К.И. Грандберг - Органическая химия (1125789), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Такие два вещества называются изомерными веществами нли, кратко, изомерали. Поставленная Бутлеровым проблема взаимного влияния атомов была развита его учеником В. В. Марковниковым, который посвятил ей свою диссертацию «Материалы по вопросу о взаимном влиянии атомов в химических соединениях» (1869). Марковников высказал ряд положений, чрезвычайно важных для дальнейшего развития органической химии как в теоретическом, так и в практическом отношении.
Таково «правило Марковннкова» о порядке присоединения галогеноводородов и хлорноватистой кислоты к несимметричным алкенам, положения о большей легкости замещения атома водорода при третичном углеродном атоме по сравнению с атомами водорода у вторичного и первичного углеродных атомов и замещения атома водорода при вторичном углеродном атоме по сравнению с водородным атомом у первичного углеродного атома. Эти закономерности были подтверждены Марковниковым экспериментальным путем. Основные положения и следствия теории строения Бутлерова могут быть кратко сформулированы следующим образом. 1. В молекулах соединений существует определенный порядок связи атомов, который и носит название строения.
2. Химические свойства соединения определяются составом и строением его молекул. 3. Различное строение при одном и том же составе н молекулярной массе вещества обусловливает явление изомерии. 4. Так как при отдельных реакциях изменяются не все, а только некоторые части молекул, то, изучая продукты химических превращений соединения, можно установить его строение. 5. Химический характер (т. е. реакционная способность) атомов, входящих в молекулу, меняется в зависимости от того, с какими атомами они связаны в данной молекуле. Это изменение химического характера обусловливается главным образом взаимным влиянием непосредственно связанных друг с друтом атомов.
Взаимное влияние атомов, не связанных непосредственно, обычно проявляется значительно слабее. Утратила ли сегодня классическая теория строения свое значение7 Конечно нет. Ее принципиальные основы еще долго будут сохранять свою направляющую роль в развитии новых теорий, н не потеряют силу слова Бутлерова, сказанные о предшествующих теориях: «Они все еще остаются пригодными в известном смысле и, отживая, входят в виде более или менее измененном как часть в состав новых теорий, более обширных. Те зависимости между фактами, которые были указаны прежними теориями, подтверждаются, расширяются и объясняются еще лучше новыми теориями, а те открытия, к которым старые теории привели, остаются прочными памятниками их заслуг».
5. Источники органических соединений Важнейшим источником органических соединений является нефть. Она представляет собой смесь органических веществ, главным образом углеводородов различных классов. 15 Так, например„алканами наиболее богаты грозненская, дрогобычская, румынская, пенсильванскан (США) нефти и некоторые виды мексиканской нефти; алициклические углеводороды в значительных количествах встречаются в бакинской, эмбинской и калифорнийской нефти. Нефть, богатая ароматическими углеводородами, встречается редко. Особенно богаты ими нефти с островов Борнео и Суматра, а в России — пермская и майкопская.
Кроме углеводородов, в нефти имеются небольшие количества соединений, содержащих кислород, серу, азот и др. Нефть некоторых месторождений содержит значительные количества сернистых веществ (башкирская и техасская неФти) или азотистых соединений (алжирская и калифорнийская нефти). Продукты нефтепереработки все шире используются для получения органических соединений.
В последние десятилетия развилась новая мощная отрасль промышленности — нефтехимия. Мировые запасы нефти оцениваются сегодня величиной порядка 5 1011т, а запасы другого не менее ценного источника органических соединений — природного газа — в 1,5 1014 мз. Ежегодно добывается около 1% нефти и 0,5% природного газа, однако в основном и нефть, и газ используются как топливо, а не как источники химического сырья, что крайне нерационально.
Все виды каменного угля содержат помимо углерода много сложных органических соединений, содержащих С, Н, О, г) и Я. На коксохимических и газовых заводах при сухой перегонке каменного угля получают в настоящее время примерно в 10 раз меньше органических веществ, чем из нефти, однако ббльшая часть ароматических соединений добывается из каменноугольного дегтя. Довольно много органических веществ содержится в торфе и в битумииозных или горючих сланцах. Огромное количество ценных органических материалов получают из основной части древесины — целлюлозы. Одни из материалов такого рода (определенные сорта бумаги, картона) получаются механической обработкой клетчатки„другие (искусственное волокно, спирт, порох, пластические массы) — с помощью ее химической переработки. Тепловые электростанции в России вырабатывают около 70% энергии, и все они используют в качестве топлива уголь, нефть, торф, газ — ценнейшее химическое сырье.
Весьма перспективным является использование в качестве топлива водорода, имеющегося в неограниченном количестве в воде. По прогнозам ООН, в 2002 г. будет произведено 10зт водорода. Это позволит высвободить значительную часть нефти и газа для производства химических продуктов и заметно .снизить загрязнение окружающей среды, так как водород является «чистым» топливом. Животное сырье хотя и в меньших количествах, но все же перерабатывается на аминокислоты, глицерин, карбоновые кислоты и некоторые другие продукты. 6.
Методы выделения, очистки и идентификации органических соединений В еление и очистка о ганических сое пений. Для изучения любого органического вещества его прежде всего нужно выделить, иногда из сложной смеси, получить в чистом виде и убедиться в его чистоте.
Выделение и очистка органических соединений обычно связаны с большими трудностями. Эти трудности обусловлены тем, что свойства органических соединений крайне разнообразны и поэтому методы их выделения и очистки весьма многочисленны. Если к тому же учесть сложность и неоднозначность протекания большинства реакций в органической химии, становится понятным, что эта задача в отдельных случаях является наиболее ответственной частью химического процесса.
Методы выделения, очистки, идентификации и качественного анализа органических соединений подробно изложены в практических руководствах по органической химии1. Поэтому мы рассмотрим лишь общие приемы, применяемые при очистке веществ в простейших случаях. Наиболее часто приходится иметь дело с твердой или жидкой смесью веществ. При выделении из твердых смесей часто пользуются различной растворимостью веществ (криснгаллизация). Смесь обрабатывают тем или другим растворителем, хорошо растворяющим интересующее нас вещество и по возможности мало растворяющим примеси (спиртом, эфиром, ' См., например: Грандберг И. И.
Практические работы и семинарские занятия по органической химии. М., Дрофа, 2001. 17 хлороформом), обычно при нагревании. Раствор вещества отфильтровывают и после охлаждения растворителя получают твердое исследуемое вещество. Иногда вместо кристаллизации твердого вещества производят его перегонку с водяным паром или возгонку (сублимация). При выделении компонентов из жидких смесей приходится иметь дело с несмешивающимися жидкостями, а также с растворами жидких и твердых веществ в жидкостях.
Для разделения несмешивающихся жидкостей пользуются делительными воронками. Часто выделяемое вещество (жидкое или твердое), растворенное в жидком веществе, например в воде, извлекают подходящим растворителем, не смешивающимся с водой (эфир, хлороформ), встряхивая их в делительной воронке (экстрагирование). После отстаивания разделяют слои и путем выпаривания или отгонки растворителя получают нужное вещество. Для выделения и очистки веществ часто применяют различные виды перегонки. Для разделения смеси жидких веществ пользуются фракционной перегонкой, собирая фракции, перегоняющиеся в определенных границах температуры.
Собранные фракции очищают повторной перегонкой до тех пор, пока не получат жидкости, кипящие в определенных узких температурных интервалах. В особых случаях получают чистые вещества, перегоняющиеся в пределах одного градуса или долей градуса («кипящие в точке»). Если вещество летуче с водяным паром, то часто для его выделения из смесей пользуются перегонкой с водяным паром. С паром могут перегоняться не только жидкие, но и твердые вещества. Для очистки легко разлагающихся веществ пользуются перегонкой под уменьшенным давлением (перетекла в вакууме).
Как известно, при уменьшении давления температура кипения жидкостей понижается. Пользуясь этим методом„можно перегнать жидкость при значительно более низкой температуре„чем при обычном давлении, и предотвратить разложение вещества от нагревания. Для очистки особенно легко разлагающихся веществ в настоящее время применяют перегонку в высоком вакууме. В последние годы для разделения органических веществ все шире пользуются хроматографическими методами. Если через трубку, наполненную сорбентом (оксидом алюминия, мелом, порошком белой глины и т.
п.), так называемую хрома- 18 тографическую колонку, пропускать раствор разделяемой смеси в соответствующем растворителе (бензоле, бензине), то растворенные вещества при этом адсорбируются на сорбенте, причем прочность связывания разных адсорбируемых веществ будет различна, поэтому каждое вещество займет в колонке свою зону. Описанный метод хроматографии основан на явлении адсорбции, и поэтому его называют адсорбционной хроматографией. Его применяют не только в научных лабораториях, но и на производстве.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
