Теорія Бутлерова

РОБОТА ПО ХИМИИ.

НА ТЕМУ:

ТЕОРІЯ ХИМИЧКСКОГО СТРОЕНИЯ.

ОРГАНИЧЕСКИХ.

СОЕДЕНЕНИЙ А.М. БУТЛЕРОВА.

ВЫПОЛНИЛ:

Лебедєв Евгений.

ПЛАН: 1. РОЗВИТОК ПРОМИСЛОВОСТІ, ПОВ’ЯЗАНОЇ З ВИРОБНИЦТВОМ ОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН, У ПЕРШОЇ ПОЛОВИНІ XIX СТОЛІТТЯ .ЗВ'ЯЗОК НАУКИ І ПРАКТИКИ.

2.СОСТОЯНИЕ ОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ У СЕРЕДИНІ XIX ВЕКА.

3.ПРЕДПОСЫЛКИ ТЕОРИИ ХІМІЧНОГО СТРОЕНИЯ.

4.ВЗГЛЯДЫ А.М. БУТЛЕРОВАНА БУДОВА ВЕЩЕСТВА.

5.ОСНОВНЫЕ СТАНОВИЩА ТЕОРИИ.

6.ЗНАЧЕНИЕ ТЕОРИИ ХІМІЧНОГО БУДІВЛІ І Про НАПРЯМАХ ЇЇ РАЗВИТИЯ.

С органічними речовинами людина знайомий з давнини. Наші далекі предки застосовували природні барвники для забарвлення тканин, використовували у ролі продуктів олії, тварини жири, тростинний цукор, отримували заворушеннями спиртових рідин уксус…

Але про з'єднаннях вуглецю виникла лише першій половині ХIХ века.

У 1828 року учень Я. Берцелиуса — німецький учений Ф. Велер з неорганічних речовин синтезує органічна речовина --сечовину. У 1845 року німецький хімік А. Кольбе штучно отримує оцтову кислоту. У 1854 року французький хімік М. Бертло синтезує жири. Російський учений А. М. Бутлеров в 1861 року вперше синтезом отримує сахаристое вещество.

Відомо, що розвиваючись промисловість, практика ставлять нові завдання перед наукою. Щойно в суспільства з’являється технічна потреба, вона просуває науку вперед більше, ніж десяток университетов.

На підтвердження цих слів можна навести такий приклад. Текстильна промисловість у в 40-ві роки XIX століття не могла себе забезпечити натуральними барвниками — їх вистачало. Перед наукою стала завдання отримання барвників синтетичним шляхом. Почалися пошуки, в результаті чого були синтезовано різні анілінові барвники і алізарин, видобутий раніше з коріння рослини марени. Отримані барвники своєю чергою сприяли бурхливому зростанню текстильної промышленности.

Нині синтезовано багато органічні речовини, як що у природі, але й які у ній, наприклад, численні пластмаси, різні види каучуков, різноманітні барвники, вибухові речовини, лікарські препараты.

Синтетично отриманих речовин зараз відомо більше, ніж знайдених природі, і їхня кількість швидко зростає. Починають здійснюватися синтези самих складних органічних речовин — белков.

2. Стан органічної хімії у середині ХIХ века.

Тим більше що існували доструктурные теорії - теорія радикалів і теорія типов.

Теорія радикалів (її творці Ж. Дюма, І. Берцелиус) стверджувала, що у складі органічних речовин входять радикали, перехідні з однієї молекули до іншої: радикали постійні за складом і може існувати в вільному вигляді. Згодом було встановлено, що радикали можуть змінюватися внаслідок реакції заміщення (заміщення атомів водню атомами хлору). Так, отримали трихлоруксусная кислота. Теорія радикалів була поступово відкинута, проте вона залишила глибокий слід науці: поняття про радикала міцно увійшло хімію. Вірними виявилися твердження про можливість існування радикалів у вільному вигляді, про перехід у величезному числі реакцій певних груп товарів із одного з'єднання перетворені на другое.

Найпоширенішою в 40-ві рр. ХIХ століття стояла теорія типів. Відповідно до цієї теорії, усе органічні речовини вважали похідними найпростіших неорганічних речовин — типу водню, хлоро-водорода, води, аміаку та інших. Наприклад, тип водорода.

Відповідно до цієї теорії формули висловлюють не внутрішню будову молекул, а лише способи освіти і реакції речовини. Творець цієї теорії Ш. Жерар та її послідовники вважали, що будова речовини може бути пізнано, оскільки молекули у процесі реакції змінюються. До кожного речовини написати стільки формул, скільки різних видів перетворень може відчувати вещество.

Теорія типів свого часу була прогресивної, оскільки він дозволила провести класифікацію органічних речовин, передбачити й відкрити ряд нескладних речовин, якщо вдавалося віднести їх не за складом деяким властивостями до якогось типу. Проте зовсім в усіх синтезовані речовини вкладалися у той чи інший тип сполук. Теорія типів звернула основне увагу до вивчення хімічних перетворень органічних сполук, що важливо захопив пізнання властивостей речовин. Надалі теорія типів стала гальмом розвитку органічної хімії, оскільки він неспроможна була пояснити факти, що накопичилися у науці, вказати шляху синтезу нових речовин, необхідні техніки, медицини, низки галузей в промисловості й ін. Потрібна була нова теорія, яка змогла не лише пояснити факти, спостереження, а й прогнозувати, вказувати шляху синтезу нових веществ.

Фактів, вимагали пояснень багато -.

— питання валентности.

— изомерии.

— написання формул.

Передумови теорії хімічного строения.

До появи теорії хімічної будови А. М. Бутлерова багато було відомо про валентності елементів: Еге. Франкланд встановив валентність для низки металів, для органічних сполук А. Кекуле запропонував четырехвалентность атома вуглецю (1858), було висловлено припущення про углерод-углеродной зв’язку, про можливість сполуки атомів вуглецю у подальшому ланцюгу (1859, О. С. Купер, А. Кекуле). Ця ідея зіграла велику роль розвитку органічної химии.

Важлива подія в хімії був Міжнародний конгрес хіміків (1860, г. Карлсруэ), де були чітко визначено понять атомі, молекулі, атомному вазі, молекулярному вазі. Доти був загальновизнаних критеріїв для визначення цих понять, тому була плутанина в написанні формул речовин. А. М. Бутлеров вважав найістотнішим успіхом хімії із 1840 по 1880 г. встановлення понять про атомі і молекулі, що було поштовх розвитку вчення про валентності дало змогу можливість перейти до створенню теорії хімічного строения.

Отже, теорія хімічної будови виникла не так на порожньому місці. Об'єктивними передумовами її з’явилися: а). Введення у хімію понять про валентності і особливо, про четырехвалентности атома вуглецю, б). Запровадження понять углерод-углеродной зв’язку. в). Вироблення правильного уявлення про атомах і молекулах.

Погляди А. М. Бутлерова на будова вещества.

У 1861 року був вимовлений доповідь А. М. Бутлерова на ХХХУI з'їзді німецьких лікарів і натуралістів в Шпейере. Тим часом його перше виступ по теоретичним питанням органічної хімії відбулося у 1858 г, у Парижі Хімічному суспільстві. У своєму виступі, соціальній та статті про О.С. Купері (1859г.) А. М. Бутлеров зазначає, що у створенні теорії хімічної будови повинна відігравати роль валентність (хімічне спорідненість). Ось він запустив у вжиток термін «структура», висловив думку про можливість пізнання будівлі речовини, про використання цих цілей експериментальних исседований.

Основні ідеї про хімічному будову були викладені А. М. Бутлеровым в1861 року у доповіді «Про хімічному будову речовин». У ньому зазначалося відставання теорії від практики, зазначалися те, що теорія типів, попри деякі її позитиви, має великі недоліки. У доповіді дано чітке визначення поняття про хімічному будову, розглянуті шляху встановлення хімічної будови (способи синтезу речовин, використання різних реакцій).

А.М. Бутлеров стверджував, кожному речовини відповідає одна хімічна формула: вона характеризує все хімічні властивості речовини, реально відбиває порядок хімічного зв’язку атомів в молекулах. У роки А. М. Бутлеров та її учні вжили експериментальних робіт з метою перевірки вмотивованості пророцтв, зроблених з урахуванням теорії хімічної будови. То існували синтезовано изобутан, изобутилен, ізомери пентана, ряд спиртів та інших. За значущістю науці ці роботи можна порівняти з відкриттям передбачених Д.І. Менднлеевым елементів (экабор, экасилиций, экаалюминий).

У повному обсязі теоретичні погляди А. М. Бутлерова було використано у його підручнику «Вступ до повного вивченню органічної хімії» (перше видання вийшло 1864−1866г.г.), побудованому з урахуванням теорії хімічного будівлі. Він вважає, що молекули — це хаотичне скупчення атомів, що атоми в молекулах з'єднані між собою у певної послідовності і перебувають у постійному рух і взаємній вплив. Вивчаючи хімічні властивості речовини, можна встановити послідовність сполуки атомів в молекулах і пропозицією висловити її формулой.

А.М. Бутлеров вважав, що з допомогою хімічних методів аналізу та синтезу речовини можна встановити хімічне будова з'єднання заліза і, навпаки, знаючи хімічне будова речовини, можна передбачити його хімічні свойства.

Основні становища теорії А. М. Бутлерова.

Базуючись на наведених вище висловлюваннях А. М. Бутлерова, сутність теорії хімічної будови можна сформулювати у таких положениях:

— атоми в молекулах розташовуються не безладно, вони з'єднані друг з одним у певному послідовності відповідно до їхнього валентности.

А) послідовність сполуки атомів в молекуле.

Б) вуглець четырехвалентен.

У) структурні формули (полные).

Послідовність сполуки атомів в молекуле.

Р) скорочені формулы.

Д) види цепей.

— Ізомерія пояснює розмаїття органічних речовин. Различному порядку взаємозв'язку атомів за одного й тому самому якісному і кількісним складі молекули відповідають, як вчить теорія хімічної будови, різні речовини. Якщо це теорія правильна, має існувати два бутану, різняться за своєю будовою і властивостями. Позаяк у той час було відомий лише одне бутан, то А. М. Бутлеров спробував синтезувати бутан іншого будівлі. Отримане їм речовина мало хоча б состав.

