Молекулярная масса органических веществ гораздо меньше чем неорганических да или нет

Презентация. Предмет органической химии. Теория химического строения органических соединений

Презентация содержит основные вопросы по предмету органической химии, рассматриваются основные положения теории химического строения оганических соединений А.М. Бутлерова

Просмотр содержимого документа
«Презентация. Предмет органической химии. Теория химического строения органических соединений»

Предмет органической химии.

соединений А. М. Бутлерова

Период до XVIII века называют алхимическим.

В начале 19 века возникла необходимость объединить химию веществ растительного и животного происхождения в единую науку.

белки, жиры, углеводы

Виталисты считали, что для получения органических веществ из неорганических необходима особая «жизненная сила» ― vis vitalis .

В 1828 году синтезировал органическое вещество мочевину из неорганического вещества – цианата аммония.

В настоящее время насчитывается более 25 млн. органических соединений.

Продукты жизнедеятельности живых организмов (бактерий, грибов, растений и животных).

Продукты, которые получены на основе природных веществ, но сами в природе не встречаются.

Получают путём химических

В состав всех органических веществ входят атомы

1. Получение чистого вещества:

2. Определение качественного состава:

C 2 H 6 + 7CuO →2CO 2 ↑ + 3H 2 O + 7Cu

5H 2 O + CuSO 4 → CuSO 4 · 5H 2 O

CO 2 + Ca(OH) 2 → CaCO 3 ↓ + H 2 O

3. Определение количественного

4. Установление химического строения:

Предмет органической химии – органические вещества, их строение и свойства, химические реакции, методы изучения и получения, а также возможные области практического применения этих веществ.

«Органическая химия может сейчас кого угодно свести с ума. Она кажется мне дремучим лесом, полным удивительных вещей, безграничной чащей, из которой нельзя выбраться, куда не осмелишься проникнуть…»

… «Всякое изменение в структуре молекул неизбежно влечёт за собой изменение их свойств»…

валентность = степень окисления

В 1857 году Ф. Кекуле отнёс углерод к четырёхвалентным элементам, а затем вместе с А. Купером в 1858 году отметил, что атомы углерода способны соединяться друг с другом в различные цепи.

Основные идеи теории впервые были высказаны А. М. Бутлеровым в 1861 году.

Атомы в молекулах органических веществ соединены в определённой последовательности согласно их валентности.

Атомы и группы атомов в молекулах органических веществ взаимно влияют друг на друга.

Следствия теории химического строения:

3. Возможность синтезировать огромный практический материал, предсказывать существование новых веществ и пути их получения.

Источник

Предмет органической химии. ТСОС А. М. Бутлерова

Урок 29. Химия 9 класс ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Предмет органической химии. ТСОС А. М. Бутлерова»

Предмет органической химии. Теория строения органических соединений Бутлерова

С древних времён люди стали использовать вещества животного и растительного происхождения. Эти вещества необходимы для приготовления пищи, изготовления одежды. Позже они стали использовать их для получения лекарств и красителей, парфюмерных средств. Человек давно знаком с такими продуктами растительного и животного происхожения, как сахар, крахмал, уксусная кислота, натуральный каучук, жиры, эфирные масла, красящие и опьяняющие вещества. Из жира получали мыло, из растений – лекарства и дезодоранты.

Более трех тыс. лет назад использовали такой краситель, как пурпур, который продуцирует хищная улитка – мурэкс. Согласно одной легенде, первыми открыли пурпур финикийцы, когда собака царя Фолникса на берегу моря разгрызла раковину мурэкса и её морда окрасилась в пурпурно-красный цвет. Такие пурпурные одежды в древних странах носили только цари.

Представьте, когда Александр Македонский в IV веке до нашей эры разгромил персидские войска, он нашёл там в царской сокровищнице десять тонн пурпура, а для получения одного грамма пурпура нужно десять тысяч улиток.

Все вещества, которые использовал человек, были получены из продуктов жизнедеятельности животных и растительных организмов, поэтому их стали называть «органическими веществами», а раздел химии, который изучает их, стали называть «органической химией».

Ещё в начале XIX века под органическими соединениями понимали вещества, которые могут создаваться только живыми организмами. Многие химики того времени считали, что органические вещества не могут быть получены в лаборатории, а образуются только в живых организмах с помощью «жизненной силы». Эта теория получила название виталистической. Ошибочность этой теории подтвердил в 1828 году Вёлер, синтезировав органическое вещество – мочевину – из неорганических веществ.

