ორგანული ნივთიერებების აგებულების თეორიის მნიშვნელობა. ბუტლეროვი ალექსანდრე მიხაილოვიჩი

გაკვეთილის შინაარსი:ორგანული ნაერთების სტრუქტურის თეორიები: მათი შექმნის წინაპირობები, ძირითადი პრინციპები. ქიმიური სტრუქტურა, როგორც ატომების შეერთებისა და ურთიერთგავლენის რიგი მოლეკულებში. ჰომოლოგია, იზომერიზმი. ნივთიერებების თვისებების დამოკიდებულება ქიმიურ სტრუქტურაზე. ქიმიური აგებულების თეორიის განვითარების ძირითადი მიმართულებები. ორგანულ ნაერთებში ტოქსიკურობის გარეგნობის დამოკიდებულება მათი მოლეკულების შემადგენლობასა და სტრუქტურაზე (ნახშირბადის ჯაჭვის სიგრძე და მისი განშტოების ხარისხი, მრავალჯერადი ბმების არსებობა, ციკლების და პეროქსიდის ხიდების ფორმირება, ჰალოგენის არსებობა. ატომები), აგრეთვე ნაერთის ხსნადობაზე და აქროლადობაზე.

გაკვეთილის მიზნები:

• მოსწავლის აქტივობების ორგანიზება ქიმიური სტრუქტურის თეორიის ძირითადი პრინციპების გაცნობისა და თავდაპირველად კონსოლიდაციის მიზნით.
• აჩვენეთ მოსწავლეებს ქიმიური სტრუქტურის თეორიის უნივერსალური ბუნება არაორგანული იზომერების მაგალითის გამოყენებით და ატომების ურთიერთგავლენა არაორგანულ ნივთიერებებში.

გაკვეთილების დროს:

1. საორგანიზაციო მომენტი.

2. მოსწავლეთა ცოდნის განახლება.

1) რას სწავლობს ორგანული ქიმია?

2) რა ნივთიერებებს უწოდებენ იზომერებს?

3) რომელ ნივთიერებებს ჰქვია ჰომოლოგები?

4) დაასახელეთ თქვენთვის ცნობილი თეორიები, რომლებიც წარმოიშვა ორგანულ ქიმიაში XIX საუკუნის დასაწყისში.

5) რა ნაკლოვანებები ჰქონდა რადიკალების თეორიას?

6) რა ნაკლოვანებები ჰქონდა ტიპების თეორიას?

3. გაკვეთილის მიზნებისა და ამოცანების დასახვა.

ვალენტობის კონცეფცია ქმნიდა A.M.-ს ქიმიური სტრუქტურის თეორიის მნიშვნელოვან ნაწილს. ბუტლეროვი 1861 წელს

პერიოდული კანონი ჩამოყალიბებული დ.ი. მენდელეევმა 1869 წელს გამოავლინა ელემენტის ვალენტობის დამოკიდებულება მის პოზიციაზე პერიოდულ სისტემაში.

ორგანული ნივთიერებების მრავალფეროვნება, რომლებსაც აქვთ იგივე ხარისხობრივი და რაოდენობრივი შემადგენლობა, მაგრამ განსხვავებული თვისებები, გაურკვეველი დარჩა. მაგალითად, ცნობილი იყო დაახლოებით 80 სხვადასხვა ნივთიერება, რომელიც შეესაბამებოდა C 6 H 12 O 2 შემადგენლობას. იენს იაკობ ბერცელიუსმა შესთავაზა ამ ნივთიერებების იზომერების დარქმევა.

მრავალი ქვეყნის მეცნიერებმა თავიანთი შრომით გზა გაუხსნეს ორგანული ნივთიერებების აგებულებისა და თვისებების ახსნის თეორიის შექმნას.

ქალაქ შპეიერში გერმანელი ბუნებისმეტყველებისა და ექიმების კონგრესზე წაიკითხეს მოხსენება სათაურით „რაღაც სხეულების ქიმიურ სტრუქტურაში“. მოხსენების ავტორი იყო ყაზანის უნივერსიტეტის პროფესორი ალექსანდრე მიხაილოვიჩ ბუტლეროვი. სწორედ ამ "რაღაცამ" შეადგინა ქიმიური სტრუქტურის თეორია, რომელმაც საფუძველი ჩაუყარა ჩვენს თანამედროვე იდეებს ქიმიური ნაერთების შესახებ.

ორგანულმა ქიმიამ მიიღო მყარი სამეცნიერო საფუძველი, რამაც უზრუნველყო მისი სწრაფი განვითარება მომდევნო საუკუნეში დღემდე. ამ თეორიამ შესაძლებელი გახადა ახალი ნაერთების არსებობისა და მათი თვისებების პროგნოზირება. ქიმიური სტრუქტურის კონცეფციამ შესაძლებელი გახადა ისეთი იდუმალი ფენომენის ახსნა, როგორიცაა იზომერიზმი.

ქიმიური სტრუქტურის თეორიის ძირითადი პრინციპებია:
1. ორგანული ნივთიერებების მოლეკულებში ატომები გაერთიანებულია გარკვეული თანმიმდევრობით მათი ვალენტობის მიხედვით.

2. ნივთიერებების თვისებებს განსაზღვრავს მოლეკულაში ატომებისა და ატომების ჯგუფების თვისებრივი, რაოდენობრივი შედგენილობა, შეერთების წესი და ურთიერთგავლენა.

3. მოლეკულების სტრუქტურის დადგენა შესაძლებელია მათი თვისებების შესწავლის საფუძველზე.

განვიხილოთ ეს დებულებები უფრო დეტალურად. ორგანული ნივთიერებების მოლეკულები შეიცავს ნახშირბადის (IV ვალენტობა), წყალბადს (I ვალენტობა), ჟანგბადს (ვალენტობა II), აზოტს (III ვალენტობა) ატომებს. ნახშირბადის თითოეული ატომი ორგანული ნივთიერებების მოლეკულებში აყალიბებს ოთხ ქიმიურ კავშირს სხვა ატომებთან და ნახშირბადის ატომები შეიძლება იყოს დაკავშირებული ჯაჭვებში და რგოლებში. ქიმიური აგებულების თეორიის პირველ პრინციპზე დაყრდნობით ჩვენ შევიმუშავებთ ორგანული ნივთიერებების სტრუქტურულ ფორმულებს. მაგალითად, დადგინდა, რომ მეთანს აქვს შემადგენლობა CH4. ნახშირბადის და წყალბადის ატომების ვალენტობის გათვალისწინებით, მეთანის მხოლოდ ერთი სტრუქტურული ფორმულა შეიძლება შემოგვთავაზოს:

სხვა ორგანული ნივთიერებების ქიმიური სტრუქტურა შეიძლება აღწერილი იყოს შემდეგი ფორმულებით:

ეთანოლი

ქიმიური სტრუქტურის თეორიის მეორე პოზიცია აღწერს ჩვენთვის ცნობილ ურთიერთობას: შემადგენლობა - სტრუქტურა - თვისებები. ვნახოთ ამ ნიმუშის გამოვლინება ორგანული ნივთიერებების მაგალითის გამოყენებით.

ეთანს და ეთილის სპირტს განსხვავებული ხარისხობრივი შემადგენლობა აქვთ. ალკოჰოლის მოლეკულა, ეთანისგან განსხვავებით, შეიცავს ჟანგბადის ატომს. როგორ იმოქმედებს ეს თვისებებზე?

ჟანგბადის ატომის მოლეკულაში შეყვანა მკვეთრად ცვლის ნივთიერების ფიზიკურ თვისებებს. ეს ადასტურებს თვისებების დამოკიდებულებას ხარისხობრივ შემადგენლობაზე.

შევადაროთ ნახშირწყალბადების მეთანის, ეთანის, პროპანის და ბუტანის შემადგენლობა და სტრუქტურა.

მეთანს, ეთანს, პროპანს და ბუტანს აქვთ ერთი და იგივე ხარისხობრივი შემადგენლობა, მაგრამ განსხვავებული რაოდენობრივი (თითოეული ელემენტის ატომების რაოდენობა). ქიმიური სტრუქტურის თეორიის მეორე პოზიციის მიხედვით, მათ უნდა ჰქონდეთ განსხვავებული თვისებები.

