Органическая химия
<<  Теория органической архитектуры Предмет химии  >>
Теория строения органических молекул
Теория строения органических молекул
Крушение витализма
Крушение витализма
Еще со времени открытия огня человек разделил вещества на две группы:
Еще со времени открытия огня человек разделил вещества на две группы:
Таким образом, между способностью вещества к горению и принадлежностью
Таким образом, между способностью вещества к горению и принадлежностью
Шахтеры поднимаются на высоту 2 600 метров до кратера Кава Иджен,
Шахтеры поднимаются на высоту 2 600 метров до кратера Кава Иджен,
Накопленные в XVIII столетии знания показали химикам, что судить о
Накопленные в XVIII столетии знания показали химикам, что судить о
Отличия органических соединений от неорганических
Отличия органических соединений от неорганических
В 1807 г. Берцелиус предложил вещества, подобные оливковому маслу или
В 1807 г. Берцелиус предложил вещества, подобные оливковому маслу или
То время было временем господства витализма — учения, рассматривающего
То время было временем господства витализма — учения, рассматривающего
Первые сомнения в справедливости такого утверждения возникли после
Первые сомнения в справедливости такого утверждения возникли после
Работы Ф. Вёлера
Работы Ф. Вёлера
В период работы в лаборатории знаменитого химика Леопольда Гмелина
В период работы в лаборатории знаменитого химика Леопольда Гмелина
Вёлер получил дициан по методу Гей-Люссака и абсорбировал его
Вёлер получил дициан по методу Гей-Люссака и абсорбировал его
Согласно анализам, циановая кислота состояла из углерода, азота,
Согласно анализам, циановая кислота состояла из углерода, азота,
В лаборатории Гей-Люссака в Париже над подобными соединениями
В лаборатории Гей-Люссака в Париже над подобными соединениями
Он отметил это еще в самом начале статьи Либиха, Анализ цианата ртути,
Он отметил это еще в самом начале статьи Либиха, Анализ цианата ртути,
Hg(NO3)2 + 3 C2H5OH = Hg(CNO)2
Hg(NO3)2 + 3 C2H5OH = Hg(CNO)2
Вёлер продолжил исследование циановой кислоты, пытаясь получить ее
Вёлер продолжил исследование циановой кислоты, пытаясь получить ее
Строго говоря, цианат аммония не является типичным неорганическим
Строго говоря, цианат аммония не является типичным неорганическим
В 1845 г. Адольф Вильгельм Кольбе, ученик Вёлера, успешно синтезировал
В 1845 г. Адольф Вильгельм Кольбе, ученик Вёлера, успешно синтезировал
Последовательность превращений включала в себя хлорирование
Последовательность превращений включала в себя хлорирование
Французский химик Пьер Эжен Марселей Бертло в 50е годы XIX в. начал
Французский химик Пьер Эжен Марселей Бертло в 50е годы XIX в. начал
В 1854 г. он, нагревая глицерин со стеариновой кислотой (одной из
В 1854 г. он, нагревая глицерин со стеариновой кислотой (одной из
Бертло сделал еще более важный шаг
Бертло сделал еще более важный шаг
Представления о «конституции» органических молекул
Представления о «конституции» органических молекул
Впервые элементный состав ряда различных органических соединений
Впервые элементный состав ряда различных органических соединений
Особую трудность представлял анализ органических соединений, которые
Особую трудность представлял анализ органических соединений, которые
«Радикальные» модели органических соединений
«Радикальные» модели органических соединений
Понятие «конституция» явилось прообразом более позднего понятия
Понятие «конституция» явилось прообразом более позднего понятия
Под радикалом понимали группировку нескольких атомов, которая не
Под радикалом понимали группировку нескольких атомов, которая не
Принятие «радикальной» конституции органической молекулы повлекло за
Принятие «радикальной» конституции органической молекулы повлекло за
Выделение кислорода в «формуле» органического соединения Й.Я
Выделение кислорода в «формуле» органического соединения Й.Я
Иные радикальные модели конституции органических соединений были
Иные радикальные модели конституции органических соединений были
Высказывались предположения, что радикалы способны к самостоятельному
Высказывались предположения, что радикалы способны к самостоятельному
«Формула» органического вещества в этом случае представлялась как
«Формула» органического вещества в этом случае представлялась как
K-CN + Cl2
K-CN + Cl2
На основании изучения реакции гидратации этилена с образованием
На основании изучения реакции гидратации этилена с образованием
В то время бензальдегид называли горьким миндальным маслом
В то время бензальдегид называли горьким миндальным маслом
Ю. Либих провел анализ этого соединения и показал, что новое вещество
Ю. Либих провел анализ этого соединения и показал, что новое вещество
Очевидно, что явление, которое наблюдал Гей-Люссак, не исключительный
Очевидно, что явление, которое наблюдал Гей-Люссак, не исключительный
Теоретически значимой стороной теории радикалов Дюма, Либиха и других
Теоретически значимой стороной теории радикалов Дюма, Либиха и других
Благодаря дальнейшему совместному изучению свойств циановой,
Благодаря дальнейшему совместному изучению свойств циановой,
Теория типов Ж.Б. Дюма
Теория типов Ж.Б. Дюма
Ранее, для случаев замещения электроположительного водорода в кислотах
Ранее, для случаев замещения электроположительного водорода в кислотах
Эксперименты Ж.Б. Дюма по хлорированию уксусной кислоты показали, что
Эксперименты Ж.Б. Дюма по хлорированию уксусной кислоты показали, что
Возможность «внутрирадикального» замещения не соответствовала понятию
Возможность «внутрирадикального» замещения не соответствовала понятию
Типическая формула записывалась как СхНуОz и уже не предполагала
Типическая формула записывалась как СхНуОz и уже не предполагала
Химическая индивидуальность такой молекулы должна была определяться
Химическая индивидуальность такой молекулы должна была определяться
Работы Ж.Б. Дюма поставили важный вопрос о причинах сохранения или
Работы Ж.Б. Дюма поставили важный вопрос о причинах сохранения или
О. Лоран высказал идею о том, что все органические соединения
О. Лоран высказал идею о том, что все органические соединения
В реакциях присоединения к фундаментальному ядру или отщепления от
В реакциях присоединения к фундаментальному ядру или отщепления от
Несмотря на то, что каждый фрагмент молекулы (ядро или внеядерная
Несмотря на то, что каждый фрагмент молекулы (ядро или внеядерная
Унитаристская концепция Ш. Жерара
Унитаристская концепция Ш. Жерара
Радикал Ш. Жерар рассматривал только как фрагмент, который в
Радикал Ш. Жерар рассматривал только как фрагмент, который в
В начале 1850-х годов Ш. Жерар, исходя из представлений об
В начале 1850-х годов Ш. Жерар, исходя из представлений об
В отличие от современных структурных формул, типы Ш. Жерара не
В отличие от современных структурных формул, типы Ш. Жерара не
Для того чтобы подойти к понятию структуры химикам нужно было провести
Для того чтобы подойти к понятию структуры химикам нужно было провести

