Основы электронной теории химического строения

Исследование природы химической связи и строения молекул развивалось параллельно с изучением строения атома. К началу двадцатых годов были разработаны основы электронной теории химической связи (Льюис, Коссель, Борн). Квантово-механическая теория ковалентной связи развита Гейтлером и Лондоном (1927). Тогда же получили развитие учение о полярной структуре молекул и теория межмолекулярного взаимодействия. [c.19]

Исследование природы химической связи и строения молекул развивалось параллельно с изучение. строения атома. К началу двадцатых годов текущего столетия Косселем и Льюисом были разработаны основы электронной теории химической связи. Гейтлером и Лондоном (1927) была развита квантовомеханическая теория химической связи. Тогда же получили развитие учение о полярной структуре молекул и теория межмолекулярного взаимодействия. Основываясь на крупнейших открытиях физики в области строения атомов и используя теоретические методы квантовой механики и статистической физики, а также новые экспериментальные методы, такие как рентгеновский анализ, спектроскопия, масс-спектроскопия, магнитные методы, метод меченых атомов и другие, физики и физи-ко-химики добились больших успехов в изучении строения молекул и кристаллов и в познании природы химической связи и законов, управляющих ею. [c.8]

Основы электронной теории химического строения [c.9]

В преподавании органической химии в настоящее время обучение строится на основе современной теории строения, которая слагается из трех теорий бутлеровской теории химического строения и двух дополняющих и развивающих ее теорий — электронной теории и теории пространственного строения. Это обусловлено введением в курс органической химии сложных понятий, связанных с квантовомеханическими и стереохимическими представлениями, часть которых приобретена учащимися еще в курсе неорганической химии. [c.243]

Структура системы теоретических знаний о строении вещества в курсе неорганической и органической химии и их методическое обоснование. Последовательность введения понятий о строении вещества в курсе химии средней школы. Понятия о строении вещества на этапе изучения атомно-молекулярной теории в 8 классе. Развитие понятий о строении вещества на основе электронной теории. Методика изучения вопросов химической связи строения кристаллических решеток в курсе химии 8 класса. Формирование понятий о единой электронной природе химической связи. Системообразующая функция знаний о строении вещества. Создание опорной базы для подготовки учащихся к восприятию органической химии. [c.318]

Во многих других широко распространенных и важных реакциях выделение промежуточного продукта невозможно. Более того, он может существовать лишь в среде и в условиях реакции и иногда только в малых концентрациях однако его роль весьма существенна для процесса в целом. Такие промежуточные продукты играют решающую роль в каталитических реакциях. Их строение нельзя установить обычными методами, так как их невозможно выделить, но его можно вывести на основе общей химической теории, в частности на основе электронной теории химических реакций (см. ниже). Во многих случаях кинетический метод дает указания на появление в реакции такого неустойчивого промежуточного продукта и насчет его некоторых характерных свойств, но, естественно, он ничего не мон ет сказать относительно его строения. Установление строения и условий существования таких промежуточных продуктов является, в основном, одним из существенных аспектов того, что мы называем механизмом реакции. [c.170]

Если учитывать, что все молекулы с огромной скоростью движутся, колеблются, вращаются, претерпевают валентные, деформационные, крутильные колебания связей, сталкиваются между собою под,всеми возможными углами, что в каждой молекуле молниеносно возникают и пропадают флуктуации электронной плотности, — то картина предстанет крайне сложная. Химика спасает то усредненное представление о моле суле, которое он создает в своем воображении, пользуясь всем арсеналом теории строения. Эта усредненная структура оказывается объектом его мысленного манипулирования, когда он вникает в процесс химического превращения. Вот почему теория химического строения является основой для решения динамических вопросов химии, понимания химических процессов и механизмов. [c.156]

Те абитуриенты, которые получили среднее образование незадолго до поступления в вуз (в средней школе, ПТУ или техникуме), довольно хорошо знакомы с материалом органической химии — последним по времени изучения. Поэтому авторы пособия сочли возможным конспективно изложить сведения об основных классах органических соединений, их взаимосвязи, механизмах и важнейших типах превращений. Основой изложения являются теория химического строения органических соединений А. М. Бутлерова, электронные и стереохими-ческие представления. [c.4]

