Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Изомерия в органической химии

Изомеры – это вещества, имеющие одинаковый состав (число атомов каждого типа), но разное взаимное расположение атомов – разное строение.

Изомерия – это явление существования веществ с одинаковым составом, но различным строением.

Например, формуле C4H10 соответствуют два изомерных соединения н-бутан с линейным углеродным скелетом и изобутан (2-метилбутан) с разветвленным скелетом:

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

При этом температура кипения н-бутана –0,5 о С, а изобутана –11,4 о С.

Виды изомерии

Структурные изомеры отличаются друг от друга взаимным расположением атомов в молекуле; стереоизомеры — расположением атомов в пространстве.

Структурная изомерия

Структурные изомеры – соединения с одинаковым составом, но различным порядком связывания атомов, т.е. с различным химическим строением. Молекулярная формула у структурных изомеров одинаковая, а структурная различается.

1. Изомерия углеродного скелета: вещества различаются строением углеродной цепи, которая может быть линейная или разветвленная.

Например, молекулярной формуле С5Н12 соответствуют три изомера:

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

2. Изомерия положения обусловлена различным положением кратной связи, функциональной группы или заместителя при одинаковом углеродном скелете молекул.

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

2.2. Изомерия положения кратной связи может быть вызвана различным положением кратной (двойной или тройной) связи в непредельных соединениях. Например, в бутене-1 и бутене-2:

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

2.3. Межклассовая изомерия – ещё один вид структурной изомерии, когда вещества из разных классов веществ имеют одинаковую общую формулу.

Например, формуле С2Н6О соответствуют: спирт (этанол) и простой эфир (диметиловый эфир):

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Пространственная изомерия

Пространственные изомеры – это вещества с одинаковым составом и химическим строением, но с разным пространственным расположением атомов в молекуле. Виды пространственной изомерии – геометрическая (цистранс) и оптическая изомерия.

1. Геометрическая изомерия (или цис-транс-изомерия).

Геометрическая изомерия характерна для соединений, в которых различается положение заместителей относительно плоскости двойной связи или цикла. Например, для алкенов и циклоалканов.

Двойная связь не имеет свободного вращения вокруг своей оси.

Поэтому заместители у атомов углерода при двойной связи могут быть расположены либо по одну сторону от плоскости двойной связи (цис-изомер), либо по разные стороны от плоскости двойной связи (транс-изомер). При этом никаким вращением нельзя получить из цис-изомера транс-изомер, и наоборот.

Например, бутен-2 существует в виде цис— и транс-изомеров

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

1,2-Диметилпропан также образует цис-транс-изомеры:

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Геометрические изомеры различаются по физическим свойствам (температура кипения и плавления, растворимость, дипольный момент и др.). Например, температура кипения цис-бутена-2 составляет 3,73 о С, а транс-бутена-2 0,88 о С.

При этом цистранс-изомерия характерна для соединений, в которых каждый атом углерода при двойной связи С=С (или в цикле) имеет два различных заместителя.

Таким образом, для соединений вида СH2=СHR и СR2=СHR’ цистранс-изомерия не характерна.

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

2. Оптическая изомерия

Оптические изомеры – это пространственные изомеры, молекулы которых соотносятся между собой как предмет и несовместимое с ним зеркальное изображение.

Оптическая изомерия свойственна молекулам веществ, имеющих асимметрический атом углерода.

Асимметрический атом углерода — это атом углерода, связанный с четырьмя различными заместителями.

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Такие молекулы обладают оптической активностью — способностью к вращению плоскости поляризации света при прохождении поляризованного луча через раствор вещества.

Например, оптические изомеры образует 3-метилгексан:

Источник

Виды изомерии в органической химии

Изомерия в химии — что это за явление

В современной естественной науке важно обращать внимание на такое явление как изомерия. Без понимания свойств веществ-изомеров почти невозможно изучать законы и закономерности химии.

Впервые на явление изомерии обратили внимание двое ученых в 1823 году. Ю. Либих и Ф. Велер поспорили из-за различий в свойствах фульмината серебра (AgCNO). Ученые заметили, что у циановокислого и гремучего серебра одна и та же формула.

Подробнее явление изучил Й. Берцелиус. Исследовав винную и виноградные кислоты (у обеих формула C 4 H 6 O 6 ) он в 1830 году ввел термин «изомерия». Его предположение заключалось в следующем: вещества с одинаковым составом могут различаться из-за разного распределения атомов в молекуле.