Органическая химия выделилась в самостоятельную науку в XIX веке, этому способствовало открытие и исследование большого числа органических соединений. Так, в 1807 г известный шведский химик Берцэлиус впервые ввёл понятия «органическая химия» и «органические вещества».

Органическая химия – это раздел химии, изучающий органические соединения и их превращения.

На сегодняшний день известно около двадцать семь миллионов органических соединений. С каждым годом количество органических веществ увеличивается, потому что их стали получать искусственным путём – в результате химических процессов.

Органические вещества мы встречаем повсюду. Например, для повышения урожайности селькохозяйственных культур и защиты растений используют химические вещества, которые являются органическими, лекаственные препараты и витамины тоже органические соединения. Вещества, которые получают в результате химических превращений являются синтетическими. Это и упомянутые лекарства и витамины, различные виды топлива, моющие средства, корпуса радиоаппаратуры, детские игрушки, одежда.

В последние годы большое внимание стали уделять последствиям неправильного использования химических веществ. Например, синтетический пестицид – ДДТ, который использовали для борьбы с малярией и вредителя сельскохозяйственных культур, при частом применении вызывает токсичность у рыб и птиц. Поэтому это соединение запрещено в ряде стран.

Все органические вещества имеют в своём составе атомы углерода. Поэтому органическую химию часто называют химией соединений углерода. Кроме углерода в состав органических соединений входят атомы водорода, а также могут содержаться атомы кислорода, азота, серы и другие.

Лимонная кислота, уксусная кислота, растительное и сливочное масло, крахмал, целлюлоза – все они содержат атомы углерода, водорода и кислорода.

Органических веществ гораздо больше, чем неорганических (несколько сот тысяч), они имеют более сложное строение, чем неорганические, по сравнению с неорганическими веществами у органических веществ очень большая молярная масса. Это, например, те вещества, благодаря которым происходят жизненные процессы: белки, жиры, углеводы, ферменты, нуклеиновые кислоты.

Источником образования многих природных органических соединений является глюкоза, которая образуется в процессе фотосинтеза из углекислого газа и воды. В результате биохимических превращений глюкоза превращается в крахмал, целлюлозу и другие вещества, которые относятся к природным органическим соединениям.

Органические соединения классифицируют на:

· кислородсодержащие органические соединения

· азотсодержащие органические соединения

Углеводороды содержат атомы углерода и водорода, кислородсодержащие содержат помимо этих атомов ещё и атомы кислорода, а азотсодержащие – атомы азота. Особую группу составлют высокомолекулярные соединения, имеющие огромную относительную молекулярную массу.

Важнейшей особенностью атомов углерода является способность образовывать устойчивые химические связи друг с другом. Атомы углерода могут связываться в цепи различной величины или циклы различной величины.

Подавляющее большинство органических соединений имеют в твёрдом виде молекулярную кристаллическую решётку, в которой молекулы связаны между собой слабыми силами межмолекулярного взаимодействия. Поэтому большинство органических соединений имеют сравнительно невысокие температуры кипения и плавления.

В молекулах углеводородов присутствуют преимущественно ковалентные связи, но связи С–Н обладают малой полярностью из-за небольшой разницы в электроотрицательности. По этой причине молекулы углеводородов практически нерастворимы в полярных растворителях.

Так как в состав органических соединений обязательно входят атомы углерода и водорода, то при сгорании этих соединений образуется углекислый газ и вода.

Для получения органических веществ используют такое сырьё, как нефть, природный газ, каменный уголь, древесину.

Основополагающей теорией для органической химии стала теория строения органических соединений Бутлерова.

Александр Михайлович Бутлеров – русский химик и академик Петербургской академии наук. Он изучил и предсказал изомерию многих органических соединений, а также синтезировал многие вещества.

Основным из положений этой теории считается положение о химическом строении вещества, то есть порядок и последовательность взаимного соединения атомов в молекулу. Для описания химического строения используют такое понятие, как валентность. Так, в органических соединениях валентность водорода равна I, а углерод – IV.

Таким образом первое положение теории Бутлерова это:

Под химическим строением понимается последовательность соединения атомов в молекуле согласно их валентности. То есть атомы в молекулах соединены в определённой последовательности согласно их валентностям.

Этот порядок соединения отображается в виде структурных формул, в которых валентности атомов обозначаются чёрточкой. Если валентность равна I, значит этот атом в формуле соединён с другим атомом при помощи одной чёрточки. Таким образом, для молекулы метана – СН₄ – структурная формула метана показывает, что атом углерода четырёх валентен, так как соединён с четырьмя другими атомами. А атом водорода одновалентен, так как соединён только с одним другим атомом – углеродом.

