счет в органической химии

Номенклатура органических соединений

С развитием химической науки и появлением большого числа новых химических соединений все более возрастала необходимость в разработке и принятии понятной ученым всего мира системы их наименования, т.е. номенклатуры. Далее приведем обзор oсновных номенклатур органических соединений.

Тривиальная номенклатура

В истоках развития oрганической химии новым сoединениям приписывали тривиальные названия, т.е. названия сложившиеся исторически и нередко связанные со способом их получения, внешним видом и даже вкусом и т.п. Такая номенклатура органических соединений называется тривиальной. В таблице ниже приведены некоторые из соединений, сохранивших свои названия и в нынешние дни.

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Рациональная номенклатура

С расширением списка органических соединений, возникла необходимость связывать их название со строением. Базой рациональной номенклатуры органических соединений является наименование простейшего органического соединения. Например:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Однако, более сложным органическим соединениям невозможно приписать названия подобным способом. В этом случае следует называть соединения согласно правилам систематической номенклатуры ИЮПАК.

Систематическая номенклатура ИЮПАК

ИЮПАК (IUPAC) — Международный союз теоретической и прикладной химии (International Union of Pure and Applied Chemistry).

В данном случае, называя соединения, следует учитывать местоположение атомов углерода в молекуле и структурных элементов. Наиболее часто применяемой является заместительная номенклатура органических соединений, т.е. выделяется базовая основа молекулы, в которой атомы водорода замещены на какие-либо структурные звенья или атомы.

Прежде чем приступить к построению названий соединений, советуем выучить наименования числовых приставок, корней и суффиксов используемых в номенклатуре ИЮПАК.

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

А также названия функциональных групп: счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Для обозначения числа кратных связей и функциональных групп пользуются числительными:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Далее приведены наименования радикалов:

Предельные углеводородные радикалы:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Непредельные углеводородные радикалы:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Ароматические углеводородные радикалы:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Кислородсодержащие радикалы:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Правила построения названия органического соединения по номенклатуре ИЮПАК:

Определить все присутствующие функциональные группы и их старшинство

Определить наличие кратных связей

Карбоциклические соединения нумеруют начиная со связанного со старшей характеристической группой атома углерода. При наличии двух и более заместителей цепь стараются пронумеровать так, чтобы заместителям принадлежали минимальные номера.

— Определить основу названия соединения, составляющего корень слова, который обозначает предельный углеводород с тем же количеством атомов, что и главная цепь.

— После основы названия следует суффикс, показывающий степень насыщенности и количество кратных связей. Например, — тетраен, — диен. При отсутствии кратных связей используют суффикс – ск.

— Далее арабскими цифрами показывают местоположение кратных связей. Например, гексин – 2.

— Затем, также в суффикс добавляется наименование самой старшей функциональной группы.

— После следует перечисление заместителей в алфавитном порядке с указанием их местоположения арабской цифрой. Например, — 5-изобутил, — 3-фтор. При наличии нескольких одинаковых заместителей указывают их количество и положение, например, 2,5 – дибром-, 1,4,8-тримети-.

Следует учесть, что цифры отделяются от слов дефисом, а между собой – запятыми.

В качестве примера дадим название следующему соединению:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии1. Выбираем главную цепь, в состав которой обязательно входит старшая группа – СООН.

Определяем другие функциональные группы: — ОН, — Сl, — SH, — NH2.

Кратных связей нет.

2. Нумеруем главную цепь, начиная со старшей группы.

3. Число атомов в главной цепи – 12. Основа названия – метиловый эфир додекановой кислоты.

Далее обозначаем и называем все функциональные группы в алфавитном порядке:

10-амино-6-гидрокси-7-хлоро-9-сульфанил-метилдодеканоат

Еще несколько заданий по номенклатуре органических соединений приведены в разделе Задачи к разделу изомерия и номенклатура органических соединений

Номенклатура оптических изомеров

В основе D,L-номенклатуры органических соединений лежат проекции Фишера:

Например, представленная ниже винная кислота имеет D — конфигурацию по оксикислотному ключу: счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Обозначение конфигурации сахара и направление вращения аналогично конфигурации глицеринового альдегида, т.е. D – конфигурации соответствует расположение гидроксильной группы расположена справа, L – конфигурации – слева.

Так, например, ниже представлена D-глюкоза.

