Что является объектом изучения органической химии – “Предмет органической химии Что изучает органическая химия. Понятие об углеводородах Ключевой вопрос Каковы особенности органических веществ? Чем они отличаются.”. Скачать бесплатно и без регистрации.

Что изучает органическая химия? | KtoiKak.com

Что изучает органическая химия?

Органическая химия — раздел химии, изучающий соединения углерода, их структуру, свойства, методы синтеза.

Органическими называют соединения углерода с другими элементами. Наибольшее количество соединений углерод образует с так называемыми элементами-органогенами: H, N, O, S, P. Способность углерода соединяться с большинством элементов и образовывать молекулы различного состава и строения обусловливает многообразие органических соединений. 24 мая 1999 года число известных химических соединений превышало 19 млн., из них 12 млн были органическими, ко 2 мая 2014 года общее число известных неорганических и органических соединений превысило 87 млн. Органические соединения играют ключевую роль в существовании живых организмов.

Предмет органической химии включает следующие цели, экспериментальные методы и теоретические представления:

  • Выделение индивидуальных веществ из растительного, животного или ископаемого сырья
  • Синтез и очистка соединений
  • Определение структуры веществ
  • Изучение механизмов химических реакций
  • Выявление зависимостей между структурой органических веществ и их свойствами

Термин «органическая химия» появился в 1806 году с легкой руки шведского ученого Якоба Йёнса Берцелиуса. Именно тогда вышел его труд «Лекции по животной химии». Однако процессы, которые изучаются этим разделом химии, были знакомы человечеству и активно им эксплуатировались задолго до возникновения первых государств.

К органическим веществам не относятся следующие соединения углерода:

  • угольная кислота;
  • карбиды;
  • карбонаты;
  • цианиды;
  • тиоцианаты;
  • оксиды углерода.

Эти соединения изучает классическая (неорганическая) химия.

Наверное, нет области, где не применялись бы материалы, полученные в результате органического синтеза. Куда ни кинь взгляд – они всюду: в пластике оконных рам, в автомобилях, одежде, бытовой химии, оргтехнике и парфюмерии. Не говоря уж о сугубо профессиональных и незаметных для большинства отраслях, как, например, производство полимерных присадок для создания особо влагостойкого бетона и тому подобных вещей. И сфера, где находит применение продукция органической химии, постоянно расширяется.

ktoikak.com

3. Первые теоретические воззрения в органической химии

Теория радикалов. Первая теория в органической хи­мии — теория радикалов. Согласно теории радикалов органические вещества состоят из «неизменяемых» групп атомов, получивших название радикалов. Радикалы при химических реакциях в неизменном виде переходят из молекулы одного вещества в молекулу другого, подобно тому как переходят из молекулы в молекулу атомы элементов.

Фактическим основанием для создания теории радикалов по­служили исследования соединений циана (Гей-Люссак, 1815). Этими исследованиями было впервые установлено, что при це­лом ряде химических превращений группа из нескольких ато­мов в неизменном виде переходит из молекулы одного вещества в молекулу другого.

Сильное влияние на признание теории радикалов оказали осуществленные позднее (1832) Либихом и Вёлером исследова­ния «горько-миндального масла» — вещества, которое теперь называется бензойным альдегидом С7Н6О. При изучении реак­ций этого вещества был получен ряд соединений, неизменно содержащих в своей молекуле группу атомов С7Н5О, назван­ную ими радикалом «бензоилом»:

Результаты исследований были восприняты как доказа­тельство того, что органические вещества состоят из радика­лов, точно так же, как неорганические вещества — из атомов.

На определенном этапе развития органической химии те­ория радикалов сыграла значительную роль, впервые дав хи­микам руководящую нить в исследовании органического ве­щества. Это оказалось возможным потому, что в основе теории радикалов лежало очень важное обобщение: при химических реакциях группы атомов (т. е. радикалы) в неизменном виде входят в образующиеся при этих реакциях молекулы.

Однако вместе с тем теория радикалов имела и ряд прин­ципиальных недостатков. Решающим ударом по теории ради­калов явилось открытие французским химиком Дюма химиче­ских реакций, при которых легко изменялись некоторые из наиболее обычных радикалов.

Исследуя действие хлора на органические вещества, Дюма открыл, что атомы хлора могут замещать в молекулах органи­ческого вещества атомы водорода. При действии хлора на уксусную кислоту атом водорода в радикале ацетиле легко замещался на атом хлора, причем получающееся вещество по химическим свойствам мало отли­чалось от уксусной кислоты:

При действии хлора на полученное вещество легко проис­ходило дальнейшее замещение сначала второго, а затем и третьего атома водорода на атом хлора. Соединения, получив­шиеся в результате этих реакций, по химическим свойствам также мало отличались как от хлоруксусной, так и от уксус­ной кислоты.

Таким образом, при подобных реакциях не только изме­нялся сам радикал, но, кроме того, замена электроположи­тельного водорода на электроотрицательный хлор мало влияла на химические свойства соединения.

Теория типов. Как мы видели выше, теория радикалов обращала внимание на ту часть молекулы органических веществ, которая при обычных химических превращениях оста­валась неизменной. Меньше внимания уделялось легко изме­няющейся части молекулы и причинам ее изменений. Сменив­шая теорию радикалов теория типов, наоборот, обратила вни­мание именно на наиболее изменчивые части молекулы и причины этой изменчивости. Теория типов подчеркивала, что в реакциях органических веществ обнаруживается сходство с реакциями простейших неорганических соединений. Органи­ческие вещества предлагалось рассматривать образовавшими­ся из простейших неорганических веществ замещением в по­следних одного или нескольких атомов на разные органиче­ские группы, названные «остатками» (чтобы не употреблять отвергнутого слова «радикал»).

При этом простейшие неорга­нические вещества являлись для образовавшихся из них орга­нических веществ типами в том смысле, что молекулы этих органических веществ обладали характерными, «типичны­ми», реакциями исходных неорганических молекул.

Основоположник теории типов Жерар предложил разде­лить органические вещества на группы, близкие по своему ти­пу к воде, хлороводороду, аммиаку. Несколько позднее Кекуле ввел и тип метана:

Приведенные типические формулы показывают, напри­мер, что, заменяя в молекуле воды один атом водорода на оста­ток СН3, можно получить метиловый спирт, заменяя оба атома водорода — диметиловый эфир и т. д. Аналогичные группы со­ставляют вещества типа НС1, МН3 и т. д.

Согласно теории типов, различные радикалы, образующие молекулу, не обладают двумя противоположными зарядами; в связи с этим система Жерара получила название «унитарной системы» в противоположность представлениям Берцелиуса, нашедшим отражение в теории радикалов.

Сходство органических соединений с неорганическими, ле­жащими в основе данного типа, заключается не только в соста­ве и способах получения, но и в ряде свойств. Например, ме­таллический натрий реагирует со спиртом так же, как с водой:

Сходство органических соединений с некоторыми типич­ными неорганическими позволило в известной степени пред­сказывать свойства вновь открываемых органических соедине­ний, если удавалось отнести их к определенному типу.

По мере дальнейшего накопления экспериментального ма­териала рамки теории типов становились тесны для развития органической химии. Сторонники теории типов, пытаясь спасти ее, начали вводить усложнения. Во многих случаях одно и то же соединение изображали десятками типических формул. По ме­ре открытия новых свойств соединения число типических фор­мул для него увеличивалось. Теория типов зашла в тупик; она была способна идти только за экспериментом, а в предсказа­тельном отношении была беспомощна.

Теория строения А. М. Бутлерова

Насущные задачи органической химии требовали разре­шения основного вопроса: являются ли молекулы беспорядоч­ным нагромождением атомов, удерживаемых силами притя­жения, или они представляют собой частицы с определенным строением, которое можно установить, исследуя свойства ве­щества. В органической химии к этому времени уже накопи­лись факты и обобщения, которые могли служить основой для решения вопроса о строении молекул.

