Побудова структурних формул. Вуглеводні
На основі цих ідей А. М. Бутлеров розробив принципи побудови графічних формул хімічних речовин. Для цього потрібно знати валентність кожного елемента, яку зображують на малюнку у вигляді відповідного числа рисок. Користуючись цим правилом, легко встановити, можливо або неможливе існування речовини з певною формулою. Так, існує з’єднання, зване метаном і має формулу СН4. Сполука з формулою СН5 неможливо, так як для п’ятого водню у вуглецю вже не знайдеться вільної валентності.
Розглянемо спочатку принципи будови найбільш просто влаштованих органічних сполук. Їх називають вуглеводнями, тому що до їх складу входять лише атоми вуглецю і водню (рис. 138). Найпростішим з них є згаданий метан, в якому є всього один атом вуглецю. Додамо до нього ще один такий же атом і подивимося, як буде виглядати молекула речовини, званого етаном. У кожного атома вуглецю одна валентність зайнята його побратимом – іншим вуглецевим атомом. Тепер треба заповнити воднем залишилися валентності. У кожного атома залишилася по три вільних валентних зв’язку, до яких і приєднаємо по одному атому водню. Вийшло речовина, що має формулу С2Н6. Додамо до нього ще один атом вуглецю.
Тепер ми бачимо, що у середнього атома залишилося тільки дві вільних валентності. До них ми приєднаємо по атому водню. А до крайніх вуглецевим атомам додамо, як і колись, по три атома водню. Отримаємо пропан – сполука з формулою С3Н8. Таку ланцюжок можна продовжувати, отримуючи все нові і нові вуглеводні.
Але вуглецеві атоми необов’язково повинні розташовуватися в молекулі в лінійному порядку. Припустимо, що ми хочемо додати до пропану ще один вуглецевий атом. Виявляється, це можна зробити двома способами: приєднати його або до крайнього, або до середнього атому вуглецю пропану. У першому випадку ми отримаємо бутан з формулою С4Н10. У другому випадку загальна, так звана емпірична, формула буде такою ж, але зображення на малюнку, зване структурною формулою, буде виглядати інакше. І назва речовини буде дещо інше: чи не бутан, а ізобутан.
Речовини, що мають одну і ту ж емпіричну, але різні структурні формули, називають ізомерами, а здатність речовини існувати у вигляді різних ізомерів – ізомерією. Ми, наприклад, вживаємо в їжу різні речовини, що мають одну і ту ж формулу С6 Н12О6, але структурні формули вони мають різні і носять різні назви: глюкоза, фруктоза або галактоза.
Вуглеводні, які ми розглянули, називають граничними. У них всі атоми вуглецю зв’язані між собою одинарним зв’язком. Але так як атом вуглецю четирехвалентен і має чотири валентних електрони, то теоретично він може утворювати подвійні, потрійні і навіть четверні зв’язку. Четверні зв’язку між атомами вуглецю в природі не існують, потрійні зустрічаються рідко, а от подвійні присутні в багатьох органічних речовинах, в тому числі і у вуглеводнях. З’єднання, в яких є подвійні або потрійні зв’язки між атомами вуглецю, називають неграничними або ненасиченими вуглеводнями. Візьмемо знову молекулу вуглеводню, що містить два атоми вуглецю, але з’єднаємо їх за допомогою подвійного зв’язку (див. Рис. 138). Ми бачимо, що тепер у кожного атома вуглецю залишилося по дві вільні зв’язки, до кожної з яких він може приєднати по одному атому водню. Одержана підключення має формулу С2Н4 і називається етиленом. Етилен, на відміну від етану, має менше атомів водню при тому ж числі вуглецевих атомів. Тому вуглеводні, що мають подвійну зв’язок, і називають ненасиченими в тому сенсі, що вони не насичені воднем.
Якщо вуглеводень втратить один атом водню, у нього утворюється вільна валентний зв’язок, за допомогою якої він може приєднатися до якої-небудь іншої молекули. Такі залишки вуглеводнів називають алкіл. Їх назви походять від імені образовавшего їх вуглеводню із заміною суфікса – ан на – мул (метил, етил, пропіл, бутил і т. Д.).
Знаючи принципи будови вуглеводнів, можна легко зрозуміти загальні закономірності будови інших органічних речовин.
Вуглеводи.
Вуглеводи складаються з атомів вуглецю, водню і кисню. При цьому число атомів кисню в їх молекулах практично завжди дорівнює кількості атомів вуглецю, а число атомів водню – удвічі більше. Таким чином, на один атом вуглецю припадає як би одна молекула води. Звідси і пішла їх назва. Вуглеводи у великій кількості зустрічаються у всіх живих організмах і носять також назва цукрів. Прості цукру містять п’ять або шість вуглецевих атомів і відповідно називаються пентозу або гексоз (від грец. Pente – п’ять і hex – шість). Формули таких вуглеводів записують як С5Н10О5 і С6Н12О6 або С5 (Н2О) 5 і С6 (Н2О) 6. Існують також складні вуглеводи, про що буде докладно розказано в подальшому.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)