Органикалык химия учун лекция

 Химия предмети боюнча сабактар (колледж)

                          I бөлүм. Органикалык химиия                               

                                       № 1 - сабак

I. Сабактын темасы. Органикалык химия предиети жана органикалык заттардын           касиеттери. Органикалык бирикмелердин

химиялык түзүлүш  теориясы

 

II. Сабактын максаты:

а) органикалык химия предиетинин өнүгүү тарыхы, милднттери, мааниси  жана    органикалык заттардын өзгөчө мүнөздүү  касиеттери, Органикалык бирикмелердин  химиялык түзүлүш  теориясы менен  тааныштыруу;

            б) студенттердин       диалектикалык- материалистик къз карашын калыптандыруу

 в) жаратылышты сүйүүгө жана ага аяр  мамиле кылууга, сарамжаалдуулукка жана    экологиялык жактан  тарбиялоого   көңүл буруу

III. Сабактын  милдеттери:

 

а) органикалык химиянын ъз алдынча илим болуп бөлүнүп чыгуусунун себептерин жана анын өнүгүүшүнө  каршы чыккан теориянын  туура эмес экендигин, азыркы мезгилдеги өнүгүүсү жана жетишкендиктерин баса белгилөө;

б) органикалык  заттардын көп түрдүүлүгүнүн жана  органикалык эмес заттарга салыштырмалуу айлана-чөйрөнүн таасирине туруксуз  экендигинин себептерин  мисалдар менен далилдъъ.

 в) органикалык  заттарды ажырата  таануу  түшүнүктөрүн бекемдөө;

 

IV. Сабактын

  жабдылышы. Органикалык  жана  минералдык  заттардын

                                коллекциялары  менен

 

 V.       Сабактын  жүрүшү.

              

                 1.Уюштуруу моменти.

                 2.  Студенттердин билимин жана жөндөмдүүлүгүн   текшерүү

      (Өтүлгөн темаларды  кайталоо жана өтүлүүчү тема

        менен байланыштыруу).

 

  3. Жаңы теманы  өтүү (план түрүндө)

 

№	Сабактын  бөлүктөрү	Ыкмасы (методу)	Къргъзмъ куралдар
1.	Органикалык химия предмети	Аңгеме
2.	Көмүртек  атомунун түзүлүшүнүн өзгөчөлүгү	Опыттарды жасап демонстрациялоо	Көмүртектин  атомунун түзүлүштөрүн көрсөткөн сүрөттөр
3.	Көмүртектин органикалык эмес жана органикалык бирикмелери	Суроо- жооп	Заттардын коллекциялары
4.	Көмүртектин бирикмелеринин түзүлүш формалары	Комбинациялык	Плакаттар
5.	Органикалык химиянын эл чарбасындагы мааниси	Ангеме

                

 

1. Органикалык  химия предмети.

Биз органикалык эмес  химияны окуп – үйрөнгөндө жаратылыштагы белгилүү болгон заттарды эки чоң топко: органикалык  эмес жана органикалык деп бөлүштүрөт. 19-кылымдын  башында окумуштуулар келип чыгышы боюнча  өсүмдүктөр менен жаныбарлардан алынган заттарды:  майларды, углеводдорду, белокторду, витаминдерди ж.б. тирүү организмдер «тиричилик күчүнүн» таасиринен органикалык заттар  пайда  болот деп, ал эми минералдык заттардын организмге тийешеси жок деп эсептешип органикалык эмес заттар деп аташып, аны органикалык эмес химия предмети окуп-үйрөтөт деп бөлүштүрүшкън.

Органикалык эмес же минералдык  заттарга: таш, кум, топурак, суу, аба ж.б. кирет. Органикалык эмес заттардын курамына ар түрдүү химиялык элементтердин атомдорунан турат.

Органикалык эмес заттардын курамын түзгөн  химиялык элементтердин ортосунда химиялык байланыштардын (коваленттик, иондук, металлдык, суутектик, донор- акцептордук) байланыштар бар, кристаллдык торчолору (атомдук, иондук, молекулалык ж.б.) ар түрдүү.

Алардан айырмаланып бардык органикалык  заттардын  курамында көмүртек элементинин атомдору кездешет.

Органикалык эмес заттардын курамында бир элементтин атому дайыма кездешпейт.

Органикалык  химия – көмүртек элементинин жаратылыштагы жана синтезделип алынган бирикмелерин үйрөтүүчү илим.

Азыркы учурда «органикалык  заттар»  деген  мазмуну алгачкы маанисинен алда канча кеёейди. Булл термин организмде кармалып  турган заттарды гана камтыбастан, организмге катышы жок  синтездик жол менен алынуучу заттарды дагы камтыйт. Синтездик жол менен алынган  заттар жаратылыштагы органикалык  заттардан къп.

            Жаратылышта учурабай  синтездик жол менен алынган заттарга:  каучуктун бардык түрлөрү, пластмасса,  жарылгыч жана дары-дармектик  заттар, кир кетирүүчү ар түрдүү  каражаттар, булалар ж.б. кирет.

           

 Органикалык химия илими болсо, илимдин  өнүгүшүн, андагы мыйзамченемдүүлүктөрдү, теориялык ачылыштарды жана органикалык  заттардын турмуштук ордун көрсөтүп берет. Ал эми арганикалык химия предмети алардын негиздерин окутат.

 

Органикалык химия-  көмүртектин бирикмелерин  жана анын айланууларын окуп-үйрөтүүчү химия илиминин бир бөлүгү.

 

Органикалык химия предмети көмүртек элементинин бирикмелеринин курамын, түзүлүшүн, касиеттерин, алардын арасында  жүрүүчү айланууларды жана алардын практикалыу маанисин окуп- үйрөтөт.

 

            Швед химиги Я. Берцелиус (1808-ж.) организмден алынган заттарды

органикалык  заттар деп, аларды изилдеген илимди органикалык  химия деп атоону сунуш кылган.

Я. Берцелиус жана ошол убактагы башка химиктер  организмдер «тиричилик күчүнүн» таасиринен органикалык заттар  пайда  болот деп эсептешкен.

 «Тиричилик күчү»  жөнүндөгү бул окуу виталистик окуу (латынча vita- тиричилик) дегенди билдирет. Бул каз караштагы окумуштуулар табияттан тышкаркы күчтөр бар экендигине ишенүүгө мажбурлайт. Мындай къз караштагы окумуштууларды виталистер деп аташкан.Виталистер органикалык заттарды органикалык эмес заттардан лабораториялык жол менен аалуу мүмкүн эмес деп айтышеан. Органикалык  заттар тирүү организмдерде «тиричилик күчүнүн» таасиринен  пайда  болот, аларды башка жолдор менен алууга болбойт деп танышкан.

Мындай  жаёылыштык къз караштын туура эмес экендигин далилдеген XIX кылымдагы төрт чоң илимий ачылыштар илимдин өнүгүшүнө жол ачкан.

Виталистик къз карашка эё биринчи сокку урган немец химиги Ф.Велер болгон.  Ал алгачкылардан болуп органикалык эмес заттардан органикалык заттарды 1824 ж. – козу кулак кислотасын, андан кийин 1828ж.- мочевинаны алган.Кийинки органикалык синтезди 1845 ж.  немец окумуштуусу А.В. Кольбе жасалма жол менен уксус кислотасын алган, 1854 ж. француз окумуштуусу М. Бертло майды синтездеп алган, ал эми 1861 ж. орус окумуштуусу А.М. Бутлеров канттуу затты(глюкозаны) алган. Мындай чоё илимий ачылыштар виталистик теоранын  туура эместигин далилдеп жокко чыгарган.

 

                2. Көмүртек атомунун түзүлүшүнүн өзгөчөлүгү

Химиялык белгиси - С. Салыштырма атомдук массасы Аr(С) =12, ядросунун заряды +6. Көмүртектин атомунун сырткы электрондук катмарында жупташкан эки s- жана жупташпаган эки р-электрон болот. Көмүртектин электрондук формуласы:

ls²2s²2p²

Көмүртек атомунун дүүлүкпөгөн абалында электрондорунун орбиталдарга бөлүштүрүлүшү төмөндө келтирилген:

Бул учурда көмүртек башка атомдор менен аракеттенишип, эки коваленттик байланышты түзөт да, эки валенттүүлүккө ээ болот.

