Органические вещества. Теория химического строения

Весь курс мы изучали неорганические вещества. Но большинство известных веществ — десятки миллионов — органические. Из них состоят наши тела, пища, одежда, лекарства, пластмассы, топливо. В 9 классе знакомятся только с началами органической химии, но и они объясняют очень многое вокруг нас.

Органические вещества

Название возникло в начале XIX века, когда считалось, что такие вещества могут образовываться только в живых организмах под действием особой жизненной силы. В 1828 году немецкий химик Фридрих Вёлер получил из неорганического вещества мочевину — типичный продукт живого организма, и эта уверенность пошатнулась. Сегодня органические вещества определяют как соединения углерода, кроме самых простых: оксидов углерода, угольной кислоты и карбонатов, карбидов, которые относят к неорганическим.

Кроме углерода, в органические вещества чаще всего входят водород, кислород и азот. Атомы в них связаны ковалентными связями, а сами вещества обычно имеют молекулярное строение (тема 3.2). Поэтому органические вещества, как правило, легкоплавки, летучи, горючи, многие не растворяются в воде. Углерод в органических соединениях всегда четырёхвалентен, а его атомы способны соединяться друг с другом в длинные цепи, разветвлённые и замкнутые в кольца. Отсюда и огромное разнообразие органических веществ.

Теория химического строения

Порядок в органическую химию внёс русский химик Александр Михайлович Бутлеров. В 1861 году он изложил теорию химического строения, главные положения которой таковы. Атомы в молекулах соединены в определённом порядке в соответствии с их валентностью; этот порядок называют химическим строением. Свойства вещества зависят не только от того, какие атомы и сколько их входит в молекулу, но и от её строения. Строение молекулы можно установить по химическим свойствам вещества. Атомы в молекуле влияют друг на друга.

Строение показывают структурными формулами, в которых каждая связь изображена чёрточкой. Например, у этана структурная формула \(\ce{CH3-CH3}\): два атома углерода связаны друг с другом, и у каждого ещё по три атома водорода.

Изомеры

Теория Бутлерова объяснила загадку, над которой бились химики: почему вещества с одинаковым составом бывают совершенно разными. Изомеры — это вещества с одинаковым составом молекул, но разным строением и поэтому разными свойствами. Состав \(\ce{C2H6O}\) имеют два вещества: этиловый спирт \(\ce{CH3-CH2-OH}\) — жидкость, кипящая при 78 °C и смешивающаяся с водой, и диметиловый эфир \(\ce{CH3-O-CH3}\) — газ. Состав \(\ce{C4H10}\) имеют бутан с неразветвлённой цепью и изобутан с разветвлённой.