Теория химического строения

Теорию химического строения выдвинул в 1861 г. А.М. Бутлеров. Ее основные положения:

- атомы в молекулах соединены в определенной последовательности, изменение этой последовательности ведет к образованию нового вещества;

- атомы в молекулах соединены в соответствии с их валентностью;

- свойства вещества зависят не только от его состава, но и от порядка расположения атомов в молекулах и их взаимодействия.

Эта теория способствовала объяснению свойств уже известных веществ и получению множества новых. В химии стали широко использоваться схемы молекул – структурные формулы. В химии они играют такую же роль, что и чертежи в машиностроении и в строительстве. Теория химического строения позволила, в частности объяснить явление изомерии – то есть наличия веществ с одинаковым составом, но с разными свойствами. Изомерия объясняется тем, что при одинаковом составе возможно различное строение молекул. Изомерия очень широко распространена в органической химии. Примеры: бутан и изобутан - два разных вещества с одинаковым составом С₄Н₁₀, структурные формулы которых показаны на рисунке 13.1.

Рисунок 13.1 – Структурные формулы бутана и изобутана.

Этиловый спирт СН₃ – СН₂ – ОН и диметиловый эфир СН₃ – О – СН₃ также имеют одинаковый состав С₂Н₆О, но разное строение и разные свойства.

Возможны случаи, когда при одинаковом строении и одинаковой последовательности расположения атомов молекулы отличаются пространственным расположением атомов. В этом случае имеет место стереоизомерия. Вещества-стереоизомеры зачастую отличаются по их биологическим проявлениям, то есть по функционированию в живых организмах. Пример – два стереоизомера молочной кислоты, показанные на рисунке 13.2. На этих рисунках связь центрального атома углерода с группой СН₃ направлена вверх, а связи с атомом Н и группами ОН и СOOН образуют пространственную фигуру, похожую на пирамиду. Видно, что никакими поворотами и перемещениями эти две молекулы невозможно совместить, но каждая из них является зеркальным отражением другой (зеркальная стереоизомерия).

Рисунок 13.2 – Два стереоизомера молочной кислоты. С* - асимметричный атом углерода, то есть атом, связанный с различными атомами или группами атомов.