Көмүртек атомунун козголгон абалында экинчи энергиялык деңгээлиндеги жупташкан s-электрондордун бирөө ажырап, р-орбиталдык бош уячасынан (ячейкасынан) орун алышы мүмкүн. Анд а жупташпаган электрондордун саны төрт болот:

Көмүртек атомдорундагы жупташпаган төрт электрон башка атомдор менен аракеттенишкенде төрт уюлдуу коваленттик байланыштарды пайда кылат. Ар бир байланыш пайда болгондо энергия бөлүнүп чыгарын билебиз.

Көмүртек үч түрдүү аллотропия лык түр өзгөргүчтүккө ээ. Жаратылышта кездешүүчү жана жасалма жол менен алынуучу, ички түзүлүшү менен айырмаланган, кадимки шартта туруктуу графит жана алмаз көмүртектин негизги аллотропиялык модификациялары болуп саналат.

• Бир элементтен түзүлгөн бир нече жөнөкөй заттардын түрлөрү, ошол элементтин аллотропиялык түр өзгөргүчтүгү же модификациясы деп аталат.

Графитте С атомдору Sp²-гибpиддeшүү, ал эми алмазда Sp³-гибриддешүү абалында болот. Жасалма жол менен графиттин жана алмаздын структурасы кайталанган айнек көмуртек аттуу зат алынган. Ыштын түзүлүшү да графитке окшош. Жасалма жол менен көмүртектин дагы бир модификациясы, формасы болгон карбин алынган. Башка формалардан айырмаланып, С атомдору өзара жөнөкөй гана байланыш (бир байланыш) менен байланышпастан, эки жана үчтүк байланыштар менен да байланышат.

 

Көмүртектин аллотропиялык түр өзгөргүчтүгү боюнча маалыматтарды кошумча адабияттардан издегиле, баяндоого аракет жасагыла.

Алмаз менен графиттин кристаллдык торчолорун айырмалагыла.

.

Метандын CH₄ молекуласы - тетраэдр, анын чокуларында суу­тек Н атомдору, борборунда С атому жайгашкан. Метан көп жылуулук бөлүп чыгаруу менен күйөт:

CH₄+20₂=C0₂+2H₂0+Q

Метан калыбына келтиргич касиетке ээ:

C"⁴H₄ + Fe₂³0₃ = C⁺²0+2Fе° + 2H₂0

Метанды ысытканда пиролизге учурайт:

CH₄=C+2H₂

Өндүрүштө метанды конверциялоо менен суутекти алышат:

CH₄+0₂+H₂0->C0₂+H₂ (+C0)

1. Көмүртектин атомунун сырткы электрондук катмарында 2 s-электрону, 2 р-электрону, жалпысынан 4 электрону бар. 8 электрондук туруктуу катмарды ээлөө үчүн, 4 электронду кошуп алууга, же жоготууга муктаждыгы бирдей. Ошондуктан көмүртек мезгилдик системанын көпчүлүк элементтери менен түрдүү байланыштарда катышууга жөндөмдүү. Мисалы,

CH₄, CH₂=CH₂, Na-CH₂-CH₃, CH₃-CH₂-Hg-CH₂-CH₃

2. Көмүртек өз ара болобу же башка элементтер аркылуубу, эки атомдон баштап миңдеген атомдордон турган түз, бутакташкан, туюк чынжырлуу жана мейкиндикте ар кандай түзүлүшкө ээ болгон молекулаларды лайда кылууга жөндөмдүү:

метан этилен натрий этили сымап диэтили

3. Чынжырдагы көмүртектин атомдорунун саны өскөн сайын алардын изомерлеринин санынын кескин түрдө көбөйүшү да, алардын бир себеби боло алат.

4. Химиялык байланыштарды пайда кылууда көмүртектин атомдору өз ара же башка элементтер менен жөнөкөй, кош жана үч (эселик) байланыштарды түзөт:

5. Көпчүлүк бирикмелеринде көмүртек баиланыш энергиясы - E₆ аз (12-тaблицa), бирок уюлдашуусу жогору, сырткы таасир- ге өтө ийкемдүү коваленттик жана уюлдуу байланыштагы моле­кул аларды пайда кылат.

