ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные положения теории химического строения веществ из "Общая и неорганическая химия" Молекулой называется наименьшая нейтральная частица вещества, обладающая его химическими свойствами и способная к самостоятельному существованию. Различают одноатомные и многоатомные молекулы (двух-, трехатомные и т.д.). В обычных условиях из одноатомных молекул состоят благородные газы молекулы высокомолекулярных соединений, напротив, содержат много тысяч атомов. [c.56] Ион — заряженная частица, представляющая собой атом или группу химически связанных атомов с избытком электронов (анионы) или недостатком их (катионы). В веществе положительные ионы всегда существуют вместе с отрицательными. Так как электростатические силы, действующие между ионами, велики, то невозможно создать в веществе сколько-нибудь значительный избыток ионов одного знака. [c.56] Свободным радикалом называется частица, обладающая ненасыщенными валентностями, т. е. частица с неспаренными электронами (в разд. 2.5 дано более подробное определение этого понятия на основе электронных представлений). Такими частицами являются, например СНз и ЫНа. В обычных условиях свободные радикалы, как правило, не могут существовать длительное время, поскольку чрезвычайно реакционноспособны и легко реагируют, образуя инертные частицы. Так, два метильных радикала -СШ соединяются в молекулу С Нь (этан). Протекание многих реакций невозможно без участия свободных радикалов. При очень высоких температурах (например, в атмосфере Солнца) единственными двухатомными частицами, которые могут существовать, являются свободные радикалы ( СМ, ОН, -СН и некоторые другие). Много свободных радикалов присутствует в пламени. [c.56] Известны свободные радикалы более сложного строения, которые сравнительно стабильны и могут существовать при обычных условиях, например радикал трифенилметил (СбНз)зС (с его открытия началось изучение свободных радикалов). Одной из причин стабильности трифенилметила являются пространственные факторы - большие размеры фенильных групп препятствуют соединению радикалов в молекулу гексафенилэтана о других причинах см. разд. 2.5. [c.56] Это указывает на то, что в молекуле этилового спирта один атом водорода отличается от всех других. Отсюда следует вывод, что молекула этого соединения имеет первую из приведенных структур. [c.57] Последующие исследования структуры молекул, проведенные с помощью разработанных в XX в. физических методов (некоторые из них рассмотрены ниже), блестяпй подтвердили последовательность расположения атомов в молекулах, найденную с помощью теории А. М. Бутлерова. Таким образом, теория А. М. Бутлерова заложила основы современного учения о строении вещества. [c.57] В настоящее время наряду с химическими методами широко применяются физические методы изучения строения веществ. С помощью прибора для рентгеноструктурного анализа, соединенного с ЭВМ, можно установить за несколько часов строение такого сложного вещества, как хинин, над определением структурной формулы которого более 60 лет работали химики в разных странах. [c.57] Это смещение затухает по мере удаления от атома, вызвавшего индукционный эффект. [c.58] Наконец, теория А. М. Бутлерова объяснила явление изомерии, открытое в 1823 г. Либихом и Велером (Германия) и сыгравшее в свою очередь важную роль в становлении теории химического строения. Изомерия заключается в существовании соединений, имеющих одинаковый состав, но различное строение молекул и отсюда различные свойства. [c.58] Известно два типа изомерии - структурная и пространственная. [c.58] Изучение изомерии наглядно показало правильность теории А. М. Бутлерова. [c.59] Отсутствие или наличие изомеров у данного соединения, их число, указываемое теорией, всегда соответствуют экспериментальным данным. [c.59] Пространственная изомерия подразделяется на оптическую и геометрическую. Объяснение явлению оптической изомерии дал голландский физикохимик Вант-Гофф, который исходил из сте-реохимических представлений. [c.59] Рассмотрим атом углерода, соединенный с четырьмя различными атомами или группами, которые обозначим буквами А, В, О и Е (рис. 1.20). Такой атом называется асимметрическим. Как видно из рис. 1.20, возможны две пространственные структуры - а и б, при этом структура а является зеркальным изображением структуры б такие структуры называют оптическими изомерами. Поскольку все расстояния между атомами, равно как и углы между связями в обеих структурах одинаковы, то химические свойства таких изомеров должны быть тождественными. Однако физические свойства оптических изомеров различны, что позволяет разделять их смеси с помощью физических методов. [c.59] Двойная связь в молекулах этих изомеров препятствует вращению групп СНС1, поэтому данные изомеры не могут переходить друг в друга. У аналогичных соединений с одинарной связью С-С цис-транс-изомерия отсутствует, так как возможен поворот групп вокруг одинарной связи. [c.61] Геометрические изомеры в отличие от оптических изомеров обладают неодинаковыми физическими и химическими свойствами. Так, температуры плавления цис- и /иранс-дихлорэтиленов отличаются более, чем на 30 °С. [c.61] Таким образом, при некоторых особенностях строения молекул оказывается недостаточной информация о последовательности связи атомов - надо знать и их пространственное расположение, т. е. конфигурацию молекул. [c.61] Пространственная изомерия, как и структурная, известна и для неорганических веществ, в частности, она характерна для многих комплексных соединений (см. разд. 2.7). [c.61] Вернуться к основной статье