Viss par ķīmiju. Viss par ķīmiju Galvenās organisko savienojumu klases

Ķīmijas nozari, kas pēta oglekļa savienojumu uzbūvi, īpašības un sintēzes metodes, sauc par organisko ķīmiju. Organiskās vielas ir dzīvās pasaules pamats.

Stāsts

Organiskās ķīmijas izpēte sākās ar bioloģiskas izcelsmes materiālu izpēti. Tālāk ir sniegta īsa organiskās ķīmijas vēsture.

Rīsi. 1. Aleksandrs Butlerovs.

Attīstoties zinātnei un rūpniecībai, radās organiskās ķīmijas nozare - organiskā sintēze, kas pēta bioloģiski, fizikāli un ķīmiski vērtīgu organisko savienojumu iegūšanas metodes.

Attīstoties naftas rūpniecībai, parādījās naftas ķīmija. No naftas ir izdalīti savienojumi, kurus rūpnieciski izmanto plastmasas, degvielas, sintētiskā kaučuka un daudzu citu materiālu ražošanai.

Pasaulē ir 141 miljons organisko savienojumu.

Organisko vielu struktūra

Visi organiskie savienojumi veidojas:

• oglekļa skelets vai ķēde - secīgi savienoti oglekļa atomi;
• funkcionālā grupa - atomu grupa, kas nosaka vielas ķīmiskās īpašības.

Organiskās ķīmijas formulas ir rakstītas divos veidos:

• īss - līdzīgs neorganiskās ķīmijas rakstīšanai (C 5 H 12);
• strukturāls - parāda ar valences saitēm savienoto atomu secību un izvietojumu (norādīts ar domuzīmēm) - CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3.

Ķīmija. Pašapmācības rokasgrāmata. Frenkels E.N.

M.: 20 1 7. - 3 51 lpp.

Apmācības pamatā ir tehnika, kuru autore veiksmīgi izmanto jau vairāk nekā 20 gadus. Ar viņas palīdzību daudzi skolēni varēja iestāties ķīmijas fakultātēs un medicīnas universitātēs. Šī grāmata ir pašskolotājs, nevis mācību grāmata. Šeit jūs nesastapsiet ar vienkāršu zinātnisku faktu un vielu īpašību aprakstu. Materiāls ir strukturēts tā, ka, saskaroties ar sarežģītiem jautājumiem, kas rada grūtības, jūs uzreiz atradīsit autora skaidrojumu. Katras nodaļas beigās ir testa uzdevumi un vingrinājumi materiāla nostiprināšanai. Ziņkārīgam lasītājam, kurš vienkārši vēlas paplašināt savu redzesloku, Pašskolotājs dos iespēju apgūt šo priekšmetu “no nulles”. Pēc izlasīšanas jūs nevarat iemīlēties šajā interesantākajā zinātnē - ķīmijā!