 

3. Көмүртек бирикмелеринин түзүлүш формулалары

Көмүртек өзгөчө элемент экендигине токтолдук. Мезгилдик системадагы бир да элемент көмүртек сыяктуу көп түрдүү бирик- мелерди пайда кылбайт. Мындай көп түрдүүлүктүн себеби көмүртек атомдорунун бири-бири менен көп ирет биригишинде болуп саналат. Бул учурда түрдүү - түз, бутактуу            жабык

чынжырлар (циклдик) пайда болот. Мисалы:

Бул чынжырлар көмүртектин абдан көп атомдорун кармап жүрө алат.

Көмүртек атомдору өзара жөнөкөй байланыштар (бирдик) менен гана байланышпастан, кош жана үчтүк байланыштар ме­нен байланышы мүмкүн:

Молекулалардагы атомдордун биригиш иретин көрсөткөн формулалар структуралык формулалар же түзүлүш форму­лалары деп аталат. Элементтердин атомдору символдор ме­нен берилет. Бирок түзүлүш формулалары реалдуу молекулалардын толук чагылдырылышы боло албайт. Түзүлүш формулаларды кыскартып жазууга болот, аларды жөнөкөйлөтүлгөн формула деп атоого да болот. Мисалы,

Азыркы учурда белгилүү болгон химиялык элементтердин ичинен жалгыз көмүртек элементи көп сандагы органикалык  заттарды пайда кылат.   Көп сандаган бирикмелерди пайда кылгандыктан көмүртек  элементин – миллионер деп атап коюшат. Көмүртек элементи жер кыртышынын 0,12%ын гана түзүп турат.

            Азыркы мезгилде 6,5 млн. органикалык заттар белгилүү, алардын саны жылдан жылга көбөйүп жатат. Ушунчалык көп түрдүү органикалык заттарды, аз сандагы химииялык элементтер түзөт: көмүртек, суутек, кычкылтек, азот, галогендер, күкүрт, фосфор, кремний жана айрым металлдардын атомдору. Бул элементтерди  органогендер (органикалык молекуланы пайда кылуучулар) деп аташат. Органикалык эмес заттардын саны 500 000 жакын. Ошондуктан органикалык  заттардын санынын көптүгү жана ъзгъчъ касиеттерге ээ болушу органикалык  химия илиминин ъз алдынча илим  болуп бөлүнүп чыгышына шарт түзгөн.

Органикалык  заттарды пайда кылган көмүртек элементинин атамдару бири- бири менен байланышып, узун тизмекти жана шакекти пайда кылгандыгы менен айырмаланат. Мындай тизмектерди  пайда кылуусу  органикалык бирикмелердин көп түрдүүлүгүнүн себептеринин бири болуп эсептелинет.

            Органикалык  заттардын молекулаларынын ортосундагы химиялык байланыштар коваленттүү уюлсуз жана аз уюлдуу болушат. Ошондуктан органикалык  заттар электролит эместер.

Химиялык реакцияларга катышканда алардагы химиялык байланыштар үзүлүп, радикалдарды жана иондорду пайда кылат. Мына ошентип,  коваленттик  байланыштар  радикалдык жана иондук механизмде үзүлөт.

 

1. А  :  В  =  А .  + . В  радикалдык үзүлүү

 

1. А  :  В  =  А⁺     + : В^-=    иондук үзүлүш

 

1.  А  :  В  =  А^-= :   +   В ⁺  иондук үзүлүш

 

Кристаллдык торчосу молекулалык. Органикалык  заттарды 400-600 ⁰ С ге чейин  ысытканда алао ажырап көмүргө айланат, ысытуу кычкылтектин катышуусу менен жүрсө күйөт.

            Органикалык  заттарды, органикалык  эмес  заттардан оңой эле ажыратып таанып билүүгө болот. Органикалык  заттар жогорку температурада ысытканда балкып ээрип ажырап, күйгөндө кара түстү пайда кылат.