Наконец, во второй половине XIX века Я. Вант-Гофф открыл пространственную изомерию, а А. Бутлеров — структурную изомерию. Так сформировалась современная теория изомерии.

Определение понятия

Изомерия — явление, суть которого заключается в существовании химических соединений, которые одинаковы по качественному и количественному составу, но различаются по строению или расположению атомов в пространстве. Вследствие этого они обладают разными физическими и химическими свойствами.

Из данного определения следует определение веществ-изомеров.

Изомеры — это химические соединения с одинаковым составом, но разные по строению или пространственному расположению атомов и свойствам.

Как правило, большое количество изомеров характерно для представителей широко известного класса аминокислот. За счет различных заместителей при α-углеродном атоме им также свойственна и оптическая изомерия, которая будет рассмотрена далее.

Виды изомерии в органической химии

В классификации изомерии выделяют два основных типа изомеров:

Структурная изомерия

Структурные изомеры — вещества, которые одинаковы по качественному и количественному составу, но различающиеся строением, т. е. порядком расположения атомов. Структурные изомеры имеют одинаковые молекулярные, но разные структурные формулы.

Выделяют несколько видов изомерии по структуре молекулы.

1. Изомерия углеродной цепи.

Углеродная цепь или углеродный скелет представляет собой остов молекулы, состоящий из углеродных атомов. Если порядок соединения атомов углерода в молекуле отличается, то вещества являются структурными изомерами по углеродной цепи.

2. Валентная изомерия.

Валентные изомеры различаются распределением химических связей внутри молекулы. К примеру, для бензола ( C 6 H 6 ), помимо стандартной молекулы в форме плоского шестиугольника, известно еще три валентных изомера. Они представлены на изображении ниже.

3. Изомерия положения функциональной группы.

В молекулах органических соединений, не относящихся к классу углеводородов, можно выделить две составляющие части: углеводородный фрагмент (радикал) и функциональная группа.

4. Межклассовая изомерия.

Межклассовые изомеры — вещества, имеющие одинаковый количественный и качественный состав, но относящиеся к различным классам органических соединений. Поскольку молекулы таких изомеров содержат различные функциональные группы, такой вид изомерии также называют изомерией функциональной группы.

5. Изомерия положения кратной связи

Подобно изомерии положения функциональной группы, изомеры данного вида отличаются расположением элемента в углеродной цепи. В данном случае такой элемент — кратная связь. Рассмотрим изомеры бутена по положению двойной связи:

СН–СН–СН=СН — это бутен-1

СН–СН=СН–СН — это бутен-2

Пространственная изомерия (стереоизомерия)

Структурные формулы пространственных изомеров могут быть одинаковыми, но молекулы при этом будут отличаться расположением атомов в пространстве, т.е. будут иметь различные пространственные формулы. Химики выделяют два вида пространственной изомерии:

Рассмотрим подробнее каждый из типов.

1. Оптическая изомерия (энантиомерия).

Оптическую изомерию также называют зеркальной. Оптические изомеры (энантиомеры) — это молекулы, которые являются зеркальными отражениями друг друга. Такой вид изомерии возникает, когда у одного атома углерода появляется четыре разных заместителя. Эти атомы углерода называются ассиметрическими, или хиральными (от греч. хиро — рука, поскольку наши руки также являются зеркальными отражениями друг друга). Таким образом оптические изомеры различаются порядком расположения заместителей вокруг асимметричного центра. На практике такие изомеры различаются по направлению вращения плоскости поляризации плоскополяризованного света. Один из оптических антиподов является правовращающим (вращает плоскость поляризации вправо, его обозначают знаком «+»), а другой — левовращающим (вращает плоскость поляризации влево, обозначают знаком «−»).

Оптическая изомерия характерна для многих классов природных органических соединений (углеводов, аминокислот). Например, на рисунке представлены оптические изомеры аминокислоты аланина:

2. Геометрическая изомерия.

Геометрическая изомерия также называется цис,транс-изомерией, показывает разное положение заместителей относительно цикла или двойной связи.

Когда заместители находятся по одну сторону двойной связи (плоскости цикла), то вещество называют цис-изомером. Если заместители расположены по разные стороны, то речь идет о транс-изомерах. Пример — это цис-бутен-2 и транс-бутен-2.

На изображении ниже транс-бутен-2 представлен слева, а цис-бутен-2 — справа.