Презентация: «Теория строения органических молекул». Автор: DOM. Файл: «Теория строения органических молекул.ppt». Размер zip-архива: 11237 КБ.

Теория строения органических молекул

содержание презентации «Теория строения органических молекул.ppt»
СлайдТекст
1 Теория строения органических молекул

Теория строения органических молекул

Крушение витализма Представления о «конституции» органических молекул Структурная теория органических соединений

2 Крушение витализма

Крушение витализма

3 Еще со времени открытия огня человек разделил вещества на две группы:

Еще со времени открытия огня человек разделил вещества на две группы:

горючие и негорючие. К горючим веществам относились, в частности, дерево и жир или масло, они в основном и служили топливом. Дерево — это продукт растительного происхождения, а жир и масло — продукты как животного, так и растительного происхождения. Вода, песок, различные горные породы и большинство других веществ минерального происхождения не горели, более того, гасили огонь.

4 Таким образом, между способностью вещества к горению и принадлежностью

Таким образом, между способностью вещества к горению и принадлежностью

его к живому или неживому миру существовала определенная связь. Хотя, безусловно, были известны и исключения. Например, уголь и сера — продукты неживой материи — входили в группу горючих веществ.

Вулкан Кава Иджен расположен на острове Ява (Индонезия). Кратер имеет радиус 361 м и служит природным источником серы, однако ее добыча представляет собой трудную и опасную задачу.