В настоящее время есть все основания считать теорию Бутлерова фундаментальной общехимической теорией строения химических соединений и зависимости свойств их от химического строения. Эта теория — продолжение и развитие атомно-молекулярного учения Ломоносова, являющегося фундаментом всей химии. Спустя столетие после создания теории Бутлерова в результате успешного приложения к химическим объектам методов теоретической и экспериментальной физики стали глубже и полнее понимать само химическое строение. Сегодня химическое строение — это не только порядок валентной связи атомов и их взаимное влияние в веществе, но и направления и прочность связей, межатомные расстояния, распределение плотности электронного облака, эффективные заряды атомов, и т. п. Химическое строение в первую очередь определяется характером химической связи между атомами, связанными непосредственно друг с другом. Поэтому основу теории химического строения составляет учение о химической связи. [c.12]

Теоретической основой курса органической химии является современная теория строения органических веществ. Она включает в себя теорию химического строения А. М. Бутлерова, теорию электронного строения веществ и вопросы стереохимии. Теория строения органических веществ базируется на изученных ранее электронных представлениях, развивает и углубляет их с учетом особенностей содержания курса органической химии, а также уровня подготовленности учащихся. [c.252]

Современная электронная теория в органической химии, разработанная на основе теории химического строения, по-новому освещает вопросы о внутреннем строении органических молекул и о взаимном влиянии атомов и отдельных группировок, составляющих органическую молекулу. На современном этапе своего развития электронная теория еще далеко не совершенна, и многие явления органической химии еще не нашли объяснения С точки зрения электронной теории. Но уже сейчас в этой области достигнуты большие успехи. [c.55]

Идеи Бутлерова и Марковникова послужили основой для развития в органической химии представлений электронной теории, рассматривающих строение молекулы в отношении распределения в ней не только атомных ядер, но и электронной плотности. Изучение взаимного влияния атомов на основе результатов физико-химического исследования вещества и данных о поведении рассматриваемых соединений при химических процессах дает возможность вывести заключение о тех электронных смещениях, которые происходят в молекуле при взаимодействии ее с реагентом. [c.133]

Дедукция в химии в связи со становлением этой науки на прочный теоретический фундамент играет все большую и большую роль. Наиболее широкое применение дедуктивного метода связано с утверждением атомной и молекулярной теории, теории химического строения и внедрения в органическую химию электронных представлений, развития химической термодинамики, кинетики, учения о химическом равновесии. Эти важнейшие теории и учения являются в химии основой для дедуктивного исследования, предсказания и открытия многих частных случаев и химических фактов, в последующем подтверждаемых практикой. [c.301]

В настоящее время создана целая отрасль науки — квантовая химия, занимающаяся приложением вантово-механических методов к химическим проблемам. Однако было бы принципиально ошибочным думать, что все вопросы строения и реакционной способности органических соединений могут быть сведены к задачам квантовой механики. Квантовал механика изучает законы движения электронов и ядер, т. е. законы низшей формы движения, сравнительно с той, которую изучает химия (движение атомов и молекул), а высшая форма движения никогда не может быть сведена к низшей. Даже для весьма простых молекул такие вопросы, как реакционная способность веществ, механизм и кинетика их превращений, не могут быть изучены только методами квантовой механики. Основой изучения химической формы движения матери являются химические методы исследования, и ведущая роль в развитии химии принадлежит теории химического строения. [c.99]

Электронная теория молекулярного строения лежит в основе современной интерпретации химических явлений и, в особенности, взаимного влияния атомов в молекуле, химической реакционной способности и механизмов реакций. [c.9]

В основе химической формы движения лежат квантовые законы, которым подчиняются электроны, атомы и молекулы. В силу этого неотъемлемой составной частью теории химического строения стала квантовая химия, правильно отражающая именно эти свойства материи. [c.27]

Теория химического строения, созданная Бутлеровым около 100 лет назад, благодаря глубине и богатству идей, лежащих в ее основе, и в настоящее время определяет пути развития органической химии и химической промышленности. С другой стороны, бурный расцвет экспериментальной и прикладной химии постоянно создавал и создает возможности дальнейшего развития теории строения. Последние десятилетия характеризуются стремлением химиков глубже осознать природу и характер взаимного влияния атомов в молекулах, природу и характер реакционной способности веществ. Исходя из фактов, накопленных органической химией, опираясь на данные физики, подтверждая свои основные выводы квантово-химическими расчетами, химики и физики не только подошли к пониманию природы химической связи, но и смогли в известной мере вскрыть природу и механизм некоторых сторон взаимного влияния атомов в молекулах. Опираясь прежде всего па факты, химики с несомненностью установили, что распределение и способность к перераспределению электронной плотности молекул находятся в тесной связи с реакционной способностью молекул. Отсюда были постепенно выявлены различные механизмы взаимного влияния атомов — статический и динамический индукционный эффекты, эффекты статического и динамического сопряжения. Реальность этих механизмов взаимного влияния атомов, с моей точки зрения, неоспорима. Наличие этих механизмов вытекает из опыта и подтверждается пе только квантово-химическими соображениями, но и громадным фактическим материалом органической химии. Выявление этих механизмов [c.99]

Книга всесторонне и доходчиво, а самое главное методологически правильно знакомит с теорией химической связи и результатами ее применения к описанию строения и свойств соединений различных классов. Сначала изложены доквантовые идеи Дж. Льюиса о валентных (льюис овых) структурах и показано, что уже на основе представлений об обобществлении электронных пар и простого правила октета при помощи логических рассуждений о кратности связей и формальных зарядах на атомах удается без сложных математических выкладок, как говорится на пальцах , объяснить строение и свойства многих молекул. По существу, с этого начинается ознакомление с пронизывающими всю современную химию воззрениями и терминами одного из двух основных подходов в квантовой теории химического строения-метода валентных связей (ВС). К сожалению, несмотря на простоту и интуитивную привлекательность этих представлений, метод ВС очень сложен в вычислительном отношении и не позволяет на качественном уровне решать вопрос об энергетике электронных состояний молекул, без чего нельзя судить о их строении. Поэтому далее квантовая теория химической связи излагается, в основном, в рамках другого подхода-метода молекулярных орбиталей (МО). На примере двухатомных молекул вводятся важнейшие представления теории МО об орбитальном перекрывании и энергетических уровнях МО, их связывающем характере и узловых свойствах, а также о симметрии МО. Все это завершается построением обобщенных диаграмм МО для гомоядерных и гете-роядерных двухатомных молекул и обсуждением с их помощью строения и свойств многих конкретных систем попутно выясняется, что некоторые свойства молекул (например, магнитные) удается объяснить только на основе квантовой теории МО. Далее теория МО применяется к многоатомным молекулам, причем в одних случаях это делается в терминах локализованных МО (сходных с представлениями о направленных связях метода ВС) и для их конструирования вводится гибридизация атомных орбиталей, а в других-приходится обращаться к делокализованным МО. Обсуждение всех этих вопросов завершается интересно написанным разделом о возможностях молекулярной спектроскопии при установленни строения соединений здесь поясняются принципы колебательной спектро- [c.6]

Содержание современного курса органической химии весьма велико по объему и достаточно сложно. В связи с этим следует еще раз напомнить о том, что основой успешного усвоения материала является в первую очередь глубокое понимание теории химического строения А. М. Бутлерова, что позволит читателю сознательно подойти к каждой структурной формуле органического соединения и по ней представить себе его физические и химические свойства. В то же время надо всегда помнить о том, что только по одной структурной формуле, верно, но не всегда полно отражающей действительное строение молекулы, нельзя представить себе такие важные факторы, влияющие на свойства молекулы, как, например, ее электронное строение, пространственное расположение атомов в ней и др. [c.393]

В предыдущей главе было рассмотрено электронное строение атомов и периодическая система элементов Менделеева. Следующим шагом в понимании строения вещества служит выявление взаимодействия между атомами, т.е. выяснения такого понятия, как химическая связь. Фундаментальной основой химической связи явилась теория химического строения А. М. Бутлерова (1861 г.), согласно которой свойства соединений зависят от природы и числа составляющих их частиц и химического строения. Эта теория нашла подтверждение не только для органических, но и неорганических веществ, поэтому ее следует считать фундаментальной теорией химии. Более подробно теория Бутлерова применительно к органическим соединениям будет рассмотрена в гл. 13. [c.35]

Ряд количественных закономерностей и теоретических по- строений, являющихся результатом многолетнего развития фи-зической органической химии, возникли на основе классической теории химического строения, электронной теории, химической термодинамики, химической кинетики и теории активированного состояния. Наиболее важным результатом такого синтеза является заметный прогресс в теории строения молекул. Поскольку последнее оказывает существенное влияние на кинетические и термодинамические параметры химических процессов, неизбежно должна была возникнуть необходимость количественной оценки влияния на эти параметры структурных единиц, входящих в состав молекул. То же самое относится и к реакционной среде (растворителю). [c.10]

С введением в органическую химию электронных представлений, основанных на понятии ковалентной связи, как мы уже говорили, возникла современная теория химического строения. Правда, это не значит, что классическая, т. е. безэлектронная, теория химического строения сошла со сцены. Такой вывод был бы совершенно ошибочен. Будучи более грубым приближением к действительности, чем электронные теории, классическая теория продолжает верно служить органической химии. На классическую теорию в первую очередь опираются при исследовании строения природных веществ, к ней и классической стереохимии обращается почти вся синтетическая химия, она лежит в основе систематики и номенклатуры сотен тысяч органических соединений. Более того, применяя различные корреляционные соотношения и, в частности, прибегая к представлению о типах и подтипах связей, можно создать феноменологические теории зависимости между химическим строением и разнообразными физическими и физико-химическими свойствами органических молекул. Эти зависимости имеют уже количественную формуй. [c.351]

Те абитуриенты, которые получили среднее обра(зсзание незадолго до поступления в вуз (в средней школе, ПТУ или техникуме), довольно хорошо знакомы с материалом органической химии — последним по времени изучения. Поэтому авторы пособия сочли возможным конспективно изложить сведения об основных классах органических соединений, их взаимосвязи, механизмах и важнейших типах превращений. Основой изложения являются теория химического строения органических соединений А. М. Бутлерова, электронные и стереохимические представления. По мнению авторов, настоящее краткое конспективное изложение материала химии, данное в определенной системе, позволит учащимся и абитуриентам овладеть вопросами программы не только на репродуктивном, но и на творческом уровне. [c.4]

Концепция гибридизации и гибридные состояния валентной электронной оболочки связанных атомов является основой классической теории химической связи, называемой теорией локализованных пар или теорией валентных связей. Эта теория использует описание электронного строения молекул с помощью двухэлектронной химической связи. В двухатомной молекуле такая связь образуется за счет спаривания двух электронов с антипарал-лельными спинами, по одному электрону от каждого из атомов [c.53]

Открытие электронов и появление теории Бора (1913) строения атома способствовали дальнейшему развитию теории химического строения, так как в органическую химию были введены электронные представления. Одну из первых электронных гипотез в органической химии выдвинул в России в 1914—1916 г. А. М. Беркенгейм. В основе его взглядов лежали электростатические представления. Согласно гипотезе А. М. Беркеигейма, углерод выполняет смешанные функции, являясь электроположительным по отношению к таким атомам, как хлор, и электроотрицательным по отношению к таким атомам, как водород. Эти смешанные функции атом углерода выполняет одновременно по отношению к разным атомам, с которыми он связан. Согласно теории А. М. Беркеигейма, химическая связь осуществляется одним электроном. В неорганических соединениях этот электрон может пол--ностью перейти от одного атома к другому, после чего атомы будут удерживаться только электростатическими силами. В органических молекулах валентный электрон полностью не переходит от одного атома к другому, а только смещается по направлению к одному из них, например, от углерода к хлору, от водорода к углероду и т. п.. [c.29]

В заключение следует кратко остановиться на вопросе о способах написания структурных формул, так как богатство идей, лежащих в основе теории химического строения Бутлерова, находилось и все еще находится в известном разрыве с теми способами отображения строения молекул, которыми располагает органическая химия. Это проявляется наиболее отчетливо при наличии в молекулах сопряженных систем связей и неподо-.иепных электронных пар, когда взаимное влияние атомов, сказывающееся особенно сильно, не находит должного отображения в обычных структурных формулах. ТЗедь ири помощи последних невозможно сколько-нибудь правильно отображать строение, а также степень и характер взаимного влияния атомов в таких соединениях, как, например, трополоны, цианины, некоторые циклические бетаины, ароматические углеводороды и их ироиз-водные. [c.101]

Решающим доказательством какого-либо воззрения служит свидетельство истории науки , о чем часто говорил Бутлеров, т. е. практика в самом широком смысле слова. Это свидетельство заг лючается в том, что выдвинутое положение, обобщение, закономерность с течением времени становится отправной точкой н основой для дальнейшего нлодотворно1 о развития теоретических представлений. Таким образом, успехи теории химического строения говорили о правильности понятий об атомности и связа а гомов друг с другом. Стереохимия и учение о таутомерии являлись свидетельствами правильности взглядов классической теории химического етроения, а современная теория электронных смещений говорит о прави.ль-ности классической теории взаимного влияния атомов. [c.389]

Дальнейшие успехи органической химия возможны только в результате внедрения марксизма в химию, в результате творческого развития материалистической теории химического строения А. М. Бутлерова. Нужно навести порядок с теми понятиями, которые мы применяем в хи-мии. А. М. Бутлеров обобщил факты химии в понятия химии — в строй ную теорию, которая и сейчас является для нас основой. Бутлеровские ионятия мы, в наш век электронных представлений и атомной энергии, считаем правильными, ибо они проверены почти столетним периодом практики. Однако какие же новые понятия химии мы предлагаем как понятия, которые дальше развивают теорию Бутлерова [c.402]

Учение о взаимном влиянии атомов в электронной интерпретации дало возможность лучше разобраться в реакционной способности органических веществ. Нейтронографические исследования, наряду с использованием метода радиоактивных индикаторов ( меченые атомы ) и определением дипольных моментов, позволили весьма глубоко проникнуть в строение органических веществ. Были уточнены некоторые данные классической стереохимии, измерены межатомные расстояния в органических молекулах. Квантовая механика внесла в органическую химию представления о а-П п-связях и об изменении электронной плотности в различных частях молекулы. Это в свою очередь позволило объяснить многие правила химико-органических превращений, ранее открытые эмпирическим путем, а также сделать ряд новых научных предсказаний. Важно подчеркнуть, что квантовохимические представления в большинстве случаев подтвердили выводы, к которым химики-оргапики пришли раньше на основе теории химического строения, взаимного влияния атомов и тетраэдрической модели углерода. Это обстоятельство говорит о том, что бутлербвская теория была и остается самым крупным завоеванием органической химии. [c.36]

В настоящее время особое значение приобретают понятия органической химии, отражающие ее специфику как иаукрг об углероде, углеродистых соединениях и их превращениях. В связи с вскрытой порочностью теории электронного резонанса, покоящейся на враждебной нам основе — идеализме-махизме, особое значение приобретают понятия теории химического строения органической химии, основоположником которой является А. М. Бутлеров. [c.404]

В свете излон<енного утверждение О. А. Реутова, что В. В. Марковников первый подметил важность закона взаимного влияния атомов, приобретает и другое значение, а именно попытку обеднить содержание, глубину понятия теории химического строения, что является недопустимым. История показала жизненность основных понятий теории Бутлерова, и его вклад в дело познания природы огромен. Теория химического строения требует развития, и, естественно, она долн на обогащаться в свете последних достижений наук. Это развитие теории, как показала ншзнь, осуществляется только в том случае, если оно покоится па материалистической основе. Только потому у нас было мало широких обобщений, что некоторая часть советских химиков была увлечена бесплодной, покоящейся на идеалистической осиове концепцией резонанса, или мезомерии, мешавшей настоящему, а не мнимому, развитию теоретической органической химии. Г сожалению, О. А. Реутов не одинок. Так, Д. Н. Курсанов в предисловии к кнш е Ремика Электронные представления в органической химии , изданной в 1950 г., все поставил, как говорят, па голову . Так, он пишет Еще на заре современной органической химии — в период, непосредственно примыкающий к величайшему событию в ее истории — появлению теории строения, в создании которой первенствующая роль принадлежит гениальному А. М. Бутлерову, в 1869 г. замечательный ученю и соратник А. М. Бутлерова В. В. Марковников впервые поставил проблему о взаимном влиянии атомов в химических соединениях (курсив мой.— А. М.). [c.406]