Решающую роль сыграло открытие валентности элемен­тов. Исследуя состав металлоорганических соединений, Франкланд (1853) нашел, что каждый металл дает соединения со строго определенным числом радикалов; это число и представ­ляет собой валентность данного металла.

Стало ясно, что атомы могут соединяться в молекулы только в отношениях, определяемых валентностью атомов. В частнос­ти, было установлено, что углерод четырехвалентен (Кекуле, 1858).

Открытие валентности непосредственно подводило к мыс­ли, что молекулы имеют определенное строение. Оставался от­крытым вопрос, как определять строение молекулы. Этот воп­рос не мог быть решен без подлинно научной теории органиче­ской химии, которая и была создана А. М. Бутлеровым.

Основная идея теории химического строения А. М. Бутлерова сформулирована им в 1861 г. в статье «О химическом строении вещества».

Основные положения и следствия теории строения Бутле­рова могут быть кратко сформулированы следующим образом.

1. В молекулах соединений существует определенный по­рядок связи атомов, который и носит название строения.

Из положения теории строения о зависимости химических свойств соединения от его строения вытекают взгляды А. М. Бут­лерова на значение структурных формул.

Структурная формула – сочетание символов атомов и черточек – связей между этими атомами.

Он считал, что для каждого соединения возможна лишь одна структурная форму­ла, причем в будущем, когда будет полностью выяснена зави­симость свойств от строения, формула соединения должна вы­ражать все его свойства.

2. Химические свойства соединения определяются соста­вом и строением его молекул.

Ос­новной тезис этой теории формулируется следующим образом: «Свойства органического вещества определяются не только составом (каких и сколь­ко атомов в молекуле), но способом связывания этих атомов, т. е. химиче­ским строением».

3. Различное строение при одном и том же составе и моле­кулярной массе вещества обусловливает явление изомерии.

Замечательным успехом теории строения явилось объясне­ние явления изомерии. Так, к цепи из трех атомов углерода четвертый углеродный атом может быть присоединен двояким образом: а) к одному из двух крайних атомов и б) к среднему атому. Следовательно, возможен не один, а два различных по­рядка связи атомов в молекулах общей формулы С

10:

Таким образом, молекулярной формулой С4Н10 могут обла­дать два вещества, имеющие одинаковый качественный и ко­личественный состав, а также одинаковую молекулярную мас­су, но отличающиеся расположением атомов в молекулах (строением). Такие два вещества называются изомерами.

Изомеры – вещества, имеющие одинаковый качественный и ко­личественный состав, а также одинаковую молекулярную мас­су, но отличающиеся расположением атомов в молекулах (строением).

Различают следующие виды изомерии.

1) структурные изомеры

А.М. Бутлеров определил структурные изомеры как вещества, имеющие одинаковые молекуляр­ные, но различные структурные формулы.

Рассмотрим примеры структурных изомеров.

А) Изомеры углеродного скелета, различающиеся последовательностью связывания атомов углерода:

Б)Изомеры положения, различающиеся положением одинаковых функци­ональных групп (группа атомов, наличие которой в молекуле органического вещества придает ему характерные свойства и определяет принадлежность к тому или иному классу соединений) или двойных связей при одинаковом углеродном скелете:

СН2 = СН – СН2 – СН3 СН3 – СН = СН – СН3

1-бутен 2-бутен

В)Изомеры функциональной группы, различающиеся характером функци­ональной группы:

Как видим, в каждом примере структурные изомеры имеют одинаковый состав, но различаются последовательностью связывания атомов в струк­турных формулах.

Особенностью структурных изомеров является то, что они различаются своими и физическими, и химическими свойствами.

2) пространственные изомеры (стереоизомеры)

От структурных изомеров химики научились отличать пространственные изомеры (стереоизомеры) вещества, имеющие одинаковый состав (молеку­лярную формулу) и одинаковую последовательность связывания атомов (структурную формулу), но различное расположение атомов в пространстве.

Основные положения стереоизомерии были сформулированы независимо друг от друга Я. Вант-Гоффом и Ж. Ле Белем в 1874 г. Они ввели представление о тетраэдрическом строении насыщенных соединений углерода и опре­делили явление оптической изомерии как свойство соединений (оптических изомеров), в молекулах которых атом углерода связан с четырьмя различны­ми заместителями.

В отличие от структурных изомеров оптические изомеры имеют одина­ковые физические и химические свойства и одинаково реагируют с симмет­ричными молекулами.

Разновидностью стереоизомерии является геометрическая изомерия (или цис-, транс- изомерия). Характерна для органических соединений, имеющих двойную связь. Она основана на различном пространственном расположе­нии атомов или групп атомов по отношению к плоскости двойной связи. Изомеры, в которых одинаковые группы атомов располо­жены по одну сторону плоскости двойной связи, называются цис-изомерами, а те, в которых одинаковые группы направлены В разные стороны, — транс-изомерами.

4. Так как при отдельных реакциях изменяются не все, а только некоторые части молекул, то, изучая продукты хими­ческих превращений соединения, можно установить его строе­ние.

Это принципиально новое, революционное для своего вре­мени положение легло в основу всего дальнейшего развития органической химии, ибо оно означает, что строение сложного вещества может быть установлено на основании его превраще­ний, а химические свойства его (реакционная способность) мо­гут быть предсказаны на основании строения. Бутлеров указы­вал, что для определения химического строения вещества могут быть использованы все виды реакций: соединения (синтеза), разложения (анализа), двойного обмена (замещения). Бутле­ров справедливо считал, что определение строения возможно только в том случае, если строение остатков молекул, непо­средственно не затрагиваемых реакцией, будет неизменно.

5. Химический характер (т. е. реакционная способность) атомов, входящих в молекулу, меняется в зависимости от то­го, с какими атомами они связаны в данной молекуле. Это из­менение химического характера обусловливается главным об­разом взаимным влиянием непосредственно связанных друг с другом атомов. Взаимное влияние атомов, не связанных не­посредственно, обычно проявляется значительно слабее.

Поставленная Бутлеровым проблема взаимного влияния атомов была развита его учеником В. В. Марковниковым, ко­торый посвятил ей свою диссертацию «Материалы по вопросу о взаимном влиянии атомов в химических соединениях» (1869).

Значение теории химического строения Бутлерова исключительно велико. Благодаря этой теории стало возможным предсказать основные свойства органических соединений, предвидеть пути их целенаправленного синтеза. Теория химического строения впервые позволила химикам взглянуть на молекулу как на систему, в которой существуют строгий порядок связи между атомами. Теория Бутлерова в наши дни не потеряла своего значения. Сохранив все свое положительное содержание, несмотря на многие изменения и уточнения, она легла в основу современных теоретических представлений органической химии.

studfiles.net

ПРЕДМЕТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Основным объектом изучения химии являются химические соединения и их превращения. Первоначально органическая химия определялась по Й. Берцелиусу[1], который дал ей это название как химии соединений, образующихся с помощью живой природы. И, хотя вскоре виталистические взгляды были опровергнуты работами немецкого химика Ф. Велера[2], термин «органическая» сохраняет силу по той простой причине, что химия соединений углерода более важна для жизни, чем химия любого другого элемента Периодической системы. Достаточно беглого перечня основных видов органических соединений, находящихся в нашем распоряжении, чтобы убедиться в правомочности этого названия: витамины, белки, сахара, жиры, антибиотики, полимеры, душистые вещества и т.д.

Органическая химия изучает соединения углерода с другими элементами, такими как водород, азот, кислород, сера, фосфор и галогены. Эти соединения называются органогенами.

В 30-х годах XIX века Л. Гмелин[3] дал определение органической химии как химии соединений углерода. При таком определении возникает, однако, вопрос, почему же из всей сотни известных элементов именно углерод имеет такое преимущественное положение, что его соединения выделяют в самостоятельную научную дисциплину?

Прежде всего, число известных в настоящее время соединений углерода примерно в 10-20 раз больше числа соединений всех остальных элементов, образованных не углеродом. Но даже более 10 миллионов изученных в настоящее время органических соединений никак не исчерпывают безграничных возможностей конструирования органических молекул. Чем же обусловлено множество этих соединений? Этих причин несколько:

§ В органической химии чрезвычайно большое значение имеет открытое в 1830 г. Ю. Либихом[4] явление изомерии, общее для всей химии, но получившее широкое распространение в органической химии, сущность которого состоит в том, что может существовать несколько отличных друг от друга соединений, имеющих одинаковые элементный состав и молекулярную массу, но различающихся строением молекулы.

В органической химии даже в веществах простейшего состава, образованных только из углерода и водорода, явление изомерии приводит к существованию огромного числа различных химических индивидуумов. Так, например, для нонана существует 35 изомеров, составу углеводорода C20H42 должно соответствовать 366319 различных изомеров, а составу C30H62 – 4111846768 углеводородов, изомерных друг другу. Любой из изомеров может быть синтезирован. Количество изомеров для любого углеводорода определяется достаточно просто, если известно число изомеров для предшественника. Явление изомерии было успешно объяснено теорией химического строения, разработанной в 60-х г.г. 19 в. А. Бутлеровым[5].

§ Вторым фактором, обеспечивающим огромное число органических соединений, служит установленное Ш. Жераром[6] явление гомологии. Оно состоит в существовании химически сходных между собой рядов веществ, состав последовательных членов которых отличается друг от друга на группу CH2гомологическую разность.

§ Третий фактор – это существование изологических рядов соединений, то есть веществ, построенных из одинакового числа углеродных атомов, отличающихся между собой степенью насыщенности, например, этан C2H6, этилен С2Н4, ацетилен С2Н2.

§ Поразительным свойством атома углерода является его способность к образованию ковалентных связей не только друг с другом и атомами водорода, но и с такими атомами как кислород, азот, галогены, сера, фосфор и т.д. Соединяясь с этими элементами в различных комбинациях, углерод образует необычайно большое и разнообразное количество органических веществ. Это обстоятельство позволило К. Шорлеммеру[7] дать определение органической химии как химии углеводородов и их производных.

Понятно, что только количество органических веществ, хотя и огромное, не могло послужить основанием для выделения их в самостоятельную науку. Для органических соединений характерен целый ряд специфических свойств, в частности:

§ Относительная неустойчивость. Органические соединения при обычной температуре представляют собой газы, жидкости или сравнительно низкоплавкие твердые вещества. Неорганические соединения, как правило, в отличие от органических, не горят. Бóльшая часть из них либо совсем не плавятся, либо плавятся при очень высокой температуре. Органические вещества плавятся обычно до 300-400 ºС, причем температура плавления является одной из характеристик соединения и степени его чистоты.

§ Сложность строения. «Архитектура» некоторых органических соединений, особенно природных, весьма сложна, а их молекулярная масса достигает многих тысяч и даже миллионов а.е.м.

§ Длительность протекания химических реакций. Реакции неорганических соединений в водных растворах протекают очень быстро, т.к. в большинстве случаев взаимодействуют противоположно заряженные ионы, сближающиеся под влиянием электростатического притяжения. Органические соединения, будучи неионными, взаимодействуют во времени. Дело в том, что не всякое столкновение молекул приводит к реакции: необходимо столкновение двух реакционноспособных групп молекул. Повышение температуры увеличивает энергию молекул и скорость взаимодействия возрастает. Катализаторы снижают энергетический барьер и тем самым также увеличивают скорость реакции. Многие реакции носят обратимый характер, и необходимо позаботиться об их смещении в нужную сторону. Протекание реакций во времени связано, в первую очередь, с превалирующим ковалентным характером связи в органических молекулах.

§ Разнонаправленность химических реакций. Реакции органических соединений протекают часто не в одном, а в нескольких направлениях и приводят к смеси различных продуктов. Это обстоятельство имеет двоякое значение: с одной стороны, затрудняется их выделение из смеси и снижается выход нужных веществ, с другой, управляя химической реакцией и изменяя скорости отдельных направлений, можно получать с наибольшими выходами нужный продукт.

§ Ковалентный тип связи в органических соединениях преобладает.

§ Высокий уровень организации молекул. Особое положение органической химии в системе наук обусловлено еще и тем, что она изучает более высокоорганизованную материю, чем неорганическая химия, и тесно связана с биологией: органические вещества появились значительно позже неорганических, они являются носителями жизнедеятельности.

 

На начальном этапе развития науки основным источником получения органических веществ являлись природные ресурсы. К ним относятся:

· Органические ископаемые. В эту группу входят:

§ природный газ и газ, сопутствующий нефти. Они имеют различный состав и содержат от 80 до 98% метана, до 0,5-4% этана, до 1,5% пропана, которые могут быть разделены фракционной перегонкой при низкой температуре. На основе природного газа осуществляют синтез этилена, ацетилена, бутадиена, изопрена, хлорпроизводных углеводородов. Из метана получают сажу, водород, синтез-газ (СО + Н2). Основная масса природного газа используется как теплоноситель и для органического синтеза.

§ Нефть состоит преимущественно из углеводородов с небольшой примесью сернистых, азотистых и кислородных соединений. По своему составу нефти делятся на парафиновые (Пенсильвания, США; Борислав, Украина), нафтеновые (Баку, Азербайджан), ароматические (Урал, Россия) и смешанного состава. Основное количество нефти с помощью различных видов крекинга перерабатывается на горючее: бензин, керосин, мазут, соляровое масло.

§ Уголь. Запасы каменного и бурого углей значительно превышают запасы нефти. Кроме использования в качестве энергоносителя угли представляют собой важнейший источник сырья для химической промышленности. В настоящее время существует несколько путей переработки каменного угля: коксование, гидрирование, неполное сжигание и получение карбида кальция.

При коксовании угля получают кокс для доменного производства и каменноугольную смолу – основной источник ароматических и гетероциклических соединений. Газы коксования содержат аммиак, простейшие алканы и олефины, а также небольшое количество ароматических веществ.

Гидрирование бурого угля может служить в Украине источником сырой нефти.

Неполное сжигание угля дает оксид углерода(II), который используют вместе с водородом в технике для производства различных углеводородов, спиртов и альдегидов.

· Органические вещества растений. Продуктами жизнедеятельности растений являются распространенные технические материалы: древесина, текстильные волокна (хлопок, лен, джут и т.д.) и основные пищевые продукты – зерновые, сахар, растительные масла. Наиболее важными соединениями растительного происхождения являются углеводы. Отдельные химические производства используют в качестве сырья растительные отходы сельского и лесного хозяйства. Сюда относятся производство этилового (гидролизного) спирта, щавелевой и лимонной кислот, витамина С и др. Природные эфирные масла без разделения на индивидуальные компоненты применяются в парфюмерной промышленности.

· Органические вещества животных. Здесь главная роль принадлежит белкам. Значение их весьма велико. Белки являются важнейшими продуктами питания. Животные волокна – шерсть и шелк также представляют собой белковые вещества. Сюда же можно отнести кормовой белок, получаемый микробиологическим путем из нефти.

· Органические вещества планктона. В состав планктона входят как растения (фитопланктон), так и животные (зоопланктон). Организмы фитопланктона – основные продуценты органических веществ в морях и океанах, за счет которых питаются водные животные. Отдельные виды зоопланктона, такие как криль, являются объектом промыслового лова.

 

v Органический синтез. Не меньшее разнообразие имеют органические соединения, получаемые синтетическим путем. На первом месте по темпам развития и внедрения в практику стоят высокомолекулярные органические соединения. Многие из них превосходят по техническим свойствам природные материалы и часто по химическому строению не имеют аналогии в природе.

Первое производство полимеров – изготовление целлулоида на основе нитрата целлюлозы, было организовано в 1872 г. в США. В настоящее время объем синтеза полимеров в мире перевалил за 100 млн. тонн в год. Пластмассы занимают ведущее место в судо-, автомобиле – и авиастроении, строительстве и сельском хозяйстве, легкой и пищевой промышленности и медицине.

Особенно впечатляют успехи в области синтетических каучуков (СК). Номенклатура СК насчитывает свыше 50 тысяч наименований. Технический прогресс в различных отраслях промышленности, и, прежде всего, в шинной, выдвинул задачу создания СК, в которых должны сочетаться термостойкость, бензо- и маслоустойчивость, устойчивость к радиационным излучениям. Эта задача была успешно решена путем полимеризации мономеров, содержащих неорганические элементы – бор, фосфор, серу, азот, фтор, кремний и т.д.

Важное значение приобрели синтетические органические соединения, способствующие повышению урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности животноводства: гербициды и ростовые вещества. Применение высокоэффективных веществ, уничтожающих вредителей растений и животных (инсектициды), плесени (фунгициды), сорную растительность (гербициды) и ускоряющих рост растений (ростовые вещества), благоприятствует созданию изобилия сельскохозяйственных продуктов.

Химико-фармацевтическая промышленность уступает по тоннажу перечисленным выше отраслям химической промышленности, но продукция ее представляет большую ценность для медицины. Лекарственным веществам отводится важная роль в охране здоровья людей. Несмотря на выдающиеся успехи, достигнутые в использовании микроорганизмов для получения антибиотиков, по-прежнему сохраняется важная роль синтетических лекарственных препаратов. Так, например, систематическое применение антибиотиков излечивает трахому, а действенным оружием против туберкулеза являются синтетические лекарственные вещества.

Красящие вещества являются продуктами одной из старейших и важнейших отраслей органической химической промышленности – анилинокрасочной. Синтетические красящие вещества давно превзошли по разнообразию, прочности, яркости, чистоте оттенков и дешевизне большинство природных красителей и широко применяются для окрашивания не только текстильных материалов, но и резины, кожи, древесины и т.д. Номенклатура красителей состоит более чем из 10 тысяч наименований, а мировой объем производства достиг 1 млн. тонн в год.

Способность синтетических органических соединений, часто бесцветных, интенсивно светиться различными цветами под влиянием коротковолновых излучений (УФ-излучение), называемая люминесценцией, широко используется на практике в целях дефектоскопии металлов и изделий из разнообразных материалов, установления всхожести семян, для фиксирования радиоизлучений и в театральной технике.


Похожие статьи:

poznayka.org

Этапы развития органической химии. Обьект и предмет органической химии как наука. Значение органической химии

Органическая химия, наука, изучающая соединения углерода с другими элементами (органические соединения), а также законы их превращений. Название “органическая химия” возникло на ранней стадии развития науки, когда предмет изучения ограничивался соединениями углеродарастительного и животного происхождения. Не все соединения углерода классифицируются как органические. Например, СО2, HCN, CS2традиционно относят к неорганическим. Условно можно считать, что прототипом органических соединений является метан СН4.

К настоящему времени число известных органических соединений превышает 10 млн. и увеличивается каждый год на 250-300 тыс. Многообразие органических соединений определяется уникальной способностью атомов углерода соединяться друг с другом простыми и кратными связями, образовывать соединения с практически неограниченным числом атомов, связанных в цепи, циклы, бициклы, трициклы, полициклы, каркасы и др., образовывать прочные связи почти со всеми элементами периодической системы, а также явлением изомерии – существованием разных по свойствам веществ, обладающих одним и тем же составом и молекулярной массой.

Многообразие и громадное число органических соединений определяет значение органической химии как крупнейшего раздела современной химии. Окружающий нас мир построен главным образом из органических соединений; пища, топливо. одежда, лекарства, краски, моющие средства, взрывчатые вещества, материалы, без которых невозможно создание транспорта, книгопечатания, проникновение в космос и прочее, – все это состоит из органических соединений. Важнейшую роль органические соединения играют в процессах жизнедеятельности. На стыке органической химия с неорганической химией и биохимией возникли химия металлоорганических соединений и биоорганическая химия соответственно, широко использующие методы и представления органической химии. Отдельный раздел органической химии составляет химия высокомолекулярных соединений: по величине молекул органические вещества делятся на низкомолекулярные (с молекулярной массой от нескольких десятков до нескольких сотен, редко до тысячи) и высокомолекулярные (макромолекулярные; с молекулярной массой порядка 104-106 и более).



Основным методом органической химии является синтез. Развитие методов синтеза в первую очередь способствовало установлению строения самых сложных соединений. Идеальным завершением процесса определения структуры молекул органических соединений является полный синтез (тотальный синтез), т.е. получение с помощью совершенно однозначных химических методов соединения, структура которого была предложена на основании изучения другими методами. Органический синтез – очень тонкое искусство, и химику, приступающему к синтезу, необходимо совершенное сочетание теоретических и практических знаний с интуитивным подбором средств, наиболее подходящих для построения самых сложных молекул (см. также Органический синтез).

Органическая химия изучает не только соединения, получаемые из растительных и животных организмов (так называемые природные вещества), но в основном соединения, созданные искусственно с помощью лабораторного или промышленного органического синтеза. Более того, объектами изучения компьютерной органической химии являются соединения, не только не существующие в живых организмах, но которые, по-видимому, нельзя получить искусственно (например, гипотетический аналог метана, имеющий не природное тетраэдрическое строение, а форму плоского квадрата, в центре которого лежит атом С, а в вершинах – атомы Н).

Органический синтез связывает органическую химию с химической промышленностью, как малотоннажной (тонкий органический синтез, производство лекарств, витаминов, жидких кристаллов, ферментов, феромонов и др.), так и крупнотоннажной (основной органический синтез, производство искусственного волокна, пластмасс, переработка нефти и газа и др.).

Строение органических соединений устанавливают с помощью методов анализа органических соединений, включающих помимо элементного анализа такие физические методы, как ЯМР, масс-спектрометрия, ИК-спектроскопия, рентгеновский структурный анализ, электронография и др.; развиваются также методы выделения, очистки и разделения органических веществ, например различные виды хроматографии.

 

Объектом изучения органической химии являются соединения углерода, называемые органическими веществами. В связи с этим органическую химию называют химией соединений углерода.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Истоки органической химии восходят к глубокой древности (уже тогда знали о спиртовом и уксуснокислом брожении, крашении индиго иализарином). Однако в средние века (период алхимии) были известны лишь немногие индивидуальные органические вещества. Все исследования этого периода сводились главным образом к операциям, при помощи которых, как тогда думали, одни простые вещества можно превратить в другие. Начиная с 16 в. (период ятрохимии) исследования были направлены в основном на выделение и использование различных лекарственных веществ: был выделен из растений ряд эфирных масел, приготовлен диэтиловый эфир, сухой перегонкой древесины получены древесный (метиловый) спирт и уксусная кислота, из винного камня – винная кислота, перегонкой свинцового сахара – уксусная кислота, перегонкой янтаря -янтарная кислота. Большая роль в становлении органической химии принадлежат А.Лавуазье, который разработал основные количественные методы определения состава химических соединений.

Слияние химии соединений растительного и животного происхождения в единую химическую науку органической химии осуществил Й.Берцелиус, который ввел сам термин и понятие органического вещества, образование последнего, по Берцелиусу, возможно только в живом организме при наличии “жизненной силы”. Это заблуждение опровергли Ф.Вёлер (1828), который получил мочевину (органическое вещество) из цианата аммония (неорганическое вещество), А.Кольбе, синтезировавший уксусную кислоту, М.Бертло, получивший метан из H2S и CS2, A.M Бутлеров, синтезировавший сахаристые вещества из формалина. В первой половине 19 в. был накоплен обширный опытный материал и сделаны первые обобщения, определившие бурное развитие органической химии: развиты методы анализа органических соединений (Берцелиус, Ю.Либих, Ж.Дюма, М.Шеврёль), создана теория радикалов (Вёлер, Ж.Гей-Люссак, Либих, Дюма) как групп атомов, переходящих неизменными из исходной молекулы в конечную в процессе реакции; теория типов (Ш.Жерар, 1853), в которой органические соединения конструировались из неорганических веществ – “типов” (тип водорода, воды, хлористого водорода, аммиака) замещением в них атомов на органические фрагменты; введено понятиеизомерии (Берцелиус).

Исследования Э.Франклендом (1852) металлоорганических соединений позволили установить четырехвалентность углерода, заложить основы теории валентности (Ф.Кекуле, 1858) и постулировать существование углерод-углеродных простых и двойных связей. Революционный вклад внес А.Купер (1858), который ввел понятие валентного штриха. С тех пор и по настоящее время химики используют язык так называемых конституционных (структурных) формул молекул органических соединений, в которых связи между отдельными атомами обозначаются с помощью одного (простая, или одинарная, связь), двух (двойная) или трех (тройная) валентных штрихов.

Одновременно продолжается интенсивное развитие синтеза. Создаются первые промышленные производства органических соединений (А.Гофман, У.Перкин-старший – синтетические красители: мовеин, фуксин, цианиновые и азокрасители). Усовершенствование открытого Н.Н.Зининым (1842) способа синтеза анилина послужило основой создания анилинокрасочной промышленности. В лаборатории А.Байера синтезированы природные красители – индиго, ализарин, индигоидные, ксантеновые, антрахиноновые.

Органическая химия имеет исключительно важное познавательное и народнохозяйственное значение.

Природные органические веществаи их превращения лежат в основе явлений Жизни. Поэтому органическая химия является химическим фундаментом биологической химии и молекулярной биологии – наук, изучающих процессы, происходящиев клетках организмов на молекулярном уровне. Исследования в этой области позволяют глубже понять суть явлений живой природы.

Множество синтетических органических соединений производится промышленностью для использования в самых разных отраслях человеческой деятельности.
Это – нефтепродукты, горючее для различных двигателей, полимерные материалы (каучуки, пластмассы, волокна, пленки, лаки, клеи и т. д.) , поверхностно-активные вещества, красители, средства защиты растений, лекарственные препараты, вкусовые и парфюмерные вещества и т. п. Без знания основ органической химии современный человек не способен экологически грамотно использовать все эти продукты цивилизации.

Сырьевыми источниками органических соединений служат: нефть и природный газ, каменный и бурый угли, горючие сланцы, торф, продукты сельского и лесного хозяйства.

megaobuchalka.ru

Предмет и задачи химии. Общая химия. Органическая химия

Химия – это современная и востребованная наука, которая крайне важна для промышленности. Ее основной задачей является получение новых веществ с заданными параметрами, которые после будут использоваться в различных областях жизни.

Предмет химии

Химия – это наука, которая изучает превращения веществ. Но стоит заметить, что только те превращения, которые сопровождаются изменением состава вещества. Например, горение бумаги или коррозия металлов. Поэтому предметом изучения в химии, прежде всего, является вещество и его способность превращаться.

Вещество – это материя, которая состоит из частиц, имеющих собственную массу. Эта материя существует в некотором пространстве за счет сил притяжения и отталкивания.

Частицы – это атомы, а благодаря силам притяжения и отталкивания между ними образуются химические связи.

При химическом превращении веществ одни связи разрываются с образованием новых. Именно то, при каких условиях изменяются эти связи и как, и есть предмет и задача химии.

Химические связи

В зависимости от типа соединяемых атомов существует несколько видов химических связей. Если соединяется два одинаковых атома неметалла, то образуется ковалентная неполярная связь. В этом случае получается общая пара электронов, которая находится посередине между двумя атомами.

Если же атомы неметаллов разные, то пара электронов будет смещена к тому, что обладает большей электроотрицательностью. И такая связь называется ковалентной полярной. В случае соединения металлов всегда образуется металлическая связь, вне зависимости от того, какие атомы соединяются. Металлическая связь отличается от остальных тем, что электроны в ней находятся внутри решетки и свободно двигаются между атомами.

При соединении атомов металла и неметалла образуется ионная связь, она является одним из частных случаев ковалентной полярной связи, только в этом случае общая пара электронов практически полностью смещена к атому неметалла.

В зависимости от типа вещества, химия разделяется на два крупных раздела – органическую и неорганическую. Но есть законы, которым подчиняются все виды химической науки. Они объединены в отдельный раздел – общую химию. В нее входят основополагающие теории, понятия и законы данной науки. Исследуемые ею строение и свойства веществ определяют предмет и задачи химии.

Школьный курс

Общая химия создана для того, чтобы разработать и обобщить все существующие понятия и законы с целью их дальнейшего применения. Потому что без знания определенных законов, которым подвергаются все вещества и их превращения, невозможны дальнейшие исследования. Например, долгое время у ученых не получалось установить строение простейшего атома и из-за этого были непонятны многие свойства веществ. Было предложено множество различных теорий, какие-то из них были близки к истине, какие-то с точки зрения современного химика кажутся бредом. Но эти изыскания были путем к созданию теории Нильса Бора, которая используется для описания атома и на данный момент. Возможно, и она не совсем точна, но на сегодняшний день является самой совершенной. Предмет и задачи химии как раз в изучении подобных теорий, которые легли в основу науки.

Именно разработка и усовершенствование имеющихся законов – это задачи данного раздела науки. Общий курс химии объясняет людям процессы, проходящие внутри веществ. Предмет, задачи и методы химии – это изучение химических законов, существующих в природе, ведь часто вещества взаимодействуют независимо от человека и его деятельности.

Органика

Предмет и задачи органической химии в чем-то пересекаются с другими разделами науки. Объектом ее изучения являются вещества, образованные с помощью химических связей различных атомов с углеродом. Поэтому, предмет изучения в этом случае – это свойства и превращения органических веществ. Чаще всего они состоят из комбинаций углерода, водорода, кислорода, азота и фосфора. Остальные элементы могут меняться, но углерод в их составе будет всегда.

Задачи органической химии заключаются в разработке новых веществ, с заданными свойствами. Например, получение сверхпрочного пластика или катализатора, способного превратить твердую нефть в жидкую. Также задачей является поиск возможности максимально рационально использовать каждый процесс, сопровождающийся изменением состава веществ. Например, найти применение отходам при нефтепереработке.

При крекинге нефти образуется множество побочных продуктов, и далеко не все из них сейчас используется. Большая часть продуктов этой реакции поступает в атмосферу, загрязняя ее. Поэтому на данный момент учеными разрабатываются способы сбора этих продуктов и использования их для синтеза новых веществ. Предмет и задачи органической химии частично пересекаются с другими разделами химии.

Неорганическая химия

Является самостоятельным разделом данной науки. Предметом ее изучения являются все соединения, которые не относятся к органическим.

Их крайне много и природа их различна. Поэтому у неорганической химии много направлений изучения. Но главный предмет ее изучения – это превращения неорганических веществ, а задачи во многом совпадают с направлениями органической химии. Это создание веществ с заданными свойствами, например, это может быть сплав с особыми характеристиками. Это крайне важно для военной промышленности и других отраслей производства. Например, необходим сплав легкий, но при этом крайне прочный, выдерживающий сильные перегрузки. Его используют для обшивки самолетов и космических кораблей.

Кроме того, задачами неорганической химии является создание безвредных технологий и способов получения сверхчистых веществ.

Предмет и задачи химии

Есть задачи, над которыми работают все химики, вне зависимости от их специализации:

  • Это поиск возможности сократить вредные отходы при производстве, и с этим вполне успешно справляются благодаря открытию новых методик.
  • Сюда также можно отнести и рациональное использование всех продуктов синтеза.
  • Также одна из задач – это открытие новых способов, которые позволят получать максимально чистые вещества.
  • Следующая задача экономическая, она заключается в поиске наименее энерго- и ресурсозатратных способов получения искомых соединений. Это делается потому, что запасы планеты ограничены и использовать их надо максимально разумно.

На данный момент все отрасли химической науки работают над достижением этих целей, и есть определенные результаты. Но нельзя останавливаться на достигнутом, только в постоянном совершенствовании наука развивается.

fb.ru

Предмет и значение органической химии

    Предмет и значение органической химии. Названия органическая химия , органическое вещество неточно передают содержание, которое в настоящее время понимается под этими терминами. [c.7]

    ПРЕДМЕТ И ЗНАЧЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ [c.292]

    Такая трактовка предмета органической химии несколько отличается от традиционного построения соответствующего университетского курса, основанного на последовательном описании свойств отдельных классов соединений по схеме номенклатура и строение, физические свойства, нахождение в природе, методы получения, отдельные представители и практическое значение. Добавление к такому курсу все нового материала и дополнение его разделами, излагающими современные теоретические представления о строении и реакционной способности органических соединений, привели к непомерному росту его объема. Достаточно полное и всестороннее освоение этого материала за время, предусмотренное учебным планом, становится все более нереальной задачей. Это создает предпосылки для доминирования описательного подхода над освоением наиболее общих принципов и понятий. [c.3]


    Предмет органической химии, ее значение и связь с фармацией. [c.19]

    I. предмет органической химии и ее практическое значение. Органическую химию обычно определяют как химию соединений углерода. Такое определение сразу вызывает вопрос а как же обстоит дело с такими хорошо известными неорганическими веществами, как угольная и синильная кислоты и их соли, — ведь они тоже содержат углерод Действительно, абсолютно четкой грани между органической и неорганической химией провести невозможно. Однако огромное большинство соединений углерода относится к органическим веществам. [c.10]

    Предмет органической химии и ее значение [c.218]

    Органическая химия имеет огромное значение для технологии это химия красителей и лекарственных препаратов, бумаги и чернил, красок и пластиков, бензина и резин это химия продуктов питания и одежды, которую мы косим. Органическая химия лежит в основе медицины и биологии живые организмы, кроме воды, состоят в основном из органических соединений, и биологические процессы в конечном счете являются предметом органической химии. [c.10]

    Среди традиционно сложившихся разделов органической химии химия гетероциклических соединений является, по всей вероятности, самым большим разделом. Значение этой области с чисто научной и прикладной точек зрения растет с каждым годом. Несмотря на это количество учебников, написанных на эту тему для студентов, невелико, причем в некоторых из них предмет излагается недостаточно глубоко. [c.9]

    Органическая химия имеет большое значение не только в идейном плане, но и в естественно-научной подготовке специалистов как для социалистического сельского хозяйства, так и для других областей народного хозяйства и культуры. Изучение органической химии дает много полезных знаний для практической жизни, в том числе и для обороны страны. Наряду с общественными, биологическими и другими общеобразовательными науками, органическая химия создает прочную теоретическую базу, на которой могут основываться такие предметы, как биологическая химия, физиология растений с основами биохимии, фармакология, микробиология и прочие. [c.8]

    После возникновения теории химического строения уже не столько состав, сколько строение органических соединений стало предметом изучения при помощи физических методов исследования, В первом выпуске Введения к полному изучению органической химии (1864) Бутлеров, отмечая, что химические и физические свойства находятся во взаимной причинной связи , указывает на то, какое значение имеет изучение физических свойств сложных веществ для уяснения взаимных отношений, в которых находятся, в этих веществах, их составные части [2, с. 751. [c.193]

    Современная биологическая химия как самостоятельная область научного исследования и как отдельный предмет преподавания сложилась на рубеже XIX и XX вв. До этого времени вопросы химии жизни с разных сторон изучались органической химией и физиологией. Органическая химия, изучая углеродистые соединения вообще, занималась (и поныне занимается) анализом и синтезом также тех химических соединений, которые входят в состав живой материи. Физиология же наряду с изучением жизненных функций изучает и биологическое значение химических процессов, связанных с обменом веществ между организмом и внешней средой. [c.5]

    Изучение образования, свойств и превращений промежуточных продуктов является узловой точкой работ, посвященных связи между строением и реакционной способностью, и составляет значительную часть предмета органической химии. Из четырех основных реакционных промежуточных продуктов (карбониевые ионы, карбанионы, углеродные радикалы и карбены) литературный материал, относящийся к карбониевым ионам и радикалам, собран и обобщен в ряде обзоров. Химия карбенов в основном получила свое развитие с 50-х годов этого столетия и имеет несколько более узкое значение, чем химия других промежуточных продуктов. Хотя участие карбанионов как промежуточных продуктов в органических реакциях уже давно не вызывает сомнения, обзоров по карбанионам очень мало. В современных учебниках по органической химии разделы, посвященные карбанионам, занимают крайне малое место. Также по непонятным причинам только немногие физикохимики лишь недавно обратили свое внимание на карбанионы. [c.7]

    Промышленность органической химии выпускает большой ассортимент различных пластических масс. Красивые галантерейные изделия, настольные лампы, радиоприемники, непромокаемые плащи и многие другие изделия из пластических масс широко известны. Однако значение пластических масс состоит не только в изготовлении из них одежды и предметов домашнего обихода. Из пластических масс делают тысячи изделий для промышленности — от маленьких кнопок управления до больших деталей машин. Автомобильные шестерни и детали мощных прокатных станов, телефонные аппараты и ткацкие челноки, изоляция крупнейших электрических машин и небьющиеся стекла в самолете — вот далеко не полный перечень областей применения пластических масс, без которых немыслим прогресс техники. [c.4]

    История самостоятельного существования органической химии насчитывает около 150 лет. Зародившись как наука о веществах живой природы, органическая химия затем в значительной степени обратилась к изучению синтетических соединений. Успехи синтетической органической химии послужили еще в прошлом веке основой для создания целых отраслей промышленности — производств синтетических красителей, лекарственных препаратов, взрывчатых веществ. Уже в нашем столетии на основе использования нефтяного сырья развилась промышленность тяжелого органического синтеза — многотоннажные производства чистых углеводородов, спиртов, кетонов, кислот и их производных, являющихся в свою очередь сырьем для получения разнообразных продуктов. В отрасль большого объема и первостепенного значения развилось получение синтетических высокомолекулярных соединений. Если бы вдруг по какому-то злому волшебству исчезло все, изготовленное при содействии синтетической органической химии, человечество лишилось бы одежды и обуви, большинства предметов домашнего обихода, лекарств и многого другого. Получение все новых и новых полезных веществ и материалов является и в настоящее время важной задачей органической химии. [c.484]

    I. Предмет органической химии и ее практическое значение. [c.12]

    В первой части пособия автор стремился в кратких чертах охарактеризовать образовательное и воспитательное значение курса органической химии в советской школе, показать роль эксперимента в решении учебно-воспитательных задач, стоящих перед данным предметом, и рассмотреть некоторые общие вопросы техники и методики учебного эксперимента в органической химии. [c.3]

    В середине прошлого века единственным критерием, разграничивающим органическую область от неорганической, являлся критерий состава веществ. Именно в этот период было дано определение органической химии, широко распространенное и в настоящее время, согласно которому органическая химия — химия соединений углерода, в то время как предметом неорганической химии является изучение соединений всех остальных элементов (Л. Гмелин, 1848 г. А. Кекуле 1851 г.). Такое определение подразумевает единство химической науки. Одпако оно не дает логичного объяснения тому факту, что одной из глав химии, а именно той, которая трактует о соединениях лишь одного элемента, приписывают настолько исключительное значение, что ее выделяют в отдельную отрасль науки. Сохранение традиционного деления химии объясняют обычно накоплением огромного фактического материала или же основывают на аргументах дидактического илн практически методического порядка. [c.12]

    Делая упомянутый свой доклад о современном значении и пр., я надеялся, что его достаточно будет для полного уяснения дела и устранения упомянутого недоразумения. К сожалению, мне приходится теперь убедиться в своей ошибке недоразумение не только пе устранено, но приняло еще большие размеры. Я мог бы, впрочем, не считать себя обязанным браться за его разъяснение и хлопотать об его устранении, если бы оно захватывало только круг личных воззрений и работ того или другого химика история некоторых химических открытий показывает, что интересные неожиданные факты иногда находимы были вследствие приложения каких-либо своеобразных и, в сущности, неправильных взглядов. Но в данном случае мы имеем дело с Приложением к Лекциям органической химии , т. е. схема замещения, в ее применении к изомерии, предлагается начинающим химикам, еще лишенным самостоятельного критического взгляда на предмет. О ней говорится при этом, как о чем-то, несогласном [c.421]

    Процесс изменения значений слов происходит непрерывно, неизбежно и незаметно. Когда в начале 19 века Берцелиус впервые использовал прилагательное органическая для определения специфической области химии, оно совершенно очевидно подчеркивало изучение соединений, сущ,ествуюп1,их в природе как составная часть живой материи. К концу века термин органический , используемый в химическом контексте, давно перестал обозначать Еещ,ества, которые образуются только в живых системах, и когда возник вопрос об определении понятия органическая химия Роско (1871 г.) определил ее как химия углеродных соединений , а Шорлеммер (1894 г.)—как химия углеводородов и нх производных — определения, применимые сегодня, как и тогда, когда они были впервые сформулированы. Это изменение отразило огромные достижения, происшедшие в течение 19 века в нашем понимании химии такого элемента как углерод. Кроме того, это было признанием явно неограниченной широты предмета. С тех пор измененне содержания, вкладываемого в выражение природный продукт , иллюстрировало изменение взглядов химиков на роль изучения таких вещ,еств в развитии органической химии. Эти исследования продолжались несмотря ни на что, с неослабевающей энергией как в прошлом веке, так и в первой половине этого. Для большинства, если не для всех, они являются основной частью всего предмета и подчеркивают внутреннюю взаимосвязь органической химии и биологии. [c.13]

    Большинство главнейших реакций оловоорганических соединений уже упоминалось в предыдущих разделах, посвященных методам их получения. По этой причине при обсуждении реакционной способности основное внимание будет уделено реакциям оловоор-ганических соединений, имеющим значение в качестве общих методов органической химии подобный аспект химии оловоорганн-ческих соединений явился предметом нескольких обзоров [183— 186]. [c.195]

    За последние несколько лет система преподавания химии в американских колледжах и университетах подвергалась коренной перестройке. Специалисты пришли к выводу о необходимости принципиальных изменений. Предметы были разделены на две отдельные группы — вертикальные , например неорганическая и органическая химия, и горизонтальные , например химическая динамика. Пятнадцать лет назад основной курс химического анализа повсеместно изучался на 3-ем и 4-ом семестрах. Этот курс был профилирующей дисциплиной студентов-химиков (углубленное представление о предмете можно было получить на следующих семестрах), а также одной из профилирующих дисциплин для студентов других специальностей, например биологов (которые ее терпеть не могли ). К 1970 г. этот вводный курс был, по существу, исключен из программ 3-го и 4-го семестров. Требования, предъявляемые современной системой образования, заставили ввести новый предмет на мервом семестре — вводный курс по аналитической химии. Такое резкое изменение учебной программы потребовало новых учебников, а их не было. Современная аналитическая химия профессора Пиккеринга является удачной попыткой заполнить этот пробел. Книга представляет собой сжатый лекционный курс, рассчитанный на студентов двухгодичных и четырехгодичных колледжей и университетов. Однако предмет изложен на достаточно высоком уровне с очевидным акцентом на основные принципы методов. Это хорошо защищает студентов от опасной тенденции воспринимать химию как сборник рецептов . Пиккеринг, в ногу со временем, концентрирует внимание на аналитических методах, основанных на взаимодействии между материей и энергией (инструментальный анализ). Среди аналитических методов, основанных на взаимодействии между материей и материей (химический анализ), наибольшим вниманием автора пользуются методы, которые сохраняют свое значение (например, титриметрия). В целом Пиккеринг написал замечательную и небольшую по объему книгу, в которой ему удалось (причем не поверхностно) охватить разнообразные методы термические методы радиохимический анализ эмиссионные методы и методы, основанные на атомной и молекулярной абсорбции спектроскопию комбинационного рассеяния микроволновую спектроскопию ЯМР- и ЭПР-спект-роскопию масс-спектрометрию измерение дисперсии оптической актив- [c.14]

    Совещание по теории химического строения в органической химии, созваппое Отделением химических наук Академии Наук СССР, отмечает большое значение вопросов, служивших предметом обсуждения и привлекших внимание всей химической общественности нашей страны. В совещании приняло участие более четырехсот химиков, а также физиков и философов Академии Наук СССР, республиканских академий наук, научно-исследовательских институтов, высших учебных заведений Советского Союза. [c.374]

    В речи, читанной в торжественном собрании Российской Академии Наук 29 декабря 1870 г., А. М. Бутлеров так определил задачи изучения органической химии Отдельные факты являются здесь, как слово в целой странице, как определенная тень в картине. Взятые сами по себе, они могут иметь весьма схграни-ченное значение. Как из ряда слов составляется речь, а из совокупности теней — определенные образы, так из массы постигнутых фактов, стоящих в связи друг с другом, рождается знание, в его возвышенном, лучшем смысле. Можно знать о существовании известного предмета, известного явления, можно уметь пользоваться тем или другим отрывочным сведением для удовлетворения своих насущных потребностей, но это — не то знание, [c.7]

    В настоящее время в нашей лаборатории проводится изучение взаимодействия аминокислот и сахаров в наземных условиях и выявляются структуры некоторых промежуточных соединений. Проведенные исследования позволяют сделать два вывода, которые несомненно будут иметь значение при изучении органической химии субаквальных осадков. Первый заключается в том, что при некоторых реакциях часть аминокислот деаминируется. Этот вывод важен в отношении предположения Эрдмана (Erdman, 1960) о том, что аминокислоты могли явиться источниками углеводородов до g. Удаление аминогрупп было химической ступенью, которую наиболее трудно было представить в наземных условиях. Второй вывод заключается в том, что конденсированные кольцевые системы, содержащие пирроловые и пиридиновые кольца, очень похожие на кольца, которые встречаются в асфальте, могут образовываться в условиях, сходных с условиями субаквальных осадков. Предполагается, что полное обсуждение этих реакций будет предметом научных статей, которые появятся позднее. [c.95]

    Разнообразные отрасли промышленности органической хим1ш создают многочисленные предметы народного потребления. Поэтому органическая химия как бы ближе стоит к человеку и её значение более непосредственно им воспринимается, чем химии неорганической. Громадное количество различных отраслей промышленности развивается на базе органической химии. И трудно назвать такую отрасль промышленности или сторону человеческой жизни, где органическая химия не имела бы своего прямого или косвенного применения. [c.6]

    Понятие реакция не определено в органической химии однозначно. Этот термин употребляется в самых различных значениях, например, когда говорят реакция получения бензальдегида из стильбена при действии озона , реакция нитрования , реакция Перкина . В первом высказывании речь идет о вполне конкретной реакции, так как указаны все исходные и конечные соединения реакции. В двух последних выражениях речь идет о классах реакций, причем в основе объединения конкретных реакций в классы лежит общность химизма процесса. В первом высказывании могли бы отсутствовать сведения об одном из исходных веществ процесса, т. е. запись могла бы иметь вид реакция получения бензальдегида из стильбена . Тогда речь по существу шла бы о некотором классе реакций, которые могли бы различаться природой применяемых окислителей. Часто в записях, аналогичных первому высказыванию при определении предметов процесса, указываются не конкретные соединения, а некоторые классы соединений, например реакция получения 3-алкилтиофенов из алкилянтарных кислот . Здесь также речь идет уже о классе реакций. Поэтому мы будем различать понятия конкретной реакции п класса реакций . Объединять конкретные реакции в классы теоретически можно на основе самых различных признаков. Однако практически для химиков- [c.190]

    Свою Органическую химию Д. И. Менделеев [46] написал в целом с позиций унитарных представлений, но внес в них ряд новых идей. Менделеев сознавал недостаточность теории типов в объяснении свойств непредельных соединений и дополнил ее своей теорией пределов . По Д. И. Менделееву органические соединения делятся на предельные СпНгп+г и на вещества, не достигшие предела СпНгп-т (где т может колебаться от нуля до весьма больших значений). В реакциях присоединения вещества стремятся достигнуть предела. Не разделяя вначале бутлеровские идеи химического строения и идеи атомности, Менделеев в основу форм соединений кладет принципы периодичности, замещения и предела. Взгляды Менделеева о пределах напоминают аналогичные воззрения В. И. Олевин-ского [19], высказанные последним в 1861 г. в письме к А. М. Бутлерову. Интересно, что Д. И. Менделеев в своем учебнике (1861) считал, что все органические соединения группируются вокруг углеродистых водородов [47]. Но ясная формулировка предмета органической химии, как химии углеводородов и их производных была дана позже Шорлеммером [17]. [c.24]

    Предмет стереохимии так же стар, как сама органическая химия. Открытие Био оптического вращения предшествовало известному синтезу мочевины Вёлера, а классические стереохимические исследования Пастера совпадали по времени с классическими работам Кекуле, посвященными структуре молекул. Несмотря на почтенный возраст предмета, интерес к нему заметно возрос после окончания второй мировой войны. Определение абсолютной конфигурации, выяснение конфигурации большого числа важных природных соединений и стереонаправленный синтез многих из них, создание стереорегулярных полимеров с явно выраженными полезными физическими свойствами — таковы некоторые из многих примеров последних достижений в этой области. Конфор-мационный анализ позволил систематически интерпретировать многие химические данные, а также предсказать новые факты. Последним по счету, но не по значению, является следующее обстоятельство. Годы после 1940 г. были годами замечательных успехов в создании новых физических приборов и их все более широкого практического применения, в результате чего такие методы, как ультрафиолетовая, инфракрасная и ЯМР-спектроскопия, а в самое последнее время — измерение дисперсии оптического вращения, стали играть чрезвычайно важную роль в решении вопросов стереохимии. [c.7]

    Отношение Берцелиуса к учению о жизненной силе имело большое значение в его представлении о предмете органической химии. Здесь проявляется двойственность Берцелиуса, с одной стороны, сторонника витализма, с другой, — ученого стихийного мате риалиста. [c.111]


chem21.info

1. Предмет органической химии

1 вопрос. Причины многообразия ОС.

2. Особенности строения атомов углерода.

Разнообразие и многочисленность соединений углерода объясняется строением его атома. В атоме углерода на его внешних четырех атомных орбиталях имеется четыре электрона. И все четыре атомные орбитали принимают участие в образовании химических связей.

В частности графит и алмаз – аллотропные модификации с атомными кристаллическими решетками, которые различны по своей структуре. Отсюда различия физических и химических свойств.

В алмазе каждый атом углерода связан с четырьмя другими атомами. В пространстве эти атомы располагаются в центре и углах тетраэдров, соединенных своими вершинами. Это очень симметричная и прочная решетка.

Известно, что алмаз – самое твердое вещество в природе.

В графите соединены между собой три атома, лежащие в одной плоскости. Следовательно, образование этих связей происходит с участием трех атомных орбиталей с тремя электронами. Каждый атом соединен с тремя другими, лежащими в той же плоскости. На образование этих связей затрачивается по три АО с тремя электронами. Четвертая орбиталь с одним электроном располагается перпендикулярно плоскости. Эти оставшиеся атомные орбитали всей сетки перекрываются между собой, образуя зону молекулярных орбиталей. Эта зона занята наполовину, что обеспечивает графиту, в отличие от алмаза, хорошую металлическую электропроводность.

2 вопрос.

Sp, sp2 sp3

Шпаргалка по органической химии

Органические вещества в своем составе наряду с другими элементами всегда содержат углерод. Изучение соединений углерода – их строения, химических превращений – и составляет предмет органической химии.

Вещества органические и неорганические.

Наряду с углеродом в состав органических веществ чаще всего входят водород, кислород и азот, сравнительно реже – сера, фосфор, галогены и другие элементы. Известно несколько миллионов органических соединений, неорганических же веществ значительно меньше. Из всех химических элементов только углерод образует такое большое число органических соединений.

С органическими веществами мы встречаемся на каждом шагу. Они содержатся во всех растительных и животных организмах, входят в состав нашей пищи, служат материалом для изготовления одежды, образуют различные виды топлива, используются нами в качестве лекарств, красителей, средств защиты урожая и т. д.

Резкой грани между органическими и неорганическими веществами не существует. Оксиды углерода, угольная кислота, ее соли и некоторые другие вещества по наличию в них углерода должны считаться органическими, но по свойствам они близки к неорганическим соединениям подобного типа и изучаются обычно в неорганической химии.

С органическими веществами человек знаком с давних времен. Наши далекие предки применяли природные красители для окраски тканей, использовали в качестве продуктов питания растительные масла, животные жиры, тростниковый сахар, получали уксус брожением спиртовых жидкостей.

В настоящее время синтезированы многие органические вещества, не только имеющиеся в природе, но и не встречающиеся в ней: многочисленные пластмассы, различные виды каучуков, всевозможные красители, взрывчатые вещества, лекарственные препараты.

Синтетически полученных веществ сейчас известно даже больше, чем найденных в природе, и число их быстро растет. Осуществляются синтезы самых сложных органических веществ – белков.

Название науки «органическая химия», утратив первоначальный смысл, приобрело в связи с этим более широкое толкование.

Можно сказать, что такое название получило и новое подтверждение, так как ведущей познавательной задачей современной органической химии является глубокое изучение процессов, происходящих в клетках организмов на молекулярном уровне, выяснение тех тонких механизмов, которые составляют материальную основу явлений жизни.

Изучение химии органических веществ, таким образом, расширяет наши знания о природе.

2. Предпосылки теории строения

Подобно тому как в неорганической химии при изучении элементов и их соединений необходимо постоянно руководствоваться периодическим законом и Периодической системой химических элементов Д.И. Менделеева, в органической химии при изучении веществ необходимо опираться на теорию химического строения.

Основные особенности предпосылок химического строения:

1) теория химического строения в своей основе была создана в 60-е гг. XIX в.;

2) основная задача органической химии того времени состояла в изучении состава и свойств природных соединений;

3) также основная задача состояла в разработке способов рационального использования состава и свойств природных соединений для практических нужд;

4) в связи с развитием промышленности, торговли, ростом городов к органической химии стали предъявляться большие требования;

5) текстильная промышленность нуждалась в разнообразных красителях;

6) для развития пищевой промышленности требовались более совершенные методы переработки сельскохозяйственных продуктов;

7) необходимо было решить проблему освещения растущих городов на основе использования природных материалов;

8) нужно было также удовлетворить потребность населения в лекарственных веществах и т. д.

Дальнейшее развитие органической химии стало замедляться из-за отставания в ней теоретических представлений.

Новые теоретические воззрения:

1) открывшиеся в процессе исследования веществ новые явления требовали систематизации и объяснения их с единой точки зрения, но теория того времени оказывалась для этого недостаточной;

2) органическая химия должна была создавать новые вещества, но теоретические знания не могли указать пути их целенаправленного синтеза;

3) необходимость новых теоретических воззрений в органической химии становится более понятной, если знать некоторые известные факторы.

При изучении курса неорганической химии становится известно, что:

а) углерод образует с водородом большое число соединений, так называемых углеводородов;

б) в состав горючего природного газа, например, наряду с простейшим углеводородом метаном СН4, входят этан С2Н6, пропан С3Н8, бутан С4H10 и др.;

в) при термическом разложении каменного угля образуется бензол С6Н6, толуол С7Н8 и т. д.;

г) много различных углеводородов содержится в нефти;

4) углерод, который содержится в природном газе, является четырехвалентным элементом, но только в метане он сохраняет эту валентность;

5) в этане С2Н6 углерод должен быть трехвалентным, а в пропане С3Н8 иметь даже дробную валентность.

studfiles.net

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о