Изучение зависимости химических свойств органических соединений от их химического строения

Теория химического строения. Фундаментальная задача химии — изучение зависимости между химическим строением вещества и ею свойствами. Свойства вещества являются функцией его химического строения. До А.М.Бутлерова считали, что свойства вещества определяются его качественным и количественным составом. Он впервые сформулировал основное положение своей теории химического строения так химическая натура сложной частицы определяется натурой элементарных составных частиц, количеством их и химическим строением. Это знаменитое положение может быть по праву названо законом Бутлерова и приравнено к фундаментальным законам химии. В "переводе" на современный язык закон Бутлерова утверждает, что свойства молекулы определяются природой составляющих ее атомов, их количеством и химическим строением молекулы. Таким образом, первоначально теория химического строения относилась к химическим соединениям, имеющим молекулярную структуру. Это одна из причин, почему она считалась теорией строения органических соединений. Между тем сам Бутлеров считал созданную им теорию химического строения (1861) общехимической теорией и для ее обоснования пользовался примерами как органической, так и неорганической химии. [c.9]

Исследованиями ученых многих стран установлено, что к соединениям переменного состава относятся не только оксиды, но н субоксиды, халькогениды, силициды, бориды, фосфиды, нитриды, многие другие еорганические вещества, а также органические высокомолекулярные соединения. Во всех случаях, когда сложное вещество имеет молекулярную структуру, оно представляет собой соединение постоянного состава с целочисленными стехиометриче-скими индексами. Некоторые ионные кристаллы и даже атомные кристаллы и металлы могут также подчиняться законам стехиометрии. Но в случае немолекулярных кристаллов, как отмечает Б. Ф. Ормонт, уже не молекула, а фаза т. е. коллектив из Л/о (числа Авогадро) атомов, определяет свойства кристаллической решетки . Он предлагает для подобных веществ расширить формулировку закона постоянства состава Если... в твердом агрегатном состоянии соединение не имеет молекулярной структуры, то в зависимости от строения атомов и вытекающего отсюда строения фазы и характера химической связи в ней состав соединения и его свойства могут сильно зависеть от путей синтеза. Даже при одном и том же составе свойства могут сильно зависеть от условий образования . Б. Ф. Ормонт подчеркнул необходимость исследования зависимости условия образования—состав — строение — свойства,— направленного. на установление связи между условиями образования, химическим и фазовым составом системы, химическим составом и строением отдельных фаз и их свойствами. Нетрудно заметить, что добавление к обычной формуле, закона постоянства состава слов состав срединения зависит от условий его образования ,— лишает закон постоянства состава его смысла. В то же время указание на важность изучения в связи с проблемой стехиометрии не только состава, но и строения твердых веществ представляется очень существенным. [c.165]

ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ОТ ИХ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ [c.158]

Обратимся теперь к современной стереохимии. Рассмотрим в первую очередь ее, если можно так сказать, параметрический аспект. Методы изучения геометрии молекул дали очень много материала по межатомным расстояниям и валентным углам. В связи с этим появились феноменологические обобщения этого материала при помощи эмпирических формул, путем установления зависимостей между этими параметрами и типами и подтипами связей, а также посредством аддитивных схем, построенных на понятиях ковалентного и вандерваальсова радиуса. Те же физические методы исследования позволили установить, например, и строение наиболее устойчивых поворотных изомеров, обусловленных существованием потенциалов торможения вокруг простой С — С- связи, и даже величину этих потенциалов. С другой стороны, те же методы вместе с совокупностью данных, полученных химическими способами исследования, позволили далеко продвинуть вперед учение о конформациях циклогексана, его производных и других алициклов и подготовить почву для введения конформационного анализа, занимающегося изучением Зависимости свойств молекул от строения преимущественных конформаций. Далее, было установлено искажение требуемого классическими или даже электронными теориями копланарного строения многих типов соединений. Сюда относится отступление от копланарности алициклов — циклобутана и циклопентана — и молекул с сопряженной системой связей, причем характер такого искажения,например,в случае дифенила,бензфенантрена,гексаметилбензола и их аналогов неодинаков и обусловлен игрой различных структурных факторов. Характерной чертой, в буквальном смысле слова, современной стереохимии является также изучение пространственного строения органических радикалов и ионов, а также, хотя и в меньшей степени — здесь больше гипотез, и переходных комплексов. [c.353]

