Теория химического строения органических соединений. Электронная природа химических связей. Предпосы...
Информация - Педагогика
Другие материалы по предмету Педагогика
?сл термина органические вещества давно стал шире его первоначального значения. Теперь это название охватывает не только вещества, входящие в состав организмов, но и синтетически получаемые, не имеющие отношения к организмам. Однако, как исторически сложившееся, это название оставлено для обозначения всей многочисленной группы веществ, содержащих углерод.
Название науки органическая химия, утратив первоначальный смысл, приобрело в связи с этим более широкое толкование. Можно сказать, что такое название получило и новое подтверждение, так как ведущей познавательной задачей современной органической химии является глубокое изучение процессов, происходящих в клетках организмов на молекулярном уровне, выяснение тех тонких механизмов, которые составляют материальную основу явлений жизни.
Изучение химии органических веществ, таким образом, расширяет наши знания о природе. Раскрывая взаимосвязь веществ, прослеживая процесс усложнения их от наиболее простых неорганических до самых сложных, составляющих организмы, эта наука раскрывает нам картину развития природы, позволяет глубже понять процессы, происходящие в природе, и закономерности, лежащие в их основе.
Достижения органической химии широко используются в современном производстве. Осуществляя в широких масштабах процессы переработки природных веществ и разнообразные органические, промышленность органической химии создает многочисленные вещества и для других отраслей промышленные кости, с/х. культуры, быта.
Все эти стороны органической химии раскроются перед вами в проессе дальнейшего изучения науки.
Глава 1. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ. ЭЛЕКТРОННАЯ ПРИРОДА ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ
1. ПРЕДПОСЫЛКИ ТЕОРИИ СТРОЕНИЯ
Подобно тому, как в неорганической химии при изучении элементов и их соединений мы постоянно руководствовались периодическим законом и периодической системой химических элементов д. И. Менделеева, в органической химии при изучении веществ мы будем Опираться на теорию химического строения.
Теория химического строения в своей основе была создана в 60-х годах прошлого столетия.
В первой половине ХIХ в. 0сновная задача органической химии состояла в изучении состава и свойств природных соединений, в разработке способов Рационального использования их для практических нужд. В связи с развитием промышленности, торговли, ростом городов к органической химии стали предъявляться большие требовании Текстильная промышленность нуждалась в разнообра3 красителях; для развития пищевой промышленности более совершенные методы переработки сельскохозяйственных продуктов; нужно было решить проблему освещения растущих городов на основе использования природных материалов; удовлетворить потребность населения в лекарственных веществах и т. д.
Однако дальнейшее органической химии стало замедляться из-за отставания в ней теоретических представлений. Открывавшиеся в процессе исследования веществ новые явления требовали систематизации и объяснения их с единой точки зрения, между тем теории того времени оказывались для этого недостаточными, Органическая химия должна была создавать новые вещества, но теоретические знания не могли указать Пути их целенаправленного синтеза.
Необходимость новых теоретических воззрений в органической химии станет более Понятной, если мы обсудим некоторые известные нам фактор из данной области.
При изучении курса неорганической химии вы узнали, что углерод образует с водородом большое число соединений, так называемых углеводородов. В состав горючего природного газа, например, наряду с простейшим углеводородом метаном СН4, входят этан С2Н6, пропан С3Н8, бутан С4Н10 и др.; при термическом разложении каменного угля образуются бензол, толуол С7Н3 и т. д.; много различных углеводородов содержится в нефти. Возникают вопросы: почему два элемента могут образовывать так много соединений и, вообще, почему органических веществ значительно больше, чем неорганических?
Присмотримся теперь к составу углеводородов, например тех, что содержатся в природном газе. Углерод нам известен как элемент четырехвалентный, но здесь он как будто только в метане СН4 сохраняет эту валентность. Если следовать нашим представлениям, углерод должен быть трехвалентным, а в пропане С3Н8 иметь даже дробную валентность. Какова же валентность углерода в органических соединениях?
Обратимся к другим фактам. Из курса биологии известна глюкоза, ее молекулярная формула. Оказывается, что такая же формула у фруктозы (сахаристого вещества, содержащегося в меде, фруктах). При изучении неорганической химии мы не встречали случаев, чтобы разные вещества имели один и тот же молекулярный состав. В органической химии такие факты стали накапливаться еще с начала ХIХ столетия. Вещества, имеющие один и тот же состав, но разные свойства, 51. Верцелиус назвал изомерами. Причина изомерии также требовала научного обоснования сложившееся в органической химии положение образно выразил ф. в письме к я. Берцелиусу (1835): Химия может сейчас кого угодно свести с ума, она представляется мне дремучим лесом, полным удивительных вещей, безграничной чащей, из которой нельзя выбраться, куда не осмеливаешься проникнуть..
Мы отметили лишь несколько проблем, требовавших теоретического объяснения. Перед учеными того времени стояли и другие сложные вопросы.
2. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ
Основы новой те