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

В данном случае заместители при асимметрическом атоме углерода располагаются по старшинству. Оптических изомеры имеют обозначения R и S, а рацемат — RS.

Для описания конфигурации соединения в соответствии с R,S-номенклатурой поступают следующим образом:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

В таблице ниже приведен перечень заместителей, расположенных в порядке возрастания их старшинства:

Источник

Теория строения органических соединений. Типы связей в молекулах органических веществ

Теория к заданию 12 из ЕГЭ по химии

Теория строения органических соединений: гомология и изомерия (структурная и пространственная). Взаимное влияние атомов в молекулах

Теория химического строения органических соединений А. М. Бутлерова

Подобно тому, как для неорганической химии основой развития являются Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева, для органической химии основополагающей стала теория строения органических соединений А. М. Бутлерова.

Основным постулатом теории Бутлерова является положение о химическом строении вещества, под которым понимается порядок, последовательность взаимного соединения атомов в молекулы, т.е. химическая связь.

Под химическим строением понимают порядок соединения атомов химических элементов в молекуле согласно их валентности.

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Основные положения теории А. М. Бутлерова

Теория строения органических соединений является динамичным и развивающимся учением. По мере развития знаний о природе химической связи, о влиянии электронного строения молекул органических веществ стали пользоваться, кроме эмпирических и структурных, электронными формулами. В таких формулах указывают направление смещения электронных пар в молекуле.

Квантовая химия и химия строения органических соединений подтвердили учение о пространственном направлении химических связей (цис- и трансизомерия), изучили энергетические характеристики взаимных переходов у изомеров, позволили судить о взаимном влиянии атомов в молекулах различных веществ, создали предпосылки для прогнозирования видов изомерии и направления и механизма протекания химических реакций.

Органические вещества имеют ряд особенностей:

Изомерия и гомология органических веществ

Свойства органических веществ зависят не только от их состава, но и от порядка соединения атомов в молекуле.

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Изомерия — это явление существования разных веществ — изомеров с одинаковым качественным и количественным составом, т.е. с одинаковой молекулярной формулой.

Различают два вида изомерии: структурную и пространственную (стереоизомерию). Структурные изомеры отличаются друг от друга порядком связи атомов в молекуле; стереоизомеры — расположением атомов в пространстве при одинаковом порядке связей между ними.

Выделяют следующие разновидности структурной изомерии: изомерию углеродного скелета, изомерию положения, изомерию различных классов органических соединений (межклассовую изомерию).

Структурная изомерия

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Изомерия положения обусловлена различным положением кратной связи, заместителя, функциональной группы при одинаковом углеродном скелете молекулы:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Изомерами являются углеводород, относящийся к алкинам, — бутин-1 и углеводород с двумя двойными связями в цепи бутадиен-1,3:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Изомеры этого типа содержат различные функциональные группы и относятся к разным классам веществ. Поэтому они отличаются по физическим и химическим свойствам значительно больше, чем изомеры углеродного скелета или изомеры положения.

Пространственная изомерия

Пространственная изомерия подразделяется на два вида: геометрическую и оптическую. Геометрическая изомерия характерна для соединений, содержащих двойные связи, и циклических соединений. Так как свободное вращение атомов вокруг двойной связи или в цикле невозможно, заместители могут располагаться либо по одну сторону плоскости двойной связи или цикла (цис-положение), либо по разные стороны (транс-положение). Обозначения цис- и транс- обычно относят к паре одинаковых заместителей:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Геометрические изомеры различаются по физическим и химическим свойствам.

Изучение оптической изомерии необходимо при рассмотрении многих реакций, протекающих в организме. Большинство этих реакций идет под действием ферментов — биологических катализаторов. Молекулы этих веществ должны подходить к молекулам соединений, на которые они действуют, как ключ к замку, следовательно, пространственное строение, взаимное расположение участков молекул и другие пространственные факторы имеют для течения этих реакций большое значение. Такие реакции называются стереоселективными.

Большинство природных соединений являются индивидуальными энантиомерами, и их биологическое действие резко отличается от свойств их оптических антиподов, полученных в лаборатории. Подобное различие в биологической активности имеет огромное значение, так как лежит в основе важнейшего свойства всех живых организмов — обмена веществ.

Типы связей в молекулах органических веществ. Гибридизация атомных орбиталей углерода. Радикал. Функциональная группа.

Типы связей в молекулах органических веществ.

