ТЕМА: Поняття про органічні сполуки. Природні і синтетичні органічні речовини.

ТЕМА: Поняття про органічні сполуки. Природні і синтетичні органічні речовини.

МЕТА: З’ясувати предмет вивчення органічної хімії; ознайомити з різноманітністю органічних сполук, поняттям „елементи-органогени”; довести єдність живої та неживої природи; розкрити особливості органічних сполук, порівняти їх з неорганічними.

ОБЛАДНАННЯ ТА МАТЕРІАЛИ: моделі молекул алканів.

БАЗОВІ ПОНЯТТЯ Й ТЕРМІНИ: Органічні речовини, елементи-органогени, природні і синтетичні органічні речовини, структурна і електронна формули, просторова будова молекули, s-, p-орбіталі, гібридизація, термічний розклад, горіння, хлорування, галогенування, галагенопохідні, вільний радикал, ланцюговий механізм реакції, гомологічний ряд, гомологія, гомологічна різниця.

ПЛАН

1. Історія розвитку органічної хімії.Предмет вивчення органічної хімії.
2. Особливості будови органічних речовин, їх різноманітність.
3. Властивості органічних речовин.
4. Порівняльна характеристика органічних та неорганічних сполук.

1. Історія розвитку органічної хімії. Предмет вивчення органічної хімії.

Хімія сполук карбону називається органічною хімією. Так визначив предмет органічної хімії російський вчений О.М. Бутлеров.

Ще в глибоку давнину люди використовували органічні речовини: масла, барвники, оцет, скипидар, крохмаль. У 1808 р. шведський учений Й.Я. Берцеліус ввів термін «органічна хімія», коли був накопичений великий матеріал з хімії речовин, виділених з природних об’єктів. З цього часу органічна хімія сформувалась як самостійна наука. Спочатку об’єктом вивчення органічної хімії були лише речовини, виділені з рослинних або тваринних організмів. У 1828 році німецький хімік Ф. Веллер вперше штучно добув органічну сполуку – сечовину. З цього часу почався бурхливий розвиток органічного синтезу: добуто велику кількість сполук, які не зустрічаються в природі.

У 1840 році російський вчений Г.І. Гесс висловив твердження, що органічні речовини утворюються за тими ж законами, що й неорганічні.

У 1842 році російський вчений М.М. Зінін добув анілін, який раніше добували з рослинної сировини.

У 1845 році німецький хімік А. Кольбе добув оцтову кислоту з деревного вугілля, сірки, хлору та води.

У 1854 році М. Бертло у Франції синтезував з гліцерину та вищих карбонових кислот жири.

А в 1861 році О.М. Бутлеров добув з води та поліформальдегіду першу синтетичну цукристу речовину.

Виділення органічної хімії у самостійний розділ хімії обумовлене великим числом та різноманіттям сполук Карбону, наявністю специфічних властивостей, що відрізняють їх від сполук інших елементів та їх виключним значенням у житті людини.

Предметом вивчення сучасної органічної хімії є всі органічні речовини – як природні, так і синтетичні.

Органічними сполуками називають сполуки Карбону – вуглеводні та їх похідні, до складу яких можуть входити майже всі елементи періодичної системи.

Органічна хімія —це хімія сполук Карбону, вона вивчає їх склад, будову, властивості, способи добування, застосування.

Поділ сполук на органічні і неорганічні зберігся до нашого часу. Існують окремі галузі хімічної науки, які традиційно називають органічною хімією і неорганічною хімією.

1. Особливості будови органічних речовин, їх різноманітність.

У 1861 році видатний російський учений Олександр Михайлович Бутлеров, спираючись на колосальний експериментальний і теоретичний досвід, сформулював один з основних законів органічної хімії про будову органічних сполук, що з деякими змінами дійшов і до наших днів. Значення теорії будови в органічній хімії можна порівняти хіба що з відкриттям періодичного закону в неорганічній хімії.

Хімічну будову та структуру можна розглянути на сформульованих Бутлеровим постулатах:

Перший постулат Бутлерова. У молекулах речовин існує певний порядок зв'язування атомів, що називається хімічною структурою, або будовою речовини. Кожній індивідуальній речовині відповідає одна-єдина певна хімічна структура. В органічній хімії Карбон завжди перебуває в чотиривалентному стані, тобто може утворювати щонайбільше чотири хімічні зв'язки.