У одного и того же вещества могут быть разные типы изомеров. Так, многим представителем класса алкенов свойственны межклассовая, геометрическая и изомерия углеродного скелета. Среди альдегидов встречается структурная изомерия — углеродного скелета и межклассовая. Для циклоалканов характерна межклассовая изомерия, цис-, транс-изомерия и др.

Источник

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

До появления теории химического строения А. М. Бутлерова оставалось неизвестным существование веществ, которые имеют один и тот же состав и одну и ту же молекулярную массу, но различающиеся расположением атомов. Эти вещества обладали разными свойствами. Способность атомов углерода к образованию четырёх ковалентных связей, в том числе и с другими атомами углерода, открывает возможность существования нескольких соединений одного элементного состава. Такое явление было названо изомерией.

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Для пентана существует три изомера:

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Температуры кипения бутана и пентана отличаются между собой, что служит доказательством того, что свойства соединений находятся в зависимости от строения их молекул.

это вещества, которые имеют одинаковую молекулярную формулу, но различное химическое строение (различные структурные формулы), а, следовательно, обладают различными свойствами.

В органической химии существует несколько типов изомерии. Самым простым является структурная изомерия.

называют изомеры, отвечающие различным структурным формулам органических соединений (с разным порядком соединений атомов).

В этом случае изомеры отличаются друг от друга только порядком связи между атомами в молекуле. Структурная изомерия имеет несколько разновидностей.

Изомерия углеродного скелета зависит от порядка соединения между собой атомов углерода в цепи (см. изомеры бутана и пентана).

Для правильного составления изомеров углеродного скелета необходимо соблюдать некоторые правила:

1. Записать углеродный скелет согласно числу атомов углерода.

2. Отрывают крайние атомы углерода (`»C»_1` или `»C»_5`) и располагают их у оставшихся в цепи атомов углерода, добиваясь максимально возможного числа перестановок. В результате чего первоначально записанный углеродный скелет укорачивается и принимает разветвлённое строение:

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Следует иметь в виду, что произвольное укорачивание углеродной цепи исходного углеводорода не приводит к появлению нового изомера, а зачастую представляют собой одно и то же соединения.

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

3. Соблюдая условие четырёхвалентности атомов углерода, необходимо заполнить оставшиеся валентности атомами водорода

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

(*н – означает углеводород нормального (неразветвленного) строения).

Другой разновидностью структурной изомерии является

Например, положения кратной связи:

`»CH»_2=»CH»-«CH»_2-«CH»=»CH»_2``»CH»_2=»CH»-«CH»=»CH»-«CH»_3`
пентадиен-1,4пентадиен-1,3

Или изомерия положения функциональной группы:

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Если гидроксильных групп две, то число изомеров может также определяться взаимным расположением этих групп:

`»HOCH»_2-«CH»_2-«CH»_2″OH»``»HOCH»_2-«CH»(«OH»)-«CH»_3`
пропандиол-1,3пропандиол-1,2

Ещё одним видом изомерия является

`»CH»_3-«CH»_2-«OH»``»CH»_3-«O»-«CH»_3`

Другим примером межклассовой изомерии являются карбоновые кислоты и сложные эфиры, например:

`»CH»_3-«CH»_2″COOH»``»CH»_3-«COOCH»_3``»HCOOC»_2″H»_5`
Пропановая кислотаМетилацетатЭтилформиат

Виды пространственной изомерии

называют соединения, имеющий одинаковый состав и одинаковый порядок соединения атомов, но отличающиеся расположением атомов в пространстве.

Геометрическая изомерия характерна для соединений, содержащих двойную связь или цикл. В таких молекулах часто возможно провести условную плоскость таким образом, что заместители у различных атомов углерода могут оказаться по одну сторону (цис-) или по разные стороны (транс-) от этой плоскости. Если изменение ориентации этих заместителей относительно плоскости возможно только за счёт разрыва одной из химических связей, то говорят о наличии геометрических изомеров.

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Энантиомеры имеют одинаковые температуры плавления и кипения, растворимость, показатель преломления и другие характеристики. Их отличия проявляются только при изучении вращения веществом плоскости поляризации света или при взаимодействии с другим хиральным соединением. Способность вращать плоскость поляризации света называется оптической активностью. Смесь равных количеств энантиомеров называется рацематом.

Источник

Теория строения органических соединений

Органическая химия – это химия углерода и его соединений с другими элементами.

В молекулах органических веществ могут присутствовать также атомы: водорода Н, кислорода О, азота N, серы S, фосфора P, галогенов, металлов и других элементов.

