Номер 3, страница 17 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. В чем сущность теории химического строения органических соединений? Объясните на примерах, что вы понимаете под порядком соединения атомов в молекулах?

Решение

Теория химического строения органических соединений, разработанная А. М. Бутлеровым в 1861 году, легла в основу всей современной органической химии. Сущность этой теории можно выразить в нескольких ключевых положениях:

1. Атомы в молекулах органических веществ соединены друг с другом в определённой последовательности посредством химических связей, в соответствии с их валентностью. Эта последовательность соединения атомов называется химическим строением.

2. Свойства вещества определяются не только его качественным и количественным составом, но и его химическим строением. Это объясняет явление изомерии — существование веществ с одинаковой молекулярной формулой, но разным строением и, следовательно, разными свойствами.

3. Атомы или группы атомов в молекуле оказывают взаимное влияние друг на друга. Это влияние проявляется в изменении химических свойств и реакционной способности как самой группы, так и всей молекулы в целом.

4. Химическое строение вещества можно установить на основе изучения его химических свойств и реакций (химическим анализом и синтезом).

Под порядком соединения атомов в молекулах понимают конкретную последовательность, в которой атомы связаны друг с другом химическими связями. Изменение этого порядка при сохранении того же набора атомов (той же молекулярной формулы) приводит к образованию нового вещества — изомера, которое будет обладать иными физическими и химическими свойствами.

Рассмотрим это на примерах:

Пример 1: Изомеры состава $C_4H_{10}$

Существует два вещества с такой формулой:

н-бутан (нормальный бутан): атомы углерода соединены в линейную, неразветвленную цепь.

Структурная формула: CH₃—CH₂—CH₂—CH₃

Температура кипения: -0,5o C.

изобутан (2-метилпропан): углеродная цепь имеет разветвление.

Структурная формула: CH₃—CH(CH₃)—CH₃

Температура кипения: -11,7o C.

Как видно, разный порядок соединения атомов углерода приводит к созданию двух разных веществ с отличающимися свойствами.

Пример 2: Изомеры состава $C_2H_6O$

Этой формуле соответствуют два вещества, относящиеся к разным классам соединений:

Этиловый спирт (этанол): атом кислорода связан с атомом углерода и атомом водорода (гидроксильная группа).

Структурная формула: CH₃—CH₂—OH

Это жидкость, реагирующая с активными металлами (например, натрием), смешивается с водой в любых соотношениях.

Диметиловый эфир: атом кислорода связан с двумя атомами углерода.

Структурная формула: CH₃—O—CH₃

Это газ, химически инертный (не реагирует с натрием), плохо растворим в воде.

В этом случае различный порядок соединения атомов C, H и o приводит к образованию веществ с кардинально различными химическими и физическими свойствами.

Ответ: Сущность теории химического строения заключается в том, что свойства органических соединений определяются порядком соединения атомов в их молекулах. Под "порядком соединения атомов" понимают конкретную последовательность, в которой атомы связаны друг с другом химическими связями. Изменение этого порядка при одинаковом атомном составе приводит к образованию изомеров — разных веществ с разными свойствами. Например, молекулярной формуле $C_4H_{10}$ соответствуют два изомера с разным порядком связи атомов углерода: н-бутан (линейная цепь) и изобутан (разветвленная цепь), которые имеют разные температуры кипения. Аналогично, формуле $C_2H_6O$ соответствуют этиловый спирт (CH₃—CH₂—OH) и диметиловый эфир (CH₃—O—CH₃), вещества разных классов с совершенно разными свойствами.