blank

Органическая химия: температуры плавления/кипения; кислотность

Температуры плавления в органической химии

Мы с Вами уже разбирались с типом ионной связи, с кристаллическим решетками при прохождении курса общей химии. Сегодня остановимся на органических соединениях и почему температура плавления так важна в органическом синтезе.

Вы уже знаете, что в кристаллической твердой структуре ионы или молекула располагаются симметрично, если определенные формы упаковки частиц в кристалле. Процесс плавления вещества – это процесс изменения положения частиц в кристаллической решётке более хаотичное расположение, больше присущее жидкому состоянию. Плавление возможно, когда тепловая энергия уже достаточно большая для преодоления сил. Удерживающих частицы в кристалле в упорядоченном состоянии. Напомним, что ионное соединение образует кристаллы, в которых структурными единицами являются ионы, а неионные соединения – соединения, где атомы связаны ковалентными связями и образуют кристаллы, где в качестве структурных единиц выступают молекулы. Чтобы вещество расплавилось, потребуется преодолеть межмолекулярные силы, которые удерживают молекулы вместе. Запомните, что межмолекулярные силы намного слабее ионных, а значит потребуется значительно меньше энергии для их разрыва.

blank

Виды межмолекулярных сил

Выделяют несколько видов межмолекулярных сил:

  1. Диполь-дипольное взаимодействие
  2. Вандерваальсовые силы.

В первом случае речь идет о притяжении положительного конца одной полярной молекулы к отрицательному концу другой. При диполь-дипольном взаимодействии полярные молекулы испытывают притяжении сильнее, чем в случае неполярных молекул. Во втором случае мы сталкиваемся с межмолекулярными силами в неполярной молекуле твердого вещества.

Температуры кипения

В жидком состоянии частицы также испытывают взаимное притяжение между собой. Процесс кипения жидкости – это процесс выделения из жидкости отдельных частиц или ионных пар. Процесс возможен при температурном максимуме, при котором происходит преодоление когезионых сил, удерживающих частицы ы жидкости.

В случае ионного соединения каждый ион удерживается несколькими ионами с противоположным зарядом. И для того чтобы буквально «выдернуть» пару ионов из жидкости необходимо затратить огромное количество энергии. Это и объясняет тот факт, что кипение происходит при высоких температурах.

Если у нас неионное соединение то межмолекулярные силы слабые, преодолеть их легче, энергии потребуется меньше, а значит температура кипения вещества значительно ниже, чем в случа ионных соединений.

Кислоты и основания в органической химии

 Мы с вами рассмотрели в предыдущих темах роль физических свойств в органике, а теперь переходим к химическим. И первое что рассмотрим – это кислотность и основность соединений.

В химии насчитывают несколько терминов определения кислот и оснований, каждое из которых верно в своем случае. Мы с вами изучим все теории и определения.

blank

Теория по Бренстеду-Лоури.

Кислоты – это вещество, которое отдает протон, а основание – это вещество, которое протон присоединяет. Например, у нас есть серная кислота. Мы ее растворяем в воде, где кислота отдает протон воде. Образуются новая кислота H3O+ HSO4-. По этой теории сила кислоты зависит от ее стремления отдать протон, а сила основания от стремления присоединить протон. В приведенном примере равновесие сдвинуто в сторону образования более слабой кислоты и более слабого основания.  То есть если мы смешаем с вами водный раствор сильной кислоты и щелочи ( допустим серную и гидроксид натрия), то ион гидроксония, образованный в результате взаимодействия серной кислоты и воды, отдаст протон гидроксид иону с образованием новой кислоты H2O и основания H2O. Также, как и вода большое количество органических соединений, у которых есть кислород могут вести себя как основания, забирая протон.

Теория по Льюису

Если мы рассматриваем теорию Льюиса, то основание – это вещество, предоставляющее электронную пару для образования ковалентной связи, а кислота –вещество, принимающее электронную пару с образованием ковалентной связи. То есть кислота –акцептор электронной пары, а основание – донор.  Тот же протон является кислотой, так как ему не хватает электронной пары, чтобы получить устойчивую электронную оболочку, вода – это основание, также, как и аммиак.  Они имеют электронную пару, которая может образовать ковалентную связь. Теория Льюиса играет важную роль в понимании органической химии и механизма связи.

Вывод: согласно теории Бренстеда-Лоури, кислота должна иметь водород. Степень кислотности можно определить по характеру атома с которым связан водород, в том числе по тому как атом удерживает электронную пару после отщепления протона. Возможность удерживать электронную пару зависит о электроотрицательности атома в том числе и от его размеров. Отсюда можно сделать закономерный вывод, что кислотность вещества возрастает с увеличением электроотрицательности.

Если речь касается основания, то по Бренстеду-Лоури и Льюису молекула обладает электронной парой для образования связи. Наличие электронной пары свободной определяется электроотрицательностью атома, размером и его зарядом. Т

По теории Льюиса чтобы стать кислотой молекула вещества должна быть электродефицитной.

Понятие изомерии и номенклатуры органических соединений.

Перед тем как мы приступим с вами к детальному изучению различных классов органических соединений. Нам нужно познакомиться с понятиями изомерии и номенклатуры. Конечно. Рассматривая каждый класс отдельно, мы будем рассматривать различные изомеры, знакомиться с системой наименования тех или иных соединений.

Изомеры – соединения, имеющие одинаковую молекулярную формулу, но различные свойства. То есть в молекуле содержится одинаковое количество атомов, но атомы по-разному связаны между собой. Изомеры отличаются между собой свойствами. По различным свойствам, которые проявляют два вещества с одинаковой молекулярной формулой можно определить, что вещества изомерны друг другу. Зачастую вещества могут относится к разным классам органических соединений. Кстати, в задании 35 ЕГЭ по химии очень часто можно встретиться именно с такими изомерами, будьте внимательны.

blank

Номенклатура органических соединений

Давайте познакомимся с самим понятием химической номенклатуры. Химическая номенклатура – это совокупность названий отдельных химических веществ, групп, классов, а также свод правил составления названий этих соединений. Помимо этого, есть понятие «химическое название». Оно определяет слово или ряд слов, указывающих на определенное вещество. Органическое соединение может иметь несколько названий. Есть несколько типов наименований органических веществ: тривиальные, полутривиальные и систематические.

Тривиальное название – не имеет связи со строением вещества, происхождение носит случайный характер, в настоящее время еще используется и будут использоваться в дальнейшем. К примеру, мочевина, муравьиная кислота, кубан.

Полутривиальное название – имеется лишь частичное указание на структурную формулу вещества и его строение. Есть еще понятие рациональной номенклатуры вместо полутривиальной.  Суть этого вида названий: органическое вещество рассматривается как производное самого простого вещества своего вида, для которого применимо тривиальное название. Например для разветвлённого алкана за основу принимаем метан.

Систематическая номенклатура – наиболее полный вид номенклатуры, отражающий структурное строение органических соединений. Используется со второй половины девятнадцатого века. Существуют стандарты комиссии IUPAC, которые определяют название неорганических, органических и биологических соединений.

Систематическая номенклатура подразделяется на несколько типов:

— заместительная номенклатура;

— радикально-функциональная номенклатура;

— конъюнктивная (соединительная) номенклатура:

— заменительная номенклатура;

— аддитивная номенклатура;

— субтрактивная номенклатура.

В отдельной статье мы рассмотрим каждый тип систематической номенклатуры отдельно. Это вам пригодится не только при подготовке к ЕГЭ по химии, но и в дальнейшем при изучении курса органической химии в ВУЗе.

Оставить Комментарий