химический каталог




Органическая химия

Автор Р.Моррисон, Р.Бойд

ОН", SH". SeH~.

Задача 1.9. Предскажите относительную основность фтористого метила (CH»F), метилового спирта (CHjOH) и метиламина (CH8NHa).

Задача 1-10. Расположите следующие соединения в порядке увеличения их основности: а) Н30+, Н»0, ОН-; б) NH8, NH~; в) HtS, HS~, S2-- Какая зависимость существует между зарядом и основностью?

Кислотность и основность, так же как и другие химические свойства, зависят от строения молекул. Большая' часть этой книги посвящена изучению этой зависимости.

1.20. Изомерия

Прежде чем начинать систематическое изучение различных классов органических соединений, следует обратить внимание еще на одну концепцию» которая иллюстрирует фундаментальное значение строения молекулы: концепцию изомерии.

Этиловый спирт — жидкость с т. кип. 78 °С. Анализ (методами, которые будут описаны в разд. 2.28) показывает, что он содержит углерод, водород и кислород в соотношении 2С: 6Н : 10. Путем измерения плотности его паров установили молекулярный вес, равный 46. Таким образом, молекулярная формула этилового спирта должна быть CgHeO. Этиловый спирт — очень реакционноспособное соединение. Например, если бросить кусочек металлического натрия в пробирку с этиловым спиртом, то натрий растворяется и наблюдается энергичное выделение газа; выделяется водород и остается соединение, имеющее' формулу Ca^ONa. Этиловый спирт реагирует с нодистоводородной кислотой с образованием воды и соединения, имеющего формулу QH6I.

Диметиловый эфир — газ с т. кип. —24 °С. Это соединение резко отличается от этилового спирта не только по своим физическим, но и по химическим свойствам. Оно не реагирует с металлическим натрием. Как и этиловый спирт, диметиловый эфир реагирует с иодистоводородной кислотой, но при этом образуется соединение, имеющее формулу СН81. Анализ диме-тилового эфира показывает, что углерод, водород и кислород содержатся в нем в том же соотношении, что и в этиловом спирте, а именно 2С : 6Н : 10. Его молекулярный вес такой же, как и этилового спирта, и равен 46. Таким образом, диметиловый эфир имеет ту же самую молекулярную формулу CjHeO.

Таким образом, существуют два вещества — этиловый спирт и диметиловый эфир — с одинаковой молекулярной формулой QHeO» но с различными свойствами. Как же объяснить существование этих двух соединений? Ответ: строение их молекул различно. Этиловому спирту можно приписать формулу I, а диметиловому эфиру — формулу II. Как будет показано ниже, различие в физических и химических свойствах этих двух соединений легко объяснить исходя из различного строения их молекул.

и

н

Соединения, имеющие одинаковую молекулярную формулу, но различные свойства, называются изомерами (от греческих слов isos — равный и meros — часть). Они содержат одинаковое число одних и тех же атомов, но эти атомы по-разному связаны друг с другом. Изомеры — это отличающиеся друг от друга соединения, потому что они имеют различное строение молекул.

Неодинаковое строение молекул приводит к различным свойствам; именно различие в свойствах свидетельствует о том, что имеются различные соединения. В некоторых случаях различие в строении, а следовательно, и в свойствах настолько велико, что изомеры относятся к разным классам органических соединений, как, например, этиловый спирт и диметиловый эфир. В других случаях различие строения настолько незначительно, что

ЗАДАЧИ

1. Какие из приведенных ниже соединений будут ионными и какие неионными? Нарисуйте электронную структуру каждого соединения (разд. 1.3), указывая только валентные электроны.

а) КВг г) MgCl, ж) РН, к) NFa

б) HjS д) СИЛ З) SfCI4 л) CaS04

в) 1С! е) NaOCl и) NH«CI ы) СН8ОН

2. Нарисуйте электронную структуру (разд. 1,8) каждого соединения, считая их полностью ковалеитиыми. Считайте, что каждый атом (кроме, конечно, водорода) имеет

полный октет электронов и что два атома могут иметь не только одну общую пару электронов.

а) Н20„ д) СО. У) HONO п) С,Н,

б) Nj е) П2С0я к) ИСК о) С?Н4

л) H2S04 ж) НО_К02 л) этиловый спирт (разд. 1.20) и) С2Нг

г) SOf~ з) NOa м) диметнлоькй эфир (разд. 1.20) р) СН20

3. Какую форму следует ожидать для молекул приведенных ниже соединений?

а)' НяО+ " _ r)~H2S

б) метил-ион СН3 д) длметиловый эфир

в) аыид-ион Nils е) (CII3)3N

4. а) Согласно одному из приближений, молекула воды образуется за счет нерек рыв а-ния s-орбиталей атомов водорода с двумя из трех /7-орбнталей кислорода. Какой угол связи Н—О—Н следует ожидать? Как он согласуется с экспериментально пай денной величиной? б) Если применить тот же подход к КН3, то какую форму молекулы можно ожидать? Каковы углы связей? Как они согласуются с экспериментальными величин яки? в) Какую орбиталь занимает свободная электронная паря КН3? г) Если принять, что NFS имеет такую же электронную конфигурацию, как и NH3 (б), кякпны будут диполь ные моменты NHS и NF3? Соответствует ли это предсказание экспериментальным д ан-ным? д) Если основность зависит от наличия свободной электронной пары, то какой п од-ход — этот или другой, включающий ^-гибридные орбитали (разд. 1-10), —лучше объясняет основность NH3? {Сопоставьте форму и положение рассматриваемых орбиталей-)

5. Для многих комплексных ионов, например Co(NHa)^+, связи центрального атома можно изобразить, используя шесть э кии валентных sp3dz (или ifsp3)-гибридных орбита-лей. Исходя ил максимального разделения орбиталей, предложите геометрию этих комплексов.

в. Хотя молекула НС1 [1,27 А (12.7-1П-* нм)] имеет большую длину, чем HF [0,92 А (9,2-10~я нм)], ее дипольный момент меньше [1,03 Д (3,40-lO""30 Кл-м) по сравнению с 1,75 Д (5,77-Кл-м)]. Как объяснить этот факт?

7. Укажите направление дипольного момота, если он UAteemcH, для следующих соединений;

а) ИВг г) СН2С1а ж) диистилопый эфир

б) ICI д) СИСЬ я) (CH3)3N

в) I, е) СНяОН и) CF2C1S

S. Что можно сказать о строении ацетилацетоната лития (высокая температура плавления, нерастворим в хлороформе) и ацетилацетоиата бериллия (т. пл. 108 °С, т. кип. 270 "С, растворим в хлороформе) на основании сравнения их свойств?

9- Перепишите следующие уравнения и укажите, какие из указанных соединений являются кислотами и какие основаниями согласно Бренстсду — Лоури. Обозначьте более сильные и более слабые (как в разд. 1.19) основание и кислоту.

а) HCI (водя.) + NHHGO, (водя.) Н2С03 + NflCI;

б) NaOH (води.) + NaHCOj (подн.) "^ГГ* Na2C03 -f- Н20;

в) NH3 (поди.) + HN03 (водн.) ~* -" NH4N03 (води.);

г) NaCN (води.) + НОН t~*" HCN (водн.) + NaOH (водн.);

д) NaH + НаО > Н8 т- NaOH;

е) СаС» + HtO *> Са(ОН), + С»Н».

кшрбвд ацетилен

кальция

10. Что является кислого! во Бренстеду — Лоури а) в водном растворе НС1 и б) в бензольном растворе HQ (не ионизует)? в) Какой раствор проявляет свойства более силы»! жмелоты?

его можно описать только с помощью пространственных моделей. Известны другие типы изомерии» которые попадают между этими двумя крайними случаями.

11. Объясните, почему почти каждое органическое соединение, содержащее кислород, растворяется в концентрированной холодной серной кислоте с образованием раствора, из которого при разбавлении водой оно выделяется обратив.

О ЗАДАЧАМ ДЛЯ ПРОВЕРКИ

Задачи являются необходимой частью обучения потому» что, во-первых, они направляют обучение в нужную сторону и, во-вторых, после изучения соответствующей главы они позволяют установить, настолько хорошо усвоен материал.

Сначала решите все задачи, которые сможете; для решения остальных вам следует обратиться за помощью. В каждом разделе задачи расположены в порядке увеличения их трудности. Первые задачи позволяют потренироваться в написании формул, названия соединений и использовании реакции, которые больше всего необходимы студентам. Последние задачи с каждой глане представляют реальные проблемы, решаемые химикам!!; о пи позиоляют проверить вашу способность испоАьзовапгь полученные знанияПравильность решения многих задач можно проверить в конце книги в разделе «Ответы на задачи», а также используя предметный указательМетан

ЭНЕРГИЯ АКТИВАЦИИ. ПЕРЕХОДНОЕ СОСТОЯНИЕ

2.1. Углеводороды

Некоторые органические соединения содержат только два элемента — водород и углерод, и поэтому называются углеводородами. В зависимости от строения углеводороды делятся на два основных класса — алифатические и ароматические. Алифатические углеводороды в свою очередь можно разделить на несколько классов: алканы, алкепы, алкины и их циклические аналоги (циклоалканы, циклоалкены и циклоалкины). Эти классы соединений будут рассмотрены в указанном порядке.

Углеводороды

Алъсратичесние Ароматические

Аякаиы Алхвны Алтиы Циклические

алщршвтеств

Простейшим представителем ряда алканов и, конечно, одним иэ простейших органических соединений является метан СН4. Это соединение будет рассмотрено очень подробно, поскольку почти все, что мы узнаем о его свойствах, можно распространить с незначительными изменениями на любой другой алкан.

2.2. Строение метана

Как уже говорилось в разд. 1.9, каждый из четырех атомов водорода связан с атомом углерода ковалентной связью, т. е. за счет общей электронной пары. Если углерод связан с четырьмя другими атомами, его связывающие орбитали (sp5-орбитали, образующиеся в результате гибридиаации одной s- и трех р-орбиталей) направлены к углам тетраэдра (рис. 2.1, а). При таком тетраэдрическом расположении орбитали максимально удалены друг от друга. Для того чтобы перекрывание каждой из этих орбиталей со сферической орбиталью атома водорода было наиболее эффективно и образовывалась наиболее прочная связь, необходимо, чтобы ядро каждого атома водорода располагалось в углу такого тетраэдра (рис. 2.1, б).

Тетраэдрическая структура метана доказана методом дифракции элект -ронов {рис. 2.1, в) — методом, который позволяет установить расположе -кие атомов в таких простых молекулах. Ниже будут рассмотрены некоторые данные, на основании которых химики приняли тетраэдрическое строение

атома углерода гораздо раньше, чем стали известны квантовая механика и метод дифракц

страница 8
< 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
лайтбокс на крышу автомобиля
купить турку для индукционной плиты
аренда микроавтобуса с водителем
переводное тату логотип группы die antwoord купить

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
(16.01.2017)