Итак, история химии полимеров показывает, что на определенном этапе развития этой области навстречу структурным представлениям и классическим методам органического синтеза направляются кинетические исследования. На основе детального изучения механизма и промежуточных продуктов реакций полимеризации — в частности, радикалов — кинетика дает широкие возможности управления синтезом с доведением процесса до заданных веществ — полимеров, олигомеров или теломеров. Кинетика приступает к решению проблемы, которая длительное время составляла главный предмет структурной химии, — проблемы зависимости свойств вещества от его химического строения. Это, видимо, следует рассматривать как шаг на том нути, который в свое время предвидел Бутлеров Рациональнее всего допустить, — говорил он, — что в дальнейшем развитии химии, с уяснением динамических отношений в химических соединениях, теория химического строения (как менее общая) войдет, как часть, в химическую динамику... [44]. [c.86]

Во второй половине XIX в. Копп и некоторые другие химики приступили к систематическому изучению зависимости физических свойств от состава органических соединений. Накануне создания теории химического строения Копп писал Связь между физическими свойствами и химическим составом и точное определение этих свойств может в некоторых случаях служить контролем для верного определения состава, так что знание свойств физических иногда прямо подтверждает знание свойств химических [1 с. 8]. [c.193]

Выяснение различия между двумя категориями реакций значительно продвинуло вперед изучение зависимости химических свойств органических соединений от строения этих соединений. Оно привело к установлению следующего важнейшего принципа законы, определяющие связь между строением и реакционной способностью молекул, неодинаковы для каждой из этих двух категорий реакций. [c.59]

Второй путь, по которому идут химики-органики, связан с синтезом и изучением большого числа органических соединений, за которым следуют попытки обобщить опытные данные на основе теоретических принципов. Часто знание строения и свойств природных веществ оказывается важным для определения общего характера соединений, заслуживающих изучения. Конечной целью этого направления органической химии является полное понимание физических и химических свойств, а также физиологической активности веществ как функции их молекулярного строения. В последние годы химики достигли значительных успехов в установлении зависимости физических и химических свойств веществ от строения их молекул. Однако к настоящему времени только начата разработка огромной важности проблемы установления соотношения между строением и физиологической активностью. Эта проблема продолжает оставаться одной из величайших и наиболее важных задач науки, и ее предстоит решить новому поколению ученых. [c.356]

Значительно позднее молекулярной рефракции началось изучение зависимости между дисперсией органических соединений и их строением. Хотя Брюль подметил, что ненасыщенные соединения обладают большей дисперсией, чем насыщенные, все же сначала он пришел к выводу, что вообще пока еще нет никакого видимого отношения между силой дисперсии и химическим строением [61, стр. 30]. Однако, полемизируя с Брю-лем, Гладстон высказался в том духе, что дисперсия представляет свойство, аналогичное рефракции и способное подобным же образом бросить свет на химическое строение [67, стр. 410]. Затем и сам Брюль показал, что дисперсия зависит от строения еще в большей степени,чем рефракция [68, стр. 190]. [c.197]

Второй путь, по которому идут химики-органики, связан с синтезом и изучением большого числа органических соединений синтез сопровождается обобщением опытных данных на основе теоретических принципов. Часто знание строения и свойств природных веществ оказывается важным для определения общего характера соединений, заслуживающих изучения. Конечной целью этого направления органической химии является полное понимание физических и химических свойств, а также физиологической активности веществ как функции их молекулярного строения. В настоящее время химики достигли значительных успехов в определении зависимости физических и химических свойств веществ от строения их молекул. Однако [c.462]

