Основные понятия органической химии

Органическая химия — это химия углеводородов и их производных. Благодаря особым свойствам элемента углерода, органические соединения очень многочисленны. Сейчас известно свыше 20 миллионов синтетических и природных органических веществ, и их число постоянно возрастает.

Тео­рия химического строения органических веществ сформулирована A.M. Бут­леровым в 1861 г. В современной структурной теории органических соеди­нений основными являются следующие положения:

1. Атомы в органических молекулах соединены между собой в опреде­ленном порядке химическими связями в соответствии с валентностью. Их многообразие определяется прежде всего электронным строением атома уг­лерода, который во всех органических соединениях четырехвалентен.

2. Порядок соединения атомов называется химическим строением, кото­рое можно выразить структурной формулой.

3. Физические и химические свойства вещества зависят не только от их качественного и количественного состава, но и от строения молекул. Вещества, имеющие одинаковый качественный и количест­венный состав (одинаковую молекулярную формулу), но разное строение молекул, называются изомерами. Например, н-бутан и изобутан (рис. 9) имеют одинаковую молекулярную формулу С₄Н₁₀, но разное строение молекул и физические свойства (в частности, температуру кипения).

Рис. 9. Изомеры соединения С₄Н_10.

Соединения, в состав которых входят только углерод и водород, называются углеводородами. Предельные углеводороды содержат только одинарные связи С—С и С—Н. Непредельные (ненасыщенные) углеводороды содержат одну или несколь­ко двойных связей. Другие, более многочисленные, органические соединения можно рассматривать как производные углеводородов, которые образуются при введении в углеводороды функциональных групп, содержащих другие элементы. В зависимости от природы функциональных групп органические соединения делят на классы (рис. 10). Все классы органических соединений взаимосвязаны. Переход от одних классов соединений к другим осуществляется в основном за счет превращения функциональных групп без изменения углеродного скелета. Соединения каждого класса составляют гомологический ряд. Гомологи — это соединения, принадлежащие к одному классу, но отличающиеся друг от друга по составу на целое число групп -СН₂-. Гомологи обладают весьма похожими физически­ми и химическими свойствами.

Рис. 10. Основные классы органических соединений.

Вопросы для самоконтроля:

1. Дайте определение терминам «атом», «химический элемент», «изотоп», «молекула».

2. Обладает ли одна молекула вещества его физическими свойствами? Почему?

3. Сколько молекул находится в двух молях воды?

4. В состоит особенность металлической связи?

5. Раскройте донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи.

6. Сформулируйте принцип Ле-Шателье. Как, согласно данному принципу, сместить равновесие в сторону эндотермической реакции?

7. Приведите примеры изомеров и гомологов органических соединений.