а інші властивості, зокрема нижчу температуру кипіння. На відміну від бутану нове речовина одержало назву «изобутан» (грецьк. «изос" — равный):

Розглядаючи можливе будова пентана А. М. Бутлеров дійшов висновку, що мають бути три вуглеводнів такого состава:

Всі ці речовини були получены.

Зі збільшенням числа атомів вуглецю в молекулі число речовин один і тієї самої складу сильно зростає. Так, відповідно до теорії може існувати 75 вуглеводнів складу, 1858 речовин з формулою тощо. Явище ізомерії, тобто існування різних речовин однієї й тієї ж складу, відомо здавна. Але тільки теорія хімічного будівлі дала йому переконливе пояснення. Нині ми можемо сформулювати точніше, які речовини називаються изомерами.

— речовини, мають однаковий склад молекул (те ж молекулярну формулу), але різне хімічне будову та які мають тому різними властивостями, називаються ИЗОМЕРАМИ.

Взаємна вплив атомів в молекулах.

При освіті хімічних зв’язків електрони від самих атомів переходять до іншим або ж утворюють загальні електронні пари. У цьому найбільша електронна щільність спарених електронів то, можливо зрушена убік тієї чи іншої з атомів залежно від своїх электроотрицательности. У цьому вся взаємодії електронів, їх перерозподілі при хімічних реакціях і полягає взаємовпливи атомів. Результати його позначаються властивості речовини, оскільки частково змінюються самі атоми. Наприклад. У молекулі хлороводорода хлор сильно відтягнув у бік електронну щільність в зв’язку зі воднем, тому речовина легко розпадається у водному розчині на іони. У молекулі води зрушення електронної щільності до кисню менше, ніж до хлору в хлороводороде, тому молекули води розпадаються на іони малою мірою. У молекулах аміаку азот ще меншою мірою відтягує себе електрони зв’язку з атомами водню, і молекула у водному розчині не піддається диссоциации.

Хімічні властивості молекули визначаються властивостями з яких складається атомів, їх числом і хімічним строением.

Значення теории.

Теорія хімічної будови дозволила пояснити багато фактів, що накопичилися у органічної хімії на початку Другої половини ХIХ в., довела, що з допомогою хімічних методів (синтезу, розкладу і інших реакцій) можна встановити порядок сполуки атомів в молекулах (цим самим було доведено можливість пізнання будівлі вещества);

Внесла нове в атомно-молекулярное вчення (порядок розташування атомів в молекулах, взаємовпливи атомів, залежність властивостей від будівлі молекул речовини). Теорія розглядала молекули речовини як впорядковану систему, наділену динамікою взаємодіючих атомів. У зв’язку з цим атомно-молекулярное вчення здобули своє розвиток, що мало велике значення науці химии;

Дала можливість передбачити властивості органічних сполук на підставі будівлі, синтезувати нові речовини, дотримуючись плана;

Дозволила пояснити розмаїття органічних соединений;

Дала потужний поштовх синтезу органічних сполук, розвитку промисловості органічного синтезу (синтез спиртів, ефірів, барвників, лікарських речовин і др.).

Зазначимо деякі аспекти світоглядного значення теорії хімічної будови, важливе для діалектико-матеріалістичного виховання учащихся.

За вмістом теорія хімічної будови — матеріалістична. У ньому затверджуються матеріальність світу і можливість його пізнання, які виявляється у визнання реальних атомів і молекул, в можливості пізнання їх будівлі (хімічного і просторового) і властивостей. Хімічна формула молекули речовини, отже, відбиває реально існуючу молекулу, зв’язок у ній атомов.

Розробивши теорію і підтвердивши правильність її синтезом нових сполук А. М. Бутлеров не вважав теорію абсолютна і незмінною. Він стверджував, що вона повинна розвиватися, і передбачав, що це такий розвиток піде шляхом вирішення суперечностей між теоретичними знаннями й виникаючими новими фактами.

Теорія хімічної будови, як і передбачав А. М. Бутлеров, не залишилася незмінною. Подальше її розвиток йшло головним чином двох взаємозалежних направлениях.

Перше було передбачено самим А. М. Бутлеровым Він считал, что наука у майбутньому спроможний встановлювати як порядок сполуки атомів в молекуле, но та його просторове розташування. Вчення про просторовому будову молекул, зване стереохимией (грецьк. «стереос» — просторовий), увійшло науку в 80-ті роки минулого століття. Вона дозволила пояснювати і пророкувати нові історичні факти, не вмещавшиеся до рамок колишніх теоретичних представлений.

Другий напрямок пов’язані з застосуванням в органічної хімії вчення про електронному будову атомів, розвиненого у фізиці сучасності. Це вчення дозволило зрозуміти природу хімічного зв’язку атомів, з’ясувати сутність їх взаємовпливу, пояснити причину прояви речовиною тих чи інших хімічних свойств.