Развитие теории химического строения. Современные представления о строении органических соединений

Химический язык

Параллельно с развитием теории строения органических веществ разрабатывался аппарат ее описания — химический язык.

Каждая наука излагает результаты своих исследований на языке, удобном для описания знаний, для отражения наиболее важного, существенного и специфичного в своих объектах. Химия также имеет свой научный язык. В его составе — терминология, номенклатура и химическая символика. Химический язык используется в системе естественного языка, но включает особые требования к правильности произношения терминов и написания химических формул, уравнений и их истолкованию.

Химический язык — это совокупность химической терминологии, символики и номенклатуры, правил их составления, преобразования, истолкования и применения.

Вы уже знакомы со многими химическими терминами. Мы надеемся, что вы составляли терминологический словарь в конце своей рабочей тетради по химии, где указывали происхождение и смысл новых для вас терминов.

Терминология служит для закрепления понятий путем обозначения их специальным словом — термином. Химия с давних времен пользуется терминологией. При изучении теории химического строения вы узнали термины «химическое строение», «изомерия», «изомеры» и другие, обозначающие важнейшие понятия этой теории.

Задание. Раскройте происхождение терминов «изомерия», «изомеры», «химическое строение», обратясь к их определению.

Особое значение для точного, краткого и однозначного выражения состава, строения и химических свойств органических соединений, для обозначения закономерностей и механизмов протекания их реакций имеют различные химические формулы и уравнения. Химическая символика, введенная в науку И. Берцелиусом, в отличие от терминологии, представлена знаками химических элементов. Они являются алфавитом химической символики.

Задание. Вспомните, что такое химическая формула и уравнение.

В процессе изучения органических соединений разных классов вы познакомитесь с различными видами формул и уравнений. Ведущее место в арсенале химической символики в органической химии занимают структурные формулы.

Структурными называются химические формулы, отражающие состав вещества и порядок соединения атомов в молекулах.

Например:

Этими структурными формулами мы изобразили одну и ту же молекулу вещества пентана, так как последовательность соединения атомов в обоих изображениях одинаковая. Исходя из этого примера можно сделать следующий вывод.

Структурные формулы отражают только последовательность соединения атомов в молекуле, но не показывают, как эти атомы расположены в пространстве.

Если же изменится порядок соединения атомов в молекуле, что можно отразить и структурной формулой, то это будет уже другое вещество, с иным химическим строением и другими свойствами, хотя его молекулярная формула будет такой же, как у пентана, — С₅Н₁₂. Это вещество — 3-метилбутан, один из изомеров пентана.

Структурные формулы часто используют в сокращенном варианте, что более удобно для обзора химического строения органических соединений. Например, эти же формулы изомеров пентана можно представить так:

Для соединений с длинными углеродными цепями существуют еще более короткие варианты написания структурных формул. Например, пентан можно обозначить формулой СН₃— (СН₂)₃— СН₃.

В органической химии применяются и другие виды химических формул — электронные, отражающие электронное строение соединения и механизм образования химических связей, например электронная формула метана:

В органической химии широко используют структурные и ионные (формулы Льюиса), которые дополняются обозначениями смещения электронной плотности, выделением функциональных групп, наиболее реакционноспособных связей, радикалов и других особенностей строения, а также формулы, отражающие пространственное строение молекул (с ними вы познакомитесь позднее). При изучении гомологов и классов органических соединений применяются также обобщенные формулы (например: С_nН_2n+2; R—ОН; R—СООН и др.) и обобщенные уравнения и схемы, которые охватывают целую группу процессов и типы реакций и хорошо показывают их механизмы, например: R• + А—В → R—А + В•.

<<< К началу Окончание >>>