На малюнках зображено п'ять молекул складних речовин. Будова речовини. Коротка історія розвитку орг.хімії

органічний хімія молекула ізологія

В даний час вважається загальноприйнятим, що одна пряма лінія, що з'єднує два атоми, позначає один двоелектронний зв'язок (простий зв'язок), на освіту якого витрачається по одній валентності від кожного із зв'язаних атомів, дві лінії - один чотириелектронний зв'язок (подвійний зв'язок), три лінії - один шестиелектронний зв'язок (потрійний зв'язок).

З'єднання з відомим порядком зв'язків між усіма атомами за допомогою зв'язків такого типу називається структурною формулою:

Для економії часу та місця частіше застосовують скорочені формули, у яких частина зв'язків мається на увазі, але не пишеться:

Іноді, особливо у карбоциклических і гетероциклических рядах, формули ще більше спрощуються: не пишуться як деякі зв'язку, а й частина атомів вуглецю і водню не зображується, а лише мається на увазі (у місцях перетину ліній); спрощені формули:

Тетраедрична модель атома вуглецю

Основні уявлення про хімічну будову, закладені А. М. Бутлеровим, були доповнені Вант-Гофф і Ле-Белем (1874), які розвинули ідею про просторове розташування атомів в молекулі органічної речовини і поставили питання про просторову конфігурацію та конформацію молекул. Робота Вант-Гоффа «Хімія в просторі» (1874) започаткувала плідний напрямок органічної хімії - стереохімії, тобто вчення про просторову будову.

Рис. 1 - Моделі по Вант-Гоффу: метану (а), етану (б), етилену (в) та ацетилену (г)

Вант-Гофф запропонував тетраедричну модель атома вуглецю. Згідно з цією теорією, чотири валентності атома вуглецю в метані спрямовані до чотирьох кутів тетраедра, в центрі якого знаходиться вуглецевий атом, а у вершинах - атоми водню (а). Етан, згідно з Вант-Гофф, можна уявити як два тетраедра, з'єднаних вершинами і вільно обертаються біля загальної осі (6). Модель молекули етилену є двома тетраедрами, з'єднаними ребрами (в), а молекули з потрійним зв'язком зображуються моделлю, в якій тетраедри стикаються площинами (г).

Такі моделі виявилися дуже вдалими й у складних молекул. Вони успішно використовуються і сьогодні для пояснення низки стереохімічних питань. Теорія, запропонована Вант-Гоффом, хоч і придатна майже у всіх випадках, не давала, однак, обґрунтованого пояснення типу та істоти сполучних сил у молекулах.

Інноваційний шлях розвитку технології створення нових лікарських засобів

Спочатку створюється комп'ютерна модель об'єкта, і навіть застосовується комп'ютерне моделювання на формування молекул дома проведення дослідження. Модель може бути як двовимірною, так і тривимірною.

Інфрачервоні спектри молекул

На відміну від видимого та ультрафіолетового діапазонів, які обумовлені головним чином переходами електронів з одного стаціонарного стану до іншого...

Дослідження будови органічних сполук за допомогою фізичних методів

Різні положення молекул у тривимірному просторі зводяться до поступального, обертального та коливального руху. Молекула, що складається з N атомів, має всього 3N ступенів свободи руху.

Метод моделювання у хімії

В даний час можна знайти безліч різних визначень понять «модель» та «моделювання». Розглянемо деякі з них. «Під моделлю розуміють відображення фактів, речей та відносин певної галузі знань у вигляді більш простої...

Наукові засадиреології

Напружено-деформований стан тіла у випадку є тривимірним і описати його характеристики з допомогою найпростіших моделей неможливо. Однак у тих поодиноких випадках, коли деформуються одновісні тіла.

Крім спостереження та експерименту у пізнанні природного світу та хімії велику роль відіграє моделювання. Одна з головних цілей спостереження - пошук закономірностей у результатах експериментів.