5 Шахтеры поднимаются на высоту 2 600 метров до кратера Кава Иджен,

Шахтеры поднимаются на высоту 2 600 метров до кратера Кава Иджен,

затем вниз к берегу кислотного озера 200-метровой глубины. Там они добывают тяжелые куски чистой серы. Кислотные вулканические газы выделяются из отверстий среди желтых кусков серы и горящей жидкой серы на Кава Иджен.

6 Накопленные в XVIII столетии знания показали химикам, что судить о

Накопленные в XVIII столетии знания показали химикам, что судить о

природе веществ, исходя только из их горючести или негорючести, нельзя. Вещества неживой природы могли выдерживать жесткую обработку, а вещества живой или некогда живой материи такой обработки не выдерживали. Вода кипела и снова конденсировалась в воду; железо или соль расплавлялись, но, остывая, возвращались в исходное состояние. В то же время оливковое масло или сахар при нагревании превращались в дым и гарь. То, что оставалось, не имело уже ничего общего с оливковым маслом или сахаром, и превратить этот остаток в оливковое масло или сахар больше не удавалось. Словом, вещества этих двух групп вели себя принципиально различным образом.

7 Отличия органических соединений от неорганических

Отличия органических соединений от неорганических

Размеры молекул: неорганические молекулы состоят, в среднем, из 2-8 атомов, тогда как число атомов в органических молекулах измеряется десятками. Органические молекулы легко и необратимо разрушаются при нагревании Органические соединения имеют весьма однообразный качественный состав, при этом они обязательно содержат атомы углерода и водорода. Все органические соединения горючи.

Друза Аметист уругвайский. Друза - группа свободных кристаллов, наросших одним концом (гранью или ребром) на стенки трещин или пустот в горных породах.(ВИКИПЕДИЯ). Аметистовая друза — это кварц фиолетового цвета.

8 В 1807 г. Берцелиус предложил вещества, подобные оливковому маслу или

В 1807 г. Берцелиус предложил вещества, подобные оливковому маслу или

сахару, которые типичны для живой природы, называть органическими. Вещества, подобные воде и соли, которые характерны для неживой природы, он назвал неорганическими.

Химиков не переставало удивлять, что органические вещества при нагревании или каком-либо другом жестком воздействии легко превращаются в неорганические вещества. (Возможность обратного превращения, т. е. превращения неорганического вещества в органическое была установлена несколько позднее.)

9 То время было временем господства витализма — учения, рассматривающего

То время было временем господства витализма — учения, рассматривающего

жизнь как особое явление, подчиняющееся не законам мироздания, а влиянию особых жизненных сил. Сторонники витализма утверждали, что для превращения неорганических веществ в органические требуется какое-то особое воздействие («жизненная сила»), которое проявляется только внутри живой ткани. По этой причине неорганические соединения, например воду, можно было найти повсюду — в пределах и живого, и неживого мира, тогда как органические соединения, образующиеся под воздействием жизненной силы, можно найти только в живых тканях.

Георг Шталь 1659-1734

10 Первые сомнения в справедливости такого утверждения возникли после

Первые сомнения в справедливости такого утверждения возникли после

опубликования в 1828 г. работы Фридриха Вёлера (1800— 1882), немецкого химика, ученика Берцелиуса.

11 Работы Ф. Вёлера

Работы Ф. Вёлера

В числе многочисленных достижений Фридриха Вёлера особое место занимает синтез мочевины из неорганической соли – цианата аммония, а также открытие изомерии цианатов и фульминатов совместно с другим немецким химиком Юстасом Либихом.

12 В период работы в лаборатории знаменитого химика Леопольда Гмелина

В период работы в лаборатории знаменитого химика Леопольда Гмелина

Фридрих Вёлер приступил к изучению циановой кислоты и ее солей. После того как Гей-Люссак установил состав цианистоводородной кислоты и цианогена (дициана), изучение свойств последнего показало, что он был очень похож на хлор. С щелочами дициан образовывал соли пока еще неизвестных свойств.

13 Вёлер получил дициан по методу Гей-Люссака и абсорбировал его

Вёлер получил дициан по методу Гей-Люссака и абсорбировал его

раствором гидроокиси бария. Образовался бесцветный раствор, из которого через некоторое время ему удалось выделить две кристаллические соли: одна — цианистоводородной (цианид), другая — циановой кислоты (цианат).

14 Согласно анализам, циановая кислота состояла из углерода, азота,

Согласно анализам, циановая кислота состояла из углерода, азота,

водорода и кислорода. Вёлеру также удалось получить серебряную и калиевую соли циановой кислоты. Результаты своих исследований Вёлер опубликовал в двух статьях, вышедших в 1822 и 1823 годах.

Циановая кислота представляет собой смесь циановой (HO-CN) и изоциановой (HN=C=O) кислот.

15 В лаборатории Гей-Люссака в Париже над подобными соединениями

В лаборатории Гей-Люссака в Париже над подобными соединениями

одновременно работал Юстус Либих. Прочитав его статью, Вёлер был сильно удивлен разницей полученных ими результатов.

Фульминат ртути

16 Он отметил это еще в самом начале статьи Либиха, Анализ цианата ртути,

Он отметил это еще в самом начале статьи Либиха, Анализ цианата ртути,

полученного Либихом, дал ему основание назвать соединение гремучей ртутью, так как соль обладала очень сильными взрывчатыми свойствами. Однако цианат ртути, полученный Вёлером, вообще не взрывался. Не было ли допущено какой-нибудь ошибки при синтезе?

17 Hg(NO3)2 + 3 C2H5OH = Hg(CNO)2

Hg(NO3)2 + 3 C2H5OH = Hg(CNO)2

+ 2CH3CHO + 5H2O

Но ошибки не было. Просто стал известен первый случай изомерии (это название дал Берцелиус в 1829 году). Вёлер изучил соединения циановой кислоты» а Либих — изомерной с ней фульминовой (гремучей) кислоты. В отличие от цианатов и изоцианатов, в ней кислород непосредственно соединён с азотом.

18 Вёлер продолжил исследование циановой кислоты, пытаясь получить ее

Вёлер продолжил исследование циановой кислоты, пытаясь получить ее

аммонийную соль и изучить ее свойства. Самый простой способ получения цианата аммония состоял в смешении растворов аммиака и циановой кислоты с последующим выпариванием; при этом образовавшаяся соль кристаллизовалась. Прежде всего водный раствор нового вещества должен был проявлять характерные реакции аммония и циановой кислоты. К удивлению ученого, однако, кристаллы не давали реакции ни на аммиак, ни на циановую кислоту. Сколько исследователь ни нагревал раствор с едким кали, запаха аммиака не обнаруживалось. Несмотря на многократные пробы, ему не удалось наблюдать и характерные реакции циановой кислоты.

19 Строго говоря, цианат аммония не является типичным неорганическим

Строго говоря, цианат аммония не является типичным неорганическим

соединением, но даже если считать его таковым, то превращение цианата аммония в мочевину (как со временем и было показано) является просто результатом изменения расположения атомов внутри молекулы. И в самом деле, ведь молекула мочевины фактически является перестроенной молекулой все того же цианата аммония. И тем не менее значение открытия Вёлера отрицать нельзя. Оно способствовало низвержению витализма * и вдохновило химиков на попытки синтеза органического вещества; не будь этого открытия, химики направили бы свои усилия в другом направлении.

20 В 1845 г. Адольф Вильгельм Кольбе, ученик Вёлера, успешно синтезировал

В 1845 г. Адольф Вильгельм Кольбе, ученик Вёлера, успешно синтезировал

уксусную кислоту, считавшуюся в его время несомненно органическим веществом. Более того, он синтезировал ее таким методом, который позволил проследить всю цепь химических превращений — от исходных элементов (углерода, водорода и кислорода) до конечного продукта — уксусной кислоты. Именно такой синтез из элементов, или полный синтез, и был необходим.

Если синтез мочевины Вёлера породил сомнения относительно существования «жизненной силы», то синтез уксусной кислоты Кольбе позволил решить этот вопрос.

Адольф Вильгельм Герман Кольбе (1818-1884)

21 Последовательность превращений включала в себя хлорирование

Последовательность превращений включала в себя хлорирование

сероуглерода до тетрахлорметана с последующим пиролизом до тетрахлорэтилена. Дальнейшее хлорирование в воде привело к трихлоруксусной кислоте, которая после электролитического восстановления превратилась в уксусную кислоту.

