Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Химия arrow Начала химии

Часть III ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Глава 19 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

§ 19.1. Предмет органической химии. Теория строения органических соединений

Элемент углерод проявляет особые свойства: атомы углерода могут связываться друг с другом, образуя длинные цепи или циклы. Именно благодаря этому свойству углерода мы имеем миллионы органических соединений, изучению которых посвящена огромная область химии — органическая химия.

Органическая химия — это химия соединений углерода. Согласно другому определению, органическая химия — это химия углеводородов и их производных.

Несколько причин обусловили проявление углеродом отмеченных выше свойств. Энергия связи (прочность связи) С-С сопоставима с прочностью связей С-0 (для сравнения: связь Si-О намного прочнее связи Si-Si; см. табл. 14.1 и § 14.4). Атом углерода имеет возможность осуществить не один, а три типа гибридизации орбиталей.

  • 1) При зр3-гибридизации образуются четыре гибридные орбитали, имеющие тетраэдрическую ориентацию; с их участием образуются простые ковалентные связи.
  • 2) При зр2-гибридизации образуются три гибридные орбитали в одной плоскости, в комбинации с негибридной орбиталью они образуют двойные кратные связи.
  • 3) С участием sp-гибридных орбиталей, имеющих линейную ориентацию, и негибридных орбиталей между атомами углерода возникают тройные кратные связи.

Хорошо известно, что атомы углерода способны образовывать простые, двойные и тройные связи не только друг с другом, но и с другими элементами. Современная теория строения молекул (см. гл. 3) объясняет существование огромного числа органических соединений, а также взаимосвязи свойств этих соединений и их строения. Основные положения теории химического строения были разработаны выдающимся русским ученым А. М. Бутлеровым и изложены им в докладе «О теории химического строения» на Международном съезде естествоиспытателей в 1861 г.

Теория строения органических соединений. Основные положения этой теории (иногда ее называют структурной) сводятся к следующему:

  • 1) атомы в молекулах соединены между собой в определенном порядке химическими связями согласно их валентности; углерод во всех органических соединениях четырехвалентен;
  • 2) свойства вещества определяются не только качественным составом, но и его строением, взаимным влиянием атомов, как связанных между собой химическими связями, так и непосредственно не связанных;
  • 3) строение молекул вещества можно установить путем изучения его химических свойств.

Важным следствием теории строения был вывод о том, что каждому органическому соединению отвечает одна химическая формула, отражающая его строение. Такой вывод теоретически обосновывал хорошо известное уже тогда явление изомерии, открытое в 1830 г.

Изомерывещества с одинаковым молекулярным составом, но с разными свойствами.

Существование изомеров потребовало использования не только простых молекулярных формул, но и структурных формул, отражающих порядок связи атомов в молекуле.

I Химические связи в молекуле с учетом валентности элементов изо- . бражают с помощью структурных формул.

Органические соединения имеют огромное значение уже потому, что жизнь на Земле связана с их возникновением и превращениями. В природе органические соединения чаще всего встречаются в виде сложных сочетаний и лишь изредка их можно обнаружить в чистом виде (например, хлопок — это весьма чистая целлюлоза или камни в желчном пузыре могут состоять почти из чистого холестерина). Органические вещества служат животным и людям пищей (зерно, мясо) и издавна используются как сырье, например, при производстве тканей (шерсть, хлопок, лен и т. д.). В современном мире очень важную роль играют синтетические высокомолекулярные соединения, производство которых достигает сотен миллионов тонн в год и которые нашли применение в самых разных отраслях промышленности как конструкционные материалы, синтетические волокна, клеи и т. д. (гл. 32). Многие синтетические материалы по своим свойствам превосходят природные.

В повседневной жизни нас повсюду сопровождают органические соединения. Это компоненты нашей пищи и сырье, например, для легкой промышленности, почти все фармацевтические препараты, различные моющие средства и другие средства гигиены, в том числе мыло, а также удобрения, пестициды (вещества, применяемые для уничтожения вредителей растений и животных) и т. д.

Основным сырьем для производства большинства органических соединений служат нефть и природный газ. Химические технологии для переработки этого сырья разрабатывает и развивает нефтехимия, достижения которой внедряются в нефтехимическую промышленность.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы