Lý thuyết về cấu trúc hữu cơ. Lý thuyết về cấu trúc của hợp chất hóa học A

13.10.2019

Khoa học đã hình thành như thế nào? đầu thế kỷ XIX thế kỷ, khi nhà khoa học Thụy Điển J. Ya. Berzelius lần đầu tiên đưa ra khái niệm về chất hữu cơ và hóa học hữu cơ. Lý thuyết đầu tiên trong hóa học hữu cơ là lý thuyết về gốc tự do. Các nhà hóa học phát hiện ra rằng trong quá trình biến đổi hóa học, các nhóm gồm nhiều nguyên tử chuyển từ phân tử của chất này sang phân tử của chất khác không thay đổi, giống như nguyên tử của các nguyên tố chuyển từ phân tử này sang phân tử khác. Những nhóm nguyên tử “bất biến” như vậy được gọi là gốc tự do.

Tuy nhiên, không phải tất cả các nhà khoa học đều đồng ý với lý thuyết cấp tiến. Nhiều người thường bác bỏ ý tưởng về thuyết nguyên tử - ý tưởng về cấu trúc phức tạp của phân tử và sự tồn tại của nguyên tử như một phần cấu thành của nó. Điều đó đã được chứng minh một cách không thể chối cãi ngày nay và không gây ra một chút nghi ngờ nào vào thế kỷ 19. là chủ đề của cuộc tranh cãi gay gắt.

Nội dung bài học ghi chú bài học hỗ trợ phương pháp tăng tốc trình bày bài học khung công nghệ tương tác Luyện tập nhiệm vụ và bài tập tự kiểm tra hội thảo, đào tạo, tình huống, nhiệm vụ bài tập về nhà thảo luận câu hỏi câu hỏi tu từ của học sinh Minh họa âm thanh, video clip và đa phương tiện hình ảnh, hình ảnh, đồ họa, bảng biểu, sơ đồ, hài hước, giai thoại, truyện cười, truyện tranh, ngụ ngôn, câu nói, ô chữ, trích dẫn Tiện ích bổ sung tóm tắt bài viết thủ thuật cho trẻ tò mò sách giáo khoa từ điển cơ bản và bổ sung các thuật ngữ khác Cải thiện sách giáo khoa và bài họcsửa lỗi trong sách giáo khoa cập nhật một đoạn trong sách giáo khoa, những yếu tố đổi mới trong bài, thay thế kiến thức cũ bằng kiến thức mới Chỉ dành cho giáo viên bài học hoàn hảo kế hoạch lịch trong năm hướng dẫn chương trình thảo luận Bài học tích hợp

Nguyên tắc cơ bản của lý thuyết cấu tạo hóa học LÀ. Butlerov

1. Các nguyên tử trong phân tử được kết nối với nhau theo một trình tự nhất định theo hóa trị của chúng. Trình tự liên kết tương tác trong phân tử được gọi là cấu trúc hóa học của nó và được thể hiện bằng một công thức cấu trúc (công thức cấu trúc).

2. Cấu trúc hóa học có thể được thiết lập phương pháp hóa học. (Các phương pháp vật lý hiện đại hiện cũng đang được sử dụng).

3. Tính chất của các chất phụ thuộc vào cấu trúc hóa học của chúng.

4. Theo tính chất của chất này người ta có thể xác định cấu trúc phân tử của nó và từ cấu trúc của phân tử người ta có thể dự đoán tính chất của nó.

5. Nguyên tử và nhóm nguyên tử trong phân tử có ảnh hưởng lẫn nhau.

Lý thuyết của Butlerov là nền tảng khoa học của hóa học hữu cơ và góp phần vào sự phát triển nhanh chóng của nó. Dựa trên những quy định của lý thuyết, A.M. Butlerov đã giải thích hiện tượng đồng phân, dự đoán sự tồn tại của nhiều đồng phân khác nhau và lần đầu tiên thu được một số đồng phân.

