На основе чего развивалась теория химического строения
Химического строения теория
Полезное
Смотреть что такое «Химического строения теория» в других словарях:
Химического строения теория — Александр Михайлович Бутлеров Дата рождения: 3 (15) сентября 1828(18280915) Место рождения: Чистополь, Казанская губерния, Российская империя Дата смерти: 5 (17) августа 1886 … Википедия
ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ТЕОРИЯ — теория, описывающая строения органич. соед. Разработана А. М. Бутлеровым в 1861. Основные положения теории: 1) атомы в молекулах соединяются между собой в определённом порядке в соответствии с их валентностями, что определяет хим. строение… … Естествознание. Энциклопедический словарь
ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ТЕОРИЯ — выдающееся открытие в химической науке, сделанное русским ученым А. М. Бутлеровым. Источник: Энциклопедия Русская цивилизация … Русская история
Теория резонанса — Резонансные структуры бензола Теория резонанса теория электронного строения химических соединений, в соответствие с которой распределение электронов в молекулах (в том числе сложных ионах или радикалах), является комбинацией (резонансом)… … Википедия
Резонанса теория — (в химии) концепция, дополняющая постулаты классической теории химического строения и утверждающая, что если для данного соединения классическая теория (см. Химического строения теория) допускает построение нескольких приемлемых… … Большая советская энциклопедия
Типов теория — I Типов теория в химии, одна из ведущих химических теорий середины 19 в. В 1839 1840 Ж. Б. Дюма предложил рассматривать химические соединения как продукты замещения одних элементов или радикалов (см. Радикалов теория) другими в немногих… … Большая советская энциклопедия
Радикалов теория — одна из ведущих химических теорий 1 й половины 19 в. В её основе лежат представления А. Л. Лавуазье об исключительно важном значении кислорода в химии и о дуалистическом (двойственном) составе химических соединений. В 1789… … Большая советская энциклопедия
резонанса теория — в химии, концепция, дополняющая постулаты классической теории химического строения и утверждающая, что, если для данного соединения классическая теория допускает построение нескольких приемлемых структурных формул, то действительному состоянию… … Энциклопедический словарь
Типов теория (в химии) — Типов теория в химии, одна из ведущих химических теорий середины 19 в. В 1839 1840 Ж. Б. Дюма предложил рассматривать химические соединения как продукты замещения одних элементов или радикалов (см. Радикалов теория) другими в немногих «типичных»… … Большая советская энциклопедия
Теория химического строения
Новая эпоха в органической химии наступила с возникновением теории химического строения. Главная роль в создании, обосновании и подтверждении теории строения принадлежит знаменитому русскому ученому Александру Михайловичу Бутлерову, хотя кроме него элементы этой теории начали разрабатывать А. Купер (1831—1892) в Англии и А. Кекуле (1829— 1896) в Германии.
В 1858 г. Купер опубликовал на трех языках (английском, французском и немецком) статью «О новой химической теории», где он отбрасывает теорию типов и высказывает точку зрения, согласно которой все особенности органических веществ могут быть объяснены, если учитывать только два свойства атомов: «избирательное сродство» (связь атомов) и «степень сродства» (валентность атомов).
Купер писал: «С моей точки зрения этих двух свойств достаточно для объяснения всего того, что характерно для органической химии: именно это я докажу ниже. В молекуле, состоящей из трех, четырех, пяти и т. д. атомов углерода и эквивалентного количества водорода, кислорода и др., последние могут быть заменены другими элементами, в то время как углерод образует взаимно-связанный узел. Это означает, что один углерод связан с другим углеродом. Такое свойство придает углероду, так сказать, своеобразную физиономию и дает возможность понять непонятный до этого факт наслоения атомов углерода в органических соединениях».
Придя таким образом к важному представлению о цепи углеродных атомов, Купер выражает далее свои взгляды в формулах, которые, по его замыслу, должны дать картину строения соединений. В качестве примера его формул, которые были первыми конституционными формулами, можно привести следующие:
Из этих примеров видно, что Куперу удалось удивительно правильно передать конституцию этих соединений, а также некоторых более сложных и в то время мало исследованных (винная и виноградная кислоты).
Однако все эти формулы были лишены опытного обоснования. Купер совершенно не ставил вопроса о возможности их экспериментальной проверки. Его формулы, как легко видеть, были основаны на формальной интерпретации понятий валентности и связи атомов, а отчасти даже на интуиции. Естественно, что при таком подходе невозможно избежать ошибок. Так, например, формулы глицерина, глицериновой кислоты и щавелевой кислоты, данные Купером, уже неверны:
Таким образом, взгляды Купера, развитые им в его талантливой, интересной работе, не носят характера строгой теории.
