Готовимся к зачету по теме: "Теория химического строения"
Александр Михайлович Бутлеров родился
3 (15) сентября 1828 в Чистополе Казанской губернии в семье помещика, офицера в
отставке. Рано остался без матери и поэтому детство Бутлерова прошло в имении
деда. Воспитывался в одном из частных пансионов в Казани, затем учился в
Казанской гимназии. В возрасте 16 лет поступил на физико-математическое
отделение Казанского университета, который в то время был центром
естественнонаучных исследований в России. В первые годы студенчества увлекался
ботаникой и зоологией, а затем под влиянием лекций К.К.Клауса и Н.Н.Зинина
заинтересовался химией и решил посвятить себя этой науке. В 1849 Бутлеров
окончил университет и по представлению Клауса был оставлен на кафедре в качестве
преподавателя. В 1851 Бутлеров получил степень магистра, в 1854 защитил в
Московском университете докторскую диссертацию («Об эфирных маслах»), после
чего был избран ординарным профессором, а в 1857 — ординарным профессором химии
Казанского университета. В 1851 он женился на Н. М. Глумилиной, племяннице С.
Т. Аксакова.
Во
время заграничной поездки в 1857–1858 сблизился со многими ведущими химиками
Европы (Ф.Кекуле, Э.Эрленмейером),
участвовал в заседаниях только что организованного Парижского химического
общества. Здесь же, в лаборатории
Ш.Вюрца, начал первые исследования , послужившие основой теории химического
строения. Ее главные положения он
сформулировал в докладе «О химическом строении вещества», прочитанном на Съезде
немецких естествоиспытателей и врачей в Шпейере (сентябрь 1861). В 1868
по представлению Д.И.Менделеева Бутлеров
был избран ординарным профессором Петербургского университета, где и работал до
конца жизни. В 1870 стал экстраординарным, а в 1874 – ординарным академиком
Петербургской академии наук.
Попытки создать учение о химическом
строении органических соединений предпринимались и до Бутлерова. Этому вопросу
были посвящены многочисленные работы крупнейших химиков-органиков того времени
– Ф.Кекуле, А.Кольбе, Ш.Вюрца и др. Так, Кекуле, придя к выводу о
четырехвалентности углерода, считал, что для одного и того же соединения может
существовать несколько «развернутых рациональных формул» в зависимости от того,
какое химическое превращение рассматривается. Формулы, полагал он, «никоим
образом не могут выражать конструкцию, т.е. расположение атомов в соединении».
Кольбе счел принципиально невозможным выяснение химического строения молекул.
Бутлеров пришел к убеждению, что
структурные формулы не могут быть просто условным изображением молекул, а
должны отражать их реальное строение. При этом он подчеркивал, что каждая
молекула имеет вполне определенную структуру и не может совмещать несколько
таких структур. Ученый указывал, что
химическое строение определяет «все свойства и взаимные отношения веществ».
Таким образом, Бутлеров впервые в истории органической химии высказал идею,
что, изучая химические свойства веществ, можно установить их химическое
строение и, наоборот, по структурной формуле вещества можно судить о его свойствах.
В настоящее время основные положения
теории химического строения можно сформулировать следующим образом:
1. Атомы в молекулах соединены друг с другом в
определенной последовательности согласно их валентностям.
Углерод
в органических соединениях всегда четырехвалентен. Атомы углерода способны
многократно соединяться друг с другом посредством простых, двойных или тройных
связей, образуя цепи различной структуры: неразветвленной, разветвленной, циклической.
Последовательность
межатомных связей в молекуле называется ее химическим строением и отражается
одной структурной формулой (формулой строения).
2. Свойства
веществ зависят не только от того, атомы каких элементов и в каком количестве
входят в состав молекулы, но и от последовательности их соединения друг с другом.
Это
положение объясняет явление изомерии, т.е. существование веществ, имеющих
одинаковый качественный и количественный состав молекулы, но разное строение, а
следовательно, и разные свойства. Например, составу С2Н6О
соответствует два вещества различного строения: этанол СН3 – СН2
– ОН и диметиловый эфир СН3
– О – СН3.
3. По
свойствам данного вещества можно определить строение его молекулы, а по
строению молекулы - предвидеть свойства.
Так,
например, зная тип кристаллической решетки, можно описать физические свойства
веществ.
4. Атомы
и группы атомов в молекуле оказывают взаимное влияние друг на друга.
Например,
одинаковая гидроксильная группа в гидроксиде натрия Na─OH
и в азотной кислоте HO─NO2 в водном растворе этих веществ
ведет себя по разному: диссоциация идёт по типу основания для гидроксида
натрия: Na─OH → Na+ + OH─ и по типу кислот для азотной
кислоты: HO─NO2 → H+ + NO3─.
Примечание:
Более подробно вопрос взаимного влияния атомов друг на друга будет
рассмотрен на примере органических веществ при изучении соответствующих тем.
Источники информации:
2. Учебники органической химии - 10 класс
Комментариев нет:
Отправить комментарий