«Химия тарихы» пәні бойынша

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:

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.

Лекция 26

Химиялық құрылыс теориясының қазіргі мәні

Жоспар:

1. 
   Құрылыс теориясының қазіргі мәні.
   
2. 
   Стериохимия
   

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.
   

Кезінде А. М. Бутлеров:

- о р г а н и к а л ы қ з а т т а р д ы ң м о л е к у л а с ы н қ ұ р а ст ы р ы п т ұ р ғ а н а т о м д а р б і р – б і р і м е н б е л г і л і б і р т ә р т і п т е х и м и я л ы қ к ү ш т е р а р қ ы л ы б а й л а н ы с т а б о л а д ы деп көрсетті. Оның бұл бірінші қағидасы өз мәнін түгелдей сақтады. Қазірде біз физиканың, квант механикасының жетістіктеріне сүйене отырып, сол «химиялық күштерді» валенттілік сызықшалармен белгілеп қана қоймай, атомдар арасындағы химиялық байланыстардың электрондық табиғатын көрсете білеміз, математикалық есептеулер арқылы ол байланыстардың күшін айта аламыз:

- з а т қ ұ р ы л ы с ы н х и м и я л ы қ ә д і с т е р м е н о қ ы п – б і л у г е б о л а д ы. Бұл Бутлеровтың екінші қағидасы еді. Ол да өз мағынасын жоғалтқан жоқ, тек қазір біз оны толықтырып: з а т қ ұ р ы л ы с ы н х и м и я л ы қ ж ә н е ф и з и к а л ы қ ә д і с т е р м е н о қ ы п б і л у г е б о л а д ы деп айтуымыз керек. Оған себеп бүгінде зат құрылысын анықтауда тек химиялық әдістер ғана қолданып қоймайды, сонымен қатар көптеген физикалық әдістер (УФ-, ИҚ-, ЯМР-, ЭПР, масс – спектроскопия, рефрактометрия, диполь моментін анықтау, рентгенография, электронография, т.б.) де өте жиі қолданылады және олар зат құрылысы туралы мағлұматтарды өте қысқа уақытта – ақ анықтап бере алады;

- з а т т ы ң ф о р м у л а с ы а т о м д а р а р а с ы н д а ғ ы х и м и я л ы қ б а й л а н ы с т а р д ы ң р е т і н к ө р с е т у г е қ а ж е т , - деді А. М. Бутлеров. Бұл көзқарас та өз мазмұнын осы уақытқа дейін жойған жоқ. Алайда, егер А. М. Бутлеров өз кезінде бұндай пікірді тек жай бір байланыс, қос – және үш байланыс туралы айтса, бүгінде оның мәні кеңейді. Бүгінде химиктер әрбір байланыстың электрондық табиғатын ғана біліп қоймайды, сонымен бірге әрбір химиялық байланыстың физикалық шамаларын (ұзындығын, валенттілік бұрышын, энергиясын, полюстігін, полюстенетіндігін де сипаттап бере алады. Сонымен қатар, қазіргі ғылым дәрежесі әрбір химиялық байланыстың бір – біріне, атомдар мен атомдар топтарының бір – біріне тигізетін әсерін де химиялық формулаларда көрсетуге болатындығын пайымдайды) формула әртүрлі эффектілердің бағытын көрсету т.б.

- ә р б і р з а т т ы ң т е к ө з і н е ғ а н а т ә н б і р қ ұ р ы л ы с ф о р м у л а с ы б о л у ы к е р е к деген қағида да осы күнге дейін өз күшін сақтайды. Шынында да әрбір изомердің өзіне тән құрылыс формуласының бар екенін ескерсек, бұл жерде де А.М. Бутлеровтың қағидасының дұрыстығына көзіміз жетеді;

- ф о р м у л а р е а л ь д ы т ү р д е ө м і р с ү р е т і н м о л е к у л а л а р д ы ң қ ұ р ы л ы с ы н с и п а т т а й д ы, - деп жазды А.М. Бутлеров. Оның бұл материалистік көзқарасы құрылыс теориясының радикалдар, типтер теорияларынан дүние тану мәселесінде әлде қайда жоғары сатыда екенін көрсетті және сол ілімнің одан әрі қарай дамуына себепкер болды.

А.М. Бутлеровтың қағидаларын осы күнгі ғылым талабына сай мынадай етіп тұжырымдауға болады: о р г а н и к а л ы қ з а т т а р д ы ң ф и з и к а л ы қ ж ә н е х и м и я л ы қ қ а с и е т т е р і – о л а р д ы ң м о л е к у л а с ы н ы ң қ ұ р а м ы н а с о н ы м е н қ а т а р, х и м и я л ы қ, к е ң і с т і к ж ә н е э л е к т р о н д ы қ қ ұ р ы л ы с ы н а б а й л а н ы с т ы.

2. СТЕРЕОХИМИЯ

Изомерияның болу себептерін зерттеу үстінде, заттардың құрылыс теориясының негізінде стереохимия келіп шықты.

С т е р е о х и м и я – атомдардың кеңістіктегі орналасуын зерттейтін ғылым. Оның негізін қалаушылар голланд Якоб Генрих Вант – Гофф (1852 - 1911) және француз ғалымы Жозеф Ашиль Ле – Бель (1847 - 1930). Олар бір – біріне тәуелсіз түрде 1874 жылы көміртегі атомының тетраэдр моделін ұсынды,

сөйтіп классикалық стереохимияның негізін жасады.

Стереохимия теориясы бойынша органикалық қосылыстардағы көміртегі атомының геометриялық пішіні тетраэдрге ұқсайды. Осы тетраэдрдің нақ ортасында көміртегінің өзі орналасады да, ал оның төрт байланысы тетраэдрдің төбесіне қарай бағытталған. Байланыстар бір–бірінен бірдей өлшемді бұрыштар жасап орналасқан. Айтылғандарды метан молекуласының тетраэдрлік моделінен жақсы байқауға болады (1- сурет).

Бұл теория бойынша жай байланыс төбелерімен қосылған тетраэдр, қос байланыс қырларымен қосылған тетраэдр, ал үшбайланыс жақ беттерімен қосылған тетраэдрлер түрінде көрсетіледі (2 - сурет).

Вант – Гофф пен Ле – Бель көміртегі атомының тетраэдрлік концепциясына органикалық заттардың оптикалық активтігін зерттеу үстінде келген. Сонымен қатар бұл теория геометриялық изомерия дегенде де толық түсінік берді.

Классикалық стереохимия тек қана кеңістік изомериясын түсініп қойған жоқ, сонымен қатар көптеген стереоизомерлердің алу жолдарын табуға физикалық, химиялық қасиеттерін, өзара бір түрден екінші конфигурациялы түріне ауысуын оқып білуге, олар туралы болжаулар жасауға мүмкіндік берді.




2 – сурет.

метан (І), этан (ІІ), этилен (ІІІ) ацетилен (ІV) - молекулалары

Я. Вант – Гофф органикалық химияға көптеген жаңа ұғымдарды енгізді:

- төрт түрлі орынбасарлармен байланысып тұрған атомды а с и м м е т р и я л ы қ атом (төменде көрсетілген бутанол – 2-де белгі салынып көрсетілген көміртегі) деп атады:

жүктеу/скачать 1,62 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: