Դասի ընթացքում դուք ընդհանուր պատկերացում կունենաք իզոմերիզմի տեսակների մասին և կսովորեք, թե ինչ է իզոմերը: Իմացեք իզոմերիզմի տեսակների մասին օրգանական քիմիակառուցվածքային և տարածական (ստերեոիզոմերիզմ): Օգտագործելով նյութերի կառուցվածքային բանաձևերը՝ դիտարկել կառուցվածքային իզոմերիզմի ենթատեսակները (կմախքային և դիրքային իզոմերիզմ), ծանոթանալ տարածական իզոմերիզմի տեսակներին՝ երկրաչափական և օպտիկական։

Թեմա՝ ներածություն օրգանական քիմիայի

Դաս. Իզոմերիզմ. Իզոմերիզմի տեսակները. Կառուցվածքային իզոմերիզմ, երկրաչափական, օպտիկական

Օրգանական նյութերը նկարագրող բանաձևերի տեսակները, որոնք մենք ավելի վաղ ուսումնասիրեցինք, ցույց են տալիս, որ մի քանի տարբեր կառուցվածքային բանաձևեր կարող են համապատասխանել մեկ մոլեկուլային բանաձևի:

Օրինակ, մոլեկուլային բանաձեւը C 2Հ 6Օհամապատասխանել երկու նյութտարբեր կառուցվածքային բանաձևերով - էթանոլև դիմեթիլ եթեր։ Բրինձ. 1.

Էթիլային ալկոհոլը հեղուկ է, որը փոխազդում է դրա հետ նատրիումի մետաղջրածնի արտազատմամբ եռում է +78,5 0 C։ Նույն պայմաններում եռում է դիմեթիլ եթերը՝ նատրիումի հետ չփոխազդող գազը -23 0 C։

Այս նյութերը տարբերվում են իրենց կառուցվածքով. տարբեր նյութեր ունեն նույն մոլեկուլային բանաձևը:

Բրինձ. 1. Միջդասակարգային իզոմերիզմ

Նյութերի գոյության երևույթը, որոնք ունեն նույն կազմը, բայց տարբեր կառուցվածքներ և, հետևաբար, տարբեր հատկություններ, կոչվում է իզոմերիզմ ​​(հունարեն «իսոս» - «հավասար» և «մերոս» - «մաս», «բաժնեմաս» բառերից):

Իզոմերիզմի տեսակները

Կան տարբեր տեսակներիզոմերիզմ.

Կառուցվածքային իզոմերիզմը կապված է մոլեկուլի ատոմների տարբեր կարգերի հետ։

Էթանոլը և դիմեթիլ եթերը կառուցվածքային իզոմերներ են: Քանի որ դրանք վերաբերում են տարբեր դասեր օրգանական միացություններ, կառուցվածքային իզոմերիզմի այս տեսակը կոչվում է նաև միջդասակարգային . Բրինձ. 1.

Կառուցվածքային իզոմերները կարող են գոյություն ունենալ նաև միացությունների միևնույն դասում, օրինակ՝ C 5 H 12 բանաձևը համապատասխանում է երեք տարբեր ածխաջրածինների։ Սա ածխածնի կմախքի իզոմերիզմ. Բրինձ. 2.

Բրինձ. 2 Նյութերի օրինակներ՝ կառուցվածքային իզոմերներ

Կան նույն ածխածնային կմախքով կառուցվածքային իզոմերներ, որոնք տարբերվում են բազմաթիվ կապերի (կրկնակի և եռակի) կամ ջրածնին փոխարինող ատոմների դիրքով։ Կառուցվածքային իզոմերիզմի այս տեսակը կոչվում է դիրքային իզոմերիզմ.

Բրինձ. 3. Կառուցվածքային դիրքի իզոմերիզմ

Միայն միայնակ կապեր պարունակող մոլեկուլներում սենյակային ջերմաստիճանում հնարավոր է մոլեկուլային բեկորների գրեթե ազատ պտույտ կապերի շուրջ, և, օրինակ, 1,2-դիքլորէթանի բանաձևերի բոլոր պատկերները համարժեք են։ Բրինձ. 4

Բրինձ. 4. Քլորի ատոմների դիրքը մեկ կապի շուրջ

Եթե ​​ռոտացիան խոչընդոտվում է, օրինակ, ցիկլային մոլեկուլում կամ կրկնակի կապում, ապա երկրաչափական կամ cis-trans isomerism.Ցիս-իզոմերներում փոխարինիչները գտնվում են օղակի հարթության կամ կրկնակի կապի մի կողմում, տրանսիզոմերներում՝ հակառակ կողմերում։

Cis-trans իզոմերները գոյություն ունեն, երբ դրանք կապված են ածխածնի ատոմի հետ: երկու տարբերպատգամավոր Բրինձ. 5.

Բրինձ. 5. Ցիս և տրանս իզոմերներ

Իզոմերիզմի մեկ այլ տեսակ առաջանում է այն պատճառով, որ ածխածնի ատոմը չորս միայնակ կապերով կազմում է տարածական կառուցվածք իր փոխարինողներով՝ քառաեդրոնով։ Եթե ​​մոլեկուլն ունի առնվազն մեկ ածխածնի ատոմ՝ կապված չորս տարբեր փոխարինողների հետ, օպտիկական իզոմերիզմ. Նման մոլեկուլները չեն համապատասխանում իրենց հայելային պատկերին։ Այս հատկությունը կոչվում է քիրալություն՝ հունարենից Հետհիեր- «ձեռք». Բրինձ. 6. Օպտիկական իզոմերիզմը բնորոշ է կենդանի օրգանիզմներ կազմող բազմաթիվ մոլեկուլներին։

Բրինձ. 6. Օպտիկական իզոմերների օրինակներ

Օպտիկական իզոմերիզմ ​​է կոչվում նաև էնանտիոմերիզմ (հունարենից էնանտիոս- «հակառակ» և մերոս- «մաս»), և օպտիկական իզոմերներ. էնանտիոմերներ . Էնանտիոմերները օպտիկապես ակտիվ են, նրանք պտտում են լույսի բևեռացման հարթությունը նույն անկյան տակ, բայց հակառակ ուղղություններով. դ- , կամ (+)-իզոմեր, - դեպի աջ, լ- , կամ (-)-իզոմեր, - դեպի ձախ: Հավասար քանակությամբ էնանտիոմերների խառնուրդ կոչվում է ռասեմատ, օպտիկապես ոչ ակտիվ է և նշվում է խորհրդանիշով դ, լ- կամ (±):

Ամփոփելով դասը

Դասի ընթացքում դուք ստացել եք ընդհանուր պատկերացում իզոմերիզմի տեսակների և ինչ է իզոմերը: Իմացանք օրգանական քիմիայում իզոմերիզմի տեսակների մասին՝ կառուցվածքային և տարածական (ստերեոիզոմերիզմ): Օգտագործելով նյութերի կառուցվածքային բանաձևերը՝ ուսումնասիրեցինք կառուցվածքային իզոմերիզմի ենթատեսակները (կմախքային և դիրքային իզոմերիզմ), ծանոթացանք տարածական իզոմերիզմի տեսակներին՝ երկրաչափական և օպտիկական։

Հղումներ

1. Rudzitis G.E. Քիմիա. Հիմունքներ ընդհանուր քիմիա. 10-րդ դասարան: Դասագիրք համար ուսումնական հաստատություններ: հիմնական մակարդակ/ G. E. Rudzitis, F.G. Ֆելդման. - 14-րդ հրատարակություն. - Մ.: Կրթություն, 2012 թ.

2. Քիմիա. 10-րդ դասարան. Անձնագրի մակարդակը: Դասագիրք հանրակրթության համար հաստատություններ/ Վ.Վ. Էրեմին, Ն.Է. Կուզմենկո, Վ.Վ. Lunin et al - M.: Bustard, 2008. - 463 p.

3. Քիմիա. 11-րդ դասարան. Անձնագրի մակարդակը՝ ակադեմիական: հանրակրթության համար հաստատություններ/ Վ.Վ. Էրեմին, Ն.Է. Կուզմենկո, Վ.Վ. Lunin et al - M.: Bustard, 2010. - 462 p.

