• Главная
  • Образование
  • Общество
  • Природа
  • Медицина
  • История
  • География
  • Экономика и финансы
Сборник рефератов
Сборник рефератов » Природа » Теория как высшая форма научных знаний

Теория как высшая форма научных знаний

Теория химического строения органических соединений А. М. Бутлерова

Существуют различные формы научных знаний, в частности факты, понятия, теории, законы. Созданию любой теории всегда предшествуют наблюдения, исследования определенных фактов, объектов, явлений. Факты – это реальные события или конкретные характеристики, достоверные данные, установленные в процессе научного познания. Понятие является обобщенной мнением о телах, вещества, явления и т.д., которая возникает на основании многих фактов. Более развитой и совершенной формой научных знаний, чем факты и понятия, является теория. Теория объединяет научные знания в определенную систему.

Теория – совокупность обобщающих положений в науке, которые отражают отношения и связи между фактами, объектами, явлениями.

Теорию проверяют на практике. Для этого осуществляют много дополнительных наблюдений и исследований, анализируют суть предложенной теории. В зависимости от результатов такой проверки новые факты и открытия дополняют и расширяют существующие теории, а иногда, наоборот, доказывают ее несостоятельность и ошибочность. Ошибочной, например, оказалась теория флогистона. Теория строения органических соединений оказалась достоверной и благодаря использованию современных методов исследования постоянно развивается.

Теория химического строения органических соединений А. М. Бутлерова

Теория А. М. Бутлерова – это учение о возможном расположении и взаимное влияние атомов в молекулах органических веществ. К созданию Бутлеровым этой теории органическая химия представляла собой сумму не связанных между собой сведений о колоссальное количество органических веществ. Наука не была способна объяснить, почему атом углерода образует такое большое количество соединений, почему разные вещества, имеющие одинаковый количественный и качественный состав, отличаются по своим свойствам. Значительные трудности возникли при определении валентности атомов углерода в органических соединениях. Ученые-химики не могли объяснить и то, почему органических веществ значительно больше, чем неорганических. Поэтому в середине XIX века возникла насущная потребность в создании теории химического строения органических соединений.

Предпосылки создания теории строения органических соединений

Ряд известных ученых внесли свой вклад в создании теории строения органических соединений:

разработка учения о валентности (английский ученый Е. Франкланд 1852 гг.).

развитие представления о четырёхвалентности атомов углерода (немецкий ученый Ф. А. Кекуле, 1857)

положение о способности атомов углерода соединяться не только с атомами других элементов, но и между собой (шотландский химик А. С. Купер, 1858 г.).

утверждения атомно-молекулярного учения (1860, международный съезд химиков в г.. Карлсруэ).

были установлены точные формулы многих неорганических и органических веществ.

Однако эти ученые не смогли совместить разрозненные факты в целостную научную теорию.

Российский ученый Александр Бутлеров был первым, кто теоретически обосновал и экспериментально доказал, что строение органических соединений можно найти химическим способом, и наоборот, зная строение веществ, можно предсказать ее свойства. В 1858 году в Париже на собрании химического общества А. М. Бутлеров поделился мнением о структуре органических соединений. В 1861 году на съезде немецких врачей и естествоиспытателей в г.. Шпейеру он сформулировал основные идеи строения органических соединений. А в 1864-1866 годах он издал учебник «Введение к полному изучению органической химии», в котором предмет был изложен на основе новой теории строения.

Суть теории строения органических соединений можно свести к следующим положениям:

В молекулах органических веществ атомы соединены друг с другом в определенной последовательности в соответствии с их валентности, например:

В молекулах органических веществ атомы соединены друг с другом в определенной последовательности в соответствии с их валентности

Свойства органических веществ зависят не только от их состава, но и от строения молекул, например:

Свойства органических веществ зависят от строения молекул

Атомы или группы атомов, образовавшие молекулу, взаимно влияют друг на друга, что влияет на реакционную способность веществ. Например: в молекуле пропилена под влиянием радикала поляризуется π-связь. При взаимодействии с полярными молекулами галогеноводородов атом водорода присоединяется к наиболее гидрогенизированного атома углерода при двойной связи:

Атомы заемный влияют друг на друга

По химическому строению можно определить свойства вещества, а по химическим свойствам – их строение.

Поскольку положения теории связаны со строением молекул, ее назвали структурной. Теория химического строения А. М. Бутлерова является важнейшей частью теоретического фундамента органической химии. По значению сравнима с периодической системой элементов Д. И. Менделеева. Для подтверждения своей теории Бутлеров выполнил ряд экспериментов. Теория Бутлерова объяснила причину разнообразия органических соединений, дала возможность не только систематизировать все органические вещества, но и объяснить их свойства, теоретически предсказать существование неизвестных и новых веществ, найти способы их синтеза. На основании теории были синтезированы сотни органических соединений, чем доказана ее правильность.

Свое дальнейшее развитие теория получила в трудах многих ученых мира.

В настоящее время известно, что на свойства органических соединений влияет не только порядок размещения атомов в молекуле, но и ее геометрическая (пространственная) форма, распределение электронов между атомами, смещение общих электронных пар, другие особенности электронного строения. Реакционная способность органических соединений зависит от направленности и энергии связи, полярности, строения молекул и природы атакующих их реагентов.

Направленность связи

Из всех атомных орбиталей только s-орбитали имеют сферическую строение, а все остальные определенным образом ориентированы в пространстве. В связи с этим ковалентная связь, которая возникает при перекрытии различных электронных облаков по-разному ориентированных в пространстве и определяет расположение атомов в молекуле. В зависимости от способа перекрывания и симметрии образованных облаков различают σ- (сигма) и π- (пи) связи.

Связь, образованный в результате перекрывания орбиталей с неспаренными электронами двух атомов на участке, размещенном на линии, соединяющей центры атомов, называют сигма-связью (σ-связью). Это возможно при взаимодействии двух s-электронов (рис. 1А), одного s- и одного p-электрона (рис. 1Б), двух p-электронов (рис. 1В).

σ -связь прочный, характерные реакции замещения

орбиталей

Связь, образованный в результате перекрывания орбиталей с неспаренными электронами двух атомов на двух участках, размещенной вне линии, соединяющей центры атомов называют π -связью (пи-связью).

π-связь слаба, характерные реакции присоединения

Образование π-связи в молекуле этилена

Такой тип связи возникает в молекулах этилена и ацетилена.

Связи с низкой энергией проявляют себя в химических реакциях в первую очередь. Сравнивая энергию связей С-С (350 кДж / моль, ковалентная неполярная), С-Н (415 кДж / моль, слабополярний), С-Cl (330 кДж / моль, сильно полярный), можно сделать вывод о самой реакционной способности связи С-Cl.

Гибридизация

Для органических соединений характерна гибридизация: начальная форма электронных облаков взаимно меняется и образуются облака новой, но уже одинаковой формы. Гибридизация орбиталей валентных электронов происходит в момент образования связей, поскольку она выгодна в энергетическом отношении.

Гибридизация – это процесс выравнивания электронов атома по энергии, а их орбиталей – по форме и размещением в пространстве.

Комбинация облаков одного s- и трех p-электронов приводит к sp3-гибридизации, при которой четыре гибридных облака симметрично ориентированы в пространстве до четырех вершин тетраэдра, то есть под углом 109º28 “. Такая гибридизация характерна для насыщенных углеводородов.

гибридизация электронных облаков

Комбинация облаков одного s- и двух p-электронов приводит к sp2-гибридизации. Такая гибридизация характерна для этиленовых углеводородов. Комбинация облаков одного s- и одного p-электрона приводит к sp-гибридизации. Такая гибридизация характерна для ацетиленовых углеводородов.


Загрузка...

Похожие материалы:

  1. Состав мыла и его моечное действие. Процесс мыловарения
  2. Атомная энергия
  3. Явление изомерии. Структурная изомерия, номенклатура насыщенных углеводородов
Оценка статьи:
1 звезда2 зведы3 звезды4 звезды5 звезд (No Ratings Yet)
Загрузка...
Теги: лекции по химии, материал по химии, природа, природа химии, реферат по химии, химия, химия в жизни, химия реферат

Загрузка...

Навигация

  • Главная
  • Образование
  • Общество
  • Природа
  • Медицина
  • История
  • География
  • Экономика и финансы

Наши партнеры

1) Образовательные материалы для школьников и студентов;
2) Рефераты для студентов и школьников
3) реферати і лекції на українській мові.


При использовании материала ссылка на сайт обязательна. © 2013 Все права защищены