Formāts: pdf

Izmērs: 2,7 MB

Skatīties, lejupielādēt:drive.google

Satura rādītājs
No autora 7
1. DAĻA. VISPĀRĒJĀS ĶĪMIJAS ELEMENTI 9
1.nodaļa. Priekšmeta “Ķīmija” pamatjēdzieni un likumi 9
1.1. Vienkāršākie jēdzieni: viela, molekula, atoms, ķīmiskais elements 9
1.2. Vienkāršas un sarežģītas vielas. Valence 13
1.3. Ķīmisko reakciju vienādojumi 17
2. nodaļa. Galvenās neorganisko savienojumu klases 23
2.1. Oksīdi 23
2.2. Skābes 32
2.3. Bāzes 38
2.4. Sāļi 44
3. nodaļa. Pamatinformācija par atoma uzbūvi 55
3.1. Mendeļejeva 55. periodiskās tabulas struktūra
3.2. Atoma kodols. Izotopi 57
3.3. Elektronu sadalījums atoma kodola laukā 60
3.4. Atomu uzbūve un elementu īpašības 65
4.nodaļa. Ķīmiskās saites jēdziens 73
4.1. Jonu saite 73
4.2. Kovalentā saite 75
4.3. Ķīmiskā saite un vielu agregācijas stāvokļi. Kristāla režģi 80
5. nodaļa. Ķīmiskās reakcijas ātrums 87
5.1. Ķīmiskās reakcijas ātruma atkarība no dažādiem faktoriem 87
5.2. Ķīmisko procesu atgriezeniskums. Le Šateljē princips 95
6. nodaļa. Risinājumi 101
6.1. Risinājumu jēdziens 101
6.2. Elektrolītiskā disociācija 105
6.3. Jonu-molekulāro reakciju vienādojumi 111
6.4. PH (ūdeņraža vērtības) jēdziens 113
6.5. Sāļu hidrolīze 116
7. nodaļa. Redoksreakciju jēdziens123
2. DAĻA. NEORGANISKĀS ĶĪMIJAS ELEMENTI 130
8. nodaļa. Metālu vispārīgās īpašības 130
8.1. Metālu iekšējā struktūra un fizikālās īpašības 131
8.2. Sakausējumi 133
8.3. Metālu ķīmiskās īpašības 135
8.4. Metāla korozija 139
9. nodaļa. Sārmu un sārmzemju metāli 142
9.1. Sārmu metāli 142
9.2. Sārmzemju metāli 145
10. nodaļa. Alumīnijs 153
11. nodaļa. Dzelzs 158
11.1. Dzelzs un tā savienojumu īpašības 158
11.2. Dzelzs (dzelzs un tērauda) ražošana 160
12. nodaļa. Ūdeņradis un skābeklis 163
12.1. Ūdeņradis 163
12.2. Skābeklis 165
12.3. Ūdens 166
13. nodaļa. Ogleklis un silīcijs 170
13.1. Oglekļa 170 atomu struktūra un īpašības
13.2. Oglekļa savienojumu īpašības 173
13.3. Silīcija 176 atomu struktūra un īpašības
13.4. Silīcijskābe un silikāti 178
14. nodaļa. Slāpeklis un fosfors 182
14.1. Slāpekļa atomu struktūra un īpašības 182
14.2. Amonjaks un amonija sāļi 184
14.3. Slāpekļskābe un tās sāļi 187
14.4. Fosfora atomu struktūra un īpašības 189
14.5. Fosfora savienojumu īpašības un nozīme 191
15. nodaļa. Sērs 195
15.1. Sēra atomu struktūra un īpašības 195
15.2. Sērūdeņradis 196
15.3. Sēra dioksīds un sērskābe 197
15.4. Sērskābes anhidrīds un sērskābe 198
16. nodaļa. Halogēni 202
16.1. Halogēnu atomu struktūra un īpašības 202
16.2. Sālsskābe 205
3. NODAĻA. ORGANISKĀS ĶĪMIJAS ELEMENTI 209
17.nodaļa. Organiskās ķīmijas pamatjēdzieni 210
17.1. Organiskās ķīmijas priekšmets. Organisko vielu uzbūves teorija 210
17.2. Organisko savienojumu struktūras iezīmes 212
17.3. Organisko savienojumu klasifikācija 213
17.4. Organisko savienojumu formulas 214
17.5. Izomērisms 215
17.6. Homologi 217
17.7. Ogļūdeņražu nosaukumi. Starptautiskās nomenklatūras noteikumi 218
18. nodaļa. Alkāni 225
18.1. Alkānu jēdziens 225
18.2. Homologās sērijas, nomenklatūra, izomerisms 225
18.3. Molekulārā struktūra 226
18.4. Alkānu īpašības 226
18.5. Alkānu sagatavošana un izmantošana 229
19. nodaļa. Alkēni 232
19.1. Homologās sērijas, nomenklatūra, izomerisms 232
19.2. Molekulārā struktūra 234
19.3. Alkēnu īpašības 234
19.4. Alkēnu sagatavošana un izmantošana 238
19.5. Alkadiēnu (diēnu) jēdziens 239
20. nodaļa. Alkīni 244
20.1. Definīcija. Homologās sērijas, nomenklatūra, izomerisms 244
20.2. Molekulārā struktūra 245
20.3. Alkīnu īpašības 246
20.4. Acetilēna 248 sagatavošana un lietošana
21. nodaļa. Cikliskie ogļūdeņraži. Arēnas 251
21.1. Ciklisko ogļūdeņražu jēdziens. Cikloalkāni 251
21.2. Aromātisko ogļūdeņražu jēdziens 252
21.3. Benzola atklāšanas vēsture. Molekulas struktūra 253
21.3. Homologās sērijas, nomenklatūra, izomerisms 255
21.4. Benzola 256 īpašības
21.5. Benzola homologu īpašības 259
21.6. Benzola un tā homologu sagatavošana 261
22. nodaļa. Alkoholi 263
22.1. 263. definīcija
22.2. Homologās sērijas, nomenklatūra, izomerisms 264
22.3. Molekulu struktūra 265
22.4. Vienvērtīgo spirtu īpašības 266
22.5. Spirtu sagatavošana un izmantošana (izmantojot etilspirta piemēru) 268
22.6. Daudzvērtīgie spirti 269
22.7. Fenolu jēdziens 271
23. nodaļa. Aldehīdi 276
23.1. Definīcija. Homologās sērijas, nomenklatūra, izomerisms 276
23.2. Molekulārā struktūra 277
23.3. Aldehīdu īpašības 278
23.4. Aldehīdu sagatavošana un izmantošana, izmantojot acetaldehīda 280 piemēru
24. nodaļa. Karbonskābes 282
24.1. 282. definīcija
24.2. Homologās sērijas, nomenklatūra, izomerisms 283
24.3. Molekulārā struktūra 284
24.4. Skābju īpašības 285
24.5. Skābju sagatavošana un izmantošana 287
25. nodaļa. Esteri. Tauki 291
26. nodaļa. Ogļhidrāti 297
27. nodaļa. Slāpekli saturoši savienojumi 304
27.1. Amīni 304
27.2. Aminoskābes 306
27.3. Olbaltumvielas 308
28. nodaļa. Polimēru jēdziens 313
4. DAĻA. PROBLĒMU RISINĀŠANA 316
29.nodaļa. Aprēķinu pamatjēdzieni 317
30. nodaļa. Uzdevumi, kas risināti, izmantojot standarta formulas 320
30.1. Uzdevumi par tēmu “Gāzes” 320
30.2. Uzdevumi par tēmu “Šķīdumu koncentrācijas izteikšanas metodes” 324
31. nodaļa. Uzdevumi, kas risināti, izmantojot reakciju vienādojumus 330
31.1. Aprēķinu sagatavošana, izmantojot reakcijas vienādojumus 330
31.2. Problēmas par tēmu “Maisījumu kvantitatīvais sastāvs” 333
31.3. Problēmas par “pārmērīgu deficītu” 337
31.4. Vielas formulas noteikšanas uzdevumi 342
31.5. Problēmas, kurās tiek ņemta vērā iegūtās vielas “raža” 349

