§ 3. Теория химического строения А.М. Бутлерова

Теория (от греч. theoria — «исследование») — это система обобщенных знаний, объясняющих те или иные стороны действительности. Ядро любой теории составляют ее основные понятия и законы, а суть теории выражают ее основные положения. Теория является важным инструментом научного познания окружающего мира, направлена на обобщение, систематизацию и объяснение фактов и явлений изучаемой области, а также на предсказание новых фактов и явлений.

Какие теории химии вам уже известны, какое значение они имели для развития химии?
Какие теории вы использовали для объяснения строения и свойств неорганических веществ?
Приведите примеры молекулярных веществ, дайте теоретическое объяснение их строению и зависимости их свойств от строения.

К концу 50-х гг. XIX в. органическая химия накопила массу фактов об органических веществах и их свойствах. Методом экспериментального анализа были определены качественный и количественный состав многих природных органических соединений и их молекулярные формулы. Но этот материал не был в достаточной степени систематизирован. Ряд особенностей органических соединений (они рассмотрены в главе 1) не находили объяснения на основе имеющихся в то время теоретических представлений.

Так, оставалось необъясненным явление изомерии, открытое еще в 20-е гг. XIX столетия. Ученых смущало и то, что многие органические соединения имели несколько химических формул. Например, хорошо изученной уксусной кислоте приписывали два десятка формул в зависимости от ее превращений и свойств.

В науке насущными стали вопросы: являются ли молекулы органических веществ беспорядочным нагромождением атомов, или же они имеют упорядоченное строение, и можно ли его установить путем экспериментального исследования свойств веществ? Большинство химиков середины XIX в. вообще отрицали возможность познать структуру органических веществ и молекул. Теории строения органических веществ, которая могла бы объяснить структуру молекул, еще не было. Но элементы ее уже разрабатывались. Так, Э. Франкланд ввел понятие «валентность». Ф.-А. Кекуле и А. Кольбе определили четырехвалентность углерода и одновременно с А. Купером установили способность углерода образовывать углеродные цепи и предложили связи между атомами углерода (С—С) обозначать чертой (—). Но они были сторонниками теории типов и отрицали возможность устанавливать истинное строение органических соединений по их химическим превращениям.

Убежденным сторонником познаваемости строения органических веществ был А.М. Бутлеров.

К 50-м гг. XIX в. особенно острой стала задача выявления зависимости свойств веществ не только от состава, но и от их строения. Требовалась разработка общей теории, способной связать воедино отдельные факты, обобщить и систематизировать накопленный материал, объяснить строение органических веществ. Ее отсутствие заметно тормозило развитие науки.

Александр Михайлович Бутлеров (1828-1886)

Такую теорию в 60-е гг. XIX в. создал известный русский химик Александр Михайлович Бутлеров, назвавший ее теорией химического строения. Основную идею и положения своей теории А.М. Бутлеров сформулировал в 1861 г. в статье «О химическом строении вещества».

При создании теории он опирался на учение о валентности, представления о четырехвалентности атома углерода и способности атомов этого элемента соединяться между собой, образуя углеродные цепи, а также на уже разграниченные понятия «атом» и «молекула». В цикле своих более поздних лекций, посвященных истории химии, А.М. Бутлеров отметил, что установление к этому времени четкого представления о химической частице и определение понятий «атом» и «молекула» были самым существенным успехом химии, позволившим перейти к выявлению химического строения веществ.

Продолжение >>>