А. Кольбе осуществил ряд превращений:

[H]

22 Французский химик Пьер Эжен Марселей Бертло в 50е годы XIX в. начал

Французский химик Пьер Эжен Марселей Бертло в 50е годы XIX в. начал

систематическую разработку синтеза органических соединений и достиг больших успехов. Он синтезировал, в частности, такие хорошо известные и важные соединения, как метиловый и этиловый спирты, метан, бензол, ацетилен из простых неорганических веществ. Бертло «нарушил границу» между неорганической и органической химией, покончив с пресловутым «запретом». В дальнейшем такое «нарушение границ» стало обычным.

Пьер Эжен Марселей Бертло (1827—1907)

23 В 1854 г. он, нагревая глицерин со стеариновой кислотой (одной из

В 1854 г. он, нагревая глицерин со стеариновой кислотой (одной из

самых распространенных жирных кислот, полученных из жиров), получил молекулу, состоящую из остатка молекулы глицерина и трех остатков молекул стеариновой кислоты. Этот тристеарин, который оказался идентичен тристеарину, полученному из природных жиров, был самым сложным из синтезированных к тому времени аналогов природных продуктов.

П. Э. Бертло в лаборатории

24 Бертло сделал еще более важный шаг

Бертло сделал еще более важный шаг

Вместо стеариновой кислоты он взял кислоты, похожие на нее, но полученные не из природных жиров, и также нагрел их с глицерином. В результате Бертло получил соединения, очень похожие на обычные жиры, но несколько отличающиеся от любого из природных жиров.

25 Представления о «конституции» органических молекул

Представления о «конституции» органических молекул

Проблема разнообразия органических веществ «Радикальные» молекулы органических соединений Теория типов Дюма Унитаристская концепция Жерара

26 Впервые элементный состав ряда различных органических соединений

Впервые элементный состав ряда различных органических соединений

определил А. Лавуазье. Он показал, что органические вещества образованы очень небольшим числом элементов (главным образом, углеродом, водородом, кислородом и азотом). Поэтому многообразие свойств этих соединений не удавалось объяснить в рамках привычной для химиков зависимости свойств веществ от их элементного состава. Перед учеными возникла проблема: как объяснить многообразие свойств органических соединений при очень ограниченном числе входящих в их состав элементов. А. Лавуазье объяснял этот факт различиями количественного содержания элементов в веществах.

27 Особую трудность представлял анализ органических соединений, которые

Особую трудность представлял анализ органических соединений, которые

Гей-Люссак предложил окислять окисью меди. Если нагреть смесь, содержащую органическое вещество, с окисью меди, углерод превращается в углекислый газ, который можно собрать в специальной поглотительной склянке, а затем взвесить. И поныне это один из основных способов элементарного органического анализа.

28 «Радикальные» модели органических соединений

«Радикальные» модели органических соединений

В начале XIXвека Ж.Л. Гей-Люссак, Й.Я. Берцелиус и другие химики выдвинули предположение, что свойства органических соединений обусловлены не только качественным и количественным составом, но и конституцией соединения – некой внутримолекулярной упорядоченностью атомов или их группировок.

29 Понятие «конституция» явилось прообразом более позднего понятия

Понятие «конституция» явилось прообразом более позднего понятия

«структура», однако, в отличие от последнего, оно не учитывало особенностей распределения сил сродства между атомами. В рамках такой точки зрения многообразие органических соединений объяснялось с помощью введения понятия «радикал».

30 Под радикалом понимали группировку нескольких атомов, которая не

Под радикалом понимали группировку нескольких атомов, которая не

изменялась в ряде соединений, в стехиометрическом плане соответствовала реальному атому, а также являлась носителем определённых свойств. Например, радикалом считали «циан» (-CN).

31 Принятие «радикальной» конституции органической молекулы повлекло за

Принятие «радикальной» конституции органической молекулы повлекло за

собой возникновение проблемы принципов, по которым следовало вычленять радикалы. Например, Й.Я. Берцелиус интерпретировал состав полярных органических соединений в свете электрохимической теории сродства. Он вычленял в составе кислородсодержащей органической молекулы электроотрицательный кислород и электроположительный сложный углеводородный радикал.