Количество известных органических соединений в настоящее время превышает 20 миллионов.

Углерод в органических веществах

Атомы углерода могут соединяться друг с другом с образованием цепей различного строения (разветвленные, неразветвленные, замкнутые) и длины (от двух до сотен тысяч атомов углерода).

В органических веществах углерод имеет валентность IV (образует 4 связи).

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

В основе современной органической химии лежит теория строения органических соединений.

Основные положения теории строения органических соединений

Атомы в молекулах соединены друг с другом в определенной последовательности согласно их валентностям. Последовательность межатомных связей в молекуле называется ее химическим строением и отражается структурной формулой (формулой строения).

Это приводит к тому, что вещества одного и того же состава могут иметь разное строение, т. е. к появлению изомерии.

Изомеры – это вещества, имеющие одинаковый состав (число атомов каждого типа), но разное взаимное расположение атомов – разное строение.

Формулы строения органических веществ

Состав органического вещества можно описать химическими формулами.

Химические формулы органических веществ бывают следующих типов:

Простейшая формула – может быть получена опытным путем через определение соотношения количества атомов химических элементов в веществе.

Например, формуле C4H10 соответствуют два изомерных соединения н-бутан с линейным углеродным скелетом и изобутан (2-метилбутан) с разветвленным скелетом
Например, простейшая формула метана CH4, а вот бензола – СН.

Истинная формула (брутто-формула) – показывает истинный состав молекулы, но не показывает ее структуру. Истинная формула показывает точное количество атомов каждого элемента в одной молекуле.

Например, истинная формула бензола C6H6.

Полная (развернутая) структурная формула однозначно описывает порядок соединения атомов в молекуле.

Например, полная структурная формула бутана:

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Сокращенная структурная формула – это структурная формула, в которой не указываются связи между углеродом и водородом.

Например, сокращенная структурная формула бутана:

Типы углеродных атомов в составе органических молекул

Типы углеродных атомов в составе органических молекул

Атомы углерода

Первичные Вторичные Третичные ЧетвертичныеАтомы углерода, которые в углеродной цепи соединены с одним атомом углеродаАтомы углерода, которые в углеродной цепи соединены с двумя атомами углеродаАтомы углерода, которые в углеродной цепи соединены с тремя атомами углеродаАтомы углерода, которые в углеродной цепи соединены с четырьмя атомами углерода

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Типы связей в молекулах органических веществ

Одна из характеристик химических связей — тип перекрывания орбиталей атомов в молекуле.
По характеру перекрывания различают σ-(сигма) и π‑(пи) связи.

σ-Связь — это связь, в которой перекрывание орбиталей происходит вдоль оси, соединяющей ядра атомов.

σ-Связь может быть образована любыми типами орбиталей (s, p, d, гибридизованными).

σ-Связь — это основная связь в молекуле, которая преимущественно образуется между атомами.

Между двумя атомами возможна только одна σ-связь.

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелетаДля чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета
Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелетаДля чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета
Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелетаДля чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета
π-Связь — это связь, в которой перекрывание орбиталей происходит в плоскости, перпендикулярной оси, соединяющей ядра атомов, сверху и снизу от оси связи.

π-Связь образуется при перекрывании только р- (или d) орбиталей, перпендикулярных линии связи и параллельных друг другу.

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

π-Связь является дополнительной к σ-связи, она менее прочная и легче разрывается при химических реакциях.

С–С, С–Н, С–ОДвойная связь

С=С, С=ОТройная связь

С≡С, С≡Nσ-связьσ-связь + π-связьσ-связь + две π-связи

Гибридизация атомных орбиталей углерода

Электронная формула атома углерода в основном состоянии:

+6С 1s 2 2s 2 2p 2

+6С 1s Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета2s Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета2p Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

В возбужденном состоянии: один электрон переходит с 2s-подуровня на 2р-подуровень.

+6С * 1s 2 2s 1 2p 3

+6С * 1s 2 Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета2s 1 Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета2p 3

Таким образом, в возбужденном состоянии углерод содержит четыре неспаренных электрона, может образовать четыре химические связи и проявляет валентность IV в соединениях.

При образовании четырех химических связей атомом углерода происходит гибридизация атомных орбиталей.

Гибридизация атомных орбиталей — это выравнивание электронной плотности атомных орбиталей разного типа с образованием новых, молекулярных орбиталей, форма и энергия которых одинаковы.

