Назови способ изображения вещества молекулярная структурная формула

§ 21. Способы изображения органических соединений

1. Какую информацию можно получить из молекулярной формулы органического соединения?

Молекулярная формула органического соединения показывает, какие атомы и каком количестве присутствуют в данном органическом соединении.

2. Приведены названия и формулы различных веществ: а) оксид углерода(IV) $\mathrm;$ б) дихлорметан $\mathrm;$ в) метан $\mathrm;$ г) карбонат натрия $\mathrm.$ Какие из них относятся к органическим веществам?

К органическим веществам относят: б) дихлорметан $\mathrm;$ в) метан $\mathrm;$ к неорганическим — а) оксид углерода(IV) $\mathrm;$ г) карбонат натрия $\mathrm.$

3. Назовите различия между шаростержневыми и масштабными моделями органических соединений.

В шаростержневых моделях атомы изображают в виде трубок из пластмассы и отражают взаимное расположение атомов в пространстве. В масштабных моделях атомы изображают в виде сферы с размерами, пропорциональными их радиусу.

4. Раскройте сущность понятия «химическое строение вещества».

Химическое строение — последовательность соединения атомов в молекулах органических соединений; в молекуле этана, например:

атомы углерода соединены друг с другом, а атомы водорода связаны с атомами углерода.

5. Химическую связь между какими атомами указывает черточка в сокращенной структурной формуле этана $\mathrm<СН_3 - СН_3>?$

В сокращённой структурной формуле этана чёрточка показывает связь между атомами углерода.

6. Укажите общее число атомов в молекуле метана: а) 2; б) 3; в) 4; г) 5.

Общее число атомов в молекуле метана $\mathrm$ равно 5 (г).

7. Попытайтесь написать структурную формулу органического соединения c молекулярной формулой $\mathrm,$ являющегося производным углеводорода этана.

Структурная формула соединения $\mathrm$

8. Изобразите соединение, показанное на рисунке 88, в виде структурной формулы.

Структурная формула отображает порядок (последовательность) соединения атомов в молекулах.

9. На основании пространственного изображения молекулы этана на рисунке 86 попытайтесь изобразить пространственное строение молекулы с молекулярной формулой $\mathrm.$

Пространственное строение молекулы $\mathrm:$

Источник

Способы отображения строения молекул. Формулы. Модели

Теория строения органических соединений М.И. Бутлерова

Основные положения теории химического строения

В 1860-х гг. А. М. Бутлеров сформулировал основные положения, ставшие впоследствии фундаментом теории строения органических соединений. Согласно этой теории:

• атомы в органических молекулах соединены друг с другом в соответствии с валентностью, при этом углерод всегда четырехвалентен;
• порядок соединения атомов в молекуле называется химическим строением;
• свойства веществ определяются не только их составом, но и химическим строением;
• атомы в молекулах оказывают взаимное влияние друг на друга;
• исходя из строения молекулы можно предсказать свойства вещества, и, наоборот, на основании химических свойств можно предсказать строение вещества.

Углеводородные цепи могут быть как открытыми (алициклическими), так и замкнутыми (циклическими), как прямыми, так и разветвленными.

Определение

Гомологи — органические соединения, принадлежащие к одному классу веществ, обладающие сходным строением и свойствами, но отличающиеся друг от друга по составу на одну или несколько групп СНСН2 и отвечающие одной общей формуле.

Способы отображения строения молекул. Формулы. Модели

Структуру вещества, то есть порядок соединения атомов в молекуле, отображает структурная формула, в которой связи между атомами (или группами атомов) изображаются в виде черточек: одна черточка означает одну связь или одну общую электронную пару. Поскольку углерод в органических соединениях всегда четырехвалентен, то каждый атом углерода может образовывать четыре связи (четыре черточки).

По количеству соседних углеродных атомов, атомы углерода в молекуле подразделяются на первичные(один «сосед»), вторичные (два «соседа»), третичные (три «соседа») и четвертичные (четыре «соседа»). Так, концевые атомы в молекуле углеводородов всегда первичные, в линейных молекулах промежуточные атомы — вторичные, а в разветвленных могут появляться третичные и (или) четвертичные атомы углерода.

Для отображения органических молекул используют молекулярные или брутто-формулы, которые представляют собой сокращенную форму записи количественного и качественного состава.

Например, запись СНС2Н6 означает, что молекула вещества состоит из 2 атомов углерода и 6 атомов водорода. Для каждого класса органических соединений можно вывести общую формулу,отвечающую количественному составу всех гомологов. Эту формулу называют общей формулой гомологического ряда.Вещества, принадлежащие к одному классу, отвечают одной общей формуле.