Действительное развитие теории валентности не было возможно до тех пор, пока после 1913 г. не было установлено значение атомного номера и Коссель и Льюис в 1916 г. не заложили основы современной теории химических связей. Коссель указал, что элементы, число электронов у которых близко к числу электронов у инертных газов, достигают устойчивой электронной конфигурации этих последних, теряя или приобретая соответствующее число электронов. Например, сера и хлор требуют добавления двух и одного электронов соответственно, а Са и К достигают аргоновой структуры, теряя два или один электрон, в результате чего образуются ионы S -, С1 , К" " и Са +. Связи в таких солях, как КС1 и aS, будут, следовательно, вызываться электростатическим притяжением между составляющими ионами. Такое объяснение было вполне достаточно для элементов, недалеко отстоящих от инертных газов, так как существование подобных ионов было уже известно. Однако по отношению к молекуле СН4 было не столь правдоподобнп полагать, что она имеет строение С - Свойства метана резко отличаются от свойств такой соли, как КС1. Теория Льюиса дополнила теорию Косселя и, как уже упоминалось, постулировала, что электрон может быть поделен между атомами, причем два поделенных электрона осуществляют химическую связь между ними, [c.58]

В то время еще не было возможности понять самый механизм химических процессов и образования молекул из атомов. Толька с развитием учения о строении атома оказалось возможным прийти к более точным представлениям о процессах соединения атомов в молекулы и о структуре самих молекул. Отметим, что-представления об электронной природе валентности были еще в 1908 г. четко сформулированы В. Я. Курбатовым. Эти представления развивались Л. В. Писаржевским (1914), применившим их к окислительно-восстановительным процессам, и А. М. Беркен-геймом (1915), излагавшим на их основе курс органической химии, Косселем и Льюисом (1916), давшими основы электронной теории валентности, и другими. [c.55]

Двумя основными методами в теории химической связи являются метод валентных связей и метод молекулярных орбиталей . Известно, что, несмотря на внешнюю разницу в подходах, эти методы но суш еству отличаются исходными позициями приближения к более разработанным формам, в которых они становятся идентичными. А именно, в методе валентных связей преувеличивается, а в методе молекулярных орбиталей недооценивается электронная корреляция (снижение вероятности одновременного нахождения двух электронов в одном и том же месте, вызванное межэлектронным отталкиванием). Естественно поэтому, что оба метода в большинстве случаев приводят к согласуюш имся выводам. Однако, несмотря на отсутствие принципиальной разницы, между обоими методами существует большая разница с точки зрения их практического использования. Сравнительная простота молекулярно-орбитальных расчетов привела к их подавляющему чрличественному преобладанию. А это обстоятельство привело в свою очередь к использованию метода молекулярных орбиталей и в качестве языка для обсуждения свойств молекул, не опирающегося на проделанный расчет. Между тем в качестве основы для создания такого языка метод валентных связей обладает несомненным преимуществом. Действительно, концепция резонанса — основанная на методе валентных связей качественная теория химического строения — оперирует, с соблюдением определенных правил , валентными структурами. В выборе валентных структур и в суждении о них можно руководствоваться химической интуицией, поскольку они представляют собой пусть фиктивные, но молекулоподобные многоэлектронные системы. Напротив, в качественных рассуждениях, использующих молеку-лярщде орбитали, интуиция химика, опирающаяся на звание свойств молекул и химических связей, а не орбиталей, бессильна. И все же при обсуждении свойств органических комплексов переходных металлов предпочтение отдается молекулярно-орбитальному языку, а не языку теории резонанса. Объясняется это непомерно большим числом резонансных структур, необходимых для резонансного описания комплексов . [c.10]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология