1. Что такое органические вещества? Органические вещества — это класс химических соединений, в состав которых обязательно входит углерод (за исключением простейших соединений, таких как углекислый газ, угарный газ, карбонаты и цианиды, которые традиционно относят к неорганическим).
- Примеры: метан (CH4), глюкоза (C6H12O6), этанол (C2H5OH), белки, жиры, ДНК.
2. Особенности органических веществ
- Почти все они содержат водород (углеводороды и их производные).
- Связи в молекулах преимущественно ковалентные малополярные.
- Большинство органических соединений горючи и разлагаются при сравнительно низких температурах.
- Скорость реакций в органической химии обычно ниже, чем в неорганической, и они часто требуют катализаторов.
- Имеют сложную структуру и высокую молекулярную массу (особенно биополимеры).
3. Причины многообразия органических веществ
- Способность атомов углерода соединяться друг с другом в длинные цепи (линейные, разветвленные) и циклы.
- Способность углерода образовывать не только одинарные, но и кратные (двойные, тройные) связи.
- Явления изомерии и гомологии.
- Возможность включения в состав молекул других атомов (кислорода, азота, серы, фосфора).
4. Что такое гомологи? Гомологи — это вещества, принадлежащие к одному классу, имеющие сходное строение и химические свойства, но различающиеся по составу на одну или несколько групп CH2 (гомологическую разность).
- Примеры: в ряду предельных углеводородов (алканов) гомологами являются метан (CH4), этан (C2H6) и пропан (C3H8).
5. Что такое структурная формула вещества? Это графическое изображение молекулы, которое показывает не только состав (количество атомов), но и порядок соединения атомов друг с другом согласно их валентности.
- Примеры: для этана сокращенная структурная формула — CH3–CH3, для пропана — CH3–CH2–CH3.
6. Что такое изомеры? Изомеры — это вещества, имеющие одинаковый качественный и количественный состав (одинаковую молекулярную формулу), но разное химическое строение и, следовательно, разные свойства.
- Примеры: бутан и изобутан. Оба имеют формулу C4H10, но в бутане цепь линейная, а в изобутане — разветвленная.
7. Что такое валентность? Валентность — это способность атомов химических элементов образовывать определенное число химических связей с другими атомами. В органической химии углерод всегда четырехвалентен.
- Примеры: в молекуле метана (CH4) углерод имеет валентность IV (образует 4 связи с водородом), а водород — валентность I.
8. Предпосылки создания теории строения
- Накопление огромного количества фактического материала о новых органических веществах.
- Открытие явления изомерии (вещества разные, а состав один).
- Работы Э. Франкланда (понятие валентности) и Ф. А. Кекуле (вывод о четырехкратносвязанном углероде и его способности образовывать цепи).
9. Доструктурные теории в химии
- Теория радикалов (Я. Берцелиус, Ю. Либих): предполагала, что органические молекулы состоят из неизменных групп атомов — радикалов.
- Теория типов (Ж. Дюма, Ш. Жерар): классифицировала вещества по сходству с простыми неорганическими соединениями (тип воды, тип аммиака, тип водорода).
10. Основные положения теории строения (А. М. Бутлеров)
- Атомы в молекулах соединены друг с другом в строгой последовательности в соответствии с их валентностью.
- Свойства веществ зависят не только от того, какие атомы и в каком количестве входят в их состав, но и от порядка их соединения (химического строения).
- Атомы и группы атомов в молекулах оказывают взаимное влияние друг на друга.
- Изучая свойства вещества, можно определить его химическое строение, и наоборот.
12. Значение теории строения А. М. Бутлерова
- Дала научное объяснение явлению изомерии.
- Позволила систематизировать накопленные знания в органической химии.
- Дала возможность предсказывать существование новых веществ и пути их синтеза.
- Стала фундаментом для развития современной химии полимеров, фармацевтики и материаловедения.
Вы можете изучить конкретные типы изомерии (структурную и пространственную) или ознакомиться с классификацией органических соединений по функциональным группам.