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Такой атом имеет четыре неспаренных электрона и может принимать участие в образовании четырех ковалентных связей.

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Характеристики одинарных и кратных связей между атомами С.

МолекулаТип гибридизацииВалентный уголДлина связи, нмЭнергия связи, кДж/моль
$CH_3-CH_3$$sp^3$$109°5’$$0.154$$369$
$CH_2=CH_2$$sp^2$$120°$$0.134$$712$
$CH≡CH$$sp^3$$180°$$0.120$$962$

Радикал. Функциональная группа.

Одной из особенностей органических соединений является то, что в химических реакциях их молекулы обмениваются не отдельными атомами, а группами атомов. Если эта группа атомов состоит только из атомов углерода и водорода, то она называется углеводородным радикалом, если же она имеет атомы других элементов, то она называется функциональной группой. Так, например, метил ($СН_3$—) и этил ($С_2Н_5$—) являются углеводородными радикалами, а оксигруппа (—$ОН$), альдегидная группа (счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии), нитрогруппа (—$NO_2$) и т. д. являются функциональными группами спиртов, альдегидов и азотсодержащих соединений соответственно.

Как правило, функциональная группа определяет химические свойства органического соединения и поэтому является основой их классификации.

Источник

Урок 17. Основные понятия органической химии

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Известно, что все сложные вещества условно можно разделить на органические и неорганические.

В состав неорганических веществ может входить любой элемент периодической системы. Основными классами неорганических веществ являются оксиды, кислоты, основания и соли. Свойства этих веществ были рассмотрены в первых двух разделах.

В состав органических веществ обязательно входит атом углерода, который в подавляющем числе органических соединений образует цепи. Эти цепи имеют разную длину и разное строение, поэтому органических соединений теоретически может быть бесчисленное множество.

Основу любого органического соединения составляет углеводородная цепь, которая может соединяться с функциональными группами.

Свойства органического соединения описывают по схеме:

Прочитав очередной урок, попробуйте описать изучаемые соединения на любом примере, используя эту схему. И всё получится!

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Предмет органической химии. Теория строения органических веществ

Органические вещества известны людям с давних пор. Ещё в древности люди использовали сахар, животные и растительные жиры, красящие и душистые вещества. Все эти вещества выделялись из живых организмов. Поэтому такие соединения стали называться органическими, а раздел химии, который изучал вещества, образующиеся в результате жизнедеятельности живых организмов, получил название «органическая химия». Это определение было дано шведским учёным Берцелиусом* в 1827 году.

* Берцелиус Йенс Якоб (20.08.1779–7.08.1848) — шведский химик. Проверил и доказал ряд основных законов химии, определил атомные массы 45 химических элементов, ввёл современное обозначение химических элементов (1814) и первые химические формулы, разработал понятия «изомерия», «катализ» и «аллотропия».

Уже первые исследователи органических веществ отмечали особенности этих соединений. Во-первых, все они при сжигании образуют углекислый газ и воду, значит, все они содержат атомы углерода и водорода. Во-вторых, эти соединения имели более сложное строение, чем минеральные (неорганические) вещества. В-третьих, возникали серьёзные затруднения, связанные со способами получения и очистки этих соединений. Полагали даже, что органические соединения невозможно получить без участия «жизненной силы», которая присуща только живым организмам, то есть органические соединения нельзя, казалось, получить искусственно.

И, наконец, были обнаружены соединения одинакового молекулярного состава, но различные по свойствам. Такое явление не было характерно для неорганических веществ. Если для неорганического вещества известен состав, то известны и его свойства.

А химики-органики обнаружили, что вещество состава С2Н6О у одних исследователей является достаточно инертным газом, а у других — жидкостью, активно вступающей в разнообразные реакции. Как это объяснить?

К середине 19-го века было создано немало теорий, авторы которых пытались объяснить эти и другие особенности органических соединений. Одной из таких теорий стала теория химического строения Бутлерова*.

* Бутлеров Александр Михайлович (15.09.1928–17.08.1886) — русский химик. Создал теорию химического строения органических веществ, лежащей в основе современной химии. Предсказал изомерию многих органических соединений, заложил основы учения о таутомерии.

Некоторые её положения были изложены А. М. Бутлеровым в 1861 году на конференции в г. Шпейере, другие были сформулированы позже в научных работах А. М. Бутлерова. В целом, основные положения этой теории в современном изложении можно сформулировать так.