4. Խոմչենկո Գ.Պ., Խոմչենկո Ի.Գ. Քիմիայի խնդիրների ժողովածու բուհերի դիմորդների համար. - 4-րդ հրատ. - Մ.: ՌԻԱ Նոր ալիքՀրատարակիչ Ումերենկով, 2012. - 278 էջ.

Տնային աշխատանք

1. No 1,2 (էջ 39) Rudzitis G.E. Քիմիա. Ընդհանուր քիմիայի հիմունքներ. 10-րդ դասարան: Դասագիրք հանրակրթական հաստատությունների համար. հիմնական մակարդակ / G. E. Rudzitis, F.G. Ֆելդման. - 14-րդ հրատարակություն. - Մ.: Կրթություն, 2012:

2. Ինչո՞ւ է էթիլենային շարքի ածխաջրածիններում իզոմերների քանակն ավելի մեծ, քան հագեցած ածխաջրածիններինը:

3. Ո՞ր ածխաջրածիններն ունեն տարածական իզոմերներ:

Օրգանական քիմիայի առարկան և դերը. Տեսություն քիմիական կառուցվածքըօրգանական միացություններ Ա.Մ. Բուտլերովը և դրա նշանակությունը.

Օրգանական քիմիա, գիտություն, որն ուսումնասիրում է ածխածնի միացությունները այլ տարրերի հետ (օրգանական միացություններ), ինչպես նաև դրանց փոխակերպման օրենքները։

Օրգանական միացությունների բազմազանությունն ու հսկայական քանակությունը պայմանավորում են օրգանական քիմիայի կարևորությունը՝ որպես ժամանակակից քիմիայի ամենամեծ ճյուղ։ Մեզ շրջապատող աշխարհը կառուցված է հիմնականում օրգանական միացություններից. սնունդ, վառելիք, հագուստ, դեղամիջոցներ, ներկեր, լվացող միջոցներ, պայթուցիկներ, նյութեր, առանց որոնց անհնար է տրանսպորտ ստեղծել, գրքեր տպել, ներթափանցել տիեզերք և այլն. այս ամենը բաղկացած է օրգանական միացություններից։ Օրգանական միացությունները կենսական դեր են խաղում կյանքի գործընթացներում: Օրգանական քիմիան ուսումնասիրում է ոչ միայն բուսական և կենդանական օրգանիզմներից ստացված միացությունները (այսպես կոչված բնական նյութեր), այլ հիմնականում լաբորատոր կամ արդյունաբերական օրգանական սինթեզի միջոցով արհեստականորեն ստեղծված միացություններ։

Ա.Մ.-ի քիմիական կառուցվածքի տեսության հիմնական սկզբունքները. Բուտլերովը

1. Ատոմները մոլեկուլներում միացված են միմյանց որոշակի հաջորդականությամբ՝ ըստ իրենց արժեքների։ Մոլեկուլում միջատոմային կապերի հաջորդականությունը կոչվում է դրա քիմիական կառուցվածքըև արտացոլվում է մեկ կառուցվածքային բանաձևով (կառուցվածքային բանաձև):

2. Քիմիական կառուցվածքը կարելի է որոշել քիմիական մեթոդների կիրառմամբ։ (Ներկայումս կիրառվում են նաև ժամանակակից ֆիզիկական մեթոդներ):

3. Նյութերի հատկությունները կախված են դրանց քիմիական կառուցվածքից:

4. Տրված նյութի հատկություններով կարելի է որոշել նրա մոլեկուլի կառուցվածքը, իսկ մոլեկուլի կառուցվածքով՝ կարող ես կանխատեսել հատկությունները։

5. Մոլեկուլում ատոմները և ատոմների խմբերը փոխադարձ ազդեցություն ունեն միմյանց վրա։

Բուտլերովի տեսությունը օրգանական քիմիայի գիտական ​​հիմքն էր և նպաստեց դրա արագ զարգացմանը։ Տեսության դրույթների հիման վրա Ա.Մ. Բուտլերովը բացատրեց իզոմերիզմի ֆենոմենը, գուշակեց տարբեր իզոմերների գոյությունը և առաջին անգամ ստացավ դրանցից մի քանիսը։

Օրգանական միացությունների իզոմերիզմի երևույթը, դրանց տեսակները.

