektrodiem defektīvu) reaģentu. Šajā gadījumā parādīsies heterolītiska saites sašķelšanās, un reakcija notiks saskaņā ar elektrofiliskās stiprinājuma mehānismu, ko apzīmē ar simbolu A d E. Halogenēšana (ūdeņraža halogenīdu pievienošana) alkēniem notiek ar heterolītisku pārrāvumu saskaņā ar mehānismu A d E. HF molekulas sastāvā elektrofils ir protons (H +).

  Kā parasti, eliminācijas vai eliminācijas reakcijas ir apgriezti saistītas ar pievienošanās reakcijām; kas apzīmēti ar burtu E (eliminācijas), tie ir saistīti ar atomu vai atomu grupu atdalīšanu no diviem blakus esošajiem oglekļa atomiem, veidojot galveno (galīgo) reakcijas produktu ar lielāku nepiesātināšanos un blakusproduktu. Piemēram: Dehidrēšanas reakcijas: ja sārmu spirta šķīdumu pakļauj brometānam, ūdeņraža halīds tiek atdalīts, veidojot nepiesātinātu savienojumu - etilēnu:

  Sadalīšanās reakcijas - atšķirībā no šķelšanās reakcijām, kurās oglekļa ķēde tiek saglabāta (neietekmē), notiek sadalīšanās reakcijas ar C-C saišu pārrāvumu un veido jaunu vielu (divas vai vairāk) veidošanos ar mazāku oglekļa atomu skaitu. Karbonskābes dekarboksilēšanas reakcijas:

  Redox Reactions. Oksidācijas process ietver elektronu pāreju no organiskā substrāta uz oksidējošo reaģentu, un reducēšanas process ietver elektronu pārnesi no reaģenta uz organisko substrātu. Redukcijas reakciju rezultātā mainās oglekļa atoma oksidēšanās pakāpe, kas ir reakcijas reakcijas centrs. Oksidējošais aģents vienmēr aizņem (atņem!) Elektronus, un reducējošais aģents tos prom.

Pārkārtošana, kuras gaitā notiek atomu vai atomu grupu kustība (migrācija) no vienas molekulas daļas uz otru (molekulārā pārgrupēšanās). Šāda veida reakcijas piemērs var būt savienojumi, kas satur hidroksilu ar dubultsaiti. Tie parasti ir nestabili un nekavējoties tiek pārgrupēti karbonilu savienojumos.

  Starpmolekulāras reakcijas Polimerizācijas reakcijas. Augstas molekulāro savienojumu veidošanos no zemmolekulāriem, jo ​​substrātu molekulās (monomēri) sadalās trauslās saites, kuras iziet bez blakusproduktu izdalīšanas. Daudzu vienkāršu vielu (monomēru) piestiprināšanas rezultātā viens otram izveidojas jauna sarežģītas struktūras viela ar augstu molekulmasu (polimēriem):

  Polikondensācijas reakcijas. Augstas molekulāro savienojumu veidošanās no zemmolekulāriem, kas iet ar blakusproduktu izdalīšanos - vairāk vienkāršu vielu (ūdeni, amonjaku utt.).

  Organisko savienojumu nomenklatūras pamati Nomenklatūra ir noteikumu sistēma, kas ļauj norādīt katram atsevišķam savienojumam nepārprotamu nosaukumu, atspoguļojot tā struktūru. Visbiežāk tiek izmantoti divu veidu nomenklatūra: aizstāšanas un radikāli funkcionālā nomenklatūra. Patlaban vispārpieņemama ir IUPAC sistemātiskā nomenklatūra (IU PAC - Starptautiskā tīras un lietišķās ķīmijas savienība), kas 1957. gadā tika pieņemta Parīzē un kas ir aizstāšanas nomenklatūra. Tomēr organiskajā ķīmijā kļuva zināmi triviālie nosaukumi, kas tika izmantoti pat pirms vielas struktūras. Šie nosaukumi, kā likums, atspoguļo dabiskos avotus un ražošanas metodes, jo īpaši ievērojamās īpašības un pielietojuma jomas. Piemēram, laktoze (piena cukurs) ir izolēta no piena, palmitiķskābe ir no palmu eļļas, pirolīskābe iegūta ar vīnogu skābes pirolīzi utt. Triviālie nosaukumi ir īpaši izplatīti dabisko savienojumu vidū - aminoskābes, ogļhidrāti, alkaloīdi, steroīdi. Dažādu iesakņojamu trivialu nosaukumu (etiķskābe, toluols, benzoskābe utt.) Izmantošanu atļauj IUPAC noteikumi,

Šajā nomenklatūrā IUPAC sistemātiski pamata IUPAC sistemātiska nomenklatūras ir izvēle mātes struktūru. Nosaukums ir veidots kā salikteņa, kas sastāv no saknes (vārdu no mātes struktūras); sufiksi, kas atspoguļo nepiesātinātības pakāpi (divkāršu vai trīskāršu saišu klātbūtne); priedēkļus un sufiksi norāda numuru, veidu un atrašanās vietu aizvietotājiem. Aizvietotājiem, kas ir sadalītas divās grupās: - ogîúdeðraýu atlikumus un raksturīgās grupām apzīmēti prefiksus tikai (tabula 3). - raksturīga grupas, kas izraudzīta par Salikteņu un vārdkopu atkarībā no darba stāža (4. tabula).

  Radical funkcionāls nomenklatūra Radical-funkcionāls apzīmējumu lieto retāk nekā nomaiņu. Būtībā tas tiek izmantots, lai noteiktu klašu organisko savienojumu - spirti, ketoni, ēteri, utt Par savienojumiem ar vienu raksturīgo grupa ir sastāv no ogîúdeðraýu atlikumus nosaukumiem, un klātbūtne raksturīgo grupu, atšķirībā no aizvietojošās nomenklatūru atspoguļo ne piedēklis, kā arī nosaukumu atbilstošā grupas savienojumiem. . Radikālās funkcionālā nomenklatūra kopā ar skaitļiem palika apzīmējums stāvokli aizvietotājiem grieķu burtiem, utt ...