1. Атомы в молекулах располагаются в строгом порядке, согласно их валентности.

2. Атом углерода в органических молекулах всегда имеет валентность равную четырём.

3. Порядок соединений атомов в молекуле и характер химических связей между атомами называется химическим строением.

4. Свойства органических соединений зависят не только от того, какие атомы и в каких количествах входят в состав молекулы, но и от химического строения:

5. Изучая свойства органических соединений, можно сделать вывод о строении данного вещества и описать это строение одной-единственной химической формулой.

6. Атомы в молекуле влияют друг на друга, и это влияние сказывается на свойствах вещества.

При изучении органической химии нужно чаще вспоминать эти положения и, прежде чем описывать свойства какого-либо вещества, следует указать его строение при помощи химической формулы, в которой будет показан порядок соединения атомов в молекуле — графическая формула.

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Особенности строения органических соединений

Органическая химия изучает строение молекул и свойства соединений углерода, кроме самых простых (угольная и синильная кислоты и их соли).

В состав неорганических соединений могут входить любые из 114 известных в настоящее время химических элементов. Сейчас известно более 0,5 млн неорганических веществ.

В состав органических молекул обычно входят атомы 6 химических элементов: C, H, O, N, P, S. И тем не менее в настоящее время известно более 20 миллионов органических соединений.

Почему органических веществ так много?

Поскольку в состав любого органического соединения входит атом углерода, попробуем найти ответ на этот вопрос, рассмотрев особенности строения атома углерода.

Углерод — химический элемент 2-го периода, IV группы Периодической системы химических элементов Менделеева, следовательно, строение его атома можно изобразить так:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Таким образом, на внешнем уровне атома углерода находится четыре электрона. Являясь неметаллом, атом углерода может и отдавать четыре электрона, и принимать до завершения внешнего уровня также четыре электрона. Поэтому:

В состав углеродных цепочек может входить разное число атомов углерода: от одного до нескольких тысяч. Кроме того, цепочки могут иметь разное строение:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химиисчет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Между атомами углерода могут возникать химические связи разного типа:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Поэтому всего лишь четыре (!) атома углерода могут образовать более 10 соединений разного строения, даже если в состав таких соединений будут входить только атомы углерода и водорода. Эти соединения будут иметь, например, следующие «углеродные скелеты»:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Задание 17.1. Попробуйте составить сами 2–3 цепочки атомов углерода иного строения из четырёх атомов углерода.

Выводы

Способность атомов углерода образовывать УГЛЕРОДНЫЕ ЦЕПИ разного состава и строения — главная причина многообразия органических соединений.

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Классификация органических соединений

Поскольку органических соединений очень много, их классифицируют по разным признакам:

В данном пособии будут рассмотрены свойства соединений различных классов, поэтому определения и примеры будут даны позднее.

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Формулы органических соединений

Формулы органических соединений можно изображать по-разному. Состав молекулы отражает молекулярная (эмпирическая) формула:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Но эта формула не показывает расположения атомов в молекуле, т. е. строения молекулы вещества. А в органической химии это понятие — химическое строение молекулы вещества — самое главное! Последовательность соединения атомов в молекуле показывает графическая (структурная) формула. Например, для вещества строения С4Н10 можно написать две такие формулы:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Можно показать все химические связи:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Такие развёрнутые графические формулы наглядно показывают, что атом углерода в органических молекулах четырёхвалентен. При составлении графических формул нужно сначала изобразить углеродную цепь, например:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Затем чёрточками обозначить валентность каждого атома углерода:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

У каждого атома углерода должно быть четыре чёрточки!

Затем заполнить «свободные» валентности атомами водорода (или другими одновалентными атомами или группами).

Теперь можно переписать эту формулу в сокращённом виде:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Если вы хотите сразу написать такую формулу для бутана — ничего сложного нет, нужно только считать до четырёх. Изобразив углеродный «скелет», нужно задать себе вопрос: сколько валентностей (чёрточек) имеет данный конкретный атом углерода?

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Две. Значит, нужно добавить 2 атома водорода:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Следует помнить, что графические формулы можно записывать по-разному. Например, графическую формулу бутана можно записать так:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Поскольку последовательность расположения атомов не нарушилась, то это формулы одного и того же соединения(!) Проверить себя можно, составив названия этих соединений (см урок 17.7). Если названия веществ совпадают, то это — формулы одного и того же вещества.