Розгляньмо будову молекули метану СН₄. У цій сполуці ступінь окиснення атома Карбону дорівнює –4, а атомів Гідрогену +1. У просторі атоми Гідрогену можуть перебувати в такий спосіб: або в площині у вершинах квадрата, або у вершинах трикутної піраміди. Це можна проілюструвати за допомогою структурних формул, в яких зв'язки між атомами позначають рисками:

Н Н Н

С С Н

Н Н Н Н

Другий постулат Бутлерова. Хімічні реакційні здатності певних груп атомів суттєво залежать від їхнього хімічного оточення, тобто від того, з якими атомами або групами атомів сусідить певна група. Формули сполук, якими ми користалися при вивченні неорганічної хімії, відображають тільки кількість атомів того чи іншого елемента в молекулі. Такі формули називають „брутто-формулами”, або „молекулярними формулами”.

Як випливає з першого постулату Бутлерова, в органічній хімії важлива не тільки кількість тих чи інших атомів у молекулі, а ще й порядок їхнього зв'язування, тобто брутто-формули не завжди доцільно використовувати для органічних сполук. Електронна формула (або формула Льюїса) дуже схожа на структурну формулу, але в цьому випадку зображають не утворені зв'язки, а електрони, як ті, що утворюють зв'язок, так і ті, що його не утворюють.

Наприклад, уже розглянуту сульфатну кислоту можна записати за допомогою таких формул. Брутто-формула — H₂SO₄ . структурна й електронна формули мають такий вигляд:

Н — О О Н О О

S S

Н — О О Н О О

Структурна формула Електронна формула

Третій постулат Бутлерова. Деякі різні речовини мають однакову хімічну формулу, але різну структуру. Таке явище називають ізомерією. Із проявом ізомерії вперше зіштовхнувся німецький учений Фрідріх Веллер. Він розжарював розчин амоній ціанату (NH₄)₂CNO) й одержав сечовину (NH₂)₂СО). Очевидно, що ці дві сполуки мають однакову брутто-формулу N₂H₄CO, але відповідають різним структурним формулам. Амоній ціанат — типова йонна сполука, а сечовина — ковалентна.

Ці дві сполуки є ізомерами, тобто в 1828 році Веллер провів реакцію ізомеризації амоній ціанату. З явищем ізомерії на значну міру пов'язане величезне різноманіття органічних сполук. Кількість ізомерів з великою швидкістю зростає при збільшенні кількості атомів Карбону. Наприклад, кількість ізомерів бутану С₄Н₁₀ дорівнює 2, декану С₁₀Н₂₂ – 75, а ейкозану С₂₀Н₄₂ — вже 336319.

При послідовному сполученні атоми Карбону здатні утворювати молекули різноманітної форми: лінійні і розгалужені, довгі і короткі, ланцюгові і циклічні. Наприклад:

1. Властивості органічних речовин.

Органічні речовини мають ряд особливостей:

· вони менш стійкі, легко змінюються при нагріванні та в переважній більшості горючі;

· хімічні реакції між органічним речовинами протікають повільніше;

· температура кипіння та плавлення органічних сполук значно нижча, ніж неорганічних;

· характерне явище ізомерії;

· складаються в ряди спільних за складом, будовою та хімічним властивостями речовин, що називаються гомологічними рядами. Кожний наступний член гомологічного ряду відрізняється від попереднього на гомологічну різницю – групу;

· не дивлячись на різноманіття, органічні речовини складаються з невеликого числа хімічних елементів (С, Н, О, N, S, P, Hal);

· нерозчинні або малорозчинні у воді;

· мають молекулярну структуру, тобто складаються з молекул;

· їх розчини не проводять або погано проводять електричний струм, а отже, органічні речовини – слабкі електроліти або зовсім не є електролітами.

1. Порівняльна характеристика органічних та неорганічних сполук.

Властивість	Органічні сполуки	Неорганічні сполуки
Переважний тип хімічного зв’язку	Ковалентний слабополярний	Йонний, ковалентний сильнополярний
Температури плавлення та кипіння	У більшості випадків низькі, до +350ºС	Високі, зазвичай понад +600 ºС
Стійкість при високих температурах	Зазвичай розкладаються на більш прості речовини при температурі близько 300 - 400ºС	Більшість сполук стійкі до кількох тисяч градусів
Розчинність	Добре розчиняються в деяких трагічних розчинниках, рідко у воді	Більшість розчинні у воді
Електричні властивості	Майже всі сполуки – діелектрики і їхні розчини – неелектроліти	Багато речовин добре проводять електричний струм, багато з них у розчиненому або розплавленому стані є електролітами
Швидкість протікання обмінних реакцій	Повільна	Швидка
поширеність	У живій природі (флора, фауна)	У неживій природі (атмосфера, гідросфера, літосфера)

Дата добавления: 2015-10-21