Розчинення твердих речовин

Для переважної більшості процесів кінетична функція інваріантна щодо концентрації активного реагенту та температури. Іншими словами, кожному значенню безрозмірного часу х відповідає цілком певне значення.

Розрахунок квантово-хімічних параметрів ФАВ та визначення залежності "структура-активність" на прикладі сульфаніламідів

Рефрактометричний метод аналізу у хімії

Синтез та аналіз ХТС у виробництві бензину

Хімічна модельпроцесу каталітичного крекінгу має дуже складний вигляд. Розглянемо найбільш просту з реакцій крекінгу, що протікають: СnН2n+2 > CmH2m+2 + CpH2p...

Синтез хіміко-технологічної системи (ХТЗ)

Виробничі процеси різноманітні за своїми особливостями та ступенем складності. Якщо процес складний та розшифровка його механізму потребує великої витрати сил та часу, використовують емпіричний підхід. Математичні моделі...

Порівняння реакторів ідеального витіснення та повного змішування в ізотермічному режимі роботи

7.1. На малюнку показаний досвід, що ілюструє, що тіла під час нагрівання розширюються. Обведіть ручкою на малюнку предмет, який нагрівали у цьому досвіді – кулю чи кільце. Відповідь обґрунтуйте.

7.2. Виберіть правильне затвердження.
Згідно сучасним уявленнямпри охолодженні колби з водою рівень води в трубці опускається тому, що… .

7.3. Речовини складаються з найдрібніших частинок. Які явища та експерименти це підтверджують?

7.4. У таблиці наведено точні дані про зміну об'єму води V від часу t під час нагрівання.

Дайте відповідь на питання.
а) Чи можна стверджувати, що протягом всього часу спостереження вода у колбі нагрівалася рівномірно? Відповідь поясніть.

б) Як змінювався обсяг води під час нагрівання?

8.1. Виберіть правильне затвердження.
Якщо нагріти цвях, він подовжується і стає товщі. Це тому, що з нагріванні… .

8.2. Слова молекула, крапля, атом запишіть так, щоб кожен наступний елемент входив до складу попереднього.

8.3. На малюнку представлені моделі молекул води, кисню та вуглекислого газу. До складу всіх молекул входить атом кисню (чорний). Заповніть перепустки в тексті.

8.4. Виміряйте довжину своєї руки від ліктя до мізинця та порівняйте отримане значення з розміром молекули води.

9.1. Заповніть перепустки в тексті. "У ____ р. англійський ботанік Роберт Броун, розглядаючи в мікроскоп ..."

9.2. На малюнку схематично представлені молекули рідини, що оточують крупинку фарби, вміщену в цю рідину. Стрілки вказують напрямки руху молекул рідини в певний момент часу.

9.3. Зауважте ті явища, які є прикладом броунівського руху.

9.4. На малюнку показана ламана лінія, вздовж якої переміщалася порошинка в повітрі протягом кількох секунд.

а) Поясніть, чому порошинка багато разів змінила напрямок свого руху за час спостереження за нею.
Через зіткнення з молекулами повітря та іншими порошинками.

б) На малюнку позначте точки, в яких на порошинку діяли навколишні молекули.

10.1. У скляний циліндр зверху налито чисту воду, а на дно через вузьку трубку залитий розчин мідного купоросу. Циліндр перебуває в спокої при постійної температури. Покажіть на малюнку, як виглядатиме вміст циліндра через різні проміжки часу.

10.2. Два однакові гумові кулькиз'єднані прозорим шлангом (див. мал.), причому ліву кульку в обох випадках заповнено воднем (зафарбуйте водень синім кольором), правий – на малюнку а порожній, а на малюнку б заповнений повітрям (зафарбуйте повітря зеленим кольором). Шланг між кульками затиснутий затискачем.

10.3. Закресліть одне з виділених слів, щоб вийшло правильне пояснення описаного експерименту.

10.4. Домашній експеримент.
Покладіть на дно склянки з холодною водоюшматочок цукру, але не перемішуйте. Запишіть, через який час вам вдалося виявити присутність молекул цукру на поверхні води в склянці і який «прилад» ви використовували.

11.1. Заповніть перепустки в тексті, використовуючи слова: сильніші; слабше; тяжіння; відштовхування.

11.2. З'єднайте лініями явища та відповідні їм пояснення.

11.3. Закресліть одне з виділених слів, щоб вийшло правильне пояснення описаного експерименту.

11.4. Допишіть речення, щоб вийшло правильне пояснення явища.

11.5. Заповніть перепустки в тексті. «У побуті ми часто стикаємося з явищами змочування та незмочування.»

12.1. Який стан речовини характеризується такими ознаками?

Сьогодні ми проведемо урок не лише ліплення, а й хімії, і зліпимо моделі молекул із пластиліну. Пластилінові кульки можна уявити, як атоми, а показати структурні зв'язки допоможуть звичайні сірники чи зубочистки. Таким методом можуть користуватися вчителі при поясненні нового матеріалу з хімії, батьки – під час перевірки та вивчення домашнього завданняі діти, цікавляться предметом. Більш легкого та доступного способу створити наочний матеріал для уявної візуалізації мікрооб'єктів, мабуть, не знайти.

Тут представлені представники світу органічної та неорганічної хіміїв якості прикладу. За аналогією з ними можуть бути виконані й інші структури, головне - розбиратися в цьому різноманітті.

Матеріали для роботи:

пластилін двох або більше кольорів;
структурні формули молекул із підручника (за потреби);
сірники або зубочистки.

1. Підготуйте пластилін для ліплення кулястих атомів, з яких будуть складатися молекули, а також сірники – для подання зв'язків між ними. Звичайно, краще показувати атоми різного сорту іншим кольором, щоб було зрозуміліше уявити конкретний об'єкт мікросвіту.

2. Щоб зробити кульки, відщипніть необхідну кількість порцій пластиліну, розімніть у руках і скачайте фігурки в долонях. Для ліплення органічних молекул вуглеводнів можна використовувати червоні кульки більшого розміру – це буде вуглець і сині меншого – водень.

3. Щоб зліпити молекулу метану, вставте в червону кульку чотири сірники так, щоб вони були спрямовані до вершин тетраедра.

4. Надягніть на вільні кінці сірників сині кульки. Молекула газу готова.

5. Підготуйте дві однакові молекули, щоб пояснити дитині, як можна отримати молекулу наступного представника вуглеводнів – етану.

6. З'єднайте дві моделі, прибравши один сірник і дві сині кульки. Етан готовий.

7. Далі продовжіть захоплююче заняття та поясніть, як відбувається утворення кратного зв'язку. Заберіть дві сині кульки, а зв'язок між вуглецями зробіть подвійний. Подібним чином можна зліпити всі необхідні заняття молекули вуглеводнів.

8. Такий самий спосіб підійде і для ліплення молекул неорганічного світу. Здійснити задумане допоможуть ті самі пластилінові кульки.

9. Візьміть центральний атом вуглецю – червону кульку. Вставте в нього по два сірники, задаючи лінійну форму молекули, на вільні кінці сірників прикріпіть дві сині кульки, які в даному випадку уособлюють атоми кисню. Таким чином, ми маємо молекулу вуглекислого газу лінійної будови.

10. Вода - це полярна рідина, а її молекули є кутовими утвореннями. Вони складаються з одного атома кисню та двох атомів водню. Кутова будова задає неподілена пара електронів на центральному атомі. Її також можна зобразити у вигляді двох зелених крапок.

Ось такі захоплюючі творчі урокиобов'язково потрібно практикувати із дітьми. Учні будь-якого віку зацікавляться хімією, краще розумітимуть предмет, якщо в процесі вивчення їм надати наочний посібник, виконаний своїми руками.

Органічна хімія.

2.1.Тема: « Теорія будови органічних сполук»

2.1.1. Основні положення теорії будови органічних сполук та класифікація органічних сполук.

1. Природні та синтетичні органічні речовини. Небагато з історії органічної хімії. Загальні властивості органічних речовин (склад, тип хімічного зв'язку, кристалічна будова, розчинність, відношення до нагрівання у присутності кисню та без нього).

2. Теорія будови органічних сполук А.М.Бутлерова. Розвиток теорії та її значення.

3. Класифікація органічних речовин.

Свою назву органічні речовини отримали тому, що перші вивчені речовини цієї групи входили до складу живих організмів. Більшість відомих зараз органічних речовин не зустрічаються у живих організмах, вони отримані (синтезовані) у лабораторії. Тому розрізняють природні (натуральні) органічні речовини (хоча більшість їх може бути отримано в лабораторії), а органічні речовини, які у природі – синтетичні органічні речовинами. Тобто. назва «органічні речовини» історична та особливого сенсу не має. Усі органічні сполуки є сполуками вуглецю. До органічних речовин належать сполуки вуглецю, окрім неорганічної хімії, що вивчаються в курсі. простих речовин, утворених Карбоном, його оксидів, вугільної кислоти та її солей. Інакше кажучи: органічна хімія – це хімія сполук вуглецю.

коротка історіярозвитку орг.хімії:

Берцеліус, 1827 перший підручник органічної хімії. Віталісти. Вчення про «життєву силу».

Перші органічні синтези. Велер, 1824, синтез щавлевої кислоти та сечовини. Кольбе, 1845, оцтова кислота. Бертло, 1845, жир. Бутлеров,1861, цукриста речовина.

Але як наука органічна хімія розпочалася зі створення теорії будови органічних сполук. Істотний внесок у неї зробили німецький вчений Ф.А.Кекуле та шотландець А.С.Купер. Але вирішальний внесок належить російському хіміку А.М.Бутлерову.

Серед усіх елементів вуглець виділяється своєю здатністю утворювати стійкі сполуки, у яких його атоми пов'язані один з одним у довгі ланцюги різної конфігурації (лінійні, розгалужені, замкнуті). Причина цієї здатності: приблизно однакова енергія зв'язку С-Ста С-О (для інших елементів енергія другий – набагато більша). Крім того, атом вуглецю може перебувати в одному з трьох видів гібридизації, утворюючи відповідно одинарні, подвійні або потрійні зв'язки, причому не лише між собою, а й з атомами кисню або азоту. Щоправда, набагато частіше (майже завжди) атоми вуглецю з'єднані з атомами водню. Якщо до складу органічної сполуки входить лише вуглець і водень, сполуки називаються вуглеводнями. Усі інші сполуки можна як похідні вуглеводнів, у яких деякі атоми водню заміщені інші атоми чи групи атомів. Тому точніше визначення: Органічні сполуки – це вуглеводні та їх похідні.

Органічних сполук дуже багато – понад 10 млн. (неорганічних близько 500 тис.). Склад, будова та властивості всіх органічних речовин мають багато спільного.

Органічні речовини мають обмежений якісний склад. Обов'язково З і Н, часто або N, рідше галогени, фосфор, сірка. Інші елементи входять до складу дуже рідко. А ось число атомів у молекулі може досягати мільйонів, і молекулярна масаможе бути дуже велика.

Будова органічних сполук.Т.к. склад – неметали. => Хімічний зв'язок: ковалентна. Неполярна та полярна. Іонна дуже рідко. => Кристалічні грати найчастіше молекулярна.

Загальні Фізичні властивості : невисока температура кипіння та плавлення. Серед органічних речовин є гази, рідини та легкоплавкі тверді речовини. Часто летючі можуть мати запах. Зазвичай безбарвні. Більшість органічних речовин нерозчинна у воді.

Загальні Хімічні властивості :

1) під час нагрівання без доступу повітря всі органічні речовини «обвуглюються», тобто. при цьому утворюється вугілля (точніше сажа) та деякі інші неорганічні речовини. Відбувається розрив ковалентних зв'язків, спочатку полярних, потім неполярних.

2) При нагріванні в присутності кисню всі органічні речовини легко окислюються, і кінцевими продуктами окислення є вуглекислий газ і вода.

Особливості перебігу органічних реакцій.В органічних реакціях беруть участь молекули, в процесі реакції повинні розірватися одні ковалентні зв'язки та інші. Тому хімічні реакції за участю органічних сполук йдуть зазвичай дуже повільно, для їх проведення необхідно застосовувати підвищену температуру, тиск і каталізатори. Органічні реакції рідко призводять до виходу продукції (зазвичай менше 50%). Вони часто є оборотними, крім того, може протікати не одна, а кілька реакцій, що конкурують між собою, а отже, продуктами реакції буде суміш різних сполук. Тому і форма запису органічних реакцій також дещо інша. Тобто. використовують не хімічні рівняння, а схеми хімічних реакцій, У яких немає коефіцієнтів, зате докладно вказані умови реакції. Прийнято також під рівнянням записувати назви орг. речовин та тип реакції.

Але в цілому органічні речовини та реакції підкоряються загальним законамхімії, а органічні речовини перетворюються на неорганічні або можуть утворюватися з неорганічних. Що ще раз підкреслює єдність навколишнього світу.

Основні засади теорії хімічної будови, Викладені молодим А.М.Бутлеровим на міжнародному з'їзді дослідників природи в 1861 р.

1). Атоми в молекулах з'єднані між собою у певному порядку, відповідно до їх валентності. Послідовність з'єднання атомів називають хімічною будовою .

Валентність – це здатність атомів утворювати певну кількість зв'язків (ковалентних). Валентність залежить від числа неспарених електронів в атомі елемента, тому що ковалентні зв'язки утворюються за рахунок загальних електронних пар при парі електронів. Вуглець у всіх органічних речовинах чотиривалентний. Водень - 1, Кисень -П, азот - Ш, сірка - П, хлор - 1.

Методи зображення органічних молекул.

Молекулярна формула – умовне зображення складу речовини.Н 2 3 - вугільна кислота, З 12 Н 22 Про 11 - сахароза. Такі формули зручні для розрахунків. Але вони не дають інформацію про будову та властивості речовини. Тому навіть молекулярні формули в органіці пишуть особливим чином: СН3ОН. Але набагато частіше користуються структурними формулами. Структурна формула відображає порядок з'єднання атомів у молекулі (тобто хімічна будова).І в основі будь-якої органічної молекули лежить вуглецевий скелет – це ланцюжок пов'язаних між собою ковалентними зв'язкамиатоми вуглецю.

Електронні формулимолекул - зв'язки між атомами показані парами електронів.

Повна структурна формула показані всі зв'язки рисками. Хімічний зв'язок, утворений однією парою електронів, називається одинарним і в структурній формулі зображується однією рисою. Подвійний зв'язок (=) утворений двома парами електронів. Потрійна (≡) утворена трьома парами електронів. І загальна кількість цих зв'язків має відповідати валентності елемента.

У стиснутої структурної формулі опускаються риси одинарних зв'язків, а атоми, пов'язані з тим чи іншим атомом вуглецю, пишуться відразу після нього (іноді в дужках).

Ще більш скороченими є скелетні формули. Але вони використовуються рідше. Наприклад:

Структурні формули відбивають лише порядок з'єднання атомів. Але молекули органічних сполук рідко мають плоску будову. Об'ємний образ молекули важливий розуміння багатьох хімічних реакцій. Образ молекули описують за допомогою таких понять, як довжина зв'язку та валентний кут. Крім того, можливе вільне обертання навколо одинарних зв'язків. Наочне уявлення дають молекулярні моделі.

ДБПОУ НСО «Коливанський аграрний коледж»

Інструкційна технологічна карта №1

з ОУД. 11 Хімія

професії 35.01.23 Господиня (ін) садиби, 19.01.04 Пекар

Розділ 1: Органічна хімія

Тема 1.1: Основні поняття органічної хімії та теорія будови органічних сполук.

Назва роботи : Виготовлення моделей молекул - представників різних класів органічних сполук.

Мета роботи:

узагальнити та систематизувати знання учнів про теорію будови органічних сполук;

закріпити вміння складати структурні формули вуглеводнів;

Студент повинен досягти таких результатів:

особистісних:

− почуття гордості та поваги до історії та здобутків вітчизняної хімічної науки; хімічно грамотна поведінка в професійної діяльностіта у побуті при поводженні з хімічними речовинами, матеріалами та процесами;

− готовність до продовження освіти та підвищення кваліфікації в обраній професійній діяльності та об'єктивне усвідомлення ролі хімічних компетенцій у цьому;

− вміння використовувати досягнення сучасної хімічної науки та хімічних технологійдля підвищення власного інтелектуального розвиткуу вибраній професійній діяльності;

метапредметних:

− використання різних видів пізнавальної діяльності та основних інтелектуальних операцій (постановки задачі, формулювання гіпотез, аналізу та синтезу, порівняння, узагальнення, систематизації, виявлення причинно-наслідкових зв'язків, пошуку аналогів, формулювання висновків) для вирішення поставленої задачі, застосування основних методів пізнання (спостереження, наукового експерименту) для вивчення різних сторін хімічних об'єктів та процесів, з якими виникає необхідність стикатися в професійній сфері;

− використання різних джерел для отримання хімічної інформації, уміння оцінити її достовірність для досягнення добрих результатів у професійній сфері;

предметних :

− сформованість уявлень про місце хімії у сучасній науковій картині світу;

Розуміння ролі хімії у формуванні кругозору та функціональної грамотності людини для вирішення практичних завдань;

− володіння основними хімічними поняттями, теоріями, законами та закономірностями;

Впевнене користування хімічною термінологією та символікою;

− володіння основними методами наукового пізнання, які у хімії: спостереженням, описом, виміром, експериментом;

Вміння обробляти, пояснювати результати проведених дослідів та робити висновки;

− готовність та здатність застосовувати методи пізнання при вирішенні практичних завдань;

− сформованість вміння давати кількісні оцінки та проводити розрахунки за хімічним формуламта рівнянь;

− володіння правилами техніки безпеки під час використання хімічних речовин;

− сформованість власної позиції стосовно хімічної інформації, одержуваної із джерел.

Форма навчання : індивідуальна

Норма часу: 2 години

Оснащення робочого місця : Набір кульових моделей молекул, таблиця “Граничні вуглеводні”, періодична таблиця, інструкційні технологічні карти, зошити.

Література:

Засоби навчання: словесні (вербальні), наочні

Техніка безпеки: з правилами техніки безпеки на робочому місці та в кабінеті ознайомлені.

Методичні вказівки

Вуглеводні це органічні речовини, що складаються з атомів вуглецю та водню. Атом вуглецю у всіх органічні сполукичотиривалентний. Атоми вуглецю можуть утворювати ланцюжки прямі, розгалужені, замкнуті. Властивості речовин залежить не тільки від якісного та кількісного складу, а й від порядку з'єднання атомів між собою. Речовини, що мають однакову молекулярну формулу, але різну будову називають ізомерами. Приставки вказують кількістьді - два,три - три,тетра - чотири;цикло - означає замкнутий.

Суфікси в назві вуглеводнів вказують на наявність кратного зв'язку:

ан одинарний зв'язок між атомами вуглецю(З - З); він подвійний зв'язок між атомами вуглецю(З = З);
ін потрійний зв'язок між атомами вуглецю(З = С);
дієн два подвійні зв'язки між атомами вуглецю(З = З - З = З);

Радикали:метил-СН 3 ; етил-С 2 Н 5 ; хлор-Сl; бром-Br.

приклад. Складіть модель молекули пропану.

Молекула пропануC 3 H 8 містить три атоми вуглецю та вісім атомів водню. Атоми вуглецю з'єднані між собою. Суфікс- Ан вказує на наявність одинарного зв'язку між атомами вуглецю. Атоми вуглецю розташовуються під кутом 109 28 хвилин.