Ja esat iestājies universitātē, bet līdz šim brīdim neesat sapratis šo grūto zinātni, mēs esam gatavi jums atklāt dažus noslēpumus un palīdzēt jums apgūt organisko ķīmiju no nulles (manekeniem). Atliek tikai lasīt un klausīties.

Organiskās ķīmijas pamati

Organiskā ķīmija tiek izdalīta kā atsevišķs apakštips, jo tās izpētes objekts ir viss, kas satur oglekli.

Organiskā ķīmija ir ķīmijas nozare, kas nodarbojas ar oglekļa savienojumu izpēti, šādu savienojumu uzbūvi, īpašībām un savienošanas metodēm.

Kā izrādījās, ogleklis visbiežāk veido savienojumus ar šādiem elementiem - H, N, O, S, P. Starp citu, šos elementus sauc organogēni.

Organiskie savienojumi, kuru skaits mūsdienās sasniedz 20 miljonus, ir ļoti svarīgi visu dzīvo organismu pilnīgai pastāvēšanai. Tomēr neviens par to nešaubījās, pretējā gadījumā cilvēks būtu vienkārši iemetis šī nezināmā izpēti aizmugurē.

Organiskās ķīmijas mērķi, metodes un teorētiskās koncepcijas ir izklāstītas šādi:

• Fosilo, dzīvnieku vai augu materiālu sadalīšana atsevišķās vielās;
• Dažādu savienojumu attīrīšana un sintēze;
• Vielu struktūras identificēšana;
• Ķīmisko reakciju mehānikas noteikšana;
• Sakarības atrašana starp organisko vielu struktūru un īpašībām.

Nedaudz par organiskās ķīmijas vēsturi

Var neticēt, bet jau senos laikos Romas un Ēģiptes iedzīvotāji kaut ko saprata no ķīmijas.

Kā zināms, viņi izmantoja dabīgas krāsvielas. Un nereti nācās izmantot nevis gatavu dabīgo krāsvielu, bet gan ekstrahēt, izolējot no visa auga (piemēram, augu sastāvā esošais alizarīns un indigo).

Varam atcerēties arī alkohola lietošanas kultūru. Alkoholisko dzērienu ražošanas noslēpumi ir zināmi katrai tautai. Turklāt daudzas senās tautas zināja receptes “karstā ūdens” pagatavošanai no cieti un cukuru saturošiem produktiem.

Tas turpinājās daudzus, daudzus gadus, un tikai 16. un 17. gadsimtā sākās dažas pārmaiņas un nelieli atklājumi.

18. gadsimtā kāds Šēle iemācījās izolēt ābolskābi, vīnskābi, skābeņskābi, pienskābi, gallskābi un citronskābi.

Tad visiem kļuva skaidrs, ka produktiem, kas bija izolēti no augu vai dzīvnieku izejvielām, ir daudz kopīgu iezīmju. Tajā pašā laikā tie ļoti atšķīrās no neorganiskiem savienojumiem. Tāpēc zinātnes kalpiem steidzami vajadzēja tos nodalīt atsevišķā klasē, un tā radās termins “organiskā ķīmija”.

Neskatoties uz to, ka pati organiskā ķīmija kā zinātne parādījās tikai 1828. gadā (tieši tad Vēlera kungam izdevās izolēt urīnvielu, iztvaicējot amonija cianātu), 1807. gadā Berzēliuss manekenu organiskās ķīmijas nomenklatūrā ieviesa pirmo terminu:

Ķīmijas nozare, kas pēta no organismiem iegūtas vielas.

Nākamais svarīgais solis organiskās ķīmijas attīstībā ir valences teorija, ko 1857. gadā ierosināja Kekule un Kūpers, un Butlerova kunga ķīmiskās struktūras teorija no 1861. gada. Pat tad zinātnieki sāka atklāt, ka ogleklis ir četrvērtīgs un spēj veidot ķēdes.

Kopumā kopš tā laika zinātne regulāri piedzīvojusi satricinājumus un satraukumu, pateicoties jaunām teorijām, ķēžu un savienojumu atklājumiem, kas ļāva aktīvi attīstīties organiskajai ķīmijai.

Pati zinātne radās tāpēc, ka zinātnes un tehnikas progress nespēja nostāties uz vietas. Viņš turpināja un turpināja, pieprasot jaunus risinājumus. Un, kad rūpniecībā vairs nebija pietiekami daudz akmeņogļu darvas, cilvēkiem vienkārši bija jārada jauna organiskā sintēze, kas laika gaitā pārauga neticami svarīgas vielas atklāšanā, kas līdz mūsdienām ir dārgāka par zeltu – naftu. Starp citu, pateicoties organiskajai ķīmijai, piedzima tās “meita” - zemzinātne, ko sauca par “petroķīmiju”.

