Предмет органической химии. Основные положения теории химического строения органических веществ.

Предмет органической химии. Основные положения теории химического строения органических веществ.

№ 1 Введение в органическую химию. 10 класс

Учитель биологии и химии Кузяева Анна Михайловна

Органическая химия

• Органическая химия - раздел химии, изучающий соединения углерода с другими химическими элементами (органические соединения).
• Основой всех органических соединений являются углеводороды — сложные вещества, состоящие только из атомов углерода и водорода.
• Путем замещения атомов водорода в углеводородах на другие атомы или группы атомов образуются различные классы органических соединений.

Предмет органической химии

Органическая химия исследует:

• Строение молекул — порядок соединения атомов в молекуле, их взаимное расположение в пространстве.
• Свойства органических веществ — они зависят не только от качественного и количественного состава, но и от порядка соединения атомов в молекуле.
• Реакции органических веществ — механизмы химических реакций, пути их протекания, а также кинетика и термодинамика этих процессов.
• Органический синтез — разработку методов создания сложных органических молекул из более простых.

История органической химии

Адольф Вильгельм Герман Кольбе в 1845 году синтезировал органическое вещество - уксусную кислоту, в качестве исходных веществ он использовал древесный уголь, серу, хлор и воду.

В 1847 году синтезировал и другие органические кислоты, которые раньше выделялись только из растений.

Пьер Эжен Марселен Бертло в 1854 году синтезировал вещества, относящиеся к классу спиртов.

Александр Михайлович Бутлеров в 1861 году синтезировал сахаристые вещества.

Карл Шорлеммер в 1889 году сформулировал классическое определение понятия «органическая химия» («Органическая химия есть химия углеводородов и их производных»).

Теория химического строения

• Теория химического строения органических веществ была сформулирована русским химиком А. М. Бутлеровым в 1861 году .

Александр Михайлович Бутлеров (1828–1886)

В 1844 году поступил в Казанский университет на факультет естественных наук. Поначалу его интересовала зоология и ботаника, но затем студент полностью углубился в химию.

В 1851 году защитил магистерскую диссертацию на тему «Об окислении органических соединений», в 1854 году — докторскую «Об эфирных маслах».

В 1868 году стал лауреатом Ломоносовской премии и был избран профессором химии Петербургского университета.

В 1885 году вышел в отставку, но продолжал читать в университете специальные курсы лекций

Основные положения теории А. М. Бутлерова

• Главная идея теории — физические и химические свойства органических соединений определяются порядком соединения атомов в молекулах и их взаимным влиянием друг на друга.

• Атомы в молекулах соединены друг с другом в определённой последовательности  в соответствии с их валентностью. Порядок связи атомов называется химическим строением. 
• Свойства вещества зависят не только от того, какие атомы и в каком количестве входят в состав молекулы, но и от того, в каком порядке они соединены между собой . 
• Атомы или группы атомов, образовавшие молекулу, взаимно влияют друг на друга , от чего зависит реакционная способность молекулы. 
• Изменение последовательности соединения атомов приводит к образованию разных веществ (изомеров)  с различными свойствами, несмотря на одинаковый состав. 
• Строение молекулы можно выразить с помощью структурной формулы , которая для данного вещества является единственной. 

Основные положения теории А. М. Бутлерова (учебный вариант, выучить )

• В молекулах органических веществ атомы соединяются в определённом порядке согласно их валентностям. Валентность углерода равна IV, водорода и галогенов — I, кислорода — II.
• Свойства веществ зависят не только от их количественного и качественного состава, но и от порядка соединения атомов в их молекулах, то есть от химического строения.
• Атомы и группы атомов в молекулах органических соединений взаимно влияют друг на друга. Это влияние проявляется в химических свойствах веществ.
• Химическое строение молекулы может быть установлено в результате изучения свойств вещества.

Экспериментальное подтверждение теории А. М. Бутлерова

• Бутлеров предвидел, а затем и доказал существование позиционной и скелетной изомерии .
• Получив третичный бутиловый спирт , Бутлеров сумел расшифровать его строение и доказал (совместно с учениками) наличие у него изомеров.
• В 1864 году Бутлеров предсказал существование двух бутанов и трёх пентанов, а позднее — изобутилена.

Значение теории А. М. Бутлерова

• Теория Бутлерова стала основой современной органической химии. Она объясняет явления изомерии, предсказывает свойства веществ на основе строения и способствует синтезу новых соединений с заданными свойствами. 
• Теория позволила теоретически предвидеть существование неизвестных веществ  и найти пути их получения и синтеза. 
• Благодаря теории химики впервые оценили молекулу как упорядоченную систему  со строгим порядком связи между атомами. 

Глоссарий

• Гомология – явление сходства по составу, строению, химическим свойствам и принадлежности к тому же классу одного вещества с другим веществом, но различающиеся друг от друга на одну или несколько групп СН2. Группу СН2 называют гомологической разностью.
• Горение – быстро протекающий процесс окисления вещества, сопровождающийся большим выделением тепла и ярким свечением.
• Графическая формула – формула вещества, в которой указывается последовательность расположения атомов в молекуле с помощью, так называемой валентной черты, или валентного штриха.
• Изомерия – явление существования веществ, одинаковых по составу и молекулярной массе, но различающихся по строению или расположению атомов в пространстве и вследствие этого по физическим и химическим свойствам. Такие вещества называются изомерами.

Глоссарий

• Молекулярная формула – формула, которая показывает, из каких химических элементов состоит молекула вещества (качественный состав) и сколько атомов каждого элемента образуют молекулу данного вещества (количественный состав).
• Органическая химия – химия углеводородов и их производных, т.е. продуктов, образующихся при замене водорода в молекулах этих веществ другими атомами или группами атомов, или химия углерода и его соединений.
• Структурная формула – изображение молекулы, в котором показан порядок связывания атомов между собой. Химические связи в таких формулах обозначаются черточками. Например, структурные формулы: СН3-СН2-СН2-СН3 бутан.
• Углеродный скелет – каркас органической молекулы, который представляет собой последовательность химически связанных между собой атомов углерода.
• Химическое строение – порядок соединения атомов в молекуле, их взаимное расположение в пространстве.

Домашнее задание

• Основные положения теории А. М. Бутлерова (учебный вариант)запомнить;
• Выучить термины из глоссария;
• Повторить строение атома.
• Параграф 1