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Изомерия

К середине 19-го века, когда было получено и изучено достаточно много органических соединений, химики-органики обнаружили непонятное явление: соединения, имеющие одинаковый состав, имели разные свойства! Например, газ, который с трудом вступает в реакции и не реагирует с Nа, имеет состав C2H6O. Но существует жидкость, имеющая тот же состав и очень активная в химическом отношении. В частности, эта жидкость состава C2H6O активно реагировала с Na, выделяя водород. Совершенно разные по физическим и химическим свойствам вещества имеют одинаковую молекулярную формулу! Почему? Ответ на этот вопрос можно получить при помощи теории строения органических соединений Бутлерова, одно из положений которой утверждает: «Свойства органических соединений зависят от химического строения их молекул».

Так как химические свойства рассматриваемых соединений различны, значит, их молекулы имеют разное строение. Попробуем составить графические формулы этих соединений. Для вещества состава C2H6O можно предложить только два вида цепочек:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Заполнив эти «скелеты» атомами водорода, получаем:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Вопрос. Какое из этих соединений способно реагировать с Nа, выделяя водород?

Очевидно, к такому взаимодействию способно только вещество (I), содержащее связь «О–Н», которой нет в молекуле (II). И газ Н2 выделяется потому, что разрушается связь «О–Н». Если бы для образования водорода нужно было бы разрушить связь «С–Н», то поскольку такие связи есть в обоих веществах, газ Н2 выделялся бы в обоих случаях. Таким образом, формула (I) отражает строение молекулы жидкости, а формула (II) — газа.

Существование соединений, которые имеют одинаковый состав, но разное химическое строение, называется изомерией.

ИЗОМЕРЫ — это соединения, которые имеют одинаковый состав, но разное химическое строение, а значит, и разные свойства.

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Поэтому молекулы органических соединений следует изображать при помощи графических (структурных) формул, так как в этом случае будет видно строение изучаемого вещества, а значит, будет видно, как и за счёт чего происходит химическая реакция.

Упражнение 17.1. Среди следующих соединений найдите изомеры:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Решение. Поскольку изомеры имеют одинаковый состав, определим состав (молекулярные формулы) всех этих соединений, то есть пересчитаем число атомов углерода и водорода:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Ответ. Соединения а) и б) изомерны друг другу, так как имеют одинаковый состав C4H10, но различное химическое строение.

Соединения в) и г) изомерны друг другу, так как имеют одинаковый состав C5H12, но различное химическое строение.

Задание 17.2. Среди следующих соединений найдите изомеры:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Гомологи

Из того же положения теории строения органических соединений Бутлерова следует, что вещества, имеющие похожее (сходное) строение молекул, должны иметь и похожие (сходные) свойства. Органические соединения, которые имеют похожее строение, а, значит, и похожие свойства, образуют гомологические ряды.

Например, углеводороды, в составе молекул которых есть только одна двойная связь, образуют гомологический ряд алкенов:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Углеводороды, в молекулах которых имеются только простые связи, образуют гомологический ряд алканов:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Члены любого гомологического ряда называются ГОМОЛОГАМИ.

Гомологи — это органические соединения, которые похожи по химическому строению и, значит, по свойствам. Гомологи отличаются друг от друга по составу на группу СН2 или (СН2)n.

Убедимся в этом на примере гомологического ряда алкенов:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Задание 17.3. Сравните состав членов гомологического ряда алканов (гомологов алканов) и убедитесь, что по составу они отличаются на группу СН2 или (СН2)n.

Выводы

Гомологи похожи по строению, а значит, и по свойствам; гомологи отличаются по составу на группу СН2. Группа СН2 называется гомологической разностью.

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Названия углеводородов. Правила международной номенклатуры

Для того чтобы понимать друг друга, нужен язык. Люди говорят на разных языках и не всегда понимают друг друга. Химики же, для того чтобы понимать друг друга, пользуются одним и тем же международным языком. Основу этого языка составляют названия соединений (номенклатура).

Правила номенклатуры (названий) органических соединений были приняты в 1965 году. Они называются правилами ИЮПАК (IUPAC)*.

* IUPAC — International Union of Pure and Applied Chemistry — Международный союз чистой и прикладной химии.

