Теорія будови органічних сполук. Залежність властивостей речовин від складу і хімічної будови молекул
Органічні сполуки — всі сполуки Карбону, крім найпростіших (С, СО, СО2, Н2СО3 та її солі). На початок 2018 року зареєстровано 136 млн органічних сполук.
Віталістична теорія (ХІХ ст.) — уявлення про те, що органічні речовини можуть утворитися лише в живому організмі під впливом так званої "життєвої сили”.
1828 рік — Фрідріх Велер синтезував сечовину (СО – NН – СО). Це був перший синтез органічної речовини в лабораторії, який довів помилковість віталістичної теорії.
Фрідріх Велер (1800-1882 рр.) — німецький хімік, за освітою лікар
Елементи-органогени — С, Н, О, N. Вони складають 98% усіх атомів, що входять до складу органічних сполук.
Органічні речовини поділяються на природні та штучні.
Природні органічні сполуки:
- корисні копалини: нафта, природний газ, вугілля;
- продукти рослинного походження: деревина, цукор, крохмаль, олії, природний каучук, волокна бавовни та льону,
- продукти тваринного походження: білки, жири, волокна шерсті.
Штучні, або синтетичні органічні сполуки:
- пластмаси;
- синтетичні волокна;
- гума;
- ліки;
- барвники;
- засоби захисту рослин;
- мило та інші мийні засоби.
Характерні ознаки органічних сполук
- Утворені в основному атомами 4 хімічних елементів: С, Н, О, N.
- Карбон в органічних сполуках завжди чотиривалентний.
- Хімічний зв'язок між атомами в молекулах органічних сполук — ковалентний полярний (рідко — йонний).
- Мають молекулярні кристалічні гратки. Легкоплавкі, леткі, не стійкі до нагрівання.
- Горять, при цьому утворюється вуглекислий газ та вода.
Причина різноманітності органічних сполук: здатність атомів Карбону сполучатися між собою, утворюючи ланцюги (1), розгалужені структури (2), кільця (3). Зв’язки між атомами Карбону можуть бути одинарними (4), подвійними (5), потрійними (6).
2. Теорія хімічної будови органічних сполук
1861 рік – російський вчений О. М. Бутлеров створив теорію будови органічних сполук.
Основні положення теорії будови органічних сполук:
1. Атоми у молекулі сполучаються у певному порядку відповідно до їх валентності.
2. Властивості речовин залежать не лише від того, атоми яких елементів і в якій кількості входять до складу їх молекул, але і від взаємного розташування цих атомів.
3. Атоми та групи атомів у молекулі взаємно впливають один на один.
3. Ізомерія
“Органічна хімія нагадує мені темний ліс з дивними, незбагненними законами”, - писав один з хіміків ХІХ ст.
Основне протиріччя: існування речовин з однаковим якісним та кількісним складом, з однаковою молекулярною формулою, але з різними властивостями.
Наприклад:
С2Н6О
етиловий спирт
рідина
tкип= 78°С
диметиловий ефір
газ
tкип= -24°С
Речовини з однаковим якісним та кількісним складом, але з різною просторовою будовою молекул називають ізомерами. Ізомери мають однакові молекулярні, але різні структурні формули.
Етиловий спирт та диметиловий ефір — ізомери.
Серед вуглеводнів кількість можливих ізомерів тим більша, чим більша кількість атомів Карбону в молекулі.
У бутану С4Н10 є два ізомери, у декану С10Н22 – 75 ізомерів.
4. Гомологи. Гомологічні ряди
Гомологи — органічні сполуки одного класу або типу, що розрізняються на одну або декілька груп –СН2–.
Група –СН2– називається гомологічною різницею.
У наступному відео розглядаються гомологічні ряди вуглеводнів. Відео варто переглянути, загальні формули виписати і запам'ятати.