Bet tas ir pavisam cits stāsts, ko vari pētīt pats. Tālāk mēs aicinām jūs noskatīties populārzinātnisku video par organisko ķīmiju manekeniem:

Nu, ja jums nav laika un steidzami nepieciešama palīdzība profesionāļiem, jūs vienmēr zināt, kur tos atrast.

PAR organiskā ķīmija , ķīmijas nozare, dabaszinātņu disciplīna, kuras izpētes priekšmets ir oglekļa savienojumi ar citiem elementiem, t.s.organiskie savienojumi, kā arī šo vielu transformācijas likumi. Ogleklis veido savienojumus ar lielāko daļu elementu, un tam ir visizteiktākā spēja, salīdzinot ar citiem elementiem, veidot ķēdes un cikliskas struktūras molekulas. Šādu molekulu skelets var sastāvēt no gandrīz neierobežota skaita oglekļa atomu, kas ir tieši saistīti viens ar otru, vai arī tajās kopā ar oglekli var būt arī citu elementu atomi. Oglekļa savienojumu raksturīgākā pazīme ir izomērijas fenomens, t.i., tādu vielu esamība, kuras pēc sastāva un molmasas ir identiskas, bet atšķiras pēc atomu savienojuma secības vai izvietojuma telpā un līdz ar to ķīmiskajā un fizikālās īpašības. Šo īpašību rezultātā organisko vielu skaits ir ārkārtīgi augsts; līdz 70. gadiem. 20. gadsimts Ir zināmi vairāk nekā 3 miljoni, savukārt visu pārējo elementu savienojumi ir nedaudz vairāk par 100 tūkstošiem.
Organiskie savienojumi spēj veikt sarežģītas un daudzveidīgas pārvērtības, kas būtiski atšķiras no neorganisko vielu pārvērtībām, un tiem ir liela nozīme augu un dzīvnieku organismu veidošanā un dzīvībai svarīgā darbībā. Organiskie savienojumi ietver ogļhidrātus un olbaltumvielas, kas ir saistīti ar vielmaiņu; hormoni, kas regulē šo metabolismu; nukleīnskābes, kas ir organisma iedzimto īpašību materiālie nesēji; vitamīni utt. O. x. pārstāv tā. it kā tas būtu sava veida “tilts” starp zinātnēm, kas pēta nedzīvu matēriju, un matērijas augstāko eksistences formu – dzīvību. Daudzas ķīmiskās zinātnes parādības un modeļi, piemēram, izomērija, pirmo reizi tika atklāti organisko savienojumu pētījumos.

UZorganisko savienojumu klasifikācija . Visi organiskie savienojumi ir sadalīti trīs galvenajās sērijās jeb klasēs: acikliskie, izocikliskie un heterocikliskie. Pirmajā (tauku vai alifātisko) savienojumu klasē ietilpst ogļūdeņraži un to atvasinājumi ar atvērtām ķēdēm: metāna ogļūdeņražu homologās sērijas, ko sauc arī par piesātināto ogļūdeņražu vai alkānu sēriju; homologas nepiesātināto ogļūdeņražu sērijas - etilēns (alkēni), acetilēns (alkīni), diēni utt. (sk. Acikliskie savienojumi). Izociklisko (karbociklisko) savienojumu klasē ietilpst ogļūdeņraži un to atvasinājumi, kuru molekulas satur oglekļa atomu ciklus: ogļūdeņraži un to cikloparafīna vai polimetilēna atvasinājumi, sērija, cikliskie nepiesātinātie savienojumi (sk. Alicikliskie savienojumi, cikloalkāni), kā arī kā aromātiskie ogļūdeņraži un to atvasinājumi, kas satur benzola gredzenus (jo īpaši daudzkodolu aromātiskos savienojumus, piemēram, naftalīnu, antracēnu). Heterociklisko savienojumu klasē ietilpst organiskas vielas, kuru molekulas satur ciklus, kas papildus oglekļa saturam satur O, N, S, P, As vai citus elementus.
No katra ogļūdeņraža veidojas atsevišķa ģenētiskā sērija (skat. Homologās sērijas), kuras pārstāvji formāli tiek iegūti, ogļūdeņražā ūdeņraža atomu aizstājot ar vienu vai otru funkcionālo grupu, kas nosaka savienojuma ķīmiskās īpašības. Tādējādi metāna CH4 ģenētiskajā sērijā ietilpst metilhlorīds CH3Cl, metilspirts CH3OH, metilamīns CH3NH2, nitrometāns CH3NO2 u.c. Tāpat arī benzola ģenētiskās sērijas pārstāvji C6H6 - hlorbenzols C6H5Cl, fenols C6H5OH, C6H5OH, anilīns, C6H5OH2, C6H5NH2, uc Vienādi aizvietoti dažādu ģenētisko sēriju pārstāvji ir homologas atvasinājumu sērijas: halogēnus saturoši savienojumi, spirti, amīni, nitro savienojumi utt.