Другая попытка изображения органических соединений конституционными формулами была сделана в 1861 г. Лошмидтом. При построении своих формул Лошмидт рассматривал атомы как мельчайшие материальные частицы, подвергающиеся действию сил притяжения и отталкивания. Эти силы при сближении атомов уравновешиваются, и различные атомы удерживаются друг около друга в некотором равновесном положении. Сферы действия атомных сил Ло-шмидт условно обозначал кружками (например, атомы углерода и водорода — простыми кружками, кислорода—двойными, азота—тройными).
Формулы Лошмидта имели следующий вид:
Не пытаясь составить какое-либо представление о способе связи шести углеродных атомов в молекуле бензола, Лошмидт обозначал бензол символом
В отличие от Купера, Лошмидт при выборе формул, кроме валентности («поллентности» по его выражению), иногда руководствовался и химическими свойствами. Однако в целом метод вывода формул Лошмидта был абстрактным, а зачастую просто необоснованным. Так, не опираясь на химические данные, Лошмидт пытался вывести формулы таких сложных веществ, как индиго, мочевая кислота и т. п.
Естественно, что эти формулы оказались ошибочными.
Несмотря на то, что многие из предложенных Лошмидтом формул органических соединений оказались удачными, работа его осталась почти не замеченной химиками того времени и не оказала сколько-нибудь существенного влияния на развитие теории органической химии.
Большой вклад в создание структурной теории внес знаменитый немецкий химик Кекуле. Он установил четырехвалентность углерода, ввел тип метана, предложил известную формулу бензола и, что особенно важно, правильно сформулировал одну из основных задач органической химии того времени.
Исходным пунктом для этого Кекуле считал «основность элемента» (валентность), а в отношении органических соединений прежде всего — природу углерода. Кекуле высказал также ряд других верных мыслей о связи атомов, выражая ее графическими формулами.
Как и другие сторонники теории типов, Кекуле изображал вещество несколькими типическими формулами. Так, например, чтобы передать известные тогда химические свойства уксусной кислоты, Кекуле предлагал изображать ее восемью формулами. Таким образом, хотя взгляды Кекуле и были близки к новым структурным воззрениям, хотя Кекуле и внес существенный вклад в развитие теории химического строения, он так и не смог полностью освободиться от представлений теории типов.
Таким образом, А. М. Бутлеров первый установил, что каждая молекула имеет определенное химическое строение, что строение определяет свойства вещества и что, изучая химические превращения вещества, можно установить его строение.
Что же касается способа написания структурных формул, то Бутлеров справедливо считал этот вопрос второстепенным: «Помня, что дело не в форме, а в сущности, в понятии, в идее,— и принимая во внимание, что формулами, обозначающими изомерию, логически-необходимо выражать настоящее частицы, т. е. некоторые химические отношения, в ней существующие,— не трудно притти к убеждению, что всякий способ писания может быть хорош, лишь бы только он с удобством выражал эти отношения. Весьма естественно даже употреблять разные способы, предпочитая тот, который является более выразительным для данного случая. Например, этан С2Н6 почти совершенно безразлично может быть изображен:
С возникновением теории химического строения органическая химия вышла из лабиринта типических формул; были показаны пути к познанию внутреннего строения молекул; появилась теоретическая основа для понимания химических процессов, для предсказания новых путей синтеза органических соединений. С самого момента своего возникновения теория химического строения дала возможность химикам проводить экспериментальные исследования направленно, целеустремленно.
Замечательным успехом теории химического строения явилось объяснение явления изомерии, открытого в первой четверти прошлого столетия.
Теория химического строения создавалась А. М. Бутлеровым в середине XIX века, в период, когда в России вырастали но-зые буржуазные общественно-экономические отношения и рост производительных сил привел к мощному развитию естествознания. В этот период И. М. Сеченов и затем И. П. Павлов создают материалистическое учение о высшей нервной деятельности человека и животных, К. А. Тимирязев и несколько позднее И. В. Мичурин закладывают начало нового этапа в развитии биологии, Д. И. Менделеев открывает важнейший закон природы — периодический закон, обобщивший все имевшиеся в то время знания о химических элементах. Н. И. Лобачевский открывает новую область математики.
Теория химического строения создала возможность научной систематизации фактического материала органической химии, объяснила ее важнейшие закономерности и дала ключ к предсказанию новых фактов. Она явилась научной основой для создания современной органической химии.
Теория химического строения органических соединений А. М. Бутлерова
Урок 11. Химия 11 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 «Теория химического строения органических соединений А. М. Бутлерова»
Органическая химия занимается изучением органических веществ. По мнению Александра Михайловича Бутлерова, органическая химия – это химия соединений углерода.
