Химиялық құрылыс теориясы

0

Жоспар:

  1. Құрылыс теориясының алғы шарты.
  2. А.М. Бутлеровтың химиялық құрылыс теориясы.

Қолданылған әдебиеттер тізімі:

Негізгі және қосымша әдебиет

  1. Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т. Органикалық химия. М. ВШ., 1981ж.
  2. Грандберг И.И. Органическая химия. М.,1974г.
  3. Бірімжанов Б. Жалпы химия. Алматы: ҚазҰУ, 2001ж.
  4. Бірімжанов Б., Нұрахметов Н. Жалпы химия. Алматы: Ана тілі-1992ж.
  5. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.ВШ., 1988г.
  6. Усанович М.И. Из истории химии. Алматы: «Қазақ университеті»-2004ж
  7. Шоқыбаев Ж. Бейорганикалық және аналитикалық химия. Алматы: «Білім», 2003ж.

Лекция мәтіні:

           ХІХ ғасырдың 40 – 50 жылдарында бүкіл химия ғылымы тарихи үлкен дағдарысқа ұшырады – ғылым дамуын өте тежеуілдетіп алды. Оған себеп болған сол кездегі  химия ғылымындағы өзара түсініспеушілік, бір нәрсеге әртүрлі көзқараспен қарау еді. Мұның қырсығы органиканың да дамуына әсерін тигізбей қойған жоқ. Бір формуламен бірнеше затты өрнектеуге тура келді, көптеген қарама – қайшылығы мол сұрақтарға жауап беретін бірде – бір ғылыми теория болмады. Тіпті ертеден келе жатқан атом, молекула, эквивалент, атомдық және молекулалық  салмақ деген сияқты ұғымдарын өзін әртүрлі талдап жүрді. Сонымен қатар бұл кезде «теорияның» шығуына игі ықпалын тигізген факторлар  да жоқ емес еді. Атап айтсақ: А.Кеккуле типтер теориясы кезінде көмірсутектерінің молекулаларын өрнектеу үшін жаңа тип метан типін ұсынды:

                                            Н                            СН3

                                            Н    С                        Н    С

                                            Н                               Н

                                            Н                               Н          т.б.

                                                                               метан                                                                           этан

        — Кекуле өз жұмыстарының бәрінде  в а л е н т т і л і  к   ұғымын толық  пайдаланған және соның нәтижесінде ол: көміртегі органикалық қосылыстарда төртваленттік көрсетеді дей келіп, көптеген заттардың формуласын осыған сәйкес етіп көрсете білді. Бұл уақытқа дейін ағылшын Эдуард Франкландтың (1825 — 1899) металорганикалық заттармен жүргізген жұмыстарының арқасында, элементтердің  т ұ р а қ т ы    в а л е н т т і л і г і  деген ұғым әбден қалыптасқан еді;

        — А. Вюрцтің оқушысы А. Купер зат молекуласының құрылысын жазғанда, байланысушы элементтер арасына сызықшалар қоюды ұсынды. Сөйтіп, ол органикалық заттардың осы күнгі формулаларының алғашқы түп нұсқаларын жасады. Оның формулаларын осы күнгі формулаларға тым жақын:

 

                                                                Н

                                            Н                  С          О            Н

                                                         Н

          — А.Кекуле мен А. Купер көміртегі атомдарының тізбек құра алатындығын дәлелдеді.

         — гомология және изомерия туралы мағлұматтар дамыды және т.б.

        Міне, осы сияқты көптеген озық ойлар құрылыс теориясының есігін ашып тұрса да, табалдырығынан аттай алмай қалды. Тіпті теорияны ашуға соншама жақын тұрған А. Кекуле мен А. Купер де заттардың молекулалық құрылымы мен оның физикалық және химиялық қасиеттерінің  арасындағы өзара тығыз байланысы туралы ешқандай ой айта алмады. Олар: зат қаншама реакцияға түсе алатын болса оған соншама жаңа формула жазу керек деп, типтер теориясының төңірегінен шыға алмай қалды.

                         А. М. БУТЛЕРОВТЫҢ ХИМИЯЛЫҚ ҚҰРЫЛЫС ТЕОРИЯСЫ

Александр Михайлович Бутлеров (1828 — 1886) органикалық заттардың химиялық құрылыс теориясын 1861 жылы ұсынды. Теорияны ол атомистикалық принцип тұрғысынан мазмұндады. Бұл кезде атом – молекулалық ілім гипотезадан теорияға айналған еді. 1860 жылы Карлсруэде өткен химиктердің халықаралық конгресінде атом, молекула, валенттілік деген сияқты ұғымдарға жалпы келісім жасалып, нақты түсініктер берілді.

А. М. Бутлеров өз теориясында радикалдар және типтер теорияларының барлық алдыңғы қатарлы жетістіктерін дұрыс пайдалана білді.

«Химиялық құрылыс»  дегенде Бутлеров заттар молекулаларындағы атомдардың өзара байланысу тәртібін түсінді және оның химиялық реакциялар жүргізу арқылы анықтауға, сөйтіп әрбір зат үшін оның құрылыс формуласын жазуға болады деп көрсетті. Ондай формула зат үшін тек біреу ғана болуға тиіс екенін айтты.

Заттардың қасиеттерін олардың молекулалық құрылысына байланысты деп көрсетті. Бұл екі пікір құрылыс теориясының ең үлкен қағидасы еді.

«Химиялық құрылыс» және «зат қасиеттерінің оның құрылысына тәуелділігі» туралы ұғымдарды айтқан соң, Бутлеров теорияның тағы бір қызықты мәселесі – «молекуладағы атомдардың өзара әсері» — дегенге көңіл аударды, оны түсіндірді.

Теорияның осы кейінгі қағидасын дамытуда Бутлеровтың шәкірті Владимир Васильевич Марковниковтың (1838 — 1904) еңбектері ерекше орын алады.

Сондықтан да қазірде атомдардың бір – біріне әсері туралы сөз болғанда А.М. Бутлеровтың есімімен бірге В.В. Марковниковтың тәжірибелерінің қорытындысында туған әртүрлі заңдылықтар осы күндері органикалық заттардың орын басу, қосылу, бөлініп шығу және тотығу реакцияларының жүру тәртібін (механизмдерін) анықтауда үлкен теориялық тіркес, негіз болып жүр.

Тек химиялық құрылыс теориясы ғана бұған дейін шым – шытырық талданып жүрген изомерияға толық ғылыми түсінік бере алды.

Изомерия ұғымына түсінік беру құрылыс теориясы үшін үлкен сынақ еді. Ол одан сүрінбей өтті. Құрылыс теориясында болжау ғана жасалған изобутан, изобутилен, изомайқышқылы, үшінші реттік спирттер және т.б. көптеген заттар синтезделіп алынды. Бұл жағдай заттардың химиялық құрылыс теориясының дұрыстығына көзді әбден жеткізді.

Құрылыс теориясының қағидаларына сүйеніп Бутлеров Э. Эрленмейердің – қанықпаған қосылыстарда көміртегі атомдарының арасында қос байланыс болуға тиіс, — деген болжауының дұрыс екенін этиленнің  формуласын тәжірибелер арқылы анықтауда дәлелдеп берді:

СН2                                СН2СІ                              СН2ОН                                  СOOН

                      СІ2                           Н2О                                         [O]

 

          СН2                      СН2СІ                СН2ОН                      СOOН

           Химиялық құрылыс теориясы, қос байланыс туралы ұғымның тууы,      А.Кекуленің ароматты қосылыстардың құрылысын жасап, сипаттауына мүмкіндік берді.

           А.М. Бутлеров өзінің теориялық орныққан пікірлерін 1864 – 1866 жылдары басылып шыққан: «Органикалық химияның толық оқытуына кіріспе» деген кітабына кіргізді. Бұл органикалық химияның талаптарына сай жазылған тұңғыш оқулық еді.

            А.М. Бутлеров өз теориясын ерекше абсолютті деп білген жоқ, керісінше ол, теорияның қағидаларына бағынбайтын фактілердің  шығуына байланысты және сол қарама – қайшылықтарды шешу үстінде теория дамуға тиісті деп білді. Бұл оның үлкен көрегендігі еді.

           Құрылыс теориясының одан әрі қарай дамуы мына төмендегі бағыттармен сипатталады:

           а) молекуладағы атомдардың кеңістікте орналасуы;

           ә) атомдардың құрылысы;

           б) химиялық байланыстардың электрондық табиғаты.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