Из сказанного видно, что изучение электронного строения Л1е-тодом мезомерии позволило иногда вполне убедительно, а иногда, как в последнем прилшре, не вполне убедительно, показать плодотворность применения молекулярных диаграмм для истолкования и предсказания химических свойств ненасыщенных органических (преимущественно ароматических) соединений. Но, по-видимому, еще более обещающими оказались эти работы прп решении той задачи, ради которой они были первоначально предприняты, а именно в выяснении зависимости между электронным строением и канцерогенностью. [c.265]

Установление строения молекулы на основании физических свойств вещества. Согласно общему положению теории химического строения, все химические свойства вещества зависят от строения его мол екул. Изучение физических свойств органических соединений показало, что и физические свойства вещеста находятся в тесной зависимости от строения их молекул. [c.95]

В отличие от закономерностей в изменениях химических свойств, изменения физических свойств могут быть выражены точным цифровыми величинами. Изучение физических свойств различных органических соединений во многих случаях привело к нахождению закономерностей их изменения в зависимости от строения, выражаемых более или менее точными математическими формулами. Эти закономерности излагаются в курсах физической химии. Здесь мы дадим лишь весьма краткие представления о некоторых из них, чтобы показать важность изучения физических свойств органических веществ для установления их строения. [c.534]

Изучение этих специфических форм и корреляций между их химическим и электронным строением, с одной стороны, и их реакционной способностью, с другой — одна из центральных задач теории катализа. В сколько-нибудь общем виде она пока далека от разрешения, хотя можно считать установленной роль определенных форм в отдельных группах реакций. Так, например, при изучении различных органических реакций на алюмосиликатных катализаторах на основании химических данных довольно давно пришли к выводу о существовании на их поверхности бренстедтовских протонных и люисовских апротонных кислотных центров. При катализе промежуточно образуются хемосорбированные карбониевые ионы и комплексы, связанные с поверхностью водородными и акцепторно-донорными связями. Колебательные, электронные и ЭПР- овские спектры хемосорбированных молекул на алюмосиликатах, особенно обстоятельно изученные в Советском Союзе Терениным и его сотрудниками [191 и за рубежом Лефтиным с сотрудниками [201, подтвер- дили эти выводы. Они показали, что при хемосорбции на этих катализаторах в зависимости от характера акцепторно-допорных свойств молекул (и от наличия протонных центров или их замещения ионами щелочных металлов) образуются типы поверхностных соединений, указанные на следующей схеме [c.52]

В последующие пять лет появилось несколько исследований органических реакций с применением этого уравнения, в которых значение постоянной к сопоставлялось с реакционной способностью органических соединений различного состава и строения. С этой точки зрения, например, Оствальд изучил величину сродства 33 органических кислот (1884). Постоянная к при этом называлась по-разному, пока Вант-Гофф в 1884 г. не ввел для нее название константы скорости реакции . Он причислил ее к тем характеристическим постоянным величинам, на которые необходимо обращать внимание при каждом исследовании связи между химическими свойствами и формулой строения [52, с. 61]. Работой Вант-Гоффа, можно считать, завершился период установления зависимости между концентрациями реагирующих веществ и скоростью реакции. С этогО момента центр тяжести был перенесен на изучение влияния других факторов на константу скорости. [c.146]

Знание физических свойств органических соединений позволяет изучить структуру молекулы значительно глубже и разностороннее, чем это возможно на основании классической структурной формулы. Тем не менее все те знания, которые имеются о взаимосвязи между строением и физическими свойствами, еще не решают последней проблемы органической химии — проблемы химической связи. Между тем классическое структурное учение создало представление о сцеплении атомов. Сцепление атомов и четы-рехвалентность углерода — два основных представления, на которых основывается классическое учение о структуре. Четырехвалентность углерода нашла ныне свое истолкование в факте наличия четырех валентных электронов у углерода. Однако тот подход к рассмотрению связи между строением и физическими свойствами, который применялся до сих пор, не дает возможности решить вопрос о том, каким образом осуществляется сцепление атомов при посредстве этих четырех электронов углеродного атома, взаимодействующих с электронами других атомов с образованием простых, двойных и тройных связей. Удалось, правда, сделать важные выводы о роли СВЯЗУЮЩИХ электронов, изображаемых в структурной формуле в виде черточки-связи. В этом и заключается наиболее значительное продвижение вперед, которое достигнуто по сравнению с классической структурной теорией в результате изучения зависимости между строением и физическими свойствами. Выводимый из диэлектрической постоянной дипольный момент дает обобщенное представление о распределении электронов в молекуле относительно центров тяжести атомных ядер. Оказывается даже возможным ПОЛУЧИТЬ некоторые сведения не только о молекуле в целом, но и [c.358]

Наибольший прогресс наблюдается в органическом синтезе, создании для специальных целей молекул по заранее заданной мерке. Здесь идет интенсивное изучение процессов, которые приводят к получению новых веществ с ценными свойствами. Разработан целый ряд оригинальных методов синтеза, способов применения различных инициаторов и катализаторов реакции. Применение различных, 1В том числе физических, методов исследования позволило детально изучить зависимость химических, механических, электрических и других свойств органических соединений и полимеров от их строения. Это является основой целенаправленных синтезов. [c.114]

Раскрывая историческую последовательность развития первоначальных представлений о взаимном влиянии атомов и групп в комплексных соединениях, авторы исходят из теории химического строения А. М. Бутлерова, которая явилась стимулирующей также для исследования взаимного влияния в неорганических соединениях. Взгляды А. М. Бутлерова на полимерные неорганические соединения, цепная теория комплексных соединений Бломстранда—Иергенсена, зависимость свойств комплексных соединений от совокупного влияния центрального атома и координированных групп, рассматриваемая Д. И. Менделеевым, правило Н. С. Курнакова в комплексных соединениях, наконец, теория А. Вернера и работы Л. А. Чугаева, основополагающие в области взаимного влияния лигандов в координационных соединениях,— это, как детально показано авторами, явилось теоретическими предпосылками открытия явления закономерности трансвлияния. Примечательно здесь то, что авторы исследуют процесс открытия закономерности трансвлияния в его конкретно историческом плане, вскрывая взаимосвязь с теоретическими и экспериментальными достижениями органической и неорганической химии как научной основы, опираясь на которую, И. И. Черняев вскрыл трансактивирующее влияние лигандов. Авторы подробно анализируют историю открытия и качественного изучения этой закономерности, исследования количественных характеристик транс- [c.6]

Первые обобщения относительно зависимости запаха от строения и от химических свойств веществ были сделаны А. М. Бутлеровым во Введении к полному изучению органической химии (1864) в разделе Запах углеродистых соединений [93]. Нам представляется целесообразным остановиться более подробно па этом разделе Введения , не рассмотренном ранее в литературе. [c.112]

ИЗУЧЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИИ ОТ ИХ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ [c.180]

При прочной упорядоченности молекУл величина физических свойств зависит от направления, в котором эти свойства измеряются. Предварительным условием для понимания этой зависимости является знание порядка, т. е, знание расположения отдельных атомов. Для химического исследования физические свойства структурированных твердых веществ до сих пор не имеют особого значения. Знания в области взаимосвязей между химическим строением, пространственным расположением и механическими свойствами имеют еще много пробелов. Причина в том, что прежде чем приступить к изучению взаимоотношения между строением и макроскопической механической структурой, надо ответить на вопрос о взаимоотношении между химическим строением и пространственным расположением, что для случая органических соединений часто бывает очень трудно. Поэтому ниже обсуждается только первая часть проблемы, являющаяся основой для второй. [c.280]

Книга позволяет проследить возникновение и развитие структурных представлений в органической химии, физических и физико-химических методов изучения строения и зависимости между строением и свойствами органических соединений, а также квантовохимических и полуэмпири-ческих способов расчета физико-химических и структурных параметров. [c.2]