როგორც ცხრილიდან ჩანს, მოლეკულაში ნახშირბადის ატომების რაოდენობის მატებასთან ერთად იზრდება დუღილისა და დნობის ტემპერატურა, რაც ადასტურებს თვისებების დამოკიდებულებას მოლეკულების რაოდენობრივ შემადგენლობაზე.

მოლეკულური ფორმულა C4H10 შეესაბამება არა მხოლოდ ბუტანს, არამედ მის იზომერს იზობუტანს:

იზომერებს აქვთ ერთი და იგივე ხარისხობრივი (ნახშირბადის და წყალბადის ატომები) და რაოდენობრივი (4 ნახშირბადის ატომი და ათი წყალბადის ატომი) შემადგენლობა, მაგრამ განსხვავდებიან ერთმანეთისგან ატომების შეერთების რიგითობით (ქიმიური აგებულება). ვნახოთ, როგორ იმოქმედებს იზომერების სტრუქტურის განსხვავება მათ თვისებებზე.

განშტოებულ ნახშირწყალბადს (იზობუტანს) აქვს უფრო მაღალი დუღილის და დნობის წერტილები, ვიდრე ჩვეულებრივ ნახშირწყალბადს (ბუტანი). ეს შეიძლება აიხსნას ბუტანში მოლეკულების ერთმანეთთან უფრო ახლოს სიახლოვით, რაც ზრდის მოლეკულათაშორისი მიზიდულობის ძალებს და, შესაბამისად, მოითხოვს მეტ ენერგიას მათ განცალკევებისთვის.

ქიმიური სტრუქტურის თეორიის მესამე პოზიცია გვიჩვენებს უკუკავშირს ნივთიერებების შემადგენლობას, სტრუქტურასა და თვისებებს შორის: შემადგენლობა - სტრუქტურა - თვისებები. მოდით განვიხილოთ ეს ნაერთების მაგალითის გამოყენებით C 2 H 6 O კომპოზიციით.

წარმოვიდგინოთ, რომ გვაქვს ორი ნივთიერების ნიმუშები ერთი და იგივე მოლეკულური ფორმულით C 2 H 6 O, რომელიც განისაზღვრა ხარისხობრივი და რაოდენობრივი ანალიზით. მაგრამ როგორ გავარკვიოთ ამ ნივთიერებების ქიმიური სტრუქტურა? მათი ფიზიკური და ქიმიური თვისებების შესწავლა დაგეხმარებათ ამ კითხვაზე პასუხის გაცემაში. როდესაც პირველი ნივთიერება ურთიერთქმედებს მეტალის ნატრიუმთან, რეაქცია არ ხდება, მაგრამ მეორე აქტიურად ურთიერთქმედებს მასთან, ათავისუფლებს წყალბადს. განვსაზღვროთ რეაქციაში ნივთიერებების რაოდენობრივი თანაფარდობა. ამისათვის დაამატეთ ნატრიუმის გარკვეული მასა მეორე ნივთიერების ცნობილ მასას. გავზომოთ წყალბადის მოცულობა. გამოვთვალოთ ნივთიერებების რაოდენობა. ამ შემთხვევაში გამოდის, რომ შესწავლილი ნივთიერების ორი მოლიდან გამოიყოფა ერთი მოლი წყალბადი. ამრიგად, ამ ნივთიერების თითოეული მოლეკულა არის წყალბადის ერთი ატომის წყარო. რა დასკვნის გაკეთება შეიძლება? წყალბადის მხოლოდ ერთი ატომი განსხვავდება თვისებებით და, შესაბამისად, აგებულებით (რომელ ატომებთან არის დაკავშირებული) ყველა დანარჩენისგან. ნახშირბადის, წყალბადის და ჟანგბადის ატომების ვალენტობის გათვალისწინებით, მოცემული ნივთიერებისთვის შეიძლება შემოგვთავაზოს მხოლოდ ერთი ფორმულა:

პირველი ნივთიერებისთვის შეიძლება შემოთავაზებული იყოს ფორმულა, რომელშიც წყალბადის ყველა ატომს აქვს იგივე სტრუქტურა და თვისებები:

მსგავსი შედეგის მიღება შესაძლებელია ამ ნივთიერებების ფიზიკური თვისებების შესწავლით.

ამრიგად, ნივთიერებების თვისებების შესწავლის საფუძველზე შეგვიძლია დავასკვნათ მისი ქიმიური აგებულების შესახებ.

ქიმიური სტრუქტურის თეორიის მნიშვნელობა ძნელად შეიძლება გადაჭარბებული იყოს. მან შეიარაღებული ქიმიკოსები სამეცნიერო საფუძვლით შეისწავლა ორგანული ნივთიერებების სტრუქტურა და თვისებები. მსგავსი მნიშვნელობა აქვს დ.ი.-ს მიერ ჩამოყალიბებულ პერიოდულ კანონს. მენდელეევი. სტრუქტურის თეორია აჯამებდა იმდროინდელ ქიმიაში გაბატონებულ ყველა მეცნიერულ შეხედულებას. მეცნიერებმა შეძლეს აეხსნათ ორგანული ნივთიერებების ქცევა ქიმიური რეაქციების დროს. ა.მ.-ის თეორიაზე დაყრდნობით. ბუტლეროვმა იწინასწარმეტყველა ზოგიერთი ნივთიერების იზომერების არსებობა, რომლებიც მოგვიანებით იქნა მიღებული. ისევე როგორც პერიოდული კანონი, ქიმიური სტრუქტურის თეორიამ შემდგომი განვითარება მიიღო ატომური სტრუქტურის, ქიმიური კავშირისა და სტერეოქიმიის თეორიის ჩამოყალიბების შემდეგ.

სლაიდი 1>

ლექციის მიზნები:

• საგანმანათლებლო:
  • ჩამოაყალიბონ ცნებები ორგანული ნივთიერებების ქიმიური სტრუქტურის თეორიის არსის შესახებ, ეყრდნობიან სტუდენტების ცოდნას ელემენტების ატომების ელექტრონული სტრუქტურის შესახებ, მათ პოზიციას D.I.-ის პერიოდულ ცხრილში. მენდელეევი, ჟანგვის ხარისხის, ქიმიური ბმის ბუნებისა და სხვა ძირითადი თეორიული პრინციპების შესახებ:
    • ჯაჭვში ნახშირბადის ატომების განლაგების თანმიმდევრობა,
    • ატომების ურთიერთგავლენა მოლეკულაში,
    • ორგანული ნივთიერებების თვისებების დამოკიდებულება მოლეკულების აგებულებაზე;
  • ჩამოაყალიბეთ იდეა ორგანულ ქიმიაში თეორიების განვითარების პროგრესზე;
  • დაეუფლოს ცნებებს: იზომერები და იზომერიზმი;
  • ახსნას ორგანული ნივთიერებების სტრუქტურული ფორმულების მნიშვნელობა და მათი უპირატესობა მოლეკულებთან შედარებით;
  • აჩვენოს ქიმიური აგებულების თეორიის შექმნის აუცილებლობა და წინაპირობები;
  • განაგრძეთ შენიშვნების აღების უნარის განვითარება.
• განმავითარებელი:
  • ანალიზის, შედარების, განზოგადების გონებრივი ტექნიკის შემუშავება;
  • აბსტრაქტული აზროვნების განვითარება;
  • მოამზადოს მოსწავლეთა ყურადღება დიდი მოცულობის მასალის აღქმისას;
  • განუვითარდებათ ინფორმაციის ანალიზისა და უმნიშვნელოვანესი მასალის გამოკვეთის უნარი.
• საგანმანათლებლო:
  • პატრიოტული და საერთაშორისო განათლების მიზნით სტუდენტებს მიაწოდოს ისტორიული ინფორმაცია მეცნიერთა ცხოვრებისა და მოღვაწეობის შესახებ.

გაკვეთილების დროს

1. საორგანიზაციო ნაწილი

- სალამი
- მოსწავლეების მომზადება გაკვეთილისთვის
– ინფორმაციის მიღება დაუსწრებელთა შესახებ.

2. ახლის სწავლა

ლექციის მონახაზი:<დანართი 1 . სლაიდი 2>

I. წინასტრუქტურული თეორიები:
- ვიტალიზმი;
– რადიკალების თეორია;
- ტიპების თეორია.
II. მოკლე ინფორმაცია ქიმიური მეცნიერების მდგომარეობის შესახებ XIX საუკუნის 60-იან წლებში. ნივთიერებების ქიმიური სტრუქტურის თეორიის შექმნის პირობები:
– თეორიის შექმნის აუცილებლობა;
– ქიმიური სტრუქტურის თეორიის წინაპირობები.
III. ორგანული ნივთიერებების ქიმიური სტრუქტურის თეორიის არსი A.M. ბუტლეროვი. იზომერიზმის და იზომერების ცნება.
IV. ორგანული ნივთიერებების ქიმიური აგებულების თეორიის მნიშვნელობა ა.მ. ბუტლეროვი და მისი განვითარება.

