Основные положения теории строения А.М. Бутлерова

     При заполнении атомных орбиталей электронами соблюдаются три основные правила.

     Принцип устойчивости. АО заполняются электронами  в порядке повышения их энергетических уровней:  

1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d ... 

     Принцип Паули. На одной АО могут находиться не более двух электронов с противоположными спинами.

     Правило Хунда. На АО с одинаковой энергией, так называемых вырожденных орбиталях, электроны располагаются по одному с параллельными спинами. 

Электронные конфигурации 

     В химических превращениях принимают участие  электроны внешнего электронного уровня - валентные электроны.

     Наиболее  распространенные в органических соединениях  элементы (элементы-органогены) относятся  в основном ко 2-му (C, N, O) и 3-му (P, S, Cl) периодам Периодической системы. Валентными электронами этих элементов являются 2s-, 2р- и 3s-, 3р-электроны, соответственно. 

Валентные электроны  элементов-органогенов. 

    4. Значение теории  А.М. Бутлерова 

    Теория  химического строения позволила  объяснить многие факты, накопившиеся в органической химии в начале второй половины ХIХ в., доказала, что с помощью химических методов (синтеза, разложения и других реакций) можно установить порядок соединения атомов в молекулах (этим самым была доказана возможность познания строения вещества).

      Она  внесла новое в атомно-молекулярное  учение (порядок расположения атомов  в молекулах, взаимное влияние  атомов, зависимость свойств от  строения молекул вещества). Теория рассматривала молекулы вещества как упорядоченную систему, наделенную динамикой взаимодействующих атомов. В связи с этим атомно-молекулярное учение получило свое дальнейшее развитие, что имело большое значение для науки химии.

      Также  дала возможность предвидеть  свойства органических соединений  на основании строения, синтезировать новые вещества, придерживаясь плана.

      Теория  позволила объяснить многообразие  органических соединений, дала мощный  толчок синтезу органических  соединений, развитию промышленности  органического синтеза (синтез  спиртов, эфиров, красителей, лекарственных  веществ и др.).

      Отметим  некоторые аспекты мировоззренческого  значения теории химического строения.

      По  своему содержанию теория химического  строения – материалистическая. В ней утверждаются материальность мира и возможность его познания, которые проявляются в признании реально существующих атомов и молекул, в возможности познания их строения (химического и пространственного) и свойств. Химическая формула молекулы вещества, следовательно, отражает реально существующую молекулу, связь в ней атомов.

      Разработав теорию и подтвердив правильность ее синтезом новых соединений А.М. Бутлеров не считал теорию абсолютной и неизменной. Он утверждал, что она должна развиваться, и предвидел, что это развитие пойдет путем разрешения противоречий между теоретическими знаниями и возникающими новыми фактами.

      Теория  химического строения, как и предвидел  А.М. Бутлеров, не осталась неизменной. Дальнейшее ее развитие шло главным образом в двух взаимосвязанных направлениях.

      Первое из них было предсказано самим А.М.Бутлеровым

Он считал, что наука в будущем сможет устанавливать не только порядок соединения атомов в молекуле, но и их пространственное расположение. Учение о пространственном строении молекул, называемое стереохимией (греч. «стереос» - пространственный), вошло в науку в 80-х годах прошлого столетия. Оно позволило объяснять и предсказывать новые факты, не вмещавшиеся в рамки прежних теоретических представлений.

      Второе  направление связано с применением  в органической химии учения  об электронном строении атомов, развитого в физике ХХ века. Это учение позволило понять природу химической связи атомов, выяснить сущность их взаимного влияния, объяснить причину проявления веществом тех или иных химических свойств. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Заключение

     В начале девятнадцатого века среди западных химиков безраздельно господствовала электрохимическая теория Дэви —  Берцелиуса.

     В тридцатых  годах своими работами французский  химик Ж. Б. Дюма нанес удар по теории Дэви — Берцелиуса, выдвинув для  органических соединений свою, так  называемую, теорию типов.

     В дальнейшем огромным шагом вперед в проблеме развития основных химических понятий  явилась так называемая унитарная  система, или теория французских  химиков, Ш. Жерара и О. Лорана.

     Великий реформатор химии, как иногда называли Шарля Фредерика Жерара (1816—1856), пришел к убеждению, что химические явления начинаются лишь тогда, когда вещество изменяется, т. е. перестает существовать как таковое.

     Известный химик Август Кекуле подошел вплотную к проблеме строения органических соединений, имея отправным пунктом атомность или валентность элементов, но решительного шага в этом направлении не сделал.

     И хотя чувствовалось приближение нового периода в развитии химии, но нужен  был гений Бутлерова, чтобы совершить  прорыв.

     Бутлеров  А. М. - знаменитый русский химик и  видный общественный деятель (1828 - 86). Первоначальное воспитание Бутлеров получил в Казани.

     В начале 1868 г. Бутлерова пригласили, по инициативе профессора Д.И. Менделеева, в Петербургский  университет, где с февраля 1869 г. он начал чтение лекций, а в 1870 г. устроил в университете отделение  химической лаборатории для специальных  работ по органической химии.

     Бутлеров  образовал и оставил после  себя в России целую школу исследователей по органической химии, разрабатывавших  эту науку в духе идей и приемов  своего учителя.

     После 1861 г. Бутлеров выступает с рядом  теоретических и критических  статей, в которых излагаются им главнейшие основания учения о "Химическом строении веществ".

     Кроме того, можно указать и на общедоступную брошюру Бутлерова - "Основные понятия в химии", изданную в год смерти (в марте 1886 г.).

      Основные положения теории строения А.М. Бутлерова:

1.     Атомы  в молекулах соединены друг  с другом в определенной последовательности  согласно их валентностям.

2.     Химическое  строение можно устанавливать  химическими методами.

3.     Свойства  веществ зависят от их химического строения.

4.     По  свойствам данного вещества можно  определить строение его молекулы, а по строению молекулы - предвидеть свойства.

5.     Атомы  и группы атомов в молекуле  оказывают взаимное влияние друг на друга.

     Теория  Бутлерова явилась научным фундаментом  органической химии и способствовала быстрому ее развитию. Опираясь на положения  теории, А.М. Бутлеров дал объяснение явлению изомерии, предсказал существование  различных изомеров и впервые  получил некоторые из них.

     Формула строения (структурная формула) описывает  порядок соединения атомов в молекуле, т.е. ее химическое строение.

     Различие веществ обусловлено не только разным качественным и количественным элементным составом, но и разным химическим строением, которое можно отразить лишь структурными формулами.

     В основе изомерии, как показал А.М. Бутлеров, лежит различие в строении молекул, состоящих из одинакового набора атомов. Таким образом, изомерия - это явление существования соединений, имеющих одинаковый качественный и количественный состав, но различное строение и, следовательно, разные свойства.

     Структурные изомеры - соединения одинакового качественного  и количественного состава, отличающиеся порядком связывания атомов, т.е. химическим строением.

     Пространственные  изомеры (стереоизомеры) при одинаковом составе и одинаковом химическом строении различаются пространственным расположением атомов в молекуле.

     Применение  электронной теории строения атома  и химической связи в органической химии явилось одним из важнейших  этапов развития теории строения органических соединений. Понятие о химическом строении как последовательности связей между атомами (А.М. Бутлеров) электронная  теория дополнила представлениями  об электронном и пространственном строении и их влиянии на свойства органических соединений.

     Электрон  имеет двойственную природу. В разных экспериментах он может проявлять  свойства как частицы, так и волны. Электрон может находиться в любой точке пространства, но с разной вероятностью. Часть пространства, в котором велика вероятность нахождения электрона, называют орбиталью или электронным облаком.

     Атомная орбиталь - область наиболее вероятного пребывания электрона (электронное облако) в электрическом поле ядра атома.

     Для элементов 1-го периода (Н, He) характерна одна АО - 1s.

     В элементах 2-го периода электроны занимают пять АО на двух энергетических уровнях.

     Принцип Паули. На одной АО могут находиться не более двух электронов с противоположными спинами.

     Правило Хунда. На АО с одинаковой энергией, так называемых вырожденных орбиталях, электроны располагаются по одному с параллельными спинами.

     Атомные орбитали (АО) разных типов отличаются друг от друга формой и энергией и обозначаются символами: s, p, d, f и т.д.

     Атомные орбитали s-типа имеют форму сферы.

     р-АО имеют форму объемной восьмерки (гантели), направленной по оси x, y или z.

     При заполнении атомных орбиталей электронами соблюдаются три основные правила:

     1) Принцип устойчивости. АО заполняются электронами в порядке повышения их энергетических уровней

     Принцип Паули. На одной АО могут находиться не более двух электронов с противоположными спинами.

     Правило Хунда. На АО с одинаковой энергией, так называемых вырожденных орбиталях, электроны располагаются по одному с параллельными спинами.

     Также дала возможность предвидеть свойства органических соединений на основании  строения, синтезировать новые вещества, придерживаясь плана.

     Теория  химического строения позволила  объяснить многие факты, накопившиеся в органической химии в начале второй половины ХIХ в., доказала, что с помощью химических методов (синтеза, разложения и других реакций) можно установить порядок соединения атомов в молекулах.  
 

Список  использованной литературы 

  

1. http://school33nn.siteedit.ru/page20

 
  

2. http://works.tarefer.ru/94/100258/index.html

 
  

3. http://brokhaus.narod.ru/b/0725.htm

 
  

4. http://lib.co.ua/encicl/100sciency/100sciency.txt

 

5. http://slovari.yandex.ru/теория%20бутлерова/БСЭ/Химического%20строения%20теория/