Իզոմերիզմի հիմքը, ինչպես ցույց է տալիս Ա.Մ. Բուտլերովը, կայանում է նույն ատոմներից կազմված մոլեկուլների կառուցվածքի տարբերությունը: Այսպիսով, իզոմերիզմ- սա միացությունների գոյության երևույթն է, որոնք ունեն նույն որակական և քանակական կազմը, բայց տարբեր կառուցվածքներ և, հետևաբար, տարբեր հատկություններ:

Օրինակ, երբ մոլեկուլը պարունակում է 4 ածխածնի ատոմ և 10 ջրածնի ատոմ, հնարավոր է 2 իզոմերական միացությունների առկայությունը.

Կախված իզոմերների կառուցվածքի տարբերությունների բնույթից՝ առանձնանում են կառուցվածքային և տարածական իզոմերիզմը։

Կառուցվածքային իզոմերներ- նույն որակի միացումներ և քանակական կազմը, տարբերվում են ատոմների միացման կարգով, այսինքն. քիմիական կառուցվածքը.

Օրինակ, C5H12 կազմը համապատասխանում է 3 կառուցվածքային իզոմերի.

Տարածական իզոմերներ (ստերեոիզոմերներ)նույն կազմով և նույն քիմիական կառուցվածքով նրանք տարբերվում են մոլեկուլում ատոմների տարածական դասավորությամբ։

Տարածական իզոմերները օպտիկական և ցիս-տրանս իզոմերներ են: Նման իզոմերների մոլեկուլները տարածականորեն անհամատեղելի են։

Էլեկտրոնային ներկայացումներ օրգանական քիմիայում. Ածխածնի ատոմի կառուցվածքը. Օրբիտալների հիբրիդացում (ածխածնի ատոմի վալենտական ​​վիճակներ). Կովալենտային կապը և դրա տեսակները (պարզ, կամ δ- և բազմակի):

ատոմի կառուցվածքի էլեկտրոնային տեսության կիրառում և քիմիական կապօրգանական քիմիայում օրգանական միացությունների կառուցվածքի տեսության զարգացման կարևորագույն փուլերից մեկն էր։ Քիմիական կառուցվածքի հայեցակարգը որպես ատոմների միջև կապերի հաջորդականություն (A.M. Butlerov) էլեկտրոնի տեսությունլրացված է էլեկտրոնային և տարածական կառուցվածքի և օրգանական միացությունների հատկությունների վրա դրանց ազդեցության մասին պատկերացումներով։ Այս գաղափարներն են, որոնք հնարավորություն են տալիս հասկանալ մոլեկուլներում ատոմների փոխադարձ ազդեցության փոխանցման ուղիները (էլեկտրոնային և տարածական ազդեցություններ) և մոլեկուլների վարքագիծը: քիմիական ռեակցիաներ.

Ժամանակակից հասկացությունների համաձայն, օրգանական միացությունների հատկությունները որոշվում են.

բնությունը և էլեկտրոնային կառուցվածքըատոմներ;

· ատոմային ուղեծրերի տեսակը և դրանց փոխազդեցության բնույթը.

· քիմիական կապերի տեսակը;

· մոլեկուլների քիմիական, էլեկտրոնային և տարածական կառուցվածքը.

Ածխածնի ատոմը բաղկացած էմիջուկից, որն ունի +6 դրական լիցք (քանի որ այն պարունակում է վեց պրոտոն), և էլեկտրոնային թաղանթից, որը պարունակում է վեց էլեկտրոններ, որոնք գտնվում են երկուսի վրա։ էներգիայի մակարդակները(շերտեր): Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիահողային վիճակում 1ս 2 2ս 2 2էջ 2 .

Նորմալ (չգրգռված) վիճակում ածխածնի ատոմն ունի երկու չզույգված 2 r 2 էլեկտրոն: Հուզված վիճակում (երբ էներգիան կլանվում է) 2-ից մեկը ս 2 էլեկտրոն կարող է գնալ անվճար r- ուղեծրային. Այնուհետև ածխածնի ատոմում հայտնվում են չորս չզույգված էլեկտրոններ.