Шормеллер считал, что органическая химия – это химия углеводородов и их производных.
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.
Становление органической химии как науки шло в несколько периодов: период развития до 14 века считают стихийным. В этот период накапливались эмпирические сведения. Начиная с 15 и заканчивая 17 веком шло развитие ятрохимии: алхимики искали философский камень, способный превращать любые металлы в золото или излечивать все болезни.
В течении этого периода были разработаны основные методы очистки органических веществ (кристаллизация и перегонка), расширено практическое использование химии.
С 18 до 19 века преобладает теория витализма, согласно которой считалось, что для получения органических веществ из неорганических необходима особая «жизненная сила» ― вис виталис. Поэтому получить органические соединения из неорганических вне живых организмов невозможно.
В Европе в начале 19 века господствовала теория радикалов. Основоположником этой теории был шведский учёный Берцэлиус.
Теория радикалов основывалась на том, что радикалы – это составные неизменяющиеся части органических соединений. Вторая часть этих соединений – неорганический остаток. Например, водород, хлор, гидроксогруппа. Уксусную кислоту представляли, как соединение, состоящее из радикала ацетила и неорганического остатка гидроксила.
На смену теории радикалов пришла теория типов. Эту теорию выдвинул французский химик Жэрар.
По этой теории формулы органических веществ выводили из четырёх типов простых неорганических веществ: водорода, воды, аммиака, хлороводорода. При замене в этих основных типах атомов водорода радикалами, получаются формулы различных органических соединений.
По теории типов, молекула как бы здание, где можно одни детали заменить другими, не нарушив общего типа. Ведь не изменится же тип здания, если деревянные двери заменить, например, железными, а соломенную крышу черепичной. Теория типов позволила формально классифицировать органические соединений.
В то время в Казанском университете зарождались новые идеи о строении органических соединений. У Бутлерова возникли сомнения на счёт существующих в то время теорий.
Он заявил это в своей работе «О химическом строении веществ» во время доклада на съезде немецких естествоиспытателей в 1861 году: «Способность атомов соединяться друг с другом различна. Особенно интересен углерод, который, по мнению Кекуле, является четырехвалентным. Если представить валентность в виде щупальцев, с помощью которых атомы связываются между собой, то нельзя не отметить, что способ связи отражается на свойствах соответствующих соединений».
В знаменитом учебнике «Введение к полному изучению органической химии» (1864 г.) Бутлеров систематизировал и развил свои обоснования и выводы, которые в последствии нашли полное признание у химиков всего мира.
Что же нового внесла в науку теория Бутлерова?
Теория типов говорила, что о порядке соединения атомов ничего не известно. Но согласно предположениям Бутлерова, атомы в молекулах органических соединений связаны друг с другом в определенном порядке химическими связями.
Кроме того, теория типов считала, что свойства органических веществ зависят от того, к какому типу они принадлежат.
А Бутлеров утверждал, что свойства веществ зависят от качественного и количественного состава вещества, а также от химического строения.
Согласно теории типов внутреннее строение молекулы не познаваемо. А согласно предположениям Бутлерова, строение органических веществ можно изучить химическими методами.
Например, теория типов утверждала, что одно вещество можно изобразить несколькими способами. Так, хлоруксусную кислоту можно записать двояко: по типу воды и по типу хлористого водорода. Но Бутлеров утверждал, что каждое вещество имеет определённую структурную формулу.
Особенно трудным было объяснить существование изомерных соединений и их классифицировать. Такие термины, как «строение», «структура» ввел Александр Михайлович Бутлеров. Он утверждал, что всякое изменение в структуре молекул ведет к изменению её свойств.
Вообще, начиная с 19 века идёт интенсивное развитие органической химии. В результате развития химии и накопления новых знаний, и фактов доказано, что виталисты глубоко заблуждались в своих убеждениях.
В 1828 году немецкий химик Вёлер синтезировал органическое вещество – мочевину из неорганического вещества – цианата аммония.
Французский учёный Бертло в 1854 году получил в пробирке жир, а в 1861 году русский химик Бутлеров синтезировал сахаристое вещество.
Благодаря исследованиям Кольбе и Купера было показано, что углерод является четырехвалентным, а его атомы способны соединяться друг с другом с образованием устойчивых веществ. Немецкий химик Кекуле предложил циклическое строение молекулы бензола.
Поэтому в начале 19 века органическая химия выделилась в самостоятельную науку.
В настоящее время органическая химия бурно развивается. Сейчас насчитывается более 25 млн. органических соединений.