Органикалык эмес заттар менен органикалык  заттардын ортосунда кескин айырма жок.  Силер биология курсунан органикалык  эмес заттардан органикалык  заттардын пайда болушу, ал эми органикалык  заттар организмде жүргөн зат алмашуу процесстеринде органикалык  эмес заттарга ажырап кетишин билесиңер.

            Жаоатылыштв кездешкен бардык заттар ъз ара тыгыз байланышта болуп, бири экинчисине өтүп өзгөрүүлөргө душар болушат жана алардын ортосунда биримдүүлүк бар, органикалык  эмес жана органикалык  заттардын пайда болушунда, түзүлүштөрүндө, касиеттеринде бирдей эле жаратылыштын мыйзамдары таасир этет.

            Биздин ата-бабаларыбыз байыркы убактан бери эле жаратылышта кездешкен органикалык  заттарды тама-аш катары (балкамыш кантын,өсүмдүк жана жаныбарлар майларын ж.б.) пайдаланышкан, жаратылыш боекторун кездемелерди боедо, спиртти алуу(шарап) жана анны ачытуу менен уксус (сирке) кислотасын алышкан.

           

5. Органикалык химиянын эл чарбасындагы мааниси

Органикалык химия илиминин жетишкендиктери турмушта, химия өндүрүшүндө, ар кандай заттарды синтездөөдө, айыл чарба продуктуларын иштетүүдө, медицинада ж.б эл чарбасынын башка тармактарында кеңири аолдонулат.

Химик-окумуштуулар материалисттик көз караштагы изилдъъ иштерине  таянып органикалык химия  илиминин  негизин  түзгөн теорияларды ачышып, аларды иштеп чыгып өндүрүшкө киргизишип, органикалык химия илиминин өнүгүшүнө өз салымдарын кошушкан.Ушундай улуу химиктердин катарына органикалык заттардын түзүлүш теориясын ачкан А.М. Бутлеров кирет. Жаңы теориянын ачылышы органикалык химия илиминин ъз алдынча тармагы болуп, тез темп менен өнүгүшүнө өбөлгө болду.

Органикалык химия илиминин жетишкендиктерин өндүрүш тармактарында колдонулушуна салым кошкон орус окумуштуулары Н.М.Зинин 1842- жылы бензолдон анилинди өндүрүп алуу жолун иштеп чыккан.  Булл метод  синтетикалык жол менен өндүрүштө боек заттарды иштеп чыгууга жол ачкан. Академик С.В. Лебедев 1932- жылы синтетикалык каучукту өндүрүштө алуу жолун ачкан.

Мындан тышкары нефти өнөр жайынын өнүгүшүнө  В.В. Марковников жана Н.Д. Зелинский чоң салымдарын кошкон.

Азыркы мезгилде органикалык химиянын алдында ъзгъчъ милдеттер турат. Өндүрүштө  заттарды кайрадан иштеп чыгуу методдорун табуу, тамак-аштарды алмаштыра турган. Органикалык химиянын негизги ролу болуп айыл чарба продуктыларын, нефтини, жаратылыш газын жана  таш көмүрдү кайра иштеп чыгуу иштери турат.

4. Бышыктоо          

            а) Заттарды келип чыгышы боюнча кандай топторго бөлүштүрүлөт?

            б) Органикалык химиянын өнүгүшүнө кайсы теория каршы чыккан?

в) Эмне себептен органикалык химия өзүнчө  илимдин тармагы болуп калды?

            г) Кандай заттарды органикалык заттар дейбиз?

            д) Органикалык химия илими менен органикалык химия предметинин

                айырмасы эмнеде ?

            е) Органикалык химия предмети эмнени окуп-үйрөтөт?

            ж) Органоиддер деген эмне?

            з) Органикалык заттарда химиялык байланыштын кайсы түрү

                 басымдуулук кылат?

и) Реакция учурунда органикалык  заттардагы химиялык байланыштар кандай механизмде үзүлөт?

к) Ънър жайдын өнүгүшү органикалык химия илиминин алдына кандай жаны талаптарды койду?

           

           

   

5.Үйгө тапшырма . Беттер 3 –  28.  3- 10  маселелер.

6. Баалоо