Irtoriskā atsauce. O. x izcelsme. atgriezties senos laikos (arī tad viņi zināja par spirta un etiķskābes fermentāciju, indigo un alizarīna krāsošanu). Tomēr viduslaikos (alķīmijas periodā) bija zināmas tikai dažas atsevišķas organiskās vielas. Visi šī perioda pētījumi tika reducēti galvenokārt uz operācijām, ar kuru palīdzību, kā toreiz tika uzskatīts, dažas vienkāršas vielas varēja pārvērst citās. Kopš 16. gs. (jatroķīmijas periods), pētījumi galvenokārt bija vērsti uz dažādu ārstniecisko vielu izolēšanu un izmantošanu: no augiem tika izdalītas vairākas ēteriskās eļļas, sagatavots dietilēteris, koksnes (metil)spirts un etiķskābe iegūta sausā destilācijā. koksne, vīnskābe tika iegūta no vīnakmens, destilējot svina cukuru - etiķskābi, destilējot dzintaru - dzintarskābi. Liela loma O. x attīstībā. pieder A. Lavuazjē, kurš izstrādāja ķīmisko savienojumu sastāva noteikšanas kvantitatīvās pamatmetodes, kuras vēlāk secīgi pilnveidoja L. Tenards, J. Berzēliuss, J. Lībigs, J. Dimā. Šo metožu principi (vielas parauga sadedzināšana skābekļa atmosfērā, sadegšanas produktu - CO2 un H2O uztveršana un svēršana) veido mūsdienu elementu analīzes, tostarp mikroanalīzes, pamatu. Daudzu dažādu vielu analīzes rezultātā pamazām izzuda iepriekš dominējošā ideja par būtisku atšķirību starp augu un dzīvnieku izcelsmes vielām.
Nosaukums “organiskie savienojumi” pirmo reizi parādās 18. gadsimta beigās. Termins "O. x." 1827. gadā ieviesa Berzēliuss (pirmajā viņa sarakstītajā ķīmiskās medicīnas rokasgrāmatā). Izomērijas fenomenu atklāja F. Vēlers un Lībigs 1822.-23. Pirmo organiskās vielas sintēzi veica Vēlers, kurš 1824. gadā ieguva skābeņskābi no cianogēna un urīnvielu, karsējot amonija cianātu 1828. gadā. Kopš 19. gadsimta vidus. strauji pieaug sintētiski ražoto organisko vielu skaits. Tā 1842. gadā N. N. Zinīns, reducējot nitrobenzolu, ieguva anilīnu, 1845. gadā A. Kolbe sintezēja etiķskābi, bet 1854. gadā P. Bertelo sintezēja tādas vielas kā taukus. 1861. gadā A. M. Butlerovs ieguva pirmo mākslīgo cukuroto vielu, ko viņš nosauca par metilenenitānu, no kura pēc tam tika izolēta akroze. Sintētiskais virziens O. x. kļūst arvien svarīgāka. Sintēzes panākumu rezultātā tika noraidīta dominējošā ideālistiskā ideja par nepieciešamību pēc “dzīvības spēka” organisko vielu radīšanai.
Teorētiskās koncepcijas O. x. sāka veidoties 19. gadsimta 2. ceturksnī, kad radās radikālā teorija (Liebig, Wöhler, E. Frankland, R. Bunsen u.c.). Tās galvenā nostāja par atomu grupas - radikāļu pāreju no viena savienojuma uz otru nemainītā veidā daudzos gadījumos ir spēkā līdz pat mūsdienām. Daudzas fizikālās un ķīmiskās metodes nezināmas struktūras vielu izpētei ir balstītas uz šo ideju. Pēc tam (1834–1839) Dimā parādīja iespēju pozitīvi lādētos atomus aizstāt radikālā ar elektronegatīviem bez nopietnām izmaiņām radikāla elektroķīmiskajā raksturā, kas pirms Dumas tika uzskatīts par neiespējamu.
Radikāļu teoriju aizstāja Dimā, K. Džerara un O. Lorāna radītā tipu teorija (1848-51, 1853). Pēdējam izdevās klasificēt organiskās vielas pēc vienkāršāko neorganisko savienojumu veidiem. Tādējādi spirti tika uzskatīti par savienojumiem, piemēram, ūdeni, amīni - kā amonjaks, haloalkil - kā hlorūdeņradis. Vēlāk F.A.Kekule izveidoja ceturto tipu - metāna tipu, no kura ražoja visus ogļūdeņražus. Tipu teorija ļāva izveidot skaidru organisko savienojumu klasifikāciju, kas ir mūsdienu organisko vielu klasifikācijas pamatā. Tomēr šī teorija centās tikai izskaidrot organisko vielu reaktivitāti un noliedza fundamentālo iespēju zināt to struktūru. 1853. gadā Franklends, pētot metālorganiskos savienojumus, ieviesa valences jēdzienu. 1857. gadā Kekule izteica ideju par oglekļa atomu savstarpējās saistīšanas iespēju un pierādīja oglekļa četrvērtīgumu. 1858. gadā A. Kūpers, izmantojot valences likumu un Kekules nostāju par oglekļa atomu kohēziju, pirmo reizi atkāpjas no tipu teorijas un uzraksta organiskām vielām formulas, kas ir ļoti tuvas mūsdienu formulām. Tomēr tipu teorijas idejas saglabājās ļoti spēcīgas un teorijas izveide turpināja atpalikt no eksperimenta attīstības.