Сравним структурные формулы простейших углеводородов: метана, этана и пропана.

Молекулярная формула метана СН4, этана С2Н6, пропана С3Н8. Видно, что формула этана отличается от формулы метана на одну группу СН2. Аналогично, состав молекул пропана и этана также отличается на одну группу СН2. Следовательно, все эти вещества являются гомологами и относятся к гомологическому ряду метана. Прибавив к формуле пропана указанную гомологическую разницу СН2, получим формулу следующего представителя этого гомологического ряда — С4Н10 (бутан):

Для состава С4Н10 можно изобразить еще одну структурную формулу:

Следовательно, веществ состава С4Н10 должно быть два, каждому из этих веществ соответствует своя структурная формула. Если первое вещество называется бутаном или н-бутаном, то второе — изобутаном. Бутан и изобутан — изомеры, так как у них одинаковый количественный состав, но разный порядок соединения атомов. Подробно с явлением изомерии и изомерами можно познакомиться в теме «Виды изомерии».

Для пространственного отображения структуры молекул органических веществ используют стереохимические формулы.

Стереохимическая формула показывает пространственное расположение атомов в молекулах органических веществ.

Например, пространственное строение этана можно отобразить стереохимической формулой или с помощью проекций Ньюмена, отображающих конформации этана, то есть расположение (поворот) метильных радикалов относительно одинарной С–С-связи:

Более подробно проекции Ньюмена будут рассмотрены в теме «Виды изомерии».

Для наглядности отображения пространственного строения органических молекул используют также разные модели. Наиболее распространенными являются шаростержневые модели, в которых атомы имеют форму шаров, а связи представлены в виде палочек. Одинарная связь — одна палочка, двойная связь — две палочки. Более достоверно истинную структуру молекул отображаютмасштабные (полусферические) модели:

Источник

Способы изображения органических молекул.

Органическая химия.

2.1.Тема: «Теория строения органических соединений»

2.1.1. Основные положения теории строения органических соединений и классификация органических соединений.

1. Природные и синтетические органические вещества. Немного из истории органической химии. Общие свойства органических веществ (состав, тип химической связи, кристаллическое строение, растворимость, отношение к нагреванию в присутствии кислорода и без него).

2. Теория строения органических соединений А.М.Бутлерова. Развитие теории и ее значение.

3. Классификация органических веществ.

Свое название органические вещества получили потому, что первые из изученных веществ этой группы входили в состав живых организмов. Большинство известных сейчас органических веществ не встречаются в живых организмах, они получены (синтезированы) в лаборатории. Поэтому различают природные (натуральные) органические вещества (хотя большинство из них может быть сейчас получено в лаборатории), а органические вещества, не существующие в природе – синтетические органические веществами. Т.е. название «органические вещества» историческое и особого смысла не имеет. Все органические соединения являются соединениями углерода. К органическим веществам относятся соединения углерода, кроме изучаемых в курсе неорганической химии простых веществ, образованных Карбоном, его оксидов, угольной кислоты и ее солей. Другими словами: органическая химия – это химия соединений углерода.

Краткая история развития орг.химии:

Берцелиус, 1827, первый учебник органической химии. Виталисты. Учение о «жизненной силе».

Первые органические синтезы. Велер, 1824, синтез щавелевой кислоты и мочевины. Кольбе,1845, уксусная кислота. Бертло,1845, жир. Бутлеров,1861, сахаристое вещество.

Но как наука органическая химия началась с создания теории строения органических соединений. Существенный вклад в нее внесли немецкий ученый Ф.А.Кекуле и шотландец А.С.Купер. Но решающий вклад несомненно принадлежит русскому химику А.М.Бутлерову.

Среди всех элементов углерод выделяется своей способностью образовывать устойчивые соединения, в которых его атомы связаны друг с другом в длинные цепи различной конфигурации (линейные, разветвленные, замкнутые). Причина этой способности: примерно одинаковая энергия связи С-С и С-О (для других элементов энергия второй – намного больше). Кроме того, атом углерода может находиться в одном из трех видов гибридизации, образуя соответственно одинарные, двойные или тройные связи, причем не только между собой, но и с атомами кислорода или азота. Правда, гораздо чаще (практически всегда) атомы углерода соединены с атомами водорода. Если в состав органического соединения входит только углерод и водород, то соединения называются углеводородами. Все остальные соединения можно рассматривать как производные углеводородов, в которых некоторые атомы водорода замещены на другие атомы или группы атомов. Поэтому более точное определение: Органические соединения – это углеводороды и их производные.