Родоначальником органической химии, как самостоятельной науки, считают шведского химика Иенса Якоба Берцэлиуса, который в 1827 г. издал учебник с отдельным разделом «Руководство по органической химии».
Берцэлиус впервые ввел понятия «органического вещества» и «органической химии» и предложил выделить изучение веществ растительного и животного происхождения в самостоятельную дисциплину.
Теория химического строения – результат работы трёх выдающихся учёных: Кекуле, Купера и Бутлерова. Однако основные идеи теории впервые были высказаны 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. Валентность водорода равна единице, а кислорода – двум. Основой скелета органических веществ являются атомы углерода. Они соединяются друг с другом с помощью одинарных или кратных углерод-углеродных связей, образуя цепи.
Углеродные цепи могут быть линейными и циклическими.
Второе положение теории говорит о том, что свойства веществ зависят не только от их качественного и количественного состава, но и от строения их молекул, то есть соединения атомов в молекулах.
Порядок, или последовательность соединения атомов в молекулах Бутлеров называл структурой или химическим строением. Для изображения химического строения используют структурные формулы. Это положение объясняет явление изомерии.
Александр Михайлович Бутлеров впервые объясняет явление изомерии в 1864 г., показав, что изомеры — это соединения, обладающие одинаковым элементным составом, но различным химическим строением.
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.
Взаимное влияние бензольного кольца и аминогруппы в молекуле анилина отражается на его химических свойствах. Влияние бензольного кольца заключается в том, что происходит ослабление основных свойств анилина по сравнению с основными свойствами метиламина из-за перекрывания пэ-орбитали атома азота с пи-электронным облаком бензольного кольца.
Влияние аминогруппы на бензольное кольцо выражается в том, что в положении два, четыре, шесть бензольного кольца легче идут реакции замещения атомов водорода.
Дальнейшие исследования химиков и физиков подтвердили и расширили представления, заложенные в теории химического строения органических соединений.
Благодаря теории химического строения стало возможным предсказывать химические свойства веществ и пути синтеза веществ, установливать для каждого вещества истинную формулу; теория позволила объяснить явление изомерии и взаимного влияния атомов в молекулах.
Основные положения теории химического строения органических веществ А.М. Бутлерова. Основные направления развития этой теории.
Созданная А.М. Бутлеровым в 60-х годах XIX века теория химического строения органических соединений внесла необходимую ясность в причины многообразия органических соединений, вскрыла взаимосвязь между строением и свойствами этих веществ, позволила объяснить свойства уже известных и предсказать свойства ещё не открытых органических соединений.
Открытия в области органической химии (четырёхвалентность углерода, способность образования длинных цепочек) позволили Бутлерову в 1861 году сформулировать основные поколения теории:
1) Атомы в молекулах соединяются согласно их валентности (углерод-IV, кислород-II, водород-I), последовательность соединения атомов отражается структурными формулами.
2) Свойства веществ зависят не только от химического состава, но и от порядка соединения атомов в молекуле (химическое строение). Существуют изомеры, то есть вещества, имеющие одинаковый количественный и качественный состав, но разное строение, и, следовательно, разные свойства.
3) Атомы взаимно влияют друг на друга, это следствие различной электроотрицательности атомов, образующих молекулы (O>N>C>H), и эти элементы оказывают различное влияние на смещение общих электронных пар.
4) По строению молекулы органического вещества можно предсказать его свойства, а по свойствам – определить строение.
Дальнейшее развитие ТСОС получила после установления строения атома, принятия концепции о типах химических связей, о видах гибридизации, открытие явления пространственной изомерии (стереохимия).
Билет №7 (2)
Электролиз как окислительно-восстановительный процесс. Электролиз расплавов и растворов на примере хлорида натрия. Практическое применение электролиза.
Электролиз— это окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при прохождении постоянного электрического тока через расплав или раствор электролита
Сущность электролиза состоит в осуществлении за счет электрической энергии хим. Реакции- восстановления на катоде и окисления на аноде.
Катод(-) отдает электроны катионам, а анод(+) принимает электроны от анионов.
Электролиз расплава NaCl
K(-): Na + +1e—―>Na 0 | 2 проц. восстановления
A(+) :2Cl—2e—―>Cl2 0 | 1 проц. окисления
Электролиз водного раствора NaCl
а на аноде окисляются хлорид-ионы:
В итоге на катоде-водород, на аноде-хлор, а в растворе накапливается NaOH
1)Защита металлов от коррозии
2)Получение активных металлов (натрия, калия, щелочно-земельных и др.)
3)Очистка некоторых металлов от примесей (электрическое рафинирование)