1861. gadā Butlerovs izveidoja teoriju par organisko vielu ķīmisko struktūru. Viņš iepazīstināja ar O. x. virkne jaunu jēdzienu: par ķīmiskajām saitēm, atomu saišu secību molekulā, par savstarpēji tieši savienotu vai nesaistītu atomu savstarpējo ietekmi utt.. Butlerova uzbūves teorija lieliski izskaidroja izomērijas gadījumus, kas palika nesaprotami, tolaik zināms. 1864. gadā Butlerovs prognozēja ogļūdeņražu izomērijas iespējamību un drīz (1867) apstiprināja to ar izobutāna sintēzi. Butlerova radītā saskaņotā doktrīna ir mūsdienu ideju par organisko vielu ķīmisko struktūru pamatā. Vienu no svarīgākajiem struktūras teorijas noteikumiem - par atomu savstarpējo ietekmi - vēlāk izstrādāja V. V. Markovņikovs. Detalizēts šīs ietekmes pētījums veicināja struktūras teorijas un ideju par elektronu blīvuma sadalījumu un organisko savienojumu reaktivitāti tālāku attīstību.
1869. gadā I. Vislicenus parādīja, ka izomērijas fenomens tiek novērots arī tad, ja atomu secība molekulā ir pilnīgi identiska. Viņš pierādīja parastās pienskābes un gaļas un piena skābes struktūras identitāti un nonāca pie secinājuma, ka smalkas atšķirības molekulu īpašībās ar vienādu struktūru jāmeklē to atomu atšķirīgā izvietojumā telpā. 1874. gadā J. Vant Hoff un franču ķīmiķis J. Le Bel izveidoja telpu teoriju. atomu izvietojums molekulā - stereoķīmija. Šī teorija, saskaņā ar Vant Hoff, balstās uz ideju par četrvērtīgā oglekļa atoma tetraedrisko modeli un faktu, ka optiskā izomērija ir molekulas, kurā oglekļa atoms ir savienots, telpiskās asimetrijas sekas. uz četriem dažādiem aizvietotājiem. Van't Hoff arī ierosināja cita veida telpiskās izomērijas iespējamību, ja molekulā nav asimetriska oglekļa atoma. Vislicenus drīz pierādīja, ka fumārskābe, kas iepriekš tika uzskatīta par maleīnskābes polimēru, ir tās ģeometriskais izomērs (ģeometriskais jeb cis-trans izomērs). Ir skaidrs, ka stereoķīmisko doktrīnu varēja izveidot, tikai balstoties uz priekšstatiem par molekulas struktūru (struktūru) Butlerova izpratnē.
Līdz 19. gadsimta beigām. uzkrājies liels daudzums faktu materiālu, tai skaitā par aromātiskajiem savienojumiem; jo īpaši plaši tika pētīta M. Faradeja 1825. gadā atklātā benzola ķīmija.Pirmais t.s. Aromātisko savienojumu struktūras "benzola teoriju" 1865. gadā izveidoja Kekuls. Tas liecina, ka oglekļa atomi organiskajos savienojumos var veidot gredzenus. Saskaņā ar šo teoriju benzolam ir simetriska struktūra, pateicoties sešu metīna CH grupu gredzenveida struktūrai, kuras pārmaiņus saistītas ar vienkāršām un dubultām saitēm. Tomēr, pamatojoties uz benzola struktūru pēc Kekula, bija jāpieņem, ka ir divi orto-aizvietoti benzola homologi vai atvasinājumi, kas faktiski netika novēroti. Benzola noturība pret spēcīgiem oksidētājiem un dažiem citiem t.s. Arī benzola un tā atvasinājumu aromātiskās īpašības bija pretrunā ar piedāvāto formulu. Tāpēc Kekule ieviesa (1872) dubultsaišu svārstību (ātrās kustības) jēdzienu un novērsa formālās atšķirības starp abām orto pozīcijām. Neskatoties uz to, ka benzola struktūra pēc Kekula bija pretrunā ar datiem par tā fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām, lielais skaits ķīmiķu to ilgu laiku pieņēma bez izmaiņām. Tādējādi paliek virkne jautājumu, kas nav atrisināmi no “klasiskās” struktūras teorijas viedokļa. Šīs problēmas ietver arī daudzu citu savienojumu ar konjugētām saišu sistēmām unikālās īpašības. Benzola un citu aromātisko sistēmu struktūru varēja noteikt tikai ar fizikālo pētījumu metožu parādīšanos un attīstot kvantu ķīmiskās idejas par organisko vielu struktūru.
Elektroniskie attēlojumi [V. Kosels (1916) un G. Lūiss (G. Lewis, 1916)] piešķīra fizikālu saturu ķīmiskās saites jēdzienam (vispārinātu elektronu pāris); tomēr formā, kādā tās tika formulētas, šīs idejas nevarēja atspoguļot smalkās pārejas no kovalentām uz jonu saitēm skābeklī. lielākoties palika formāla. Tikai ar kvantu ķīmiskās mācības palīdzību elektroniskās teorijas būtībā pareizajās idejās tika ieviests principiāli jauns saturs.
Lūisa idejas par elektronu pāri, kas veido saiti un vienmēr ir stingri lokalizēts uz šīs saites, izrādījās aptuvens un vairumā gadījumu nevarēja tikt pieņemts.