Հիբրիդացումուղեծրերը նրանց ձևի և էներգիայի հավասարեցման գործընթացն է: Հիբրիդային օրբիտալների թիվը հավասար է սկզբնական օրբիտալների թվին։ Նրանց համեմատ հիբրիդային ուղեծրերը տարածության մեջ ավելի երկարաձգված են, ինչը ապահովում է դրանց առավել ամբողջական համընկնումը հարևան ատոմների ուղեծրերի հետ։

sp- Հիբրիդացում - սա մեկի խառնուրդն է (ձևի և էներգիայի հավասարեցում): s-և մեկ r- ուղեծրեր երկու հիբրիդ ձևավորելու համար sp- ուղեծրեր. sp-Օրբիտալները գտնվում են նույն գծի վրա (180° անկյան տակ) և ուղղված են ածխածնի ատոմի միջուկից հակառակ ուղղություններով: Երկու r- ուղեծրերը մնում են չհիբրիդացված: Դրանք տեղադրվում են միացումների ուղղություններին փոխադարձ ուղղահայաց։

Կովալենտային քիմիական կապերի երեք տեսակ կա, որոնք տարբերվում են ձևավորման մեխանիզմով.
1. Պարզ կովալենտային կապ.Իր ձևավորման համար յուրաքանչյուր ատոմ ապահովում է մեկ չզույգված էլեկտրոն: Երբ ձևավորվում է պարզ կովալենտային կապ, ատոմների պաշտոնական լիցքերը մնում են անփոփոխ։

Եթե ​​պարզ կովալենտային կապ ձևավորող ատոմները նույնն են, ապա մոլեկուլում ատոմների իրական լիցքերը նույնպես նույնն են, քանի որ կապ կազմող ատոմները հավասարապես ունեն ընդհանուր էլեկտրոնային զույգ, այդպիսի կապը կոչվում է. ոչ բևեռայինկովալենտային կապ.

Եթե ​​ատոմները տարբեր, ապա էլեկտրոնների ընդհանուր զույգի տիրապետման աստիճանը որոշվում է ատոմների էլեկտրաբացասականության տարբերությամբ։ Ավելի մեծ էլեկտրաբացասականություն ունեցող ատոմն ավելի ուժեղ է ձգում մի զույգ էլեկտրոններ դեպի իրեն, և նրա իրական լիցքը դառնում է բացասական: Ավելի ցածր էլեկտրաբացասականություն ունեցող ատոմը ձեռք է բերում նույն դրական լիցքը: Այս կովալենտային կապը կոչվում է բևեռային.

2. Դոնոր-ընդունող կապ.Այս տեսակի կովալենտային կապի ձևավորման համար երկու էլեկտրոններն էլ տրամադրվում են ատոմներից մեկի՝ դոնորի կողմից: Կապի ձևավորման մեջ ներգրավված ատոմներից երկրորդը կոչվում է ակցեպտոր: Ստացված մոլեկուլում դոնորի պաշտոնական լիցքը ավելանում է մեկով, իսկ ընդունողի պաշտոնական լիցքը նվազում է մեկով։

3. Կիսաբևեռ միացում. Կովալենտային կապի այս տեսակը ձևավորվում է ատոմի միջև միայնակ զույգ էլեկտրոններով (ազոտ, ֆոսֆոր, ծծումբ, հալոգեններ և այլն) և երկու չզույգված էլեկտրոններով (թթվածին, ծծումբ) ատոմի միջև։ Կիսաբևեռային կապի ձևավորումը տեղի է ունենում երկու փուլով.

· Օքսիդացում (մեկ էլեկտրոնի փոխանցում);

· Չզույգված էլեկտրոնների սոցիալականացում.

σ կապ (սիգմա կապ)- համընկնումից առաջացած կովալենտային կապ էլեկտրոնային ամպեր«կենտրոնական գծի երկայնքով». Բնութագրվում է առանցքային համաչափությամբ։ Կապ, որը ձևավորվում է, երբ հիբրիդային օրբիտալները համընկնում են ատոմի միջուկները միացնող գծի երկայնքով:

Օրգանական միացությունների դասակարգում. Ֆունկցիոնալ խմբերը և օրգանական միացությունների կարևորագույն դասերը: Հետերոֆունկցիոնալ միացություններ. Որակական ֆունկցիոնալ վերլուծություն (օրգանական միացությունների դասերի քիմիական նույնականացում):

Ացիկլային միացություններ (ճարպային կամ ալիֆատիկ) –միացություններ, որոնց մոլեկուլները պարունակում են բաց (օղակով չփակված) ուղիղ կամ ճյուղավորված ածխածնային շղթա՝ մեկ կամ մի քանի կապերով։ Ացիկլային միացությունները բաժանվում են երկու հիմնական խմբի.

հագեցած (հագեցած) ածխաջրածիններ (ալկաններ),որոնցում ածխածնի բոլոր ատոմները միմյանց հետ կապված են միայն պարզ կապերով.

չհագեցած (չհագեցած) ածխաջրածիններ (ալկեններ, ալկիններ և ալկադիեններ),որոնցում ածխածնի ատոմների միջև, բացի միայնակներից պարզ կապեր, կան նաև կրկնակի և եռակի կապեր։

Ցիկլային միացությունները, իր հերթին, բաժանվում են երկու մեծ խմբի.

1. կարբոցիկլային միացություններ -միացություններ, որոնց ցիկլերը բաղկացած են միայն ածխածնի ատոմներից. Կարբոցիկլային միացությունները բաժանվում են ալիցիկլիկ –հագեցած (ցիկլոպարաֆիններ) և անուշաբույր;
2. հետերոցիկլիկ միացություններ -միացություններ, որոնց ցիկլերը բաղկացած են ոչ միայն ածխածնի ատոմներից, այլև այլ տարրերի ատոմներից՝ ազոտ, թթվածին, ծծումբ և այլն։

«Օրգանական միացությունների այլ դասերը» ներառում են հետևյալը.սպիրտներ, ալդեհիդներ, կարբոքսիլաթթուներ, եթերներ, ճարպեր, ածխաջրեր, ամիններ, ամինաթթուներ, սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ։

Պերօքսիդներ , Սուլֆիդներ Եթերներ Ամիններ Ալկոհոլներ Կետոններ

Մեծամասնությունը օրգանական նյութերնյութափոխանակության գործընթացներին ներգրավված դասակարգվում են որպես հետերոֆունկցիոնալ միացություններ, այսինքն. իր կառուցվածքում ունենալով մի քանի տարբեր ֆունկցիոնալ խմբեր: Ամենատարածված հետերոֆունկցիոնալ միացություններն են ամինաթթուները, ամինաթթուները, հիդրօքսի թթուները և օքսոաթթուները: Հետերոֆունկցիոնալ միացությունների քիմիական հատկությունները չեն կարող դիտվել որպես հատկությունների գումար՝ յուրաքանչյուր ֆունկցիոնալ խմբի առկայության պատճառով։ Քանի որ ֆունկցիոնալ խմբերը ազդում են միմյանց վրա, հետերոֆունկցիոնալ միացությունները նույնպես ունեն հատուկ քիմիական հատկություններ.

Որակական վերլուծություննպատակ ունի հայտնաբերել որոշակի նյութեր կամ դրանց բաղադրամասեր վերլուծված օբյեկտում: Հայտնաբերումն իրականացվում է նույնականացումնյութեր, այսինքն՝ հաստատել վերլուծված օբյեկտի ԱՍ-ի նույնականությունը (նույնականությունը) և վերլուծված նյութերի հայտնի ԱՍ-ը կիրառական վերլուծության մեթոդի պայմաններում: Դրա համար այս մեթոդը նախապես ուսումնասիրում է ստանդարտ նյութերը, որոնցում հայտնի է անալիտային նյութերի առկայությունը:

Իզոմերիզմ –նույն մոլեկուլային բանաձևով տարբեր նյութերի առկայությունը. Այս երևույթը պայմանավորված է նրանով, որ նույն ատոմները կարող են միմյանց միանալ տարբեր ձևերով։ Բոլոր իզոմերները բաժանված են երկու մեծ դասի. կառուցվածքային իզոմերներԵվ տարածական իզոմերներ (ստերեոիզոմերներ):

Կառուցվածքայինիզոմերներ են, որոնք համապատասխանում են օրգանական միացությունների տարբեր կառուցվածքային բանաձևերին (հետ ատոմների միացման տարբեր կարգ):

Ստերեոիզոմերներմիացություններ են, որոնք ունեն նույն բաղադրությունը և ատոմների միացման նույն կարգը, բայց տարբերվում են տարածության մեջ ատոմների դասավորությամբ։

Կառուցվածքային իզոմերներ.Օրգանական միացությունների վերը նշված դասակարգման համաձայն՝ ըստ տիպի, կառուցվածքային իզոմերների մեջ առանձնանում են երեք խումբ.

1) միացություններ, որոնք պարունակում են տարբեր ֆունկցիոնալ խմբեր և պատկանում են օրգանական միացությունների տարբեր դասերին, օրինակ.

2) միացություններ, որոնք տարբերվում են ածխածնային կմախքներից.

3) միացություններ, որոնք տարբերվում են մոլեկուլում փոխարինողի կամ բազմակի կապի դիրքով.

Տարածական իզոմերներ (ստերեոիզոմերներ):Ստերեոիզոմերները կարելի է բաժանել երկու տեսակի՝ երկրաչափական իզոմերներ և օպտիկական իզոմերներ։

Երկրաչափական իզոմերիզմկրկնակի կապ կամ օղակ պարունակող միացությունների բնութագիրը: Նման մոլեկուլներում հաճախ կարելի է սովորական հարթություն գծել այնպես, որ ածխածնի տարբեր ատոմների վրա փոխարինողները կարող են լինել նույն կողմում (cis-) կամ տարբեր կողմերում: (տրանս-)այս ինքնաթիռից. Եթե ​​հարթության նկատմամբ այդ փոխարինողների կողմնորոշման փոփոխությունը հնարավոր է միայն քիմիական կապերից մեկի խզման շնորհիվ, ապա նրանք խոսում են երկրաչափական իզոմերների առկայության մասին։

Երկրաչափական իզոմերները կարող են զգալիորեն տարբերվել իրենց ֆիզիկական և քիմիական հատկություններով:

Օպտիկական իզոմերներմոլեկուլներ են, որոնց հայելային պատկերներն անհամատեղելի են միմյանց հետ։ Դրանք կարելի է բաժանել երկու տեսակի. էնանտիոմերներԵվ դիաստերեոմերներ.

Ասիմետրիկ (քիրալ) կենտրոնների հայելային կոնֆիգուրացիա ունեցող ստերեոիզոմերները կոչվում են էնանտիոմերներկամ օպտիկական հակապոդներ.

Էնանտիոմերիզմը բնորոշ է մոլեկուլներին, որոնք ունեն մեկ ասիմետրիկ (խիրալ) ատոմածխածին, այսինքն. ատոմ, որը կապված է չորս տարբեր ատոմների կամ ատոմների խմբերի հետ: Էնանտիոմերների մոլեկուլները միմյանց հետ առնչվում են որպես առարկա և անհամատեղելի հայելային պատկեր: Էնանտիոմերներն ունեն նույն ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները, բայց տարբերվում են բևեռացված լույսի պտտման նշանով։

Օրինակ՝ կաթնաթթուն գոյություն ունի էնանտիոմերների տեսքով։ CH 3 -CH(OH)-COOH:

(+) և (–) էնանտիոմերների հավասարամոլային խառնուրդը օպտիկապես ոչ ակտիվ է և կոչվում է. ռասեմիկ խառնուրդկամ ռասեմատ.

Դիաստերեոմերներ– տարածական իզոմերներ, որոնց մոլեկուլները միմյանց հայելային պատկերներ չեն: Դիաստերեոմերները միմյանցից տարբերվում են ֆիզիկական և քիմիական հատկություններով։

Ներածություն

Հնարավո՞ր է, առանց սխալվելու ռիսկի, անվանել մեզ շրջապատող աշխարհի մի տարածք, որտեղ օրգանական նյութեր չեն կարող հայտնաբերվել: Դա շատ դժվար է անել. օրգանական նյութերը առկա են ամենուր՝ գետերի և ծովերի ջրերում, անջուր անապատի ավազներում, երկրի ընդերքում, օդում և, հավանաբար, նույնիսկ անվերջ տարածության մեջ, օրինակ. , պարզ ածխաջրածինների