Изучение зависимости биологических свойств органических соединений от их химического строения на основе аналнза литературного материала и исследований, проводимых в ИТОХ, показало, что биологическая активность наиболее [c.14]

С реакциями замещения металептического водорода на хлор связаны первые наблюдения Бутлерова в области зависимости химических свойств органических веществ от их химического строения [345]. В дальнейшем реакции галогенирования стали предметом систематических исследований Марковникова, установившего известные правила хлорирования и гидрохлорирования углеводородов и включившего результаты изучения этих реакций в свою знаменитую диссертацию Материалы по вопросу о взаимном влиянии атомов в химических соединениях [346]. [c.366]

Для иллюстрации продуктивности применения методов сравнительного расчета приведем следующее выска ывапие За последнее время в области зависимости реакционной способности органических соединений от их строения и от свойств растворителя открыт ряд количественных закономерностей. Аналогичные количественные соотношения существуют такн.е и между некоторыми физическими параметрами, с одной стороны, и строением или свойствами растворителя,— с другой. Эти закономерности не являются только разрозненными чисто эмпирическими зависимостями. Они образуют некий комплекс, настолько единый, что не лишено смысла дискутировать вопрос не имеем ли мы здесь дело с фундаментом весьма общей количественной теории в данной области [1]. В связи с этим В. А. Пальм напоминает об идее, высказанной в Докладе Комиссии ОХН АН СССР [2] Проблема реакционной способности должна быть поставлена как проблема количественного изучения химических превращений в различных системах... Под этим углом зрения весь огромный экспериментальный материал органической химии, относящийся к проблеме реакционной способности, должен быть подвергнут критическому рассмотрению и тщательному анализу . [c.388]

Введение в органическую химию элементного анализа определило возможность исследований химического состава душистых веществ в начале XIX в. Дальнейшее изучение душистых веществ было связано с развитием теории радикалов. В доструктурный перпбд химиками были накоплены данные о запахе и химическом составе пахучих веществ, входящих в состав эфирных масел. Однако установление химического строения этих соединений стало возможным лишь после разработки Бутлеровым теории химического строения. Со времени появления теории химического строения не вызывал сомнения тот факт, что запах веществ, как и другие свойства, в значительной степени определяется их строением. Первые обобщения о зависимости запаха от химических свойств и строения веществ были сделаны А. М. Бутлеровым в 1864 г. Однако начало систематических исследований относится лишь к концу XIX в. и было обусловлено возникновением целе- [c.101]

Книга Р. Кремана и М. Пестемера о зависимости между физическими свойствами и [химическим строением представляет особый интерес и для лиц, специально работающих в области органической химии. В этой книге рассмотрены разнообразные свойства материи, тесно-связанные с строением и тем Или иным аггрегатным ее состоянием.-Хотя строение органических соединений в историческом развитинг этого вопроса устанавливалось на целом ряде примеров классическими методами экспериментального исследования, что давало возможность связать строение вещества с некоторыми физическими его свойствами, тем не менее научный интерес требует более глубокого изучения химической и физической природы веществ, уделяя особое внимание таким проявлениям их свойств, как явления равновесия, кинетика, катализ, фазовое состояние, внутреннее трение, изменение объема, теплота растворения и смешения, поглощение и излучение электромагнитных колебаний, электрическая поляризация, магнитная проницаемость и проч. Нельзя забывать, что только точное и внимательное изучение и сопоставление всех свойств вещества может расширить до возможной полноты нашн-сведения о действительном его строении. [c.3]