Mūsdienu struktūras un nozīmes teorijas jēdzieni Ak. Ņemot vērā elektrona kvantu īpašības, elektronu blīvuma jēdziens un elektronu mijiedarbība konjugētās sistēmās ir pavērusi jaunas iespējas apsvērt jautājumus par uzbūvi, atomu savstarpējo ietekmi molekulā un organisko savienojumu reaktivitāti (sk. Elektroniskās teorijas organiskajā ķīmijā, kvantu ķīmija). Piesātinātajos ogļūdeņražos C-C atsevišķas saites (s-saites) faktiski realizē elektronu pāris; simetriskos ogļūdeņražos elektronu blīvums telpā starp savienotajiem C-C atomiem ir lielāks par to pašu izolēto atomu atbilstošo elektronu blīvumu summu un ir simetriski sadalīts attiecībā pret asi, kas savieno atomu centrus. Elektronu blīvuma palielināšanās ir rezultāts tam, ka atomu elektronu mākoņi pārklājas pa taisnu līniju, kas savieno to centrus. Asimetriskos parafīnās parādās nepilnīgas simetrijas iespēja elektronu blīvuma sadalījumā; tomēr šī asimetrija ir tik neliela, ka visu parafīnu ogļūdeņražu dipola momenti ir gandrīz nenosakāmi. Tas pats attiecas uz simetriski konstruētiem nepiesātinātiem ogļūdeņražiem (piemēram, etilēnu, butadiēnu), kuros C atomi ir saistīti viens ar otru ar dubultsaiti (s- un p-saite). Elektronus ziedošas metilgrupas ievadīšana šo vielu molekulās p-saites augstās polarizējamības dēļ noved pie elektronu blīvuma nobīdes uz visattālāko oglekļa atomu, un propilēnam (I) jau ir dipola moments. 0,35 D un 1-metilbutadiēns - 0,68 D. Elektronu blīvums šajos gadījumos parasti ir attēlots vienā no šīm diagrammām:(Zīmes d+ un d- norāda radušos daļējos lādiņus uz C atomiem) Elektronu blīvuma sadalījuma koncepcijā labi iekļaujas vairāki skābekļa ķīmijas empīriski noteikumi. Tādējādi no iepriekš minētās propilēna formulas izriet, ka, heterolītiski pievienojot tam ūdeņraža halogenīdus, protonam jābūt fiksētam vietā ar lielāko elektronu blīvumu, t.i., visvairāk “hidrogenētajā” oglekļa atomā. Daudz spēcīgāka ietekme ir tādu atomu vai grupu ievadīšanai ogļūdeņražu molekulās, kuru elektronegativitāte ļoti atšķiras no oglekļa vai ūdeņraža atomiem. Piemēram, elektrofila aizvietotāja ievadīšana ogļūdeņraža molekulās izraisa ūdeņraža atomu mobilitātes izmaiņas C-H, O-H uc saitēs.
No aptuveni 20. gadsimta 2. puses. Ak. ir iegājis jaunā fāzē. Daudzas tās jomas attīstījās tik intensīvi, ka izauga par lielām specializētām sekcijām, kas izsauktas uz zinātniska vai lietišķa pamata (stereoķīmija, polimēru ķīmija, dabīgās vielas, antibiotikas, vitamīni, hormoni, metālorganiskie savienojumi, fluororganiskie savienojumi, krāsvielas u.c.). Teorijas sasniegumi un fizikālo pētījumu metožu attīstība (piemēram, molekulu rentgenstaru difrakcija, ultravioletā un infrasarkanā spektroskopija, Ramana spektroskopija, kodolmagnētiskā rezonanse, ķīmiski inducētā kodolu dinamiskā polarizācija, masas spektrometrija), kā arī identifikācijas metodes. un dažādu vielu atdalīšana, izmantojot hromatogrāfiju, ir ļāvusi ātri strukturāli analizēt vissarežģītākos organiskos savienojumus, savienojumus un ātrus risinājumus daudzām būtiskām problēmām. Fizikālo metožu izmantošana organisko vielu reakciju kinētikas pētīšanai ļauj pētīt reakcijas ar pussabrukšanas periodu 10-8-10-9 sekundes. Korelācijas vienādojumi, kuru pamatā ir brīvās enerģijas linearitātes princips, ļauj kvantitatīvi noteikt attiecības starp organisko savienojumu uzbūvi un reaktivitāti, pat tiem, kuriem ir fizioloģiska ietekme.O. X. izrādījās cieši saistīta ar radniecīgām dabaszinātnēm – bioķīmiju, medicīnu un bioloģiju, O. x. ideju un metožu pielietojumu. šajās zinātnēs lielā mērā noteica jauna virziena – molekulārās bioloģijas – attīstību.

Metodes Ak. līdzās fizikālās izpētes metodēm tiem bija nozīmīga loma nukleīnskābju, daudzu olbaltumvielu un sarežģītu dabisko savienojumu struktūras noteikšanā; ar to palīdzību tika atklāts proteīnu sintēzes mehānisms un regulēšana (skat. Ģenētiskais kods). Skābekļa ķīmijas sintētiskās iespējas ir ārkārtīgi pieaugušas, kā rezultātā radās tādas sarežģītas dabas vielas kā hlorofils, B12 vitamīns (R. Vudvorts), polinukleotīdi ar noteiktu vienību maiņu (A. Tods, H. G. Korana) utt. Milzīgi Šo metožu panākumi ir daudzu polipeptīdu, tostarp fermentu, automātiskas sintēzes attīstība.

Ja esat iestājies universitātē, bet līdz šim brīdim neesat sapratis šo grūto zinātni, mēs esam gatavi jums atklāt dažus noslēpumus un palīdzēt jums apgūt organisko ķīmiju no nulles (manekeniem). Atliek tikai lasīt un klausīties.

Organiskās ķīmijas pamati

Organiskā ķīmija tiek izdalīta kā atsevišķs apakštips, jo tās izpētes objekts ir viss, kas satur oglekli.

Organiskā ķīmija ir ķīmijas nozare, kas nodarbojas ar oglekļa savienojumu izpēti, šādu savienojumu uzbūvi, īpašībām un savienošanas metodēm.

Kā izrādījās, ogleklis visbiežāk veido savienojumus ar šādiem elementiem - H, N, O, S, P. Starp citu, šos elementus sauc organogēni.

Organiskie savienojumi, kuru skaits mūsdienās sasniedz 20 miljonus, ir ļoti svarīgi visu dzīvo organismu pilnīgai pastāvēšanai. Tomēr neviens par to nešaubījās, pretējā gadījumā cilvēks būtu vienkārši iemetis šī nezināmā izpēti aizmugurē.

Organiskās ķīmijas mērķi, metodes un teorētiskās koncepcijas ir izklāstītas šādi:

• Fosilo, dzīvnieku vai augu materiālu sadalīšana atsevišķās vielās;
• Dažādu savienojumu attīrīšana un sintēze;
• Vielu struktūras identificēšana;
• Ķīmisko reakciju mehānikas noteikšana;
• Sakarības atrašana starp organisko vielu struktūru un īpašībām.

Nedaudz par organiskās ķīmijas vēsturi

Var neticēt, bet jau senos laikos Romas un Ēģiptes iedzīvotāji kaut ko saprata no ķīmijas.

Kā zināms, viņi izmantoja dabīgas krāsvielas. Un nereti nācās izmantot nevis gatavu dabīgo krāsvielu, bet gan ekstrahēt, izolējot no visa auga (piemēram, augu sastāvā esošais alizarīns un indigo).

Varam atcerēties arī alkohola lietošanas kultūru. Alkoholisko dzērienu ražošanas noslēpumi ir zināmi katrai tautai. Turklāt daudzas senās tautas zināja receptes “karstā ūdens” pagatavošanai no cieti un cukuru saturošiem produktiem.

Tas turpinājās daudzus, daudzus gadus, un tikai 16. un 17. gadsimtā sākās dažas pārmaiņas un nelieli atklājumi.

18. gadsimtā kāds Šēle iemācījās izolēt ābolskābi, vīnskābi, skābeņskābi, pienskābi, gallskābi un citronskābi.

Tad visiem kļuva skaidrs, ka produktiem, kas bija izolēti no augu vai dzīvnieku izejvielām, ir daudz kopīgu iezīmju. Tajā pašā laikā tie ļoti atšķīrās no neorganiskiem savienojumiem. Tāpēc zinātnes kalpiem steidzami vajadzēja tos nodalīt atsevišķā klasē, un tā radās termins “organiskā ķīmija”.

Neskatoties uz to, ka pati organiskā ķīmija kā zinātne parādījās tikai 1828. gadā (tieši tad Vēlera kungam izdevās izolēt urīnvielu, iztvaicējot amonija cianātu), 1807. gadā Berzēliuss manekenu organiskās ķīmijas nomenklatūrā ieviesa pirmo terminu:

Ķīmijas nozare, kas pēta no organismiem iegūtas vielas.

Nākamais svarīgais solis organiskās ķīmijas attīstībā ir valences teorija, ko 1857. gadā ierosināja Kekule un Kūpers, un Butlerova kunga ķīmiskās struktūras teorija no 1861. gada. Pat tad zinātnieki sāka atklāt, ka ogleklis ir četrvērtīgs un spēj veidot ķēdes.

Kopumā kopš tā laika zinātne regulāri piedzīvojusi satricinājumus un satraukumu, pateicoties jaunām teorijām, ķēžu un savienojumu atklājumiem, kas ļāva aktīvi attīstīties organiskajai ķīmijai.

Pati zinātne radās tāpēc, ka zinātnes un tehnikas progress nespēja nostāties uz vietas. Viņš turpināja un turpināja, pieprasot jaunus risinājumus. Un, kad rūpniecībā vairs nebija pietiekami daudz akmeņogļu darvas, cilvēkiem vienkārši bija jārada jauna organiskā sintēze, kas laika gaitā pārauga neticami svarīgas vielas atklāšanā, kas līdz mūsdienām ir dārgāka par zeltu – naftu. Starp citu, pateicoties organiskajai ķīmijai, piedzima tās “meita” - zemzinātne, ko sauca par “petroķīmiju”.

Bet tas ir pavisam cits stāsts, ko vari pētīt pats. Tālāk mēs aicinām jūs noskatīties populārzinātnisku video par organisko ķīmiju manekeniem:

Nu, ja jums nav laika un steidzami nepieciešama palīdzība profesionāļiem, jūs vienmēr zināt, kur tos atrast.