Sự phát triển của lý thuyết về cấu trúc được tạo điều kiện thuận lợi nhờ công trình của Kekule, Kolbe, Cooper và Van't Hoff. Tuy nhiên, quan điểm lý thuyết của họ không mang tính chất chung và chủ yếu dùng để giải thích các tài liệu thực nghiệm.

2. Công thức cấu tạo

Công thức cấu tạo (công thức cấu tạo) mô tả thứ tự liên kết các nguyên tử trong phân tử, tức là. cấu trúc hóa học của nó. Liên kết hóa học trong công thức cấu tạo được thể hiện bằng dấu gạch ngang. Liên kết giữa hydro và các nguyên tử khác thường không được chỉ ra (các công thức như vậy được gọi là công thức viết tắt công thức cấu tạo).

Ví dụ, công thức cấu tạo đầy đủ (mở rộng) và viết tắt của n-butan C4H10 có dạng:

Một ví dụ khác là công thức isobutane.

Thường thì ký hiệu công thức thậm chí còn ngắn hơn được sử dụng khi không chỉ các liên kết với nguyên tử hydro mà cả ký hiệu của nguyên tử cacbon và hydro cũng không được mô tả. Ví dụ, cấu trúc của benzen C6H6 được thể hiện qua các công thức:

Công thức cấu trúc khác với công thức phân tử (tổng), chỉ hiển thị những nguyên tố nào và tỷ lệ bao nhiêu trong thành phần của chất (tức là thành phần nguyên tố định tính và định lượng), nhưng không phản ánh thứ tự liên kết của các nguyên tử.

Ví dụ, n-butan và isobutane có cùng công thức phân tử là C4H10, nhưng trình tự khác nhau kết nối.

Như vậy, sự khác biệt về các chất không chỉ do thành phần nguyên tố định tính và định lượng khác nhau mà còn do cấu trúc hóa học khác nhau, điều này chỉ có thể được phản ánh bằng công thức cấu tạo.

3. Khái niệm đồng phân

Ngay cả trước khi lý thuyết về cấu trúc ra đời, người ta đã biết đến các chất có cùng thành phần nguyên tố nhưng có tính chất khác nhau. Những chất như vậy được gọi là đồng phân và bản thân hiện tượng này được gọi là đồng phân.

Cơ sở của đồng phân, như được chỉ ra bởi A.M. Butlerov, nằm ở sự khác biệt trong cấu trúc của các phân tử gồm cùng một tập hợp nguyên tử. Như vậy,

Đồng phân là hiện tượng tồn tại của các hợp chất có cùng thành phần định tính và định lượng, nhưng cấu trúc khác nhau và do đó có tính chất khác nhau.

Ví dụ, khi một phân tử chứa 4 nguyên tử cacbon và 10 nguyên tử hydro thì có thể tồn tại 2 hợp chất đồng phân:

Tùy thuộc vào bản chất của sự khác biệt trong cấu trúc của các đồng phân, đồng phân cấu trúc và không gian được phân biệt.

4. Đồng phân cấu trúc

Đồng phân cấu trúc là các hợp chất có cùng thành phần định tính và định lượng, khác nhau về thứ tự liên kết của các nguyên tử, tức là cấu trúc hóa học.

Ví dụ, thành phần C5H12 tương ứng với 3 đồng phân cấu trúc:

Một vi dụ khac:

5. Đồng phân lập thể

Các đồng phân không gian (đồng phân lập thể), có cùng thành phần và cấu trúc hóa học giống nhau, khác nhau về cách sắp xếp không gian của các nguyên tử trong phân tử.

Đồng phân không gian là đồng phân quang học và đồng phân cis-trans (quả bóng màu khácđại diện cho các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử khác nhau):

Các phân tử của các chất đồng phân như vậy không tương thích về mặt không gian.

Đồng phân lập thể đóng một vai trò quan trọng trong hóa học hữu cơ. Những vấn đề này sẽ được xem xét chi tiết hơn khi nghiên cứu các hợp chất của từng lớp riêng lẻ.

6. Biểu diễn điện tử trong hóa hữu cơ

Ứng dụng lý thuyết điện tử về cấu trúc nguyên tử và liên kết hóa học trong hóa học hữu cơ là một trong những những giai đoạn quan trọng nhất phát triển lý thuyết về cấu trúc của các hợp chất hữu cơ. Khái niệm cấu trúc hóa học như một chuỗi liên kết giữa các nguyên tử (A.M. Butlerov) đã được bổ sung bằng lý thuyết điện tử với các khái niệm về cấu trúc điện tử và không gian cũng như ảnh hưởng của chúng đến tính chất của các hợp chất hữu cơ. Chính những ý tưởng này giúp chúng ta có thể hiểu được các cách truyền tải ảnh hưởng lẫn nhau của các nguyên tử trong phân tử (hiệu ứng điện tử và không gian) và hành vi của các phân tử trong các phản ứng hóa học.

Theo các khái niệm hiện đại, tính chất của các hợp chất hữu cơ được xác định bởi:

bản chất và cấu trúc điện tử của nguyên tử;

loại quỹ đạo nguyên tử và bản chất tương tác của chúng;

loại liên kết hóa học;

cấu trúc hóa học, điện tử và không gian của các phân tử.

7. Tính chất của electron

Electron có bản chất kép. Trong các thí nghiệm khác nhau, nó có thể thể hiện các tính chất của cả hạt và sóng. Chuyển động của electron tuân theo các định luật cơ học lượng tử. Mối liên hệ giữa tính chất sóng và hạt của electron phản ánh mối quan hệ de Broglie.

Năng lượng và tọa độ của electron, giống như các hạt cơ bản khác, không thể được đo đồng thời với độ chính xác như nhau (nguyên lý bất định Heisenberg). Do đó, chuyển động của electron trong nguyên tử hoặc phân tử không thể được mô tả bằng quỹ đạo. Một electron có thể được định vị ở bất kỳ điểm nào trong không gian, nhưng với xác suất khác nhau.

Phần không gian có xác suất tìm thấy electron cao được gọi là đám mây quỹ đạo hoặc đám mây điện tử.

Ví dụ:

8. Quỹ đạo nguyên tử

Quỹ đạo nguyên tử (AO) - vùng mà electron có nhiều khả năng cư trú nhất (đám mây điện tử) trong điện trường Hạt nhân nguyên tử.

Vị trí của một nguyên tố trong Bảng tuần hoàn xác định loại quỹ đạo của các nguyên tử của nó (s-, p-, d-, f-AO, v.v.), khác nhau về năng lượng, hình dạng, kích thước và hướng không gian.

Các nguyên tố của chu kỳ 1 (H, He) được đặc trưng bởi 1 AO - 1.

Trong các nguyên tố thuộc chu kỳ 2, các electron chiếm 5 AO ở hai mức năng lượng: mức 1 thứ nhất; cấp độ thứ hai - 2s, 2px, 2py, 2pz. (các con số chỉ số mức năng lượng, các chữ cái chỉ hình dạng của quỹ đạo).

Trạng thái của electron trong nguyên tử được mô tả hoàn toàn bằng số lượng tử.

Từ lâu, con người đã học cách sử dụng nhiều chất khác nhau để chế biến thực phẩm, thuốc nhuộm, quần áo và thuốc men. Theo thời gian, một lượng thông tin đầy đủ đã được tích lũy về tính chất của một số chất, giúp cải thiện các phương pháp sản xuất, chế biến, v.v. Và hóa ra có nhiều khoáng chất (không phải chất hữu cơ) có thể được lấy trực tiếp.

Nhưng một số chất mà con người sử dụng không được con người tổng hợp ra vì chúng được lấy từ các sinh vật sống hoặc thực vật. Những chất này được gọi là hữu cơ. Chất hữu cơ không thể được tổng hợp trong phòng thí nghiệm. Vào đầu thế kỷ 19, một học thuyết như chủ nghĩa sinh lực (vita - life) đã tích cực phát triển, theo đó các chất hữu cơ chỉ phát sinh nhờ “ sức sống“và không thể tạo ra chúng một cách “nhân tạo”.

Nhưng thời gian trôi qua và khoa học phát triển, những sự thật mới xuất hiện về các chất hữu cơ đi ngược lại với lý thuyết sức sống hiện có.

Năm 1824, nhà khoa học người Đức F. Wöhler lần đầu tiên trong lịch sử khoa học hóa học axit oxalic tổng hợp – chất hữu cơ từ các chất vô cơ (xyanogen và nước):

(CN) 2 + 4H 2 O → COOH - COOH + 2NH 3

Năm 1828, Wöller đun nóng natri xyanua với lưu huỳnh amoni và urê tổng hợp - chất thải của sinh vật động vật:

NaOCN + (NH 4) 2 SO 4 → NH 4 OCN → NH 2 OCNH 2

Những khám phá này đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của khoa học nói chung và hóa học nói riêng. Các nhà khoa học hóa học bắt đầu dần rời xa cách giảng dạy mang tính sống còn, và nguyên tắc phân chia các chất thành hữu cơ và vô cơ bộc lộ sự mâu thuẫn của nó.

Hiện nay vật liệu xây dựng vẫn chia thành hữu cơ và vô cơ, nhưng tiêu chí phân tách hơi khác một chút.

Chất được gọi là chất hữu cơ chứa cacbon nên chúng còn được gọi là hợp chất cacbon. Có khoảng 3 triệu hợp chất như vậy, số hợp chất còn lại khoảng 300 nghìn.

Những chất không chứa cacbon gọi là chất vô cơ Và. Nhưng có những ngoại lệ đối với phân loại chung: Có một số hợp chất có chứa cacbon nhưng chúng thuộc về các chất vô cơ (cacbon monoxit và dioxit, cacbon disunfua, axit cacbonic và muối của nó). Tất cả chúng đều có thành phần và tính chất tương tự như các hợp chất vô cơ.

Trong quá trình nghiên cứu các chất hữu cơ nảy sinh những khó khăn mới: dựa trên lý thuyết về chất vô cơ Không thể tiết lộ quy luật cấu trúc của các hợp chất hữu cơ và giải thích hóa trị của carbon. Cacbon trong kết nối khác nhau có hóa trị khác nhau.

Năm 1861, nhà khoa học người Nga A.M. Butlerov là người đầu tiên tổng hợp được chất có đường.

Khi nghiên cứu hiđrocacbon, LÀ. Butlerov nhận ra rằng chúng đại diện cho một loại hóa chất hoàn toàn đặc biệt. Phân tích cấu trúc và tính chất của chúng, nhà khoa học đã xác định được một số mẫu. Họ đã hình thành nền tảng của lý thuyết về cấu trúc hóa học.

1. Phân tử của bất kỳ chất hữu cơ nào không phải là ngẫu nhiên; các nguyên tử trong phân tử được kết nối với nhau theo một trình tự nhất định theo hóa trị của chúng. Cacbon trong hợp chất hữu cơ luôn có hóa trị bốn.

2. Trình tự liên kết tương tác trong phân tử được gọi là cấu trúc hóa học của nó và được thể hiện bằng một công thức cấu trúc (công thức cấu trúc).

3. Cấu trúc hóa học có thể được xác định bằng phương pháp hóa học. (Các phương pháp vật lý hiện đại hiện cũng đang được sử dụng).

4. Tính chất của các chất không chỉ phụ thuộc vào thành phần phân tử của chất đó mà còn phụ thuộc vào cấu trúc hóa học của chúng (trình tự kết hợp các nguyên tử của các nguyên tố).

5. Bằng các tính chất của một chất nhất định, người ta có thể xác định cấu trúc phân tử của nó và bằng cấu trúc của phân tử – đoán tính chất.