3. საშინაო დავალება:რეზიუმე, პუნქტი 2.

4. ლექცია

I. ორგანული ნივთიერებების შესახებ ცოდნა უძველესი დროიდან თანდათან გროვდებოდა, მაგრამ ორგანული ქიმია დამოუკიდებელი მეცნიერების სახით მხოლოდ XIX საუკუნის დასაწყისში გაჩნდა. ორგანიზაციული ქიმიის დამოუკიდებლობის დამკვიდრება ასოცირდება შვედი მეცნიერის ჯ.ბერცელიუსის სახელთან.<დანართი 1 . სლაიდი 3>. 1808-1812 წლებში მან გამოაქვეყნა თავისი დიდი სახელმძღვანელო ქიმიის შესახებ, რომელშიც თავდაპირველად აპირებდა მინერალებთან ერთად განეხილა ცხოველური და მცენარეული წარმოშობის ნივთიერებებიც. მაგრამ სახელმძღვანელოს ნაწილი, რომელიც ეძღვნებოდა ორგანულ ნივთიერებებს, მხოლოდ 1827 წელს გამოჩნდა.
არაორგანულ და ორგანულ ნივთიერებებს შორის ყველაზე მნიშვნელოვანი განსხვავება ჯ. ბერცელიუსმა დაინახა იმაში, რომ პირველის მიღება შესაძლებელია ლაბორატორიებში სინთეზურად, ხოლო ეს უკანასკნელი, სავარაუდოდ, მხოლოდ ცოცხალ ორგანიზმებში წარმოიქმნება გარკვეული "სასიცოცხლო ძალის" გავლენის ქვეშ - ქიმიური სინონიმი. ცოცხალი ორგანიზმებისა და მათი შემადგენელი ორგანული ნივთიერებების „სულისთვის“, „სულისთვის“, „ღვთაებრივი წარმოშობისთვის“.
ეწოდა თეორიას, რომელიც ხსნიდა ორგანული ნაერთების წარმოქმნას „სასიცოცხლო ძალის“ ჩარევით ვიტალიზმი.ის გარკვეული პერიოდის განმავლობაში პოპულარული იყო. ლაბორატორიაში შესაძლებელი იყო მხოლოდ უმარტივესი ნახშირბადის შემცველი ნივთიერებების სინთეზირება, როგორიცაა ნახშირორჟანგი - CO 2, კალციუმის კარბიდი - CaC 2, კალიუმის ციანიდი - KCN.
მხოლოდ 1828 წელს გერმანელმა მეცნიერმა ვოლერმა<დანართი 1 . Slide 4>-მა მოახერხა ორგანული ნივთიერების შარდოვანას მიღება არაორგანული მარილისგან - ამონიუმის ციანატიდან - NH 4 CNO.
NH 4 CNO –– t –> CO(NH 2) 2
1854 წელს ფრანგმა მეცნიერმა ბერტელოტმა<დანართი 1 . სლაიდი 5>მიღებულია ტრიგლიცერიდი. ამან განაპირობა ორგანული ქიმიის განმარტების ცვლილება.
მეცნიერები ცდილობდნენ, შემადგენლობისა და თვისებების საფუძველზე, გაერკვიათ ორგანული ნივთიერებების მოლეკულების ბუნება და ცდილობდნენ შეექმნათ სისტემა, რომელიც შესაძლებელს გახდის მე-19 საუკუნის დასაწყისისთვის დაგროვილი განსხვავებული ფაქტების ერთმანეთთან დაკავშირებას.
თეორიის შექმნის პირველი მცდელობა, რომელიც ორგანულ ნივთიერებებზე არსებული მონაცემების განზოგადებას ცდილობდა, დაკავშირებულია ფრანგი ქიმიკოსის ჟ. დიუმას სახელთან.<დანართი 1 . სლაიდი 6>. ეს იყო მცდელობა ერთიანი თვალსაზრისით განეხილა ორგანული ნაერთების საკმაოდ დიდი ჯგუფი, რომელსაც დღეს ეთილენის წარმოებულებს დავარქმევთ. ორგანული ნაერთები აღმოჩნდა ზოგიერთი რადიკალის C 2 H 4 - ეთერინის წარმოებულები:
C 2 H 4 * HCl - ეთილის ქლორიდი (ეთერინის ჰიდროქლორიდი)
ამ თეორიაში შემავალი იდეა - ორგანული ნივთიერებისადმი მიდგომა, როგორც 2 ნაწილისაგან - შემდგომში საფუძველი ჩაეყარა რადიკალების უფრო ფართო თეორიას (J. Berzelius, J. Liebig, F. Wöhler). ეს თეორია ემყარება ნივთიერების „დუალისტური სტრუქტურის“ იდეას. ჯ. ბერცელიუსი წერდა: „ყოველი ორგანული ნივთიერება შედგება 2 კომპონენტისგან, რომლებიც ატარებენ საპირისპირო ელექტრო მუხტს“. ჯ.ბერცელიუსმა მიიჩნია ჟანგბადი ერთ-ერთ ამ კომპონენტად, კერძოდ ელექტროუარყოფით ნაწილად, ხოლო დანარჩენი, ფაქტობრივად ორგანული, უნდა ყოფილიყო ელექტროდადებითი რადიკალი.

რადიკალების თეორიის ძირითადი დებულებები:<დანართი 1 . სლაიდი 7>

ორგანული ნივთიერებების შემადგენლობაში შედის რადიკალები, რომლებიც ატარებენ დადებით მუხტს;
– რადიკალები ყოველთვის მუდმივია, არ განიცდიან ცვლილებებს, ისინი გადადიან ერთი მოლეკულიდან მეორეზე ცვლილებების გარეშე;
- რადიკალები შეიძლება არსებობდეს თავისუფალი ფორმით.

თანდათან მეცნიერებამ დააგროვა ფაქტები, რომლებიც ეწინააღმდეგებოდა რადიკალების თეორიას. ასე შეცვალა ჯ.დიუმამ წყალბადი ქლორით ნახშირწყალბადის რადიკალებში. წარმოუდგენელი ჩანდა მეცნიერებისთვის, რომლებიც იყვნენ რადიკალური თეორიის მიმდევრები, რომ უარყოფითად დამუხტულ ქლორს შეუძლია შეასრულოს დადებითად დამუხტული წყალბადის როლი ნაერთებში. 1834 წელს ჯ. დიუმამ მიიღო დავალება, გამოეკვლია უსიამოვნო ინციდენტი საფრანგეთის მეფის სასახლეში გამართული ბურთის დროს: სანთლები იწვის ჩახშობის კვამლს. ჯ. დიუმამ დაადგინა, რომ ცვილი, საიდანაც მზადდებოდა სანთლები, მწარმოებლის მიერ იყო დამუშავებული ქლორით გასათეთრებლად. ამ შემთხვევაში ქლორი შევიდა ცვილის მოლეკულაში, ჩაანაცვლა მასში შემავალი წყალბადის ნაწილი. მახრჩობელა ორთქლი, რომელმაც სამეფო სტუმრები შეაშინა, წყალბადის ქლორიდი (HCl) აღმოჩნდა. შემდგომში ჯ.დიუმამ ძმარმჟავას ტრიქლოროძმარმჟავა მიიღო.
ამრიგად, ელექტროდადებითი წყალბადი შეიცვალა უკიდურესად ელექტროუარყოფითი ელემენტით ქლორით და ნაერთის თვისებები თითქმის უცვლელი დარჩა. შემდეგ ჯ. დიუმამ დაასკვნა, რომ დუალისტური მიდგომა უნდა შეიცვალოს მიდგომით ორგანიზაციული კავშირის, როგორც ერთი მთლიანობისადმი.

