2. Основные теоретические положения курса органической химии
2.1. Классы органических соединений. Углеводороды
Химия – это наука о веществе, его строении и свойствах, а также реакциях, приводящих к получению новых веществ. Химия делится на разделы, которые отличаются по своим задачам и методам работы. Наука “общая химия” классифицируется на основные разделы: неорганическую, органическую, физическую и аналитическую химию.
Органическая химия – наука, изучающая строение и свойства углеводородов и их функциональных производных.
Углеводороды – это фундамент органической химии.
Классификация углеводородов
Функциональные производные углеводородов – это соединения, у которых один или несколько атомов водорода замещены на функциональные группы.
Функциональные группы – это электронные или атомно-молекулярные группировки, непосредственно связанные с одним или несколькими углеводородными остатками ковалентной связью и определяющие типичные свойства данного класса соединений.
Функциональные группы:
Атомные – атомы металлов и неметаллов (Br, Na и др.);
Молекулярные – остатки простейших молекул неорганических веществ (OH, NO2, NH2 и др.);
-электронные группировки.
Причины выделения органической химии в самостоятельную науку:
1. Многообразие органических соединений.
Многообразие органических соединений обусловлено следующими факторами:
а) Явление гомологии. Органические соединения образуют гомологические ряды, в которых углеродные цепи соседних членов ряда отличаются друг от друга на одно метиленовое звено – СН2-. Это звено называется гомологической разностью. Атомы углерода обладают способностью, соединяясь друг с другом, образовывать длинные цепи с числом атомов углерода до десятков и сотен тысяч.
б) Явление изомерии. Это явление существования отличных друг от друга веществ, имеющих один и тот же состав, молекулярный вес, но отличающихся строением молекулы. Так, бутан С4Н10 имеет изомер изобутан, углеводород состава С8Н18 имеет 18 изомеров, а углеводород состава С10Н22 – 75 изомеров.
2. Сложность структуры органических соединений.
3. Большое значение органической химии в жизни и народном хозяйстве.
Отличительные особенности органических соединений обусловлены спецификой строения атома углерода
Связи С–С и С–Н инертны к действию реагентов вследствие их малой полярности и отсутствия на связанных атомах углерода и водорода заполненных несвязывающих атомных орбиталей и невысоких по энергии вакантных орбиталей.
Низкая полярность связей в углеводородах обусловливает их низкое сродство к воде – гидрофобность. Углеводороды не растворяются в воде, водных растворах кислот и щелочей.
Низкая полярность связей в углеводородах приводит к слабому межмолекулярному взаимодействию, поэтому низшие члены гомологических рядов в обычных условиях находятся в газообразном состоянии. Соединения с большей молекулярной массой – в виде легколетучих жидкостей или низкоплавких твердых веществ. Легкая летучесть и способность перегоняться – важнейшее свойство органических соединений.
В углеводородах преимущественно осуществляется гомолитический (свободнорадикальный) распад связей С–С и С–Н в термических, фотохимических и химических процессах.
Низкие скорости большинства органических реакций. Реакционная способность органических соединений зависит от температуры, растворителя, от наличия катализатора.
Органическим соединениям присуще свойство передачи электронных эффектов заместителей в углеводородных остатках на большие расстояния.
Горючесть и взрывоопасность.