6. Các nguyên tử và nhóm nguyên tử trong phân tử có ảnh hưởng lẫn nhau.

Lý thuyết này đã trở thành nền tảng khoa học của hóa học hữu cơ và thúc đẩy sự phát triển của nó. Dựa trên những quy định của lý thuyết, A.M. Butlerov mô tả và giải thích hiện tượng sự đồng phân, dự đoán sự tồn tại của nhiều chất đồng phân khác nhau và lần đầu tiên thu được một số chất đồng phân đó.

Xét cấu trúc hóa học của etan – C2H6. Sau khi chỉ định hóa trị của các nguyên tố bằng dấu gạch ngang, chúng ta sẽ mô tả phân tử ethane theo thứ tự liên kết của các nguyên tử, nghĩa là chúng ta sẽ viết công thức cấu tạo. Theo lý thuyết của A.M. Butlerov, nó sẽ có dạng sau:

Các nguyên tử hydro và carbon liên kết thành một hạt, hóa trị của hydro bằng một và hóa trị của carbon – bốn. Hai nguyên tử cacbon được nối với nhau bằng liên kết cacbon – cacbon (C – VỚI). Khả năng tạo thành C – Liên kết C có thể hiểu được dựa trên tính chất hóa học của carbon. Nguyên tử carbon có bốn electron ở lớp electron bên ngoài; khả năng nhường các electron cũng giống như khả năng thu được các electron bị thiếu. Do đó, carbon thường tạo thành các hợp chất có liên kết cộng hóa trị, nghĩa là do sự hình thành các cặp electron với các nguyên tử khác, bao gồm cả các nguyên tử carbon với nhau.

Đây là một trong những nguyên nhân tạo nên sự đa dạng của các hợp chất hữu cơ.

Các hợp chất có cùng thành phần nhưng có cấu trúc khác nhau được gọi là đồng phân. Hiện tượng đồng phân – một trong những nguyên nhân tạo nên sự đa dạng của các hợp chất hữu cơ

Vẫn còn thắc mắc? Bạn có muốn biết thêm về lý thuyết cấu trúc của các hợp chất hữu cơ?
Để nhận được sự giúp đỡ từ một gia sư -.
Bài học đầu tiên là miễn phí!

blog.site, khi sao chép toàn bộ hoặc một phần tài liệu, cần có liên kết đến nguồn gốc.

Sự kiện lớn nhất trong sự phát triển của hóa học hữu cơ là sự sáng tạo vào năm 1961 của nhà khoa học vĩ đại người Nga A.M. Lý thuyết của Butlerov về cấu trúc hóa học của các hợp chất hữu cơ.

Trước A.M. Butlerov cho rằng không thể biết cấu trúc của một phân tử, tức là thứ tự liên kết hóa học giữa các nguyên tử. Nhiều nhà khoa học thậm chí còn phủ nhận tính thực tế của nguyên tử và phân tử.

LÀ. Butlerov phủ nhận ý kiến này. Ông xuất phát từ những ý tưởng duy vật và triết học đúng đắn về thực tế tồn tại của các nguyên tử và phân tử, về khả năng biết được liên kết hóa học của các nguyên tử trong phân tử. Ông đã chỉ ra rằng cấu trúc của một phân tử có thể được thiết lập bằng thực nghiệm bằng cách nghiên cứu các biến đổi hóa học của một chất. Ngược lại, khi biết cấu trúc của phân tử, người ta có thể suy ra Tính chất hóa học kết nối.

Lý thuyết về cấu trúc hóa học giải thích sự đa dạng của các hợp chất hữu cơ. Đó là do khả năng của cacbon hóa trị bốn tạo thành chuỗi và vòng cacbon, kết hợp với các nguyên tử của các nguyên tố khác và sự có mặt của đồng phân trong cấu trúc hóa học của các hợp chất hữu cơ. Lý thuyết này đặt ra Cơ sở khoa học hóa học hữu cơ và giải thích các định luật quan trọng nhất của nó. Các nguyên tắc cơ bản trong lý thuyết của ông A.M. Butlerov đã phác thảo nó trong báo cáo “Về lý thuyết cấu trúc hóa học”.