Однако самым выдающимся и бессмертным памятником С. В. Лебедеву являются созданная в нащей стране и успешно развивающаяся промышленность синтетического каучука и его классические труды по полимеризации и гидрогенизации непредельных органических соединений. Начатые С. В. Лебедевы.м еще в 1932 г. работы по совместной полимеризации моно- и диолефиновых углеводородов, в частности по сополимеризации диизобутилена с бутадиеном, в настоящее время особенно актуальны. Ждет своего осуществления и значительная часть вопросов, намеченных к разработке С. В. Лебедевым, а именно поиски новых видов полимеризующихся соединений, способных служить исходным хматериалом для получения технически ценных высокополимерных веществ всестороннее исследование процессов полимеризации, включая кинетику и механиз.м реакции, влияние инициаторов полимеризации и внешних условий на направление и скорость процессов глубокое изучение разновидностей синтетического каучука и выяснение зависимости их свойств от химического состава и строения последних. Подчеркивая ограниченность свойств натуральных каучуков, С. В. Лебедев в докладе в Академии наук СССР 18 ноября 1932 г. обратил внимание на безграничные возможности синтетической химии. Синтез каучуков,— говорил он,— источник бесконечного многообразия. Теория не кладет границ этому многообразию. А так как каждый новый каучук является носителем своей оригинальной шкалы свойств, то резиновая промышленность, пользуясь, наряду с натуральными, также синтетичеокими каучуками, получит недостающую ей сейчас широкую свободу в выборе нужных свойств . [c.124]

В введении Марковников ясно определяет отношение, которое существует между взаимным влиянием атомов и химическим строением. В историческом аспекте вопрос о взаимном влиянии атомов и зависимости от него хилшческнх свойств является непосредственным продолжением п дальнейшим развитием учения о химическом строении [там же, стр. 148]. Так е как и последнее, теория взаимного влияния атомов способна указать путь нашим исследованиям, и она будет развиваться вместе с изучением строения [там же]. Взаимные отношения обеих теорий Марковников определяет образно так ...теория строения есть внешний механизм, действия которого направляются и регулируются теорией взаид1ного влияния атомов. Это есть та внутренняя причина, которая дает смысл всем проявлениям механизма [там же]. Заметим, что задача современных электронных теорий органической химии как раз и заключается в том, чтобы раскрыть законы действия того молекулярного механизма, который выражается приближенно труктурньгаи формулами и проявляется в свойствах молекул. Наконец, Марковников проводит параллель между учением о химическом строении и учением о взаимном влиянии атомов и < точки зрения путей их логического развития. Первая из них, в основном, дедуктивная теория Там, установив известные принципы, стоило только вооружиться некоторой долей смелости, чтобы сразу указать на возможность ее применения в существовании массы новых соединений [там же, стр. 148— 149]. Учение о взаимном влиянии атомов должно развиваться как индуктивная теория — шаг за шагом накапливая частные обобщения. Но настанет время, когда все эти обобщения сольются в один общий закон и теперешнее, более или менее все-таки эмпирическое, направление наших исследований заменится основанным на строго онределенных законах превращения веществ [там же, стр. 149]. Однако для того, чтобы работа в этом отношении началась, необходимо доказать ее важность. Это и делает Марковников Как скоро вопрос о влиянии атомов друг на друга, влиянии, выражающемся известным образом в химических метаморфозах сложного тела, будет выдвинут на видное место, то я убежден, что разработка его не замедлит показать вскоре и важность его для науки. Это-то составляет главную мою цель [там же, стр. 152]. [c.123]

Самостоятельные работы, которые Марковников здесь называет, посвящены были почти исключительно изучению изомерии карбоновых кислот жирного ряда и их производных. Но уже в это время его занимала проблема взаимного влияния атомов. Оп написал важную статью Об ацетоновой кислоте , в которой, с одной стороны, подведены итоги его исследованиям органических кислот, а с другой — положено начало изучению зависимости между химическими свойствами и химическим строением органических соединений. По этому поводу Марковников писал Бутлерову из Лейнцига в июле 1867 г. Я посылаю свою работу с ацетоновой кислотой в Annalen собственно потому, чтобы при сем удобном случае высказать некоторые соображения относительно взаимного влияния элементарных паев (атомов.— Авт.) в соединениях на их химический характер. Пришлось опять несколько напасть на Кекуле за высказанный им взгляд на порядок замещения водорода в бензоле хлором. Статья больше недели лежит у Кольбе, который взялся выправить ее относительно языка и все говорит, [c.31]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология