ИЗОМЕРИЯ - Теория химического строения органических соединений. Электронная природа химических связей. Предпосылки теорий строения. Теория химического строения. Изомерия

Рассмотрим теперь, какое влияние на свойства веществ оказывает порядок соединения атомов в молекуле.

Обратимся сначала к историческим фактам. Изучая строение молекул углеводородов, А. М. Бутлеров пришел к выводу, что у этих веществ, начиная с бутана, возможен различный порядок соединения атомов при одном и том же составе молекул.

Так, в бутан СМ10 мыслимо двоякое расположение атомов углерода в виде прямой (неразветвленной) и разветвленной цепи:

В первом случае каждый атом углерода соединен с одним (если он крайний) или с двумя атомами углерода; во втором случае появляется атом, соединенный с тремя атомами углерода. Различному порядку взаимосвязи атомов при одном и том же качественном и количественном составе молекулы отвечают, как учит теория химического строения, разные вещества. Если эта теория правильна, должны существовать два бутана, различающиеся по своему строению и свойствам. Так как в то время был известен лишь один бутан, то А. М. Бутлеров предпринял попытку синтезировать бутан другого строения. Полученное им вещество имело тот же состав С4Н10, но другие свойства, в частности более низкую температуру кипения. В отличие от бутана новое вещество получило название изобутан"

Рассматривая возможное строение пентана С5Н12, А. М. Бутлеров пришел к выводу, что должны существовать три углеводорода такого состава:

Все эти вещества были получены.

С увеличением числа атомов углерода в молекуле число веществ одного и того же состава сильно возрастает. Так, согласно теории может существовать 75 углеводородов состава С10Н22, 1858 веществ с формулой С14Н,0 и т. д. Явление изомерии, т. е. существования разных веществ одного и того же состава, известно давно. Но только теория химического строения дала ему убедительное объяснение. Теперь мы можем сформулировать более точно, какие вещества называются изомерами.

* Вещества, имеющие одинаковый состав молекул (одну и ту же молекулярную формулу), но различное химическое строение и обладающие поэтому разными свойствами, называются изомерами.

С каждым годом в науке накапливались подтверждения истинности теории химического строения. Постепенно она завоевала всеобщее признание ученых и вот уже более столетия является основной теорией органической химии. Сформулированная первоначально как учение о строении органических веществ, эта теория стала общей теорией химии, так как в равной степени она справедлива и для тех неорганических соединений, которые состоят из молекул (вспомните, например, строение молекул воды, аммиака, азотной и серной кислот). Научное значение этой теории заключается в том, что она углубила наши представления о веществе, указала путь к познанию внутреннего строения молекул, дала возможность понять накопленные в химии факты, предсказывать существование новых веществ и находить пути их синтеза. Всем этим она в огромной степени способствовала дальнейшему развитию органической химии и химической промышленности.

Создавая теорию химического строения, А. М. Вутлеров опирался на труд своих предшественников. Исходным для этой теории прежде всего явилось понятие валентности элементов Оно введено в науку в начале 50-х годов ХIХ в. английским химиком К. Франкландом, а четырехвалентно углерода, что особенно важно для органической химии, была установлена немецким ученым А. Кекуле. А. Кекуле и А. Купер высказывали мысль и о соединении атомов углерода друг с другом в цепи. Однако это были лишь отдельные идеи. Целостное учение о химическом строении веществ, о зависимости свойств от строения, о возможности устанавливать это строение и предсказывать существование новых веществ создал А. М. Вутлеров.

Разработав теорию и подтвердив правильность ее синтезом новых соединений, А. М. Вутлеров не считал теорию абсолютной и неизменной. Он утверждено, что она должна развиваться, и предвидел, что это развитие пойдет путем разрешения противоречий между знаниями и возникающими новыми фактами.

Теория химического строен, как и предвидел А. М. Вутлеров, не осталась неизменно дальнейшее ее развитие шло главным образом в двух взаимосвязанных направлениях.

Первое из них было а самим А. М. Вутлеровым. Он считал, что наука в будущей сможет устанавливать не только порядок соединения атомов в молекуле, но и их пространственное расположение. Учение о пространственном строении молекул, называемое стереохимией (греч.-- пространственный), вошло в науку в 80-х годах прошлого столетия. Оно позволило объяснять и предсказывать новые факты, не вмещавшиеся в рамки прежних представлений.

Второе направление связано с применением в органической химии учения об электронном строении атомов, развитого в физике ХХ в. Это учение позволило понять природу химической связи атомов, выяснить сущность их взаимного влияния, объяснить причину проявления веществом тех или иных химических свойств.

Похожие статьи




ИЗОМЕРИЯ - Теория химического строения органических соединений. Электронная природа химических связей. Предпосылки теорий строения. Теория химического строения. Изомерия

Предыдущая | Следующая