Các nguyên tắc chính của lý thuyết cấu trúc như sau:

1) trong phân tử, các nguyên tử được kết nối với nhau theo một trình tự nhất định phù hợp với hóa trị của chúng. Thứ tự liên kết các nguyên tử được gọi là cấu trúc hóa học;

2) tính chất của một chất không chỉ phụ thuộc vào nguyên tử nào và số lượng bao nhiêu trong phân tử của nó mà còn phụ thuộc vào thứ tự chúng liên kết với nhau, tức là vào cấu trúc hóa học của phân tử;

3) các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử tạo thành phân tử ảnh hưởng lẫn nhau.

Trong lý thuyết về cấu trúc hóa học sự chú ý lớn tập trung vào sự ảnh hưởng lẫn nhau của các nguyên tử và nhóm nguyên tử trong phân tử.

Công thức hóa học mô tả thứ tự liên kết của các nguyên tử trong phân tử được gọi là công thức cấu tạo hoặc công thức cấu tạo.

Tầm quan trọng của lý thuyết về cấu trúc hóa học của A.M. Butlerova:

1) Là phần quan trọng nhất của cơ sở lý thuyết hóa học hữu cơ;

2) về tầm quan trọng, nó có thể được so sánh với Bảng tuần hoàn các nguyên tố của D.I. Mendeleev;

3) nó có thể hệ thống hóa một lượng lớn tài liệu thực tế;

4) có thể dự đoán trước sự tồn tại của các chất mới, cũng như chỉ ra các cách để thu được chúng.

Lý thuyết về cấu trúc hóa học là cơ sở định hướng cho mọi nghiên cứu về hóa học hữu cơ.

5. Đồng phân. Cấu trúc điện tử của các nguyên tử của các nguyên tố trong thời gian ngắn.

Tính chất của các chất hữu cơ không chỉ phụ thuộc vào thành phần của chúng mà còn phụ thuộc vào thứ tự liên kết của các nguyên tử trong phân tử.

Đồng phân là những chất có cùng thành phần và có cùng khối lượng phân tử, nhưng có cấu trúc phân tử khác nhau và do đó có các tính chất khác nhau.

Ý nghĩa khoa học của lý thuyết cấu trúc hóa học:

1) hiểu sâu hơn về vật chất;

2) chỉ ra con đường dẫn tới kiến thức về cấu trúc bên trong của phân tử;

3) giúp hiểu được các dữ kiện tích lũy trong hóa học; dự đoán sự tồn tại của chất mới và tìm cách tổng hợp chúng.

Lý thuyết đã đóng góp rất lớn cho tất cả điều này. phát triển hơn nữa hóa học hữu cơ và công nghiệp hóa chất.

Nhà khoa học người Đức A. Kekule bày tỏ ý tưởng kết nối các nguyên tử carbon với nhau thành chuỗi.

Học thuyết về cấu trúc điện tử của nguyên tử.

Các đặc điểm của học thuyết về cấu trúc điện tử của nguyên tử: 1) giúp hiểu được bản chất liên kết hóa học của các nguyên tử; 2) tìm hiểu bản chất ảnh hưởng lẫn nhau của các nguyên tử.

Trạng thái của electron trong nguyên tử và cấu trúc của lớp vỏ electron.

Các đám mây điện tử là những khu vực có xác suất hiện diện của điện tử cao nhất, khác nhau về hình dạng, kích thước và hướng trong không gian.

Trong một nguyên tử hydro Một electron đơn lẻ khi chuyển động sẽ tạo thành một đám mây tích điện âm có dạng hình cầu (hình cầu).

Các electron S là các electron tạo thành đám mây hình cầu.

Một nguyên tử hydro có một s electron.

Trong một nguyên tử khí heli– hai electron s.

Đặc điểm của nguyên tử helium: 1) các đám mây có hình cầu giống nhau; 2) mật độ cao nhất cách xa lõi như nhau; 3) các đám mây điện tử được kết hợp; 4) tạo thành đám mây hai electron chung.

Đặc điểm của nguyên tử lithium: 1) có hai lớp điện tử; 2) có đám mây hình cầu, nhưng có kích thước lớn hơn đáng kể so với đám mây hai electron bên trong; 3) electron của lớp thứ hai có lực hút vào hạt nhân yếu hơn hai lớp thứ nhất; 4) dễ dàng bị các nguyên tử khác bắt giữ trong các phản ứng oxi hóa khử; 5) có một electron s.

Đặc điểm của nguyên tử berili: 1) electron thứ tư là electron s; 2) đám mây hình cầu được kết hợp với đám mây của electron thứ ba; 3) có hai electron s ghép đôi ở lớp bên trong và hai electron s ghép đôi ở lớp ngoài.

Càng có nhiều đám mây electron chồng lên nhau khi các nguyên tử liên kết với nhau thì năng lượng được giải phóng càng nhiều và lực càng mạnh. liên kết hoá học.

Bài giảng 15

Lý thuyết về cấu trúc của các chất hữu cơ. Các loại hợp chất hữu cơ chính.

Hóa học hữu cơ - khoa học nghiên cứu về chất hữu cơ. Nếu không nó có thể được định nghĩa là hóa học của các hợp chất cacbon. Loại thứ hai chiếm một vị trí đặc biệt trong bảng tuần hoàn của D.I. Mendeleev về sự đa dạng của các hợp chất, trong đó có khoảng 15 triệu hợp chất được biết đến, trong khi số lượng hợp chất vô cơ là năm trăm nghìn. Các chất hữu cơ đã được nhân loại biết đến từ lâu như đường, mỡ thực vật và động vật, thuốc nhuộm, chất thơm và dược liệu. Dần dần, con người đã học được cách chế biến các chất này để thu được nhiều loại sản phẩm hữu cơ có giá trị: rượu, giấm, xà phòng, v.v. Những tiến bộ trong hóa học hữu cơ dựa trên những thành tựu trong lĩnh vực hóa học các chất protein, axit nucleic, vitamin, v.v. Hóa học hữu cơ có tầm quan trọng lớn đối với sự phát triển của y học, vì đại đa số các loại thuốc là các hợp chất hữu cơ không chỉ có nguồn gốc tự nhiên mà còn thu được chủ yếu bằng quá trình tổng hợp. Ý nghĩa đặc biệt của trọng lượng phân tử cao hợp chất hữu cơ(nhựa tổng hợp, nhựa, sợi, cao su tổng hợp, thuốc nhuộm, thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu, thuốc diệt nấm, thuốc làm rụng lá...). Hóa học hữu cơ có tầm quan trọng lớn đối với việc sản xuất thực phẩm và hàng công nghiệp.

Hóa học hữu cơ hiện đại đã thâm nhập sâu vào quá trình hóa học các quá trình xảy ra trong quá trình bảo quản và chế biến thực phẩm: quá trình sấy khô, ôi và xà phòng hóa dầu, lên men, nướng bánh, lên men, sản xuất đồ uống, trong sản xuất các sản phẩm từ sữa, v.v. Việc phát hiện và nghiên cứu enzym, nước hoa và mỹ phẩm cũng đóng một vai trò quan trọng.

Một trong những lý do dẫn đến sự đa dạng của các hợp chất hữu cơ là tính độc đáo về cấu trúc của chúng, thể hiện ở việc hình thành liên kết cộng hóa trị và chuỗi bởi các nguyên tử carbon, khác nhau về loại và chiều dài. Hơn nữa, số lượng nguyên tử carbon liên kết trong chúng có thể lên tới hàng chục nghìn và cấu hình của chuỗi carbon có thể là tuyến tính hoặc tuần hoàn. Ngoài các nguyên tử carbon, các chuỗi có thể chứa oxy, nitơ, lưu huỳnh, phốt pho, asen, silicon, thiếc, chì, titan, sắt, v.v..

Sự biểu hiện các tính chất này của carbon có liên quan đến một số lý do. Người ta đã xác nhận rằng năng lượng của các liên kết C–C và C–O là tương đương nhau. Carbon có khả năng hình thành 3 dạng lai quỹ đạo: 4 quỹ đạo lai sp 3, định hướng của chúng trong không gian là tứ diện và tương ứng với đơn giản liên kết hóa trị; ba quỹ đạo lai sp 2 nằm trong cùng một mặt phẳng, kết hợp với một quỹ đạo không lai, tạo thành bội số kép kết nối (─С = С─); cũng với sự trợ giúp của quỹ đạo lai sp định hướng tuyến tính và quỹ đạo không lai giữa các nguyên tử carbon phát sinh bội số ba liên kết (─ C ≡ C ─). Hơn nữa, các nguyên tử carbon hình thành các loại liên kết này không chỉ với nhau mà còn với các nguyên tố khác. Như vậy, lý thuyết hiện đại Cấu trúc của vật chất không chỉ giải thích một số lượng đáng kể các hợp chất hữu cơ mà còn cả ảnh hưởng của cấu trúc hóa học đến tính chất của chúng.

Nó cũng xác nhận đầy đủ những điều cơ bản lý thuyết về cấu trúc hóa học, được phát triển bởi nhà khoa học vĩ đại người Nga A.M. Butlerov. Các quy định chính của ITS:

1) trong các phân tử hữu cơ, các nguyên tử được kết nối với nhau theo một thứ tự nhất định theo hóa trị của chúng, xác định cấu trúc của phân tử;

2) tính chất của các hợp chất hữu cơ phụ thuộc vào bản chất và số lượng nguyên tử cấu thành của chúng, cũng như cấu trúc hóa học của các phân tử;

3) mỗi công thức hóa học tương ứng với một số cấu trúc đồng phân nhất định có thể có;

4) mỗi hợp chất hữu cơ có một công thức và có một số tính chất nhất định;

5) trong phân tử có sự ảnh hưởng lẫn nhau của các nguyên tử với nhau.

Phân loại hợp chất hữu cơ

Theo lý thuyết, các hợp chất hữu cơ được chia thành hai chuỗi - hợp chất tuần hoàn và tuần hoàn.

1. Hợp chất mạch hở.(ankan, anken) chứa mạch cacbon hở, không kín - thẳng hoặc phân nhánh:

N N N N N N

│ │ │ │ │ │ │

N─ S─S─S─S─ N H─S─S─S─N

│ │ │ │ │ │ │

N N N N N │ N

Butan isobutane bình thường (methylpropane)

2. a) Hợp chất béo vòng– các hợp chất có chuỗi cacbon (vòng) khép kín trong phân tử của chúng:

cyclobutan cyclohexan

b) Các hợp chất thơm, các phân tử chứa khung benzen - một vòng sáu cạnh với các liên kết đơn và đôi xen kẽ (arenes):

c) Hợp chất dị vòng– các hợp chất tuần hoàn, ngoài các nguyên tử cacbon, còn chứa nitơ, lưu huỳnh, oxy, phốt pho và một số nguyên tố vi lượng, được gọi là các nguyên tử dị hợp.

furan pyrrole pyridin

Trong mỗi hàng, các chất hữu cơ được phân thành các lớp - hydrocacbon, rượu, aldehyd, xeton, axit, este theo tính chất của các nhóm chức trong phân tử của chúng.

Ngoài ra còn có sự phân loại theo mức độ bão hòa và các nhóm chức năng. Theo mức độ bão hòa, chúng được phân biệt:

1. Cực kỳ bão hòa- khung cacbon chỉ chứa các liên kết đơn.

─С─С─С─

2. Không bão hòa không bão hòa– trong khung cacbon có nhiều liên kết (=, ≡).

─С=С─ ─С≡С─

3. thơm– các chu trình không bão hòa với liên hợp vòng (4n + 2) electron π.

Theo nhóm chức năng

1. Rượu R-CH 2 OH

2. Phenol