32 Выделение кислорода в «формуле» органического соединения Й.Я

Выделение кислорода в «формуле» органического соединения Й.Я

Берцелиус не связывал с какой-либо функциональной ролью этого элемента, а различия в свойствах органических веществ он объяснял различием в пространственном расположении атомов в радикале. Более того, Берцелиус считал, что кислород взаимодействует со всеми атомами, входящими в состав радикала благодаря силе сродства. Таким образом, «формула» органического соединения по Берцелиусу никак не характеризовала свойства вещества. Сам ученый придерживался этой модели, как соответствующей его общей электрохимической концепции.

33 Иные радикальные модели конституции органических соединений были

Иные радикальные модели конституции органических соединений были

предложены в работах Ж.Л. Гей-Люссака, Ж.Б. Дюма, Ю. Либиха. В этих моделях сложная органическая молекула мысленно расчленялась на несколько изначально «предсуществующих» в ней радикалов – группировок, внутри которых атомы связаны более прочно (т.е. большей силой химического сродства), чем с атомами других фрагментов.

34 Высказывались предположения, что радикалы способны к самостоятельному

Высказывались предположения, что радикалы способны к самостоятельному

существованию. Однако неудачные попытки синтеза радикалов часто использовались как аргумент против этой теории.

35 «Формула» органического вещества в этом случае представлялась как

«Формула» органического вещества в этом случае представлялась как

комбинация радикалов (R1*R2…), а свойства вещества ставились в зависимость от особенностей сочетания радикалов в молекуле.

Возникла теоретическая проблема: на каком основании выделять радикалы?

36 K-CN + Cl2

K-CN + Cl2

Cl-CN + KCl K-I + Cl2 ? Cl-I + KCl

Важной чертой радикалов считалась их способность в ходе химических реакций перемещаться из одного органического соединения в другое без изменений, подобно атомам и атомным группам при превращениях неорганических веществ. Поэтому «вычленение» радикалов в органической молекуле проводилось на основании анализа характерных для неё реакций, главным образом, реакций соединения, разложения и некоторых реакций замещения (не затрагивающих элементного состава радикалов).

37 На основании изучения реакции гидратации этилена с образованием

На основании изучения реакции гидратации этилена с образованием

этилового спирта, Ж.Б. Дюма заключил, что спирт содержит два радикала: этилен и воду. Примером «подходящей» реакции замещения может служить замещение альдегидного водорода в бензальдегиде, проведенное Вёлером и Либихом.

Основную часть установки составляет прибор для получения этилена. В колбу наливают смесь этанола с концентрированной серной кислотой и насыпают немного фарфоровой крошки. Капельную воронку заполняют такой же смесью на случай, если выделение этилена в колбе быстро прекратится. К колбе присоединяют одну или две промывалки с серной кислотой для удержания паров спирта и пробирку или небольшую колбочку с концентрированной серной кислотой для поглощения этилена.

38 В то время бензальдегид называли горьким миндальным маслом

В то время бензальдегид называли горьким миндальным маслом

Исследователи установили, что продукт, образующийся при стоянии миндального масла (желтой маслянистой жидкости) на воздухе, является бензойной кислотой. Пытаясь синтезировать хлорное производное этого вещества, ученые получили жидкость с острым, неприятным запахом.

39 Ю. Либих провел анализ этого соединения и показал, что новое вещество

Ю. Либих провел анализ этого соединения и показал, что новое вещество

отличается от бензальдегида только тем, что вместо одного атома водорода содержит один атом хлора. ... «Надо немедленно сообщить об этом Вёлеру», — подумал он и тут же написал ему письмо:

40 Очевидно, что явление, которое наблюдал Гей-Люссак, не исключительный

Очевидно, что явление, которое наблюдал Гей-Люссак, не исключительный

случай. Речь идет о цианистоводородной кислоте. Как ты знаешь, при химических реакциях циановая группа, состоящая из одного атома углерода и одного атома азота, переходит от одного соединения к другому, не претерпев никаких перемен. Гей-Люссак назвал ее циановым радикалом. Подобное явление наблюдается и в наших соединениях. В горьком миндальном масле, бензойной кислоте и бензоилхлориде тоже содержится группа атомов, не меняющаяся в ходе реакций. Этот новый радикал состоит из семи атомов углерода, пяти водорода и одного кислорода. Если назовем его бензоиловым радикалом, горькое миндальное масло получится при присоединении одного водородного атома к радикалу, бензоилхлорид — при присоединении одного атома хлора, бензойная кислота — одной гидроксильной группы».

41 Теоретически значимой стороной теории радикалов Дюма, Либиха и других

Теоретически значимой стороной теории радикалов Дюма, Либиха и других

ученых явилась рациональная попытка соотнести некоторый радикал (элемент строения) с определёнными химическими свойствами. Слабой стороной теории радикалов явилась зависимость «вычленения» радикалов в молекулах от выбора типа химических процессов, характерных для данного соединения. Основываясь на различных реакциях, формулу одного и того же соединения можно было представить совершенно по-разному, выделяя разные по составу и свойствам радикалы. Это означало неопределённость структуры органического соединения в целом.

42 Благодаря дальнейшему совместному изучению свойств циановой,

Благодаря дальнейшему совместному изучению свойств циановой,

фульминовой и цианистоводородной кислот, Ф. Вёлер и Ю. Либих открыли, что цианистоводородная кислота вступает в реакцию с хлором и образует новое соединение, которое было названо ими хлорцианом. Этим было положено начало теории замещения: здесь впервые отчетливо наблюдалось замещение водорода хлором в цианистоводородной кислоте.

Хлорциан

43 Теория типов Ж.Б. Дюма

Теория типов Ж.Б. Дюма

В результате систематического изучения реакций замещения, проведенного Ж.Б. Дюма и О. Лораном, было показано, что в органических соединениях водород может быть замещен на хлор и другие галогены. Данные этих экспериментов оказались несовместимы с электрохимической теорией сродства, т.к. электроотрицательный элемент хлор занимал место электроположительного водорода.

Дюма, Жан Батист 1800 —1884

44 Ранее, для случаев замещения электроположительного водорода в кислотах

Ранее, для случаев замещения электроположительного водорода в кислотах

на металл (также электроположительный) никакого несоответствия не возникало. В 1815 году Гей-Люссак показал, что в синильной кислоте водород может замещаться хлором, но тогда этому факту не придали особого значения.

45 Эксперименты Ж.Б. Дюма по хлорированию уксусной кислоты показали, что

Эксперименты Ж.Б. Дюма по хлорированию уксусной кислоты показали, что

в этой реакции химическое превращение претерпевает сам радикал, при этом исходное и хлорированное соединение имеют довольно близкие химические свойства.

Уксусная кислота

Хлоруксусная кислота

Трихлоруксусная кислота

46 Возможность «внутрирадикального» замещения не соответствовала понятию

Возможность «внутрирадикального» замещения не соответствовала понятию

о неизменном радикале и привела Ж.Б. Дюма к мысли отвергнуть саму идею «раздробления» органической молекулы на предсуществующие группы – радикалы. Он предложил соотносить каждое органическое вещество с определённым типом – молекулярной системой, фундаментальные химические свойства которой оставались постоянными при замещениях водорода на хлор и другие галогены.

Интерес Ж. Дюма к реакциям замещения вызвало выделение едкого газа при горении восковых свечей отбеленных хлором

47 Типическая формула записывалась как СхНуОz и уже не предполагала

Типическая формула записывалась как СхНуОz и уже не предполагала

расчленённости молекулы на радикалы и не соответствовала электрохимической концепции. Эта формула означала рассмотрение органической молекулы как целостной упорядоченной системы атомов.

Й.Я. Берцелиус, выступавший с резкой критикой, как теории радикалов, так и теории типов

48 Химическая индивидуальность такой молекулы должна была определяться

Химическая индивидуальность такой молекулы должна была определяться

какой-то дополнительной характеристикой, отличной от «радикальной структуры» и элементного состава (поскольку и то и другое могло изменяться при сохранении основных свойств соединения). В качестве такой характеристики Ж.Б. Дюма называл взаимное пространственное расположение атомов в молекуле.

49 Работы Ж.Б. Дюма поставили важный вопрос о причинах сохранения или

Работы Ж.Б. Дюма поставили важный вопрос о причинах сохранения или

утраты органическими веществами своих изначальных свойств в химических реакциях. Попытка ответить на этот вопрос была сделана в теории ядер О. Лорана.

50 О. Лоран высказал идею о том, что все органические соединения

О. Лоран высказал идею о том, что все органические соединения

происходят от фундаментального углеводородного ядра, которое может претерпевать разнообразные замещения. При замещении в ядре атома водорода основные физико-химические свойства продукта оставались аналогичными исходному веществу, т.к. в этом случае сохранялось пространственная упорядоченность атомов ядра.

Огюст Лоран 1807 – 1853

51 В реакциях присоединения к фундаментальному ядру или отщепления от

В реакциях присоединения к фундаментальному ядру или отщепления от

него, свойства полученных соединений изменялись по сравнению с исходными веществами. Таким образом, в теории О. Лорана свойства органических молекул ставились в зависимость от распределения отдельных атомов или атомных групп между ядром и внеядерным фрагментом.

52 Несмотря на то, что каждый фрагмент молекулы (ядро или внеядерная

Несмотря на то, что каждый фрагмент молекулы (ядро или внеядерная

группировка) в теории О. Лорана представлялся унитарным (т.е. единым целостным объектом), молекула в целом оказывалась дуалистичной. При этом сохранялось, свойственное радикальным концепциям представление о том, что одни атомы связаны в молекуле прочнее, чем другие. В целом, в теориях 1820-1840-х гг конституция органических соединений представлялась или как комбинация «предсуществующих» радикалов, или как способ пространственного расположения атомов.

53 Унитаристская концепция Ш. Жерара

Унитаристская концепция Ш. Жерара

В соответствии с концепцией Шарля Жерара, каждая молекула органического вещества представляет собой унитарную (т.е. единую, целостную) систему, в которой все атомы связаны между собой примерно одинаковой силой химического сродства и способны замещаться на радикалы.

Шарль Фредерик Жерар 1816-1856

54 Радикал Ш. Жерар рассматривал только как фрагмент, который в

Радикал Ш. Жерар рассматривал только как фрагмент, который в

химических реакциях замещает определённый атом. Равноценность межатомных взаимодействий при таком замещении не терялась. Чтобы представления о радикалах не противоречили унитаристской концепции, Жерар высказал мысль о том, что радикалы не предсуществуют в молекулах, а проявляются только в момент взаимодействия с другими веществами. Отсюда вытекала непознаваемость строения молекул химическими методами, т.к. они давали информацию только об исходных и конечных продуктах, но не о перестройках структуры в процессе реакции.

55 В начале 1850-х годов Ш. Жерар, исходя из представлений об

В начале 1850-х годов Ш. Жерар, исходя из представлений об

органических веществах, как продуктах постепенного усложнения минеральных веществ (за счет замещения их элементов на радикалы), предложил классифицировать все органические соединения, как производные четырёх неорганических типов (H2, HCl, H2O, NH3). Химическая формула Ш. Жерара показывала, какие упрощения могут происходить в данной молекуле в определённых реакциях. Например, из формулы этанола следовало, что может отщепляться водород или гидроксильная группа.

56 В отличие от современных структурных формул, типы Ш. Жерара не

В отличие от современных структурных формул, типы Ш. Жерара не

выражали способа связи атомов в молекуле. Представление органической молекулы, как последовательности связанных друг с другом отдельных атомов, было не характерно для химического мышления того времени. Молекула мыслилась, как комбинация радикалов или как определённая пространственная организация атомов.

57 Для того чтобы подойти к понятию структуры химикам нужно было провести

Для того чтобы подойти к понятию структуры химикам нужно было провести

мысленное дробление радикалов до отдельных атомов и осознать, что каждый из них обладает определённой соедининительной способностью (химическим сродством).

Эта способность определяет возможность последовательного усложнения органической частицы путём замещения того или иного атома в молекуле на другие атомы или группировки.

«Теория строения органических молекул»
http://900igr.net/prezentacija/khimija/teorija-stroenija-organicheskikh-molekul-188580.html
cсылка на страницу

Органическая химия

17 презентаций об органической химии
Урок

Химия

65 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по химии > Органическая химия > Теория строения органических молекул