რადიკალური თეორია თანდათან უარყვეს, მაგრამ მან ღრმა კვალი დატოვა ორგანულ ქიმიაზე:<დანართი 1 . სლაიდი 8>
– ქიმიაში მტკიცედ დამკვიდრდა „რადიკალის“ ცნება;
- ჭეშმარიტი აღმოჩნდა განცხადება თავისუფალი ფორმით რადიკალების არსებობის შესაძლებლობის შესახებ, ატომების გარკვეული ჯგუფების რეაქციების უზარმაზარ რაოდენობაში გადასვლის შესახებ ერთი ნაერთიდან მეორეზე.

40-იან წლებში XIX საუკუნე დაიწყო ჰომოლოგიის შესწავლა, რამაც შესაძლებელი გახადა ნაერთების შედგენილობასა და თვისებებს შორის გარკვეული კავშირის გარკვევა. გამოვლინდა ჰომოლოგიური სერიები და ჰომოლოგიური განსხვავებები, რამაც შესაძლებელი გახადა ორგანული ნივთიერებების კლასიფიკაცია. ორგანული ნივთიერებების ჰომოლოგიაზე დაფუძნებული კლასიფიკაციამ განაპირობა ტიპების თეორიის გაჩენა (XIX საუკუნის 40-50-იანი წლები, კ. ჯერარდი, ა. კეკულე და სხვ.)<დანართი 1 . სლაიდი 9>

ტიპების თეორიის არსი<დანართი 1 . სლაიდი 10>

– თეორია ეფუძნება ანალოგიას ორგანულ და ზოგიერთ არაორგანულ ნივთიერებას შორის, მიღებულ ტიპებად (ტიპები: წყალბადი, წყალი, ამიაკი, წყალბადის ქლორიდი და ა.შ.) რეაქციაში. ნივთიერების ტიპის წყალბადის ატომების ატომების სხვა ჯგუფებით ჩანაცვლებით, მეცნიერებმა იწინასწარმეტყველეს სხვადასხვა წარმოებულები. მაგალითად, წყლის მოლეკულაში წყალბადის ატომის მეთილის რადიკალით ჩანაცვლება იწვევს ალკოჰოლის მოლეკულის წარმოქმნას. წყალბადის ორი ატომის ჩანაცვლება იწვევს ეთერის მოლეკულის გამოჩენას<დანართი 1 . სლაიდი 11>

C. Gerard-მა პირდაპირ თქვა ამასთან დაკავშირებით, რომ ნივთიერების ფორმულა არის მხოლოდ მისი რეაქციების შემოკლებული ჩანაწერი.

ყველა ორგ. ნივთიერებები განიხილებოდა უმარტივესი არაორგანული ნივთიერებების წარმოებულებად - წყალბადი, წყალბადის ქლორიდი, წყალი, ამიაკი.<დანართი 1 . სლაიდი 12>

<დანართი 1 . სლაიდი 13>

- ორგანული ნივთიერებების მოლეკულები არის ატომებისგან შემდგარი სისტემა, რომელთა შეერთების რიგი უცნობია; ნაერთების თვისებებზე გავლენას ახდენს მოლეკულის ყველა ატომის მთლიანობა;
- შეუძლებელია ნივთიერების სტრუქტურის ცოდნა, რადგან მოლეკულები იცვლება რეაქციის დროს. ნივთიერების ფორმულა არ ასახავს სტრუქტურას, არამედ რეაქციებს, რომლებშიც ნივთიერება განიცდის. თითოეული ნივთიერებისთვის შეგიძლიათ დაწეროთ იმდენი რაციონალური ფორმულა, რამდენი სხვადასხვა სახის ტრანსფორმაცია შეიძლება განიცადოს ნივთიერებამ. ტიპების თეორიამ დაუშვა ნივთიერებების „რაციონალური ფორმულების“ სიმრავლე, იმისდა მიხედვით, თუ რა რეაქციების გამოხატვა სურდათ ამ ფორმულებით.

ორგანული ქიმიის განვითარებაში დიდი როლი ითამაშა ტიპების თეორიამ <დანართი 1 . სლაიდი 14>

– შესაძლებელი გახდა მრავალი ნივთიერების წინასწარმეტყველება და აღმოჩენა;
– დადებითი გავლენა იქონია ვალენტობის დოქტრინის განვითარებაზე;
- ყურადღება მიაქციეს ორგანული ნაერთების ქიმიური გარდაქმნების შესწავლას, რამაც საშუალება მისცა უფრო ღრმად შესწავლილიყო ნივთიერებების თვისებები, აგრეთვე პროგნოზირებული ნაერთების თვისებები;
- შეიქმნა ორგანული ნაერთების სისტემატიზაცია, რომელიც იყო სრულყოფილი იმ დროისთვის.

არ უნდა დაგვავიწყდეს, რომ სინამდვილეში თეორიები წარმოიშვა და ცვლიდნენ ერთმანეთს არა თანმიმდევრულად, არამედ ერთდროულად არსებობდნენ. ქიმიკოსებს ხშირად არ ესმით ერთმანეთის კარგად. F. Wöhler-მა 1835 წელს თქვა, რომ „ორგანულ ქიმიას დღეს შეუძლია ვინმეს გაგიჟება. მეჩვენება უღრან ტყედ სავსე მშვენიერი ნივთებით, უზარმაზარ ჭურჭელში გასასვლელი, დასასრული, სადაც ვერ ბედავ შეღწევას...“

არცერთი ეს თეორია არ გახდა ორგანული ქიმიის თეორია ამ სიტყვის სრული გაგებით. ამ იდეების წარუმატებლობის მთავარი მიზეზი მათი იდეალისტური არსი იყო: მოლეკულების შინაგანი სტრუქტურა ფუნდამენტურად შეუცნობად ითვლებოდა და მის შესახებ ნებისმიერი სპეკულაცია ჭკუაზე ითვლებოდა.

საჭირო იყო ახალი თეორია, რომელიც მატერიალისტურ პოზიციას დაიკავებდა. ეს თეორია იყო ქიმიური აგებულების თეორია A.M. ბუტლეროვი <დანართი 1 . Slides 15, 16>, რომელიც შეიქმნა 1861 წელს. ყველაფერი რაციონალური და ღირებული, რაც იყო რადიკალების და ტიპების თეორიებში, მოგვიანებით შეითვისა ქიმიური სტრუქტურის თეორიამ.

თეორიის საჭიროება ნაკარნახევი იყო:<დანართი 1 . სლაიდი 17>

- გაიზარდა სამრეწველო მოთხოვნები ორგანული ქიმიის მიმართ. საჭირო იყო ტექსტილის მრეწველობის საღებავებით უზრუნველყოფა. კვების მრეწველობის განვითარებისთვის საჭირო იყო სოფლის მეურნეობის პროდუქტების გადამუშავების მეთოდების გაუმჯობესება.
ამ პრობლემებთან დაკავშირებით დაიწყო ორგანული ნივთიერებების სინთეზის ახალი მეთოდების შემუშავება. თუმცა, მეცნიერებს სერიოზული სირთულეები შეექმნათ ამ სინთეზების მეცნიერულად დასაბუთებაში. მაგალითად, შეუძლებელი იყო ნახშირბადის ვალენტობის ახსნა ნაერთებში ძველი თეორიის გამოყენებით.
ნახშირბადი ჩვენთვის ცნობილია, როგორც 4-ვალენტიანი ელემენტი (ეს ექსპერიმენტულად დადასტურდა). მაგრამ აქ, როგორც ჩანს, ინარჩუნებს ამ ვალენტობას მხოლოდ CH4 მეთანში. ეთანში C 2 H 6, თუ ჩვენს იდეებს მივყვებით, ნახშირბადი უნდა იყოს. 3-ვალენტური, ხოლო პროპანში C 3 H 8 - წილადი ვალენტობა. (და ჩვენ ვიცით, რომ ვალენტობა უნდა იყოს გამოხატული მხოლოდ მთელი რიცხვებით).
რა არის ნახშირბადის ვალენტობა ორგანულ ნაერთებში?

გაუგებარია, რატომ არის ნივთიერებები ერთი და იგივე შემადგენლობით, მაგრამ განსხვავებული თვისებებით: C 6 H 12 O 6 - გლუკოზის მოლეკულური ფორმულა, მაგრამ იგივე ფორმულა ფრუქტოზასთვის (შაქრიანი ნივთიერება - თაფლის კომპონენტი).

პრესტრუქტურული თეორიები ვერ ხსნიდნენ ორგანული ნივთიერებების მრავალფეროვნებას. (რატომ შეუძლიათ ნახშირბადს და წყალბადს, ორ ელემენტს, შექმნან ამდენი განსხვავებული ნაერთები?).