За основу названий органических соединений принимаются названия гомологов-алканов:

** Для этих соединений имеется ввиду, что они имеют линейное строение.

В этих названиях КОРНИ слов (полужирный шрифт) — мет-, эт-, проп- и так далее — указывают на число атомов углерода в цепи:

Задание 17.4. Сколько атомов углерода содержит углеродная цепь соединений:

Суффикс в названии указывает на характер (тип) связей. Так, суффикс -ан- показывает, что все связи между атомами углерода простые.

Задание 17.5. Вспомните, что такое гомологи, и установите, являются ли гомологами алканов следующие вещества:

В названиях могут быть и другие суффиксы:

Упражнение 17.2. Попробуйте составить графические формулы ЭТана, ЭТена и ЭТина.

Решение. Все эти вещества имеют корень -ЭТ-, то есть в состав этих веществ входит . атома углерода. В первом веществе имеется . связь, так как суффикс -ан-:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Рассуждая аналогично, Вы получите:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Предположим, нужно изобразить графическую формулу пропина.

1. Корень -проп- указывает, что в цепи 3 атома углерода:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

2. Суффикс -ин- указывает, что имеется одна тройная связь:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

3. Каждый атом углерода имеет валентность IV. Поэтому допишем недостающие атомы водорода:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Задание 17.6. Составить графическую формулу пропена.

Теперь, предположим, нужно составить графическую формулу бутена. Корень -бут- означает, что в цепи имеется 4 атома углерода, суффикс -ен- указывает, что имеется двойная связь. Но где расположена эта связь? Возможны варианты:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Значит, в этом случае необходимо обозначить место двойной связи. Для этого атомы углерода нумеруют. Нумерацию начинают с того конца углеродной цепи, к которому ближе кратная двойная связь:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Хотя двойная связь в каждом случае соединяет два атома углерода, после суффикса -ен- записывают меньший номер.

Задание 17.7. Составьте графические формулы соединений: а) пентен-2; б) бутин-1.

Ранее было сказано, что углеродные цепи могут быть линейными и разветвлёнными. Мы научились составлять названия линейных углеводородов. Теперь рассмотрим правила составления названий разветвлённых углеводородов. Для этого вспомним, что разветвлённые углеводороды имеют ответвления (боковые цепи, радикалы) от основной цепи:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Ответвления от основной (главной) цепи называются радикалами.

Радикалы по составу отличаются от соответствующего углеводорода на один атом водорода:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Названия радикалов предельных углеводородов имеют суффикс -ил-:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Правила составления названий углеводородов:

1) выбрать главную цепь: она должна быть самой длинной и самой разветвлённой (содержать максимальное число радикалов);

2) атомы углерода, которые не вошли в состав главной цепи, образуют боковые цепи (радикалы);

3) нумерацию атомов главной (основной) цепи начинают с того конца, от которого ближе кратная связь, а для предельных углеводородов — с того конца, к которому ближе радикал. В любом случае сумма номеров, которые появились в названии, должна быть наименьшей;

4) перед названием радикала ставят номер атома углерода (адрес), с которым он соединён;

5) если одинаковых радикалов несколько, то их число обозначают так:

6) затем записывают названия соответствующих радикалов (начиная с самых простых) и в конце названия записывают название углеводорода — основной цепи, указывая тип связи и место положения этой связи.

Упражнение 17.3. Назвать углеводород:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

1. Выберем самую длинную цепь; в данном случае она содержит 5 атомов углерода: кореньпент.

2. Все связи простые: суффикс -ан-. Получается: пентан.

3. Нумеруем главную цепь слева направо, так как к левому концу ближе радикал «метил-»:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

4. У второго атома углерода и у третьего атома углерода имеется по одному радикалу «метил-», то есть всего два радикала «метил-»; обозначим их «ди»; получаем: 2,3-диметил…

5. У третьего атома углерода есть ещё один радикал «этил-», поэтому получаем:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Упражнение 17.4. Назвать:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Пример. Составить графическую формулу углеводорода: 3,3-диметилбутен-1.

1. Определим число атомов углерода в основной цепи:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

2. Определим тип химической связи в основной цепи:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

3. Составляем «углеродный скелет»:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

4. У атома углерода № 3 имеется два (ДИ) радикала «метил», т. е. каждый радикал имеет один атом углерода:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

5. Допишем атомы водорода согласно валентности:

счет в органической химии. Смотреть фото счет в органической химии. Смотреть картинку счет в органической химии. Картинка про счет в органической химии. Фото счет в органической химии

Задание 17.8. Составьте структурные (графические) формулы:

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *