химический каталог




Органическая химия

Автор Р.Моррисон, Р.Бойд

к выяснилось, что их совсем не обязательно получать из живых организмов, а можно синтезировать в лаборатории, оказалось удобным сохранить название органические, чтобы охарактеризовать эти и подобные им соединения. Такое разделение веществ на органические и неорганические сохранилось и до наших дней.

В настоящее время, несмотря на то что многие соединения углерода все еще удобнее, выделять из растений или животных, большинство из них получают синтетически. В качестве сырья используют иногда такие неорганические соединения, как карбонаты пли цианиды, но чаще органические соединения синтезируют из Других органических соединений. Существует два огромных природных источника, из которых можно получить простейшие органические соединения: нефть и уголь. (Оба источника являются органическими в старом смысле этого слова, поскольку и уголь и нефть представляют собой продукты разложения растительных и животных организмов.) Эти простейшие органические соединения используются как строительный материал при синтезе более сложных соединений. Что же характерно для соединений углерода, что заставляет рассматривать их отдельно от соединений остальных ста с лишним элементов" периодической системы? На этот вопрос, вероятно, можно ответить так: число соединений углерода чрезвычайно велико, и их молекулы могут быть очень большими по размеру и сложными по строению.

Число соединений углерода во много раз больше числа соединений, не содержащих углерода. Органические соединения разделены на классы, которые не имеют аналогий среди неорганических соединений.

Известны органические молекулы, содержащие тысячи атомов, но даже в относительно небольших молекулах расположение атомов может быть очень сложным. Одна из основных проблем органической химии — определение расположения атомов в молекулах, т. е. установление строения соединения.

Существует много путей разрушения этих сложных молекул или их перестройки с образованием новых молекул; существует много различных путей присоединения атомов к этим молекулам или замещения одних атомов на другие. Значительная часть органической химии посвящена выяснению вопроса, что это за реакции, как они протекают и как их можно использовать для синтеза требуемых соединений.

Каковы же особенности углерода, позволяющие ему образовывать столь большое число соединений? Атомы углерода могут соединяться друг с другом так, как не могут соединяться атомы, никакого другого элемента. Атомы углерода могут образовывать цепи из тысяч атомов или кольца любого размера; цепи и кольца могут иметь разветвления и перекрестные связи. Углеродные атомы, участвующие в образовании этих цепей и колец, могут быть связаны с другими атомами, в основном с водородом, а также с фтором, хлором, бромом, иодом, кислородом, азотом, серой, фосфором и многими другими (ь качестве примеров можно привести целлюлозу, стр.978, хлорофилл, стр. 1015, и окси-тоцин, стр. 1047).

Определенное расположение атомов соответствует конкретному соединению, и каждое соединение имеет свои характерные химические я физические свойства. В настоящее время известно около миллиона соединений углерода, и каждый год синтезируются еще тысячи новых. Не удивительно, что изучение химии стих соединений составляет специальную область.

Органическая химия имеет огромное значение для технологии; это химия красителей и лекарственных препаратов, бумаги и чернил, красок и пластиков, бензина я резин; это химия продуктов питания и одежды, которую мы косим. Органическая химии лежит в основе медицины и биологии: живые организмы, кроме воды, состоят в основном из органических соединений., и биологические процессы в конечном счете являются предметом органической химии.

1,2, Теория строения

Основой органический химии является теория строения*. Эта теория позволила объединить и систематизировать миллионы фактов о сотнях тысяч индивидуальных соединений. Именно эта теории лучше всего может объяснить эти факты.

Теория строения представляет ряд положений о чем, каким образом атомы образуют молекулы. Она имеет дело с порядком связи атомов друг с другом и с электронами, которые удерживают эти атомы вместе. Она связана с формой и размером молекул, образуемых этими атомами, и с тем, как распределены ьис-ктроны между ними.

* Создание теории строения органических соединений связано с именами трех великих химиков второй половины XIX в.: Л. С. Купера, Ф. А. Кекуле и А- М. Бутлерова. Решающая роль в создании этой теории принадлежит Александру Михайловичу Бутлерову (1861 г.). Он ввел понятие химического строения (под которым понимал порядок связи атомов в молекуле), установил, что химическое строение вещества определяет его химические и физические свойства, т. е. объяснил явление изомерии и доказал предсказательную силу своей теории. — Прим. ред.

.Молекулу обычно изображают при помощи формулы или модели, а иногда несколькими формулами или моделями. Ядра атомов обозначают буквами или деревянными шариками, а связывающие их электроны линиями или деревянными палочками. Эти грубые картинки или модели полезны только в том случае, если понимать, что они обозначают. Интерпретация таких моделей с точки зрения теории строения дает большую информацию о соединении, молекула которого изображена: как его синтезировать; какие можно ожидать физические свойства — температуры плавления и кипения, удельный вес» растворимость и даже окрашено ли оно; какие для него характерны химические свойства — соединения, с которыми оно будет реагировать, образующиеся продукты, будет оно реагировать быстро или медленно. Все это можно узнать о неизвестном соединении только на основании его структурной формулы,

J.3. Представление о химической связи до 1926 г.

Рассмотрение структуры молекулы всегда следует начинать с описания химических связей, т, е. сил, которые удерживают атомы в молекуле.

Сначала будут рассмотрены химические связи с точки зрения теории, имевшейся к 1926 г., а затем современные представления. Появление квантовой механики в 1926 г. привело к резкому изменению представлений о том, как образуются молекулы. Для удобства до сих пор применяют старые, более простые обозначения и изображения, хотя и то и другое дается в современной интерпретации.

В 1916 г. было описано два типа химической связи: ионная связь (В. Коссель, Германия) и ковалентная связь (Г. Н. Льюис, Калифорнийский университет. И Коссель, и Льюис основывали свои представления на следующей концепции атома.

Положительно заряженное ядро окружено электронами, расположенными на концентрических оболочках или энергетических уровнях. Па каждом у ровне максимально может находиться определенное число электронов: дна на первом, восемь на втором, восемь или восемнадцать на третьем и т. д. Наиболее стабильны соединения, в которых внешняя оболочка заполнена, как в инертных газах, И ионная и ковалентная связи возникают вследствие стремления атомов к образованию такой стабильной конфигурации электронов.

Ковалентная связь образуется Б результате 06061цеетвлекия электронов, как, например, в случае молекулы водорода. Каждый атом водорода имеет один электрон; при обобществлении электронов каждый из кодородов может заполнить свою оболочку до дв) х электронов. Два атома фтора, каждый из коИонная связь возникает в результате переноса электрона, как, например, при образовании фторида лития. Атом лития имеет два электрона на первом уровне и один электрон на внешней, гели валентной, оболочке; потеря одного электрона приводит к тому, что у лития остается заполненный внешний слой с двумя электронами. Атом фтора имеет два электрона на первом уровне и семь электронов на ьиеишей, пли валентной, оболочке; присоединение одного электрона приводит к образованию у фтора заполненной внешней оболочки из восьми электронов. Фторид лития образуется в результате перехода одного электрона ст лития к фтору, вследствие чего литий приобретает положительный заряд, а фтор — отрицательный. Электростатическое притяжение между противоположно заряженными ионами называется ионной связью. Такая ионная связь характерна для солей металлов (электроположительных элементов), находящихся в левой части периодической системы, с неметаллами (электроотрицательные элементы), расположенными в дальней правой части пер иод и ческой ci ютемы.

торых имеет семь валентных электронов, может заполнить свою оболочку до октета за счет совместного пользования парой электронов. Аналогично можно представить образование HF, Н80, NHS, СН4 и CF4. Здесь связующей силой

также является электростатическое притяжение, в данном случае между каждым электроном и двумя ядрами

Н- * -Н —? Н:Н

;F-+ F: —> :F:F:

•• •• ••

H- + -F: —* H:F: Н

2Н- + О: —? Н-.О:

I!

ЭН- + ? HN:

Н

н

АН- + С- —> Н:С:Н

Й

4:F- + -C- —»- ;F:C:F:

• ** \L

:F:

Ковалентная связь характерна для соединений углерода; именно эта связь имеет основное значение е химии органических соединений.

1.4. Квантовая межтика

В 1926 г. Э. Шредингер (Цюрихский университет) предложил кеантово-механическую теорию в форме, наиболее пригодной для химиков. Он вывел математические выражения для описания движения электрона в зависимости от его энергии. Эти математические выражения называются волновыми уравнениями, поскольку в основе их лежит представление о том, что электрон проявляет свойства не только частицы, но и волны.

Эти волновые уравнения настолько сложны, что их нельзя точно решить. Поэтому необходимо было разработать методы получения приближенных решений, называемых волновыми функциями. Природа уравнений такова, что, чем ниже величина энергии, даваемая волновой функцией, тем более правильной будет волновая функция. Несмотря на приблизительный характер этих решений, квантовая механика дает ответы, настолько хорошо соответствующие фактам, что в настоящее время она принята как наиболее плодотворный подход к пониманию структуры атомов и молекул.

сВолновая механика показывает нам, что происходит; на наиболее глубоком возможном уровне... она определила концепции химнка-ькспернментатора — образное восприятие тех, кто тво

страница 2
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136

Скачать книгу "Органическая химия" (15.87Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
этажерки из дерева
щиты управления и автоматики
образцы оформления продуктовых торговых павильонов
шит acm1-c2fu4 arktika

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(25.03.2017)