საჭირო იყო არსებული ცოდნის სისტემატიზაცია ერთი კუთხით და ერთიანი ქიმიური სიმბოლიზმის განვითარება.

ამ კითხვებზე მეცნიერულად დაფუძნებული პასუხი გასცა ორგანული ნაერთების ქიმიური სტრუქტურის თეორიამ, რომელიც შექმნა რუსი მეცნიერის ა.მ. ბუტლეროვი.

ძირითადი წინაპირობები, რომლებმაც მოამზადეს საფუძველი ქიმიური სტრუქტურის თეორიის გაჩენისთვის<დანართი 1 . სლაიდი 18>

- დოქტრინა ვალენტობის შესახებ. 1853 წელს ე. ფრანკლენდმა შემოიტანა ვალენტობის ცნება და დაადგინა ვალენტობა რიგი ლითონებისთვის ორგანული ნაერთების შესწავლით. თანდათანობით, ვალენტობის ცნება გავრცელდა ბევრ ელემენტზე.

ორგანული ქიმიისთვის მნიშვნელოვანი აღმოჩენა იყო ჰიპოთეზა ნახშირბადის ატომების ჯაჭვების წარმოქმნის უნარის შესახებ (ა. კეკულე, ა. კუპერი).

ერთ-ერთი წინაპირობა იყო ატომებისა და მოლეკულების სწორი გაგების განვითარება. 50-იანი წლების II ნახევრამდე. XIX საუკუნე არ არსებობდა ზოგადად მიღებული კრიტერიუმები ცნებების განსაზღვრისთვის: „ატომი“, „მოლეკულა“, „ატომური მასა“, „მოლეკულური მასა“. მხოლოდ კარლსრუეს ქიმიკოსთა საერთაშორისო კონგრესზე (1860 წ.) მკაფიოდ განისაზღვრა ეს ცნებები, რამაც წინასწარ განსაზღვრა ვალენტობის თეორიის განვითარება და ქიმიური სტრუქტურის თეორიის გაჩენა.

ა.მ.-ის ქიმიური აგებულების თეორიის ძირითადი პრინციპები. ბუტლეროვი(1861)

ᲕᲐᲠ. ბუტლეროვმა ჩამოაყალიბა ორგანული ნაერთების სტრუქტურის თეორიის ყველაზე მნიშვნელოვანი იდეები ძირითადი პრინციპების სახით, რომლებიც შეიძლება დაიყოს 4 ჯგუფად.<დანართი 1 . სლაიდი 19>

1. ყველა ატომი, რომელიც ქმნის ორგანული ნივთიერებების მოლეკულებს, დაკავშირებულია გარკვეული თანმიმდევრობით მათი ვალენტობის მიხედვით (ანუ მოლეკულას აქვს სტრუქტურა).

<დანართი 1 . სლაიდები 19, 20>

ამ იდეების შესაბამისად, ელემენტების ვალენტობა პირობითად გამოსახულია ტირეებით, მაგალითად, მეთანში CH 4.<დანართი 1 . სლაიდი 20> >

მოლეკულების სტრუქტურის ასეთ სქემატურ წარმოდგენას სტრუქტურული ფორმულები და ფორმულები ეწოდება. ნახშირბადის 4-ვალენტურობისა და მისი ატომების ჯაჭვებისა და ციკლების წარმოქმნის უნარის შესახებ დებულებების საფუძველზე, ორგანული ნივთიერებების სტრუქტურული ფორმულები შეიძლება გამოისახოს შემდეგნაირად:<დანართი 1 . სლაიდი 20>

ამ ნაერთებში ნახშირბადი ოთხვალენტიანია. (ტირე განასახიერებს კოვალენტურ კავშირს, ელექტრონების წყვილს).

2. ნივთიერების თვისებები დამოკიდებულია არა მხოლოდ იმაზე, თუ რა ატომები და რამდენი მათგანი შედის მოლეკულებში, არამედ მოლეკულებში ატომების შეერთების რიგითობაზეც (ანუ თვისებები დამოკიდებულია სტრუქტურაზე) <დანართი 1 . სლაიდი 19>

ორგანული ნივთიერებების სტრუქტურის თეორიის ეს პოზიცია ხსნიდა, კერძოდ, იზომერიზმის ფენომენს. არსებობს ნაერთები, რომლებიც შეიცავენ ერთიდაიგივე ელემენტების ატომების ერთსა და იმავე რაოდენობას, მაგრამ შეკრული სხვა თანმიმდევრობით. ასეთ ნაერთებს განსხვავებული თვისებები აქვთ და იზომერებს უწოდებენ.
იგივე შემადგენლობის, მაგრამ განსხვავებული სტრუქტურისა და თვისებების მქონე ნივთიერებების არსებობის ფენომენს იზომერიზმი ეწოდება.<დანართი 1 . სლაიდი 21>

ორგანული ნივთიერებების იზომერების არსებობა ხსნის მათ მრავალფეროვნებას. იზომერიზმის ფენომენი იწინასწარმეტყველა და დაამტკიცა (ექსპერიმენტულად) A.M. Butlerov-მა ბუტანის მაგალითის გამოყენებით.

ასე რომ, მაგალითად, კომპოზიცია C 4 H 10 შეესაბამება ორ სტრუქტურულ ფორმულას:<დანართი 1 . სლაიდი 22>

ნახშირორჟანგის მოლეკულებში ნახშირორჟანგის მოლეკულებში ნახშირბადის ატომების განსხვავებული ნათესავი პოზიციები ჩნდება მხოლოდ ბუტანთან ერთად. იზომერების რაოდენობა იზრდება შესაბამისი ნახშირწყალბადის ნახშირბადის ატომების რაოდენობასთან ერთად, მაგალითად, პენტანს აქვს სამი იზომერი, ხოლო დეკანს აქვს სამოცდათხუთმეტი.

3. მოცემული ნივთიერების თვისებებით შეიძლება მისი მოლეკულის აგებულების დადგენა, ხოლო მოლეკულის სტრუქტურის მიხედვით თვისებების პროგნოზირება. <დანართი 1 . სლაიდი 19>

არაორგანული ქიმიის კურსიდან ცნობილია, რომ არაორგანული ნივთიერებების თვისებები დამოკიდებულია ბროლის გისოსების აგებულებაზე. ატომების იონების გამორჩეული თვისებები აიხსნება მათი სტრუქტურით. მომავალში ჩვენ დავრწმუნდებით, რომ ორგანული ნივთიერებები ერთი და იგივე მოლეკულური ფორმულებით, მაგრამ განსხვავებული სტრუქტურით განსხვავდებიან არა მხოლოდ ფიზიკური, არამედ ქიმიური თვისებებითაც.

4. ნივთიერებების მოლეკულებში ატომები და ატომების ჯგუფები ურთიერთმოქმედებენ ერთმანეთზე.

<დანართი 1 . სლაიდი 19>

როგორც უკვე ვიცით, ჰიდროქსო ჯგუფების შემცველი არაორგანული ნაერთების თვისებები დამოკიდებულია იმაზე, თუ რომელ ატომებთან არის დაკავშირებული ისინი - ლითონის თუ არამეტალის ატომებთან. მაგალითად, ორივე ფუძე და მჟავა შეიცავს ჰიდროქსო ჯგუფს:<დანართი 1 . სლაიდი 23>

თუმცა, ამ ნივთიერებების თვისებები სრულიად განსხვავებულია. OH ჯგუფის განსხვავებული ქიმიური ხასიათის მიზეზი (წყალხსნარში) განპირობებულია მასთან დაკავშირებული ატომებისა და ატომების ჯგუფების გავლენით. ცენტრალური ატომის არამეტალური თვისებების მატებასთან ერთად, ფუძის ტიპის მიხედვით დისოციაცია სუსტდება და მჟავას ტიპის მიხედვით დისოციაცია იზრდება.

ორგანულ ნაერთებს ასევე შეიძლება ჰქონდეთ განსხვავებული თვისებები, რაც დამოკიდებულია იმაზე, თუ რომელ ატომებს ან ატომების ჯგუფებს უკავშირდება ჰიდროქსილის ჯგუფები.

ატომების ურთიერთინფუზიის საკითხი A.M. ბუტლეროვმა ეს დეტალურად განიხილა 1879 წლის 17 აპრილს რუსეთის ფიზიკოქიმიური საზოგადოების სხდომაზე. მისი თქმით, თუ ორი განსხვავებული ელემენტი ასოცირდება ნახშირბადთან, მაგალითად, Cl და H, მაშინ „ისინი არ არიან ერთმანეთზე დამოკიდებულნი იმავე ზომით, როგორც ნახშირბადზე: მათ შორის არ არსებობს დამოკიდებულება, კავშირი, რომელიც არსებობს ნაწილაკში. მარილმჟავას ... მაგრამ აქედან გამომდინარეობს თუ არა, რომ ნაერთში CH 2 Cl 2 არ არის კავშირი წყალბადსა და ქლორს შორის? მე ამას ვპასუხობ გადამწყვეტი უარყოფით. ”

როგორც კონკრეტულ მაგალითს, ის ასევე მოჰყავს ქლორის მობილურობის ზრდას CH 2 Cl ჯგუფის COCl-ად გადაქცევის დროს და ამასთან დაკავშირებით ამბობს: „აშკარაა, რომ ნაწილაკში არსებული ქლორის ხასიათი შეიცვალა ჟანგბადის გავლენა, თუმცა ეს უკანასკნელი უშუალოდ ქლორთან არ შერწყმულია“.<დანართი 1 . სლაიდი 23>

უშუალოდ არამოკავშირე ატომების ურთიერთგავლენის საკითხი იყო V.V.-ს ნაშრომების მთავარი თეორიული ბირთვი. მორკოვნიკოვა.

კაცობრიობის ისტორიაში შედარებით ცოტაა მეცნიერი, რომელთა აღმოჩენებს მსოფლიო მნიშვნელობა აქვს. ორგანული ქიმიის დარგში ასეთი დამსახურება ეკუთვნის ა.მ. ბუტლეროვი. ა.მ.-ის თეორიის მნიშვნელობის მიხედვით. ბუტლეროვს ადარებენ პერიოდულ კანონს.

ქიმიური აგებულების თეორია A.M. ბუტლეროვა:<დანართი 1 . სლაიდი 24>

– შესაძლებელი გახდა ორგანული ნივთიერებების სისტემატიზაცია;
– უპასუხა ორგანულ ქიმიაში იმ დროისთვის გაჩენილ ყველა კითხვას (იხ. ზემოთ);
– შესაძლებელი გახადა უცნობი ნივთიერებების არსებობის თეორიული პროგნოზირება და მათი სინთეზის გზების პოვნა.

თითქმის 140 წელი გავიდა მას შემდეგ, რაც ორგანული ნაერთების TCS შექმნა A.M. ბუტლეროვი, მაგრამ ახლაც კი ყველა ქვეყნის ქიმიკოსები იყენებენ მას თავიანთ საქმიანობაში. მეცნიერების უახლესი მიღწევები ავსებს ამ თეორიას, განმარტავს მას და პოულობს ახალ დადასტურებას მისი ძირითადი იდეების სისწორისა.

ქიმიური სტრუქტურის თეორია დღემდე რჩება ორგანული ქიმიის საფუძვლად.

ორგანული ნაერთების TCS A.M. ბუტლეროვამ მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანა სამყაროს ზოგადი მეცნიერული სურათის შექმნაში, ხელი შეუწყო ბუნების დიალექტიკურ-მატერიალისტურ გაგებას:<დანართი 1 . სლაიდი 25>

– რაოდენობრივი ცვლილებების ხარისხობრივში გადასვლის კანონი ჩანს ალკანების მაგალითის გამოყენებით:<დანართი 1 . სლაიდი 25>.

იცვლება მხოლოდ ნახშირბადის ატომების რაოდენობა.

– ერთიანობისა და წინააღმდეგობათა ბრძოლის კანონი შეიძლება მივაკვლიოთ იზომერიზმის ფენომენს<დანართი 1 . სლაიდი 26>

ერთიანობა – კომპოზიციაში (იდენტური), მდებარეობა სივრცეში.
საპირისპიროა სტრუქტურასა და თვისებებში (ატომების განლაგების განსხვავებული თანმიმდევრობა).
ეს ორი ნივთიერება ერთად თანაარსებობს.

– უარყოფის უარყოფის კანონი - იზომერიზმზე.<დანართი 1 . სლაიდი 27>

იზომერები, რომლებიც თანაარსებობენ, უარყოფენ ერთმანეთს თავიანთი არსებობით.

თეორიის შემუშავების შემდეგ, ა.მ. ბუტლეროვი არ თვლიდა მას აბსოლუტურ და უცვლელად. ის ამტკიცებდა, რომ ის უნდა განვითარდეს. ორგანული ნაერთების TCS არ დარჩენილა უცვლელი. მისი შემდგომი განვითარება ძირითადად ორი ურთიერთდაკავშირებული მიმართულებით მიმდინარეობდა:<დანართი 1 . სლაიდი 28>

სტერეოქიმია არის მოლეკულების სივრცითი სტრუქტურის შესწავლა.

ატომების ელექტრონული სტრუქტურის დოქტრინა (მოგვეცა საშუალება გვესმოდეს ატომების ქიმიური კავშირის ბუნება, ატომების ურთიერთგავლენის არსი და აგვეხსნა ნივთიერების მიერ გარკვეული ქიმიური თვისებების გამოვლენის მიზეზი).

ორგანული ქიმიის განვითარებაში ყველაზე დიდი მოვლენა იყო 1961 წელს შექმნა დიდი რუსი მეცნიერის A.M. ბუტლეროვის თეორია ორგანული ნაერთების ქიმიური სტრუქტურის შესახებ.

სანამ ა.მ. ბუტლეროვი შეუძლებლად თვლიდა მოლეკულის სტრუქტურის ცოდნას, ანუ ატომებს შორის ქიმიური ბმების წესრიგს. ბევრმა მეცნიერმა უარყო ატომებისა და მოლეკულების რეალობა.

ᲕᲐᲠ. ბუტლეროვმა უარყო ეს მოსაზრება. იგი გამოვიდა სწორი მატერიალისტური და ფილოსოფიური იდეებიდან ატომებისა და მოლეკულების არსებობის რეალობის შესახებ, მოლეკულაში ატომების ქიმიური კავშირის ცოდნის შესაძლებლობის შესახებ. მან აჩვენა, რომ მოლეკულის სტრუქტურა შეიძლება დადგინდეს ექსპერიმენტულად ნივთიერების ქიმიური გარდაქმნების შესწავლით. პირიქით, მოლეკულის სტრუქტურის ცოდნით, შეიძლება გამოვიტანოთ ნაერთის ქიმიური თვისებები.

ქიმიური სტრუქტურის თეორია ხსნის ორგანული ნაერთების მრავალფეროვნებას. ეს განპირობებულია ოთხვალენტიანი ნახშირბადის უნარით, შექმნას ნახშირბადის ჯაჭვები და რგოლები, გაერთიანდეს სხვა ელემენტების ატომებთან და ორგანული ნაერთების ქიმიურ სტრუქტურაში იზომერიზმის არსებობით. ამ თეორიამ ჩაუყარა ორგანული ქიმიის სამეცნიერო საფუძვლები და ახსნა მისი ყველაზე მნიშვნელოვანი კანონები. მისი თეორიის ძირითადი პრინციპები ა.მ. ბუტლეროვმა ეს გამოთქვა თავის მოხსენებაში "ქიმიური სტრუქტურის თეორიის შესახებ".

სტრუქტურის თეორიის ძირითადი პრინციპებია:

1) მოლეკულებში ატომები ერთმანეთთან დაკავშირებულია გარკვეული თანმიმდევრობით მათი ვალენტობის შესაბამისად. ატომების ბმის მიმდევრობას ქიმიური სტრუქტურა ეწოდება;

2) ნივთიერების თვისებები დამოკიდებულია არა მხოლოდ იმაზე, თუ რომელი ატომები და რა რაოდენობით შედის მის მოლეკულაში, არამედ იმაზე, თუ რა თანმიმდევრობით არიან ისინი ერთმანეთთან დაკავშირებული, ანუ მოლეკულის ქიმიურ სტრუქტურაზე;

3) ატომები ან ატომების ჯგუფები, რომლებიც ქმნიან მოლეკულას, ურთიერთმოქმედებენ ერთმანეთზე.

ქიმიური სტრუქტურის თეორიაში დიდი ყურადღება ეთმობა მოლეკულაში ატომებისა და ატომების ჯგუფების ურთიერთგავლენას.

ქიმიურ ფორმულებს, რომლებიც ასახავს მოლეკულებში ატომების შეერთების რიგითობას, ეწოდება სტრუქტურული ფორმულები ან სტრუქტურის ფორმულები.

ა.მ.-ის ქიმიური აგებულების თეორიის მნიშვნელობა. ბუტლეროვა:

1) ორგანული ქიმიის თეორიული საფუძვლის უმნიშვნელოვანესი ნაწილია;

2) მნიშვნელობით ის შეიძლება შევადაროთ ელემენტთა პერიოდულ სისტემას D.I. მენდელეევი;

3) შესაძლებელი გახდა უზარმაზარი პრაქტიკული მასალის სისტემატიზაცია;

4) შესაძლებელი გახდა ახალი ნივთიერებების არსებობის წინასწარ პროგნოზირება, ასევე მათი მოპოვების გზების მითითება.

ქიმიური სტრუქტურის თეორია არის ორგანული ქიმიის ყველა კვლევის სახელმძღვანელო საფუძველი.

5. იზომერიზმი. მოკლე პერიოდების ელემენტების ატომების ელექტრონული აგებულება ქიმიური ბმა

ორგანული ნივთიერებების თვისებები დამოკიდებულია არა მხოლოდ მათ შემადგენლობაზე, არამედ მოლეკულაში ატომების შეერთების თანმიმდევრობაზე.

იზომერები არის ნივთიერებები, რომლებსაც აქვთ იგივე შემადგენლობა და იგივე მოლური მასა, მაგრამ განსხვავებული მოლეკულური სტრუქტურა და, შესაბამისად, აქვთ განსხვავებული თვისებები.

ქიმიური სტრუქტურის თეორიის მეცნიერული მნიშვნელობა:

1) ღრმავდება მატერიის გაგება;

2) მიუთითებს მოლეკულების შინაგანი სტრუქტურის ცოდნის გზაზე;

3) შესაძლებელს ხდის ქიმიაში დაგროვილი ფაქტების გაგებას; იწინასწარმეტყველონ ახალი ნივთიერებების არსებობა და იპოვონ მათი სინთეზის გზები.

ამ ყველაფერთან ერთად თეორიამ დიდად შეუწყო ხელი ორგანული ქიმიისა და ქიმიური მრეწველობის შემდგომ განვითარებას.

გერმანელმა მეცნიერმა ა.კეკულემ გამოთქვა იდეა ნახშირბადის ატომების ერთმანეთთან ჯაჭვით დაკავშირების შესახებ.

ატომების ელექტრონული სტრუქტურის დოქტრინა.

ატომების ელექტრონული სტრუქტურის დოქტრინის თავისებურებები: 1) შესაძლებელი გახდა ატომების ქიმიური ბმის ბუნების გაგება; 2) გაარკვიეთ ატომების ურთიერთგავლენის არსი.

ელექტრონების მდგომარეობა ატომებში და ელექტრონული გარსების სტრუქტურა.

ელექტრონული ღრუბლები არის ელექტრონების არსებობის ყველაზე მაღალი ალბათობის მქონე უბნები, რომლებიც განსხვავდებიან თავიანთი ფორმით, ზომით და სივრცეში მიმართულებით.

ატომში წყალბადისერთი ელექტრონი გადაადგილებისას წარმოქმნის სფერული (სფერული) ფორმის უარყოფითად დამუხტულ ღრუბელს.

S ელექტრონები არის ელექტრონები, რომლებიც ქმნიან სფერულ ღრუბელს.

წყალბადის ატომს აქვს ერთი s ელექტრონი.

ატომში ჰელიუმი- ორი s-ელექტრონი.

ჰელიუმის ატომის მახასიათებლები: 1) იმავე სფერული ფორმის ღრუბლები; 2) უმაღლესი სიმკვრივე ერთნაირად დაშორებულია ბირთვიდან; 3) ელექტრონული ღრუბლები გაერთიანებულია; 4) შექმენით საერთო ორელექტრონული ღრუბელი.

ლითიუმის ატომის მახასიათებლები: 1) აქვს ორი ელექტრონული ფენა; 2) აქვს სფერული ღრუბელი, მაგრამ ზომით მნიშვნელოვნად აღემატება შიდა ორელექტრონულ ღრუბელს; 3) მეორე ფენის ელექტრონი უფრო სუსტად იზიდავს ბირთვს ვიდრე პირველი ორი; 4) ადვილად იჭერს სხვა ატომებს რედოქს რეაქციებში; 5) აქვს s-ელექტრონი.

ბერილიუმის ატომის მახასიათებლები: 1) მეოთხე ელექტრონი არის s-ელექტრონი; 2) სფერული ღრუბელი შერწყმულია მესამე ელექტრონის ღრუბელთან; 3) არის ორი დაწყვილებული s-ელექტრონი შიდა ფენაში და ორი დაწყვილებული s-ელექტრონი გარე შრეში.

რაც უფრო მეტი ელექტრონული ღრუბლები ემთხვევა ერთმანეთს ატომების შეერთებისას, მით მეტი ენერგია გამოიყოფა და მით უფრო ძლიერია ქიმიური ბმა.

თემა: ორგანული ნაერთების სტრუქტურის თეორიის ძირითადი პრინციპები A. M. Butlerov.

ორგანული ნაერთების ქიმიური სტრუქტურის თეორია, რომელიც წამოაყენა A. M. Butlerov-მა გასული საუკუნის მეორე ნახევარში (1861), დადასტურდა მრავალი მეცნიერის ნაშრომებით, მათ შორის ბუტლეროვის სტუდენტებისა და თავად. მის საფუძველზე შესაძლებელი გახდა მრავალი ფენომენის ახსნა, რომელსაც აქამდე არ ჰქონდა ინტერპრეტაცია: ჰომოლოგია, ორგანულ ნივთიერებებში ნახშირბადის ატომების მიერ ოთხვალენტურობის გამოვლინება. თეორიამ ასევე შეასრულა თავისი პროგნოზირების ფუნქცია: მის საფუძველზე მეცნიერებმა იწინასწარმეტყველეს ჯერ კიდევ უცნობი ნაერთების არსებობა, აღწერეს მათი თვისებები და აღმოაჩინეს. ასე რომ, 1862–1864 წლებში. A. M. Butlerov გამოიკვლია პროპილ, ბუტილი და ამილის სპირტები, დაადგინა შესაძლო იზომერების რაოდენობა და გამოიტანა ამ ნივთიერებების ფორმულები. მათი არსებობა მოგვიანებით ექსპერიმენტულად დადასტურდა და ზოგიერთი იზომერი თავად ბუტლეროვის მიერ იქნა სინთეზირებული.

მე-20 საუკუნის განმავლობაში. ქიმიური ნაერთების ქიმიური სტრუქტურის თეორიის დებულებები შემუშავდა მეცნიერებაში გავრცელებული ახალი შეხედულებების საფუძველზე: ატომური სტრუქტურის თეორია, ქიმიური ბმების თეორია, იდეები ქიმიური რეაქციების მექანიზმების შესახებ. ამჟამად ეს თეორია უნივერსალურია, ანუ მოქმედებს არა მხოლოდ ორგანულ ნივთიერებებზე, არამედ არაორგანულებზეც.

პირველი პოზიცია. მოლეკულებში ატომები გაერთიანებულია კონკრეტული თანმიმდევრობით მათი ვალენტობის მიხედვით. ნახშირბადი ყველა ორგანულ და უმეტეს არაორგანულ ნაერთში ოთხვალენტიანია.

ცხადია, თეორიის პირველი პოზიციის ბოლო ნაწილი მარტივად შეიძლება აიხსნას იმით, რომ ნაერთებში ნახშირბადის ატომები აღგზნებულ მდგომარეობაშია:

ოთხვალენტიანი ნახშირბადის ატომები შეიძლება გაერთიანდეს ერთმანეთთან და შექმნან სხვადასხვა ჯაჭვები:

ნახშირბადის ატომების მოლეკულებში შეერთების რიგი შეიძლება იყოს განსხვავებული და დამოკიდებულია ნახშირბადის ატომებს შორის კოვალენტური ქიმიური ბმის ტიპზე - ერთჯერადი ან მრავალჯერადი (ორმაგი და სამმაგი):

ეს პოზიცია ხსნის ფენომენს.

ნივთიერებებს, რომლებსაც აქვთ იგივე შემადგენლობა, მაგრამ განსხვავებული ქიმიური ან სივრცითი სტრუქტურა და, შესაბამისად, განსხვავებული თვისებები, იზომერები ეწოდება.

ძირითადი ტიპები:

სტრუქტურული იზომერიზმი, რომელშიც ნივთიერებები განსხვავდებიან მოლეკულებში ატომების შეერთების თანმიმდევრობით: ნახშირბადის ჩონჩხი

მესამე პოზიცია. ნივთიერებების თვისებები დამოკიდებულია მოლეკულებში ატომების ურთიერთზემოქმედებაზე.

მაგალითად, ძმარმჟავაში წყალბადის ოთხი ატომიდან მხოლოდ ერთი რეაგირებს ტუტესთან. აქედან გამომდინარე, შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ მხოლოდ ერთი წყალბადის ატომი არის დაკავშირებული ჟანგბადთან:

ქიმიური ნაერთების აგებულების თეორიის განვითარების ძირითადი მიმართულებები და მისი მნიშვნელობა.

A.M. Butlerov-ის დროს ორგანული ქიმია ფართოდ გამოიყენებოდა

ემპირიული (მოლეკულური) და სტრუქტურული ფორმულები. ეს უკანასკნელი ასახავს მოლეკულაში ატომების შეერთების რიგს მათი ვალენტობის მიხედვით, რაც მითითებულია ტირეებით.

ჩაწერის გასაადვილებლად ხშირად გამოიყენება შემოკლებული სტრუქტურული ფორმულები, რომლებშიც ტირეები მიუთითებს მხოლოდ ნახშირბადის ატომებს ან ნახშირბადსა და ჟანგბადს შორის არსებულ კავშირებს.

და ბოჭკოები, პროდუქტები, საიდანაც გამოიყენება ტექნოლოგიაში, ყოველდღიურ ცხოვრებაში, მედიცინასა და სოფლის მეურნეობაში. A.M. Butlerov-ის ქიმიური სტრუქტურის თეორიის მნიშვნელობა ორგანული ქიმიისთვის შეიძლება შევადაროთ პერიოდული კანონისა და D.I. მენდელეევის ქიმიური ელემენტების პერიოდული ცხრილის მნიშვნელობას არაორგანული ქიმიისთვის. ტყუილად არ არის ორივე თეორიას ამდენი საერთო ფორმირების გზები, განვითარების მიმართულებები და ზოგადად სამეცნიერო მნიშვნელობა.

შექმნილია A.M. ბუტლეროვმა XIX საუკუნის 60-იან წლებში ორგანული ნაერთების ქიმიური სტრუქტურის თეორიამ აუცილებელი სიცხადე მოუტანა ორგანული ნაერთების მრავალფეროვნების მიზეზებს, გამოავლინა კავშირი ამ ნივთიერებების სტრუქტურასა და თვისებებს შორის და შესაძლებელი გახადა აეხსნა უკვე ცნობილი თვისებები და პროგნოზირებს ჯერ კიდევ აღმოუჩენელი ორგანული ნაერთების თვისებებს.

ორგანული ქიმიის სფეროში აღმოჩენებმა (ნახშირბადის ოთხვალენტიანობა, გრძელი ჯაჭვების ფორმირების უნარი) საშუალება მისცა ბატლეროვს 1861 წელს ჩამოეყალიბებინა თეორიის ძირითადი თაობები:

1) ატომები მოლეკულებში დაკავშირებულია მათი ვალენტობის მიხედვით (ნახშირბადი-IV, ჟანგბადი-II, წყალბადი-I), ატომების შეერთების თანმიმდევრობა აისახება სტრუქტურული ფორმულებით.

2) ნივთიერებების თვისებები დამოკიდებულია არა მხოლოდ ქიმიურ შედგენილობაზე, არამედ მოლეკულაში ატომების შეერთების რიგზეც (ქიმიური სტრუქტურა). არსებობს იზომერები, ანუ ნივთიერებები, რომლებსაც აქვთ ერთი და იგივე რაოდენობრივი და ხარისხობრივი შემადგენლობა, მაგრამ განსხვავებული სტრუქტურა და, შესაბამისად, განსხვავებული თვისებები.

C 2 H 6 O: CH 3 CH 2 OH - ეთილის სპირტი და CH 3 OCH 3 - დიმეთილის ეთერი

C 3 H 6 - პროპენი და ციკლოპროპანი - CH 2 = CH−CH 3

3) ატომები ურთიერთზემოქმედებას ახდენენ ერთმანეთზე, ეს არის მოლეკულების წარმომქმნელი ატომების განსხვავებული ელექტრონეგატიურობის შედეგი (O>N>C>H) და ამ ელემენტებს განსხვავებული გავლენა აქვთ საერთო ელექტრონული წყვილების გადაადგილებაზე.

4) ორგანული ნივთიერების მოლეკულის აგებულებიდან გამომდინარე, შესაძლებელია მისი თვისებების პროგნოზირება, ხოლო თვისებების მიხედვით, მისი აგებულების დადგენა.

TSOS-მა შემდგომი განვითარება მიიღო ატომის სტრუქტურის დამყარების, ქიმიური ბმების ტიპების კონცეფციის მიღების, ჰიბრიდიზაციის ტიპების და სივრცითი იზომერიზმის ფენომენის (სტერეოქიმიის) აღმოჩენის შემდეგ.

ბილეთი No. 7 (2)

ელექტროლიზი, როგორც რედოქსის პროცესი. დნობისა და ხსნარების ელექტროლიზი, მაგალითად, ნატრიუმის ქლორიდის გამოყენებით. ელექტროლიზის პრაქტიკული გამოყენება.

ელექტროლიზიარის რედოქსის პროცესი, რომელიც ხდება ელექტროდებზე, როდესაც პირდაპირი ელექტრული დენი გადის დნობის ან ელექტროლიტის ხსნარში.

ელექტროლიზის არსი არის ქიმიური რეაქციების განხორციელება ელექტრო ენერგიის გამოყენებით. რეაქციები არის შემცირება კათოდში და დაჟანგვა ანოდში.

კათოდი(-) აძლევს ელექტრონებს კათიონებს, ხოლო ანოდი(+) იღებს ელექტრონებს ანიონებიდან.

NaCl დნობის ელექტროლიზი

NaCl-—>Na + +Cl -

K(-): Na + +1e-―>Na 0 | 2 პროცენტი აღდგენა

A(+) :2Cl-2e-―>Cl 2 0 | 1 პროცენტი დაჟანგვა

2Na + +2Cl - ->2Na+Cl 2

NaCl წყალხსნარის ელექტროლიზი

NaC|-ის ელექტროლიზში წყალში მონაწილეობენ Na + და Cl - იონები, ისევე როგორც წყლის მოლეკულები. როდესაც დენი გადის, Na + კათიონები მოძრაობენ კათოდისკენ, ხოლო Cl - ანიონები ანოდისკენ. მაგრამ კათოდზე Na იონების ნაცვლად, წყლის მოლეკულები მცირდება:

2H 2 O + 2e-―> H 2 +2OH -

და ქლორიდის იონები იჟანგება ანოდზე:

2Cl - -2e-―>Cl 2

შედეგად, კათოდში არის წყალბადი, ანოდში ქლორი და ხსნარში NaOH გროვდება.

იონური ფორმით: 2H 2 O + 2e -> H 2 + 2OH-

2Cl - -2e-―>Cl 2

ელექტროლიზი

2H 2 O + 2Cl - -―>H 2 +Cl 2 +2OH -

ელექტროლიზი

მოლეკულური ფორმით: 2H 2 O + 2NaCl-—> 2NaOH + H 2 + Cl 2

ელექტროლიზის გამოყენება:

1)ლითონების დაცვა კოროზიისგან

2) აქტიური ლითონების მიღება (ნატრიუმი, კალიუმი, ტუტე დედამიწა და ა.შ.)

3) გარკვეული ლითონების გაწმენდა მინარევებისაგან (ელექტროგადამუშავება)

ბილეთი No8 (1)

Დაკავშირებული ინფორმაცია:

1. ა) ცოდნის თეორია არის მეცნიერება, რომელიც სწავლობს ცოდნის გაჩენისა და განვითარების ფორმებს, მეთოდებსა და ტექნიკას, მის ურთიერთობას რეალობასთან, მისი ჭეშმარიტების კრიტერიუმებს.