О.Н. Зефирова - Краткий курс истории и методологии химии (1118122), страница 18
Текст из файла (страница 18)
который предложил в формулах этих соединений применить черточки для изображения единиц сродства (валент- ности). Эти формулы очень похожи на современные СНЗ (рнс 6., количество кислорода удвоено. т.к. Купер при- СН, нимал С=12, а 0=8). Итак, основы новых представлений о структуре ор- С ганических соединений были сформулированы. Оставался, однако, открытым вопрос о том, какой параметр внутримолекулярной организации атомов является основным (после элементного состава) в обеспечении свойств органических веществ. Большинство химиков 'х Куп, того вРемени полагали, что таковым Явлаетсв относи- тельное положение в пространстве отдельных атомов (понимаемых как мельчайшие неделимые частицы вещества, обладающие определенной величиной, формой н другими характеристиками). Порялок ! В псслсяпсй фразе имеются и пилу пспрслсльпыс спслиисппя. 69 ГЛЛВЛ В.
Теории снг ня о лннческих маае л связи атомов в этих воззрениях играл подчиненную роль (как обеспечивмощий определенную цевоспнкть молекулы). Историки химии отмечают, что от этой Идеи Кольба и традиции связывать способ внутримолекулярной Бутлерона организации вещества только с пространственным расположением атомов отошел (не осознав этого, однако, в полной мере) немецкий химик Г. Кольбе. Развивая старую теорию сложных радикалов, Кольбе пришел к идее о необходимости дальнейшего «дробления» радикалов в формулах веществ с тем, чтобы выявить функцли и способ соединения отдельных фрагментов молекулы. Например, формула Кольбе лля уксусной кислоты: НКЦСтНз) (Сз,Щ,О показывала, что атомы углерода в ней определенным образом связаны с другими атомами (углеродом, водородом н кислородом), причем связи этн различны и зависимы от природы соседних атомов (например, одна связь С-0 более слабая в сравнении с другой).
В отличие от многих химиков Кольбе полагал, что структура каждого индивидуального вещества должна выражаться одной единственной рациональной формулой. Развить эти взгляды Кольбе, помешала его приверженность старой системе атомных весов (С=б. 0=8) и неприятие реформы, предложенной Лораном и Жераром. В более оформленном виде отличный от про- странственных представлений взгляд на зависимость «структура — свойство» сформулировал Русский химик А М.
Бутлеров. Его идея базнрорнс. зя. Г.коляда валась на концепции валентно- сти и сводилась к тому, что в '!:::-',:;-,,,:'!';у-«' органической молекуле существует дополнительный структурный тнп организации, а именно порядок связи «химических атомов», который Бутлеров называл «химическим слгроением» (понятие «химиче- 1 скнй атом» предполагало рассмотрение его как наименьшего количества элемента н абстрагировалось рнозяхАМ Буглароа от атомной величины, формы н т.п.).
Согласно А.М. Бутлерову, химические свойства органической молекулы определяло, в основном, именно ее «химическое строение», а не пространственная ' Сам А.М. Бутлеров дал опрелеленно понятия химического строения как распрелалення действия сил сродспм, вследствие которого химические атомы, влиял друг на друга, соадинаотся а химическую частипу.
70 8.3 Структурная теория ореоиических соединений структура. Причем, если последиаа не могла быть определена химическими методами, то порядок связи атомов в органической молекуле как раз был с помощью этих методов познаваем (например, сам А.М. Бутлеров благодаря своей теорпи смог предсказать н объяснить нзомерию многих веществ). Пытаясь ответить на вопрос о причинах зависимости свойств органического вещества от его химического строения, Бутлеров высказывал предположения о том, что она обусловлена различием единиц сродства многоваяентных элементов нли определяется взаимным влиянием атомов. Первая гипотеза — о неравноценности четырех единиц валентности углерода была впоследствии опровергнута немецким химиком К.
Шорлеммером и другимн химиками. Вторая же оказалась очень плодотворной, так как давала ясные объяснения причин различной реакционной способности веществ и привела (например, в трудах русского ученого В.В. Марковникова) к открытию некоторых общепризнанных частных закономерностей в органической химии. Важно отмеппь, что понятие «химическое строение» в бутлеровском смысле, в силу своей лля того времени некоторой абстрактности, не бьпю сразу принято химиками. Однако дальнейшее (в 1860-х гг.) развитие теоретических н зкспериментааьных работ в органической химии пошло именно по пути исследования взаимной связи атомов в молекуле.
Строение молекул органических веществ стало считаться познаваемым с помощью изучения нх химических превращений. Более того, формулы органических молекул стали восприниматься как двумерные геометрические изображения. В последующие годы структурная теория была распространена на ароматические соединения, алкены, алкины и т.п. К началу Г87-х гг. было показано (благодаря СтеР ныи раб м Л. П р, И'. Внслице уса и др.), якая концепция двумерные формулы непригодны для объяснения Влит-Гоффа некоторых случаев изомерии (речь шла об оптических изомерах). Голландский химик Я. Х. Вант-Гофф предположил, что для этих случаев объяснение следует искать в пространственном положении атомов.
В 1874 г. Я. Вант-Гофф высказал идею о направленности единиц сродства атома углерода по углам теграздра . На основе этой гипотезы он объяснил явление оптической изомерии, показав наличие двух стереоизомеров у соединения, содержащего атом углерода с четырьмя разнымн заместнтелямн. Важно подчеркнуть, что в стереохнмнческой концепции Вант-Гоффа имело место качественное переосмысление традиционных представлений о пространственной упорядоченности атомов (а не просто возврат к этим представлениям), поскольку она включана в себя идею направленности в пространстве дискретных единиц химическопз сродства. ' В конно! Я74 т. яюхоиую точку зрения высказал и фраииузский ученый Ж. Ле Бель.
7! ГЛАВА В. Теории строения ор:оничееюа молекул В совокупности со структурными представлениями идея Вант-Гоффа привела к представлению о молекуле как системе атомов, соединенных химическими связями, которые расположены под определенными углами. имеют определенную длину и число которых для каждого атома вполне определенно. Идеи Я. Вант-Гоффа сделали возможным своеобразное объединение двух основных точек зрения на проблему многообразия органических веществ, показав, что их свойства (наряду с составом) определяются н химическим и физическим строением. Итак. учение о валентности сыграло очень важную роль в создании структурной теории, В дальнейшем, для объяснения строения некоторых неорганических, в частности, комплексных соединений, зто учение было расширено введением представлений о дополнительной валентности. В начале 1890-х гг.
швейцарский химик А. Вернер прелложил так называемую координавионную теорию, согласно которой элементарный атом, помимо соединительной способности, выражаемой через вапентность, мог обладать другими силами сродства. Зтн силы сродства в свою очередь могли приводить к соединению между атомами и были названы дополнительной, вторичной или побочной валентностью. (Согласно теории Вернера, комплексные соединения содержат центральный атом илн ион, у которого насыщались как главные, так и побочные валентности).
ОО Рве. 37. Формулы бентона, ореллоиенные А. Кекуне н К. Типе. Похожие концепции выдвигались н для объяснения некоторых особенностей поведения органических соединений. Так, в 1899 г. немецкий химик Ф. К. И. Тиле выдвинул теорию, согласно которой углеродные атомы, образующие систему сопряженных связей, имеют остаточную (нарциальную) валентность. На основе этой теории он модифицировал предложенную ранее Кекуле формулу бензола с чередующимися двойными связями (рис 37). В Х1Х в.. однако, было невозможно выдвинуть сколько-нибудь удовлетворительного объяснения причин дробления валентных сил, ранее представлявшихся в виде целых чисел, определяемых единицами сродства.
Решение этой проблемы стало возможным лишь с появлением электронной теории валентности, которая явилась результатом важнейших изменений во взглядах на вещество в самом конце Х1Х вЂ” начале ХХ вв. 72 Глава 9. Физикализации химии в конце Х1Х— первой половине ХХ вв. 9.1. Периодический закон Атомистическая концепция Дальтона подразумевала, что разнокачествениость элементов проявляется в различии нх атомных весов. Однако проблема взаимной связи между химическими свойствами элемента и его атомным весом долгое время специально не изучалась. Следует отметить лишь две работы первой половины Х1Х в., в которых затрагивалась зта взаимосвязь.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
