Алканы, алкены, спирты

Скачать

Предмет органической химии. Понятие о химических реакциях. Номенклатура органических соединений. Характеристика и способы получения алканов. Ковалентные химические связи в молекуле метана. Химические свойства галогеналканов. Структурная изомерия алкенов.

Размер: 1,4 M
Тип: контрольная работа
Категория: Химия
Скачать

Другие файлы:

Предельные углеводороды
Алканы - предельные углеводороды, содержащие только простые связи углерода. Получение алканов: промышленный метод, нитрование и окисление. Углеводород...

Одно- и многоатомные спирты
Алифатические спирты - соединения, содержащие гидроксильную группу (-ОН), связанную с sp3-гибридизованным атомом углерода. Разделение спиртов на три б...

Энтальпия образования индивидуальных веществ. Прогнозирование энтальпии образования методом Бенсона
Энтальпия образования. Прогнозирование энтальпии образования. Прогнозирование органических соединений методом Бенсона по атомам с их первым окружением...

Органическая химия 10-11 класс. Мультимедийный курс
Содержание CD ROM отражает следующие разделы:  1. Основные положения органической химии. 2. Предельные углеводороды. 3. Этиленовые углеводороды....

Методы окисления органических соединений. Алканы, алкены, алкины и арены
Идея создания этой серии вызывает благодарное чувство химиков-органиков и чрезвычайно соответствует потребностям сегодняшнего дни. Любой современный с...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

1. Предмет органической химии

Углерод выделяется среди всех элементов тем, что его атомы могут связываться друг с другом в длинные цепи или циклы. Органическая химия -- это химия соединений углерода. Согласно другому широко используемому определению, органическая химия -- это химия углеводородов и их производных.

Доказано, что энергия связи (прочность связи) С--С сопоставима с прочностью связей С--О. Связь Si-O намного прочнее связи Si-Si. Углерод обладает возможностью проявлять не одну, а целых три разновидности гибридизации орбиталей: в случае sp3-гибридизации образуются четыре гибридных орбитали, имеющие тетраэдрическую ориентацию; с их помощью образуются простые ковалентные связи: в случае sp2-гибридизации образуются три гибридные орбитали, ориентированные в одной плоскости, и в комбинации с негибридной орбиталью они образуют двойные кратные связи; наконец, с помощью sp-гибридных орбиталей, имеющих линейную ориентацию, и негибридных орбиталей между атомами углерода возникают тройные кратные связи. Сейчас хорошо известно, что атомы углерода способны образовывать простые, двойные и тройные связи не только друг с другом, но также и с другими элементами. Таким образом, современная теория строения молекул объясняет и огромное число органических соединений, и зависимость свойств этих соединений от их химического строения. Она же полностью подтверждает основные принципы теории химического строения, разработанные выдающимся русским ученым А.М.Бутлеровым и изложенные им в докладе "О теории химического строения" на международном съезде естествоиспытателей в 1861 г.

Основные положения теории (иногда ее называют структурной) сводятся к следующему:

1) атомы в молекулах соединены между собой в определенном порядке химическими связями согласно их валентности; углерод во всех органических соединениях четырехвалентен;

2) свойства вещества определяются не только качественным составом, но и его строением, взаимным влиянием атомов, как связанных между собой химическими связями, так и непосредственно не связанных;

3) строение молекул может быть установлено на основе из учения их химических свойств.

Важным следствием теории строения был вывод о том, что каждое органическое соединение должно иметь одну химическую формулу, отражающую его строение. Такой вывод теоретически обосновывал хорошо известное уже тогда явление изомерии, открытое в 1830 г., -- существование веществ с одинаковым молекулярным составом, но обладающих различными свойствами.

Существование изомеров потребовало использования не только простых молекулярных формул, но и структурных формул, отражающих порядок связи атомов в молекуле каждого изомера.

Структурная формула - изображение химических связей между атомами в молекуле с учетом их валентности.

Значение органических соединений огромно уже потому, что вся жизнь на Земле связана с их возникновением и превращениями. В природе эти соединения находятся чаще всего в виде сложных сочетаний и лишь изредка появляются в чистом виде (например, хлопок -- это весьма чистая целлюлоза, а камни в желчном пузыре представляют собой иногда почти чистый холестерин). Органические соединения служат животным и людям пищей (например, зерно, мясо) и издавна используются как сырье при производстве тканей (шерсть, хлопок, лен и т.д.). В современном мире очень важную роль играют синтетические высокомолекулярные соединения, производство которых достигает многих миллионов тонн в год и которые используются в самых разных отраслях промышленности как конструкционные материалы, синтетические волокна, клеи и т.д. Органические соединения являются основными компонентами ряда препаратов, используемых в повседневной жизни, например лекарственных препаратов, моющих средств.

