§ 4. Развитие теории химического строения. Современные представления о строении органических соединений

Вспомните, где при изучении химии вы уже встречались с пространственным строением молекул.
Приведите примеры молекул веществ с разной пространственной формой.

Разработав теорию химического строения и подтвердив ее правильность синтезом новых соединений, в первую очередь открытием и экспериментальным получением изомеров бутана, А.М. Бутлеров не считал свою теорию абсолютной и неизменной. Он утверждал, что она должна развиваться путем разрешения возникающих противоречий между имеющимися теоретически ми знаниями и новыми фактами, и предвидел дальнейшее развитие теории химического строения.

Изомерия

Большой вклад в развитие теории А.М. Бутлерова внесли его ученики. Среди них, прежде всего, надо отметить В.В. Марковникова, который своими исследованиями установил закономерности взаимного влияния атомов в молекуле.

Развитие теоретических взглядов на строение органических соединений пошло в двух основных направлениях.

Первым направлением было развитие учения о пространственном строении молекул. Учение позволило объяснить, что причина существования изомеров заключается в различии их химического строения. Изомеры, отличающиеся последовательностью соединения атомов в молекуле (т. е. химическим строением), называют структурными изомерами.

В настоящее время, с развитием пространственных представлений о строении молекул органических соединений, круг изомеров расширился. Кроме структурных изомеров выявлена группа пространственных изомеров. Установлено, что атомы в молекуле могут располагаться в пространстве по-разному, при этом не нарушается последовательность их соединения. Один из видов пространственной изомерии — цис-транс-изомерия, встречающаяся у органических соединений с двойной связью, о которых вы узнаете позже. Изомеры, у которых одинаковые замещающие группы находятся по одну сторону двойной связи, называются цис-изомерами, а изомеры с расположением замещающих групп по разные стороны двойной связи — транс-изомерами.

Например:

В 9 классе вы уже знакомились с явлением изомерии и определяли изомеры как вещества, имеющие одинаковый состав, но разное строение и, соответственно, разные физические и химические свойства.

Наличие пространственных изомеров позволяет уточнить усвоенное вами ранее определение.

Изомерами называют соединения, имеющие одинаковый состав, но отличающиеся последовательностью соединения атомов в молекуле или расположением их в пространстве, а потому и свойствами.

Обобщим имеющиеся знания об изомерах в виде таблицы 1 (позднее вы познакомитесь и с другими видами изомерии).

Виды и зомерии

Вторым направлением, также подтвердившим плодотворность теории химического строения и обогатившим ее более глубокими знаниями о строении органических соединений, было применение разработанной в XX в. электронной теории строения атома к изучению природы химической связи атомов, выявлению сущности их взаимного влияния, объяснению причин проявления химических свойств веществ.

Благодаря успехам физики конца XIX и XX вв. и совершенствованию физических методов исследования было установлено электронное строение веществ. Эти достижения, изменившие теоретические представления о веществе в целом, глубоко проникли и в органическую химию.

В современной теории строения органических веществ особенно важны знания об электронной структуре и валентных возможностях атома углерода как центрального элемента всех органических соединений, а также о природе химической связи, о реакционной способности веществ и о взаимном влиянии атомов в молекуле.

Продолжение >>>