Органических соединений очень много — более 10 млн. (неорганических около 500 тыс.). Состав, строение и свойства всех органических веществ имеют много общего.

Органические вещества имеют ограниченный качественный состав. Обязательно С и Н, часто О или N, реже галогены, фосфор, сера. Другие элементы входят в состав очень редко. А вот число атомов в молекуле может достигать млн, и молекулярная масса может быть очень большая.

Строение органических соединений. Т.к. состав – неметаллы. => Химическая связь: ковалентная. Неполярная и полярная. Ионная очень редко. => Кристаллическая решетка чаще всего молекулярная.

Общие физические свойства: невысокая температура кипения и плавления. Среди органических веществ есть газы, жидкости и легкоплавкие твердые вещества. Часто летучи, могут иметь запах. Обычно бесцветные. Большинство органических веществ нерастворимо в воде.

Общие химические свойства:

1) при нагревании без доступа воздуха все органические вещества «обугливаются», т.е. при этом образуется уголь (точнее сажа) и некоторые другие неорганические вещества. Происходит разрыв ковалентных связей, сначала полярных, потом и неполярных.

2) При нагревании в присутствии кислорода все органические вещества легко окисляются, и при этом конечными продуктами окисления являются углекислый газ и вода.

Особенности протекания органических реакций. В органических реакциях участвуют молекулы, в процессе реакции должны разорваться одни ковалентные связи и образуются другие. Поэтому химические реакции с участием органических соединений идут обычно очень медленно, для их проведения необходимо применять повышенную температуру, давление и катализаторы.В неорганических реакциях обычно участвуют ионы, реакции протекают очень быстро, иногда мгновенно, при нормальной температуре. Органические реакции редко приводят к высокому выходу продукции (обычно менее 50%). Они часто являются обратимыми, кроме того, может протекать не одна, а несколько реакций, конкурирующих между собой, а значит продуктами реакции будет смесь различных соединений. Поэтому и форма записи органических реакций тоже несколько другая. Т.е. используют не химические уравнения, а схемы химических реакций, в которых нет коэффициентов, но зато подробно указаны условия реакции. Принято также под уравнением записывать названия орг. веществ и тип реакции.

Но в целом органические вещества и реакции подчиняются общим законам химии, а органические вещества превращаются в неорганические или могут образовываться из неорганических. Что еще раз подчеркивает единство окружающего нас мира.

Основные принципы теории химического строения, изложенные молодым А.М.Бутлеровым на международном съезде естествоиспытателей в 1861 г.

1). Атомы в молекулах соединены между собой в определенном порядке, в соответствии с их валентностью. Последовательность соединения атомов называют химическим строением.

Валентность — это способность атомов образовывать определенное количество связей (ковалентных). Валентность зависит от числа неспаренных электронов в атоме элемента, потому что ковалентные связи образуются за счет общих электронных пар при спаривании электронов. Углерод во всех органических веществах четырехвалентен. Водород — 1, Кислород -П, азот – Ш, сера – П, хлор – 1.

Способы изображения органических молекул.

Молекулярная формула – условное изображение состава вещества. Н₂СО₃ — угольная кислота, С₁₂Н₂₂О₁₁ – сахароза. Такие формулы удобны для расчетов. Но они не дают информацию о строении и свойствах вещества. Поэтому даже молекулярные формулы в органике пишут особым образом: СН₃ОН. Но гораздо чаще пользуются структурными формулами. Структурная формула отражает порядок соединения атомов в молекуле (т.е. химическое строение).И в основе любой органической молекулы лежит углеродный скелет – это цепочка связанных между собой ковалентными связями атомы углерода.

Электронные формулы молекул – связи между атомами показаны парами электронов.

Полная структурная формула показаны все связи черточками. Химическая связь, образованная одной парой электронов, называется одинарной и в структурной формуле изображается одной черточкой. Двойная связь ( =) образована двумя парами электронов. Тройная (≡ ) образована тремя парами электронов. И общее количество этих связей должно соответствовать валентности элемента.

В сжатой структурной формуле опускаются черточки одинарных связей, а атомы, связанные с тем или иным атомом углерода, пишутся сразу после него (иногда в скобках).

Еще более сокращенными являются скелетные формулы. Но они используются реже. Например:

Структурные формулы отражают только порядок соединения атомов. Но молекулы органических соединений редко имеют плоское строение. Объемный образ молекулы важен для понимания многих химических реакций. Образ молекулы описывают с помощью таких понятий как длина связи и валентный угол. Кроме того, возможно свободное вращение вокруг одинарных связей. Наглядное представление дают молекулярные модели.

Источник

Читайте также:  Бадяга гель для лица способ применения