Ковалентная связь. Осуществляется за счет электронной пары, принадлежащей обоим атомам. Различают обменный и донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи.

1) Обменный механизм. Каждый атом дает по одному неспаренному электрону в общую электронную пару:

H* + *H ® H : H

2) Донорно-акцепторный механизм. Один атом (донор) предоставляет электронную пару, а другой атом (акцептор) предоставляет для этой пары свободную орбиталь;

Два атома могут обобществлять неcколько пар электронов. В этом случае говорят о кратных связях:

(или N?N) - тройная связь

Если электронная плотность расположена симметрично между атомами, ковалентная связь называется неполярной.

Если электронная плотность смещена в сторону одного из атомов, то ковалентная связь называется полярной.

Полярность связи тем больше, чем больше разность электроотрицательностей атомов.

Электроотрицательность - это способность атома притягивать электронную плотность от других атомов. Самый электроотрицательный элемент - фтор, самый электроположительный - франций.

Водородная связь - это связь между положительно заряженным атомом водорода одной молекулы и отрицательно заряженным атомом другой молекулы. Водородная связь имеет частично электростатический, частично донорно-акцепторный характер.

Водородная связь изображена точками

Наличие водородных связей объясняет высокие температуры кипения воды, спиртов, карбоновых кислот.

Ковалентная связь - наиболее общий вид химической связи, возникающий за счет обобществления электронной пары посредством обменного механизма, когда каждый из взаимодействующих атомов поставляет по одному электрону, или по донорно-акцепторному механизму, если электронная пара передается в общее пользование одним атомом (донором) другому атому (акцептору) (рис. 3.2).

2. Понятие о химических реакциях

Химические свойства веществ выявляются в разнообразных химических реакциях.

В переводе с латыни «реакция» означает «противодействие, отпор, ответное действие». Следовательно термин химическая реакция можно понимать как ответное действие вещества на воздействие извне других веществ и физических факторов - тепла, давления, излучения. Химическая реакция -- это такое изменение веществ, при котором разрываются старые и образуются новые химические связи между частицами (атомами, ионами), из которых построены вещества.

Химические реакции всегда сопровождаются физическими эффектами - поглощением или выделением теплоты, изменениями агрегатного состояния и окраски веществ; по наличию этих эффектов часто судят о протекании реакций (рис.1).

Химические реакции следует отличать от физических процессов, изменяющих только внешнюю форму или агрегатное состояние вещества (но не его состав). Условия, которые должны выполняться, чтобы произошла химическая реакция:

1. Необходимо, чтобы реагирующие вещества соприкоснулись и чем больше площадь их соприкосновения, тем быстрее произойдет химическая реакция.

2. Некоторые реакции идут без нагревания, для некоторых реакций оно необходимо.

3. Некоторые реакции протекают под действием электрического тока и света

Химические реакции записываются посредством химических уравнений , содержащих формулы исходных веществ и продуктов реакции, например:

H2 + Cl2 = 2HCl

исходные вещества продукт реакции

В левой части уравнения пишутся формулы исходных веществ (реагентов), в правой части - веществ, получаемых в результате протекания химической реакции (продуктов реакции, конечных веществ). Знак равенства, связывающий левую и правую часть, указывает, что общее количество атомов веществ, участвующих в реакции, остается постоянным. Это достигается расстановкой перед формулами целочисленных стехиометрических коэффициентов, показывающих количественные соотношения между реагентами и продуктами реакции.

Химические реакции весьма разнообразны, вследствие этого возникает необходимость в их классификации, что мы и рассмотрим в следующей главе.

В зависимости от способа разрыва ковалентной связи в реагирующей молекуле органические реакции подразделяются на радикальные и ионные реакции. Ионные реакции в свою очередь делятся по характеру реагента, действующего на молекулу, на электрофильные и нуклеофильные.

Разрыв ковалентной связи может происходить двумя способами, обратными механизмам ее образования. Разрыв связи, при котором каждый атом получает по одному электрону из общей пары, называется гомолитическим: В результате гомолитического разрыва образуются сходные по электронному строению частицы, каждая из которых имеет неспаренный электрон. Такие частицы называются свободными радикалами.

Если при разрыве связи общая электронная пара остается у одного атома, то такой разрыв называется гетеролитическим: В результате образуются разноименно заряженные ионы - катион и анион.

Гомолитический разрыв более характерен для неполярных и слабополярных связей, а гетеролитический - для полярных.

Функциональная группа -- структурный фрагмент органической молекулы (некоторая группа атомов), определяющий её химические свойства. Старшая функциональная группа соединения является критерием его отнесения к тому или иному классу органических соединений[1].

Функциональные группы, входящие в состав различных молекул, обычно ведут себя один...