Например, вам необходимо составить структурную формулу для молекулы С₃Н₈. Для этого следует помнить, что углерод четырёхвалентен, то есть может соединяться с четырьмя другими атомами, а водород одновалентен и может соединяться только с одним атомом. Записываем цепочку из атомов углерода. Мы знаем, что валентность углерода равна IV, поэтому каждый атом углерода может соединиться с четырьмя другими атомами. Получается, что первый атом углерода соединён с одним атомом углерода, поэтому остальные три связи он образует с тремя атомами водорода. Второй атом углерода уже соединён с двумя соседними атомами углерода, остальные две связи он образует с двумя атомами водорода. Последний – третий — атом углерода соединён только с одним атомом углерода, значит он будет связан с тремя атомами водорода. Таким образом, мы получили структурную формулу, которая отражает последовательность соединения атомов в молекуле. Эту структурную формулу можно записать иначе. Например, атом углерода и три атома водорода – СН₃, затем один атом углерода и два атома водорода, поэтому следует записать СН₂, и последний атом углерода и три атома водорода образует СН₃. Получаем сокращённую структурную формулу: СН₃— СН₂— СН₃. Таким образом, С₃Н₈ – это молекулярная формула, она отражает только количественный и качественный состав, но не порядок соединения атомов в молекуле.

Поэтому, при написании структурных формул органических соединений вначале записывают символы атомов углерода, связывая их между собой, затем, учитывая четырёхвалентность атома углерода, записывают символы других атомов.

Пространственное строение молекул удобно представлять в виде модэлий, выполненных из полимерных или других материалов. Модели молекул бывают шаростержневые и масштабные (полусферические). В шаростержневых моделях атомы изображаются в виде шариков разных размеров и цвета, а валентные связи – в виде трубок или стержней из пластмассы или металла. В масштабных моделях атом изображается в виде сферы с размерами, пропорциональными их радиусу.

Второе положение теории Бутлерова свидетельствует о том, что каждое вещество имеет определённое химическое строение. То есть по свойствам данного вещества можно определить его строение, а зная строение, можно предугадать его свойства.

Аналогично и в музыке: музыкант, увидев нотную запись, может предвидеть, как это звучит, и наоборот, слыша музыку, перенести её в ноты.

Третье положение говорит о том, что свойства веществ зависят от их строения. Разный порядок связывания атомов в молекулах приводит к различному химическому строению, а значит, и к различным свойствам.

Например, нормальный бутан и изобутан имеют одну молекулярную формулу – С₄Н_10, но разную последовательность связей.

Руководствуясь этим принципом можно синтезировать вещества с нужными свойствами, задавая им определённое строение. В настоящее время синтезируются множество разнообразных веществ с нужными свойствами: синтетические каучуки и волокна, пластмассы и красители, средства борьбы с сельскохозяйственными вредителями, синтетические витамины, гормоны, лекарства.

Теория Бутлерова явилась научным фундаментом органической химии и способствовала быстрому ее развитию. Она объяснила неясности и противоречия в знаниях об окружающем мире, обобщила достижения в области химии, представила качественно новый подход к пониманию строения и свойств веществ, указала направления и возможные пути получения новых веществ.

Таким образом, раздел химии, который изучает органические соединения и их превращения, называют органической химией. Органических веществ гораздо больше, чем неорганических. Органические соединения мы встречаем повсюду. Подавляющее большинство органических соединений имеют ковалентные связи, а в твёрдом состоянии – молекулярную кристаллическую решётку. Молекулы органических соединений могут изображаться различными способами, однако их химическое строение выражают структурные формулы. Атомы в молекулах соединяются между собой в определённом порядке в соответствии с их валентностью. Свойства веществ зависят не только от того, атомы каких элементов входят в состав молекул, но и от порядка соединения атомов в молекулах. Теория А.М. Бутлерова стала фундаментом развития органической химии.

Источник

Предмет органической химии. ТХСОС А. М. Бутлерова

Урок 1. Химия 10 класс (ФГОС)

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Предмет органической химии. ТХСОС А. М. Бутлерова»

Органические вещества были известны ещё в далёкой древности. С давних пор человек применял экстракты из растений для лечения болезней, а природные красители – для окраски тканей. Из жира получали мыло, а способы приготовления уксуса и спиртных напитков знали во всех древних странах.

Период до 8 века называют алхимическим: алхимики искали некий философский камень, способный превращать любые металлы в золото (алхимия) или излечивать все болезни (ятрохимия).

На протяжении 9 – 10 вв. арабский алхимик Абу Бакр ар-Рази сделал попытку разделить все химические вещества по их происхождению на три группы: минеральные, растительные и животные. Эта классификация существовала почти 1000 лет. Но в начале 19 века возникла необходимость объединить химию веществ растительного и животного происхождения в единую науку.

Например, вам уже известно, что в состав растительной и животной клетки входят белки, жиры, углеводы и другие вещества, которые называют органическими. Й. Я. Берцелиус предложил называть науку, которая изучает органические вещества органической химией.

Долгое время господствовало учение о витализме, согласно которому считалось, что для получения органических веществ из неорганических необходима особая «жизненная сила» − vis vitalis. Поэтому получить органические соединения из неорганических вне живых организмах невозможно. Однако в результате развития химии и накопления новых знаний и фактов доказано, что виталисты глубоко заблуждались в своих убеждениях. В 1828 году немецкий химик Ф. Вёлер синтезировал органическое вещество мочевину из неорганического вещества – цианата аммония. Французский учёный М. Бертло в 1854 году получил в пробирке жир, а в 1861 году русский химик А. М. Бутлеров синтезировал сахаристое вещество. Поэтому виталистическая теория рухнула.

В настоящее время органическая химия бурно развивается. Сейчас насчитывается более 25 млн. органических соединений.

Все органические соединения по происхождению можно условно разделить на три типа: природные, искусственные и синтетические.

Природные органические соединения – это продукты жизнедеятельности живых организмов (бактерий, грибов, растений и животных). Это такие соединения, как белки, жиры, углеводы, витамины, гормоны, ферменты, натуральный каучук.

Синтетические органические соединения получают синтетическим путём с помощью химических превращений. К ним относятся синтетические каучуки, пластмассы, лекарственные препараты, синтетические витамины, стимуляторы роста, средства защиты растений и другие.

В состав всех органических веществ входят атомы углерода, поэтому органическую химию можно назвать химией соединений углерода. Кроме углерода, в состав органических соединений входят атомы водорода. Эти два элемента образуют такой класс органических соединений, как углеводороды. А все остальные классы органических соединений можно рассматривать как производные углеводородов.

Это позволило немецкому химику К. Шорлеммеру дать определение понятию «органическая химия».

Органическая химия – эта химия углеводородов и их производных, то есть продуктов, образующихся при замене водорода в молекулах этих веществ, другими атомами или группами атомов.

Так, при замене одного атома водорода в молекуле метана – СН₄ на гидроксильную группу – ОН, образуется спирт метанол – СН₃ОН.

В состав органических соединений могут входить и атомы кислорода, серы, азота, фосфора. Эти элементы называются органогенами, то есть из этих атомов образованы молекулы органических веществ и они составляют основу жизни, потому что входят в состав белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот.

Для того чтобы изучить состав, строение и свойства органического вещества, нужно синтезировать и получить его в чистом виде. Но органические соединения содержатся в виде смесей с другими веществами, поэтому существуют специальные методы, позволяющие получить чистые вещества. Это перегонка, перекристаллизация и хроматография. После того, как получено чистое вещество определяют его качественный состав. Для этого органическое вещество при нагревании окисляют оксидом меди (II) до углекислого газа и воды. Выделяющаяся при этом вода обнаруживается по превращению безводного сульфата меди (II) в кристаллогидрат CuSO₄ · 5H₂O голубого цвета, а образующийся углекислый газ – по помутнению известковой воды.

Затем определяют количественный состав соединения, то есть молекулярную формулу. В настоящее время качественный и количественный состав органических соединений устанавливают с помощью приборов хромато-масс-спектрометров. После установления качественного и количественного состава устанавливают химическое строение вещества. Для этого применяют физический метод исследования – протонный магнитный резонанс (ПМР).

Предметом органической химии являются органические вещества, их строение и свойства, химические реакции, методы изучения и получения, а также возможные области практического применения этих веществ.

Без органической химии и химической технологии человечество уже не может существовать. Но развитие и использование продуктов органической химии имеет и обратную сторону: происходит загрязнение окружающей среды твёрдыми, жидкими и газообразными отходами органического происхождения, химия создаёт и средства для очистки окружающей среды от производственных загрязнений и бытовых отходов. Например, ранее производимый синтетический пестицид ДДТ – химически устойчивое соединение, не разлагается микроорганизмами, при частом применении создаёт остаточную токсичность у рыб и птиц, препятствует их размножению. В настоящее время использование соединения запрещено в большинстве стран. Фторхлоруглеводороды (фреоны), как CF₂Cl₂ способствуют разрушению озонового слоя атмосферы. По этой причине фреоны заменяются на менее опасные летучие насыщенные углеводороды.

Таким образом, молекулы всех органических соединений содержат атомы углерода, практически все содержат атомы водорода, поэтому органические вещества являются горючими, при горении этих веществ образуется углекислый газ и вода.

Органических веществ гораздо больше, чем неорганических. Кроме этого, органические вещества построены более сложно, чем неорганические вещества, их молекулярная масса гораздо больше, чем молекулярная масса неорганических веществ. Это такие вещества, как белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, молекулярная масса которых огромна.

Органические соединения образованы за счёт ковалентных связей и поэтому имеют молекулярное строение, у них невысокие температуры плавления и кипения, они термически неустойчивы. Органические вещества плохо растворяются в воде, но хорошо – в неполярных неводных растворителях – бензине, бензоле и других.

Одной из причин многообразия органических соединений является способность атомов углерода химически связываться друг с другом, образуя углеродные цепи разной длины и структуры. В составе органических соединений может содержаться большое число атомов углерода – несколько сотен тысяч.

В первой половине 19 века с ростом числа экспериментальных исследований начался процесс преобразования органической химии из описательной науки в науку, которая стремиться раскрыть сущность органических веществ, объяснить причины их своеобразия, закономерности их превращения.

Теория химического строения органических соединений является результатом обобщения опыта, который накопила органическая химия. Органическая химия, как наука оформилась в начале 19 века. Но объяснить многообразие органических соединений учёные начала 19 века не могли.

Термины «строение», «структура» ввёл русский учёный А. М. Бутлеров. Он утверждал, что всякое изменение в структуре молекул неизбежно влечёт за собой изменение их свойств.

Химик Ф. Вёлер в одном письме Й. Я. Берцелиусу так описывал органическую химию: «Органическая химия может сейчас кого угодно свести с ума. Она кажется мне дремучим лесом, полным удивительных вещей, безграничной чащей, из которой нельзя выбраться, куда не осмелишься проникнуть…»

Большое влияние на развитие химии оказали работы английского учёного Э. Франкланда, который ввёл понятие валентность.

Поэтому, порядок соединения атомов в молекуле согласно их валентности называют химическим строением.

Теория химического строения – результат работы трёх выдающихся учёных: Ф. Кекуле, А. Купера и А. Бутлерова.

В 1857 году Ф. Кекуле отнёс углерод к четырёхвалентным элементам, а затем вместе с А. Купером в 1858 году отметил, что атомы углерода способны соединяться друг с другом в различные цепи. Их работы послужили основой объяснения явления изомерии, взаимосвязи состава, строения и свойств молекул органических соединений.

Однако основные идеи теории впервые были высказаны А. М. Бутлеровым в 1861 году. Первое положение теории строения органических соединений заключается в том, что атомы в молекулах органических веществ соединены в определённой последовательности согласно их валентности.

Так, атом углерода всегда четырёхвалентен, а его атомы способны соединяться друг с другом, образуя различные цепи. Валентность водорода равна I, а кислорода – II.

Основой скелета органических веществ являются атомы углерода. Они соединяются друг с другом с помощью одинарных или кратных углерод-углеродных связей, образуя цепи.

Второе положение теории: свойства веществ зависят не только от их качественного и количественного состава, но и от строения их молекул, то есть соединения атомов в молекулах. Это положение объясняет явление изомерии. Например, молекула бутана имеет линейное строение и разветвлённое. Эти два вещества будут различаться свойствами.

Третье положение теории основано на том, что атомы и группы атомов в молекулах органических веществ взаимно влияют друг на друга.

В органической химии используется несколько видов химических формул: молекулярные и структурные. Молекулярная формула отражает качественный и количественный состав, а структурная формула отражает порядок соединения атомов в молекуле согласно их валентности.

Следствия теории химического строения:

1. Возможность предсказать химические свойства и пути синтеза веществ, установить для каждого вещества истинную формулу.

2. Объяснить явление изомерии, взаимного влияния атомов в молекулах.

3. Возможность синтезировать огромный практический материал, предсказывать существование новых веществ и пути их получения.

Источник