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Изображение с портала orgchem.ru

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Например, в молекуле метана CH4 атомы водорода располагаются в пространстве в вершинах тетраэдра, центром которого является атом углерода. Валентный угол Н–С–Н в метане равен 109 о 28’

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Молекулам линейных алканов с большим числом атомов углерода соответствует зигзагообразное расположение атомов углерода.

Например, пространственное строение н-бутана

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

При этом негибридная р-орбиталь располагается перпендикулярно плоскости, в которой расположены три гибридные sp 2 — орбитали.

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Изображение с портала orgchem.ru

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Модель молекулы этилена:

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

sp-Гибридизация

В sp-гибридизацию вступают одна s-орбиталь и одна p-орбиталь. Две p-орбитали не вступают в гибридизацию:

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Две sp-гибридные орбитали атома углерода направлены в пространстве под углом 180 о друг к другу, что соответствует линейному строению.

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Изображение с портала orgchem.ru

При этом две р-орбитали располагаются перпендикулярно друг другу и перпендикулярно линии, на которой расположены гибридные орбитали.

Например, молекула ацетилена имеет линейное строение.

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Изомерия

Изомеры – это вещества, имеющие одинаковый состав (число атомов каждого типа), но разное взаимное расположение атомов – разное строение.

Изомерия – это явление существования веществ с одинаковым составом, но различным строением.

Например, формуле C4H10 соответствуют два изомерных соединения н-бутан с линейным углеродным скелетом и изобутан (2-метилбутан) с разветвленным скелетом:

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

При этом температура кипения н-бутана –0,5 о С, а изобутана –11,4 о С.

Виды изомерии

Структурные изомеры отличаются друг от друга взаимным расположением атомов в молекуле; стереоизомеры — расположением атомов в пространстве.

Структурная изомерия

Структурные изомеры – соединения с одинаковым составом, но различным порядком связывания атомов, т.е. с различным химическим строением. Молекулярная формула у структурных изомеров одинаковая, а структурная различается.

1. Изомерия углеродного скелета: вещества различаются строением углеродной цепи, которая может быть линейная или разветвленная.

Например, молекулярной формуле С5Н12 соответствуют три изомера:

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

2. Изомерия положения обусловлена различным положением кратной связи, функциональной группы или заместителя при одинаковом углеродном скелете молекул.

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

2.2. Изомерия положения кратной связи может быть вызвана различным положением кратной (двойной или тройной) связи в непредельных соединениях. Например, в бутене-1 и бутене-2:

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

2.3. Межклассовая изомерия – ещё один вид структурной изомерии, когда вещества из разных классов веществ имеют одинаковую общую формулу.

Например, формуле С2Н6О соответствуют: спирт (этанол) и простой эфир (диметиловый эфир):

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Пространственная изомерия

Пространственные изомеры – это вещества с одинаковым составом и химическим строением, но с разным пространственным расположением атомов в молекуле. Виды пространственной изомерии – геометрическая (цистранс) и оптическая изомерия.

1. Геометрическая изомерия (или цис-транс-изомерия)

Геометрическая изомерия характерна для соединений, в которых различается положение заместителей относительно плоскости двойной связи или цикла.

Например, для алкенов и циклоалканов.

Двойная связь не имеет свободного вращения вокруг своей оси.

Поэтому заместители у атомов углерода при двойной связи могут быть расположены либо по одну сторону от плоскости двойной связи (цис-изомер), либо по разные стороны от плоскости двойной связи (транс-изомер). При этом никаким вращением нельзя получить из цис-изомера транс-изомер, и наоборот.

Например, бутен-2 существует в виде цис— и транс-изомеров

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

1,2-Диметилпропан также образует цис-транс-изомеры:

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Геометрические изомеры различаются по физическим свойствам (температура кипения и плавления, растворимость, дипольный момент и др.). Например, температура кипения цис-бутена-2 составляет 3,73 о С, а транс-бутена-2 0,88 о С.

При этом цистранс-изомерия характерна для соединений, в которых каждый атом углерода при двойной связи С=С (или в цикле) имеет два различных заместителя.

Например, в молекуле бутена-1 CH2=CH-CH2-CH3 заместители у первого атома углерода при двойной связи (два атома водорода) одинаковые, и цистранс-изомеры бутен-1 не образует. А вот в молекуле бутена-2 CH3CH=CH-CH3 заместители у каждого атома углерода при двойной связи разные (атом водорода и метильная группа CH3), поэтому бутен-2 образует цис— и транс-изомеры.

Таким образом, для соединений вида СH2=СHR и СR2=СHR’ цистранс-изомерия не характерна.

2. Оптическая изомерия

Оптические изомеры – это пространственные изомеры, молекулы которых соотносятся между собой как предмет и несовместимое с ним зеркальное изображение.

Оптическая изомерия свойственна молекулам веществ, имеющих асимметрический атом углерода.

Асимметрический атом углерода — это атом углерода, связанный с четырьмя различными заместителями.

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Такие молекулы обладают оптической активностью — способностью к вращению плоскости поляризации света при прохождении поляризованного луча через раствор вещества.

Например, оптические изомеры образует 3-метилгексан:

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Классификация органических соединений

Классификацию органических веществ определяют строение углеродной цепи (углеродного скелета) и наличие и особенности строения функциональных групп.

Углеродный скелет это последовательность соединенных между собой атомов углерода в органической молекуле.
Функциональная группа – это атом или группа атомов, которая определяет принадлежность молекулы к определенному классу органических веществ и химические свойства, соответствующие данному классу веществ.

Классификация органических веществ по составу

УглеводородыКислородсодержащие веществаАзотсодержащие веществаСостоят из атомов углерода и водородаСодержат также атомы кислородаСодержат также атомы азота

Углеводороды

Углеводороды– это вещества, состав которых отражается формулой СхНу, то есть в их составе только атомы углерода и водорода.

В зависимости от типа связей между атомами С, они делятся на предельные или насыщенные (все связи одинарные) и непредельные (ненасыщенные) — в молекуле присутствуют двойные и тройные связи.

Кроме того, углеводороды делятся на циклические (углеродная цепь образует кольцо) и ациклические или алифатические (углеродная цепь не замкнута в кольцо).

Углеводороды
Предельные (содержат только одинарные связи)Непредельные (содержат двойные или тройные связи между атомами углерода)
Алканы Циклоалканы Алкены Алкадиены Алкины Ароматические углеводороды
Углеводороды с открытой (незамкнутой) углеродной цепьюАтомы углерода соединены в замкнутый циклОдна двойная связьДве двойные связиОдна тройная связьЦиклические углеводороды с тремя двойными связями (бензольное кольцо)
CnH2n+2CnH2nCnH2nCnH2n-2CnH2n-2CnH2n-6
Этан

CH3-CH3

Циклобутан

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Этилен

CH2=CН-СН=СH2

Ацетилен

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Ациклические углеводороды
С неразветвленной цепьюС разветвленной углеродной цепью
н-Бутан

CH3-CH2-CH2-CH3

Изобутан

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Кислородсодержащие органические вещества

Так как кислород имеет валентность II, он может образовать либо 2 одинарные связи, либо одну двойную. Соответственно, в органической молекуле он соединяется с водородом и углеродом.

Основные функциональные группы, содержащие кислород:

Кислородсодержащие органические вещества

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Ацетальдегид

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Пропанон

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Уксусная кислота

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Метилацетат

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Азотсодержащие органические вещества

Азотсодержащие вещества можно также разделить на классы по наличию определенных функциональных групп.

Некоторые органические вещества содержат и азот, и кислород.

Азотсодержащие вещества
АминыНитрилыНитросоединенияАмидыАминокислотыГетероциклы
-NH2

CH3-NH2

Нитрил уксусной кислоты

CH3-NO2

Амид уксусной кислоты

CH3-C(NH2)=O

Аминоуксусная кислота

Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Другие органические вещества

Органические соединения очень многочисленны и разнообразны.

В состав органических соединений также могут входить несколько одинаковых или различных функциональных групп.

Гомологи. Гомологический ряд

Органические вещества разных классов тесно взаимосвязаны.

Соединения, содержащие одинаковые функциональные свойства, проявляют схожие химические и физические свойства.

Вещества, которые содержат одинаковые функциональные группы, имеют сходное строение, но отличаются друг от друга на одну или несколько групп –СH2–, образуют гомологический ряд.
Гомологи – это вещества, которые входят в один и тот же гомологический ряд.

Группу –СH2– называют гомологической разностью.

Например, 2-метилбутан и 2-метилпентан являются гомологами:
Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелетаДля чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Смотреть картинку Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Картинка про Для чего не характерна изомерия углеродного скелета. Фото Для чего не характерна изомерия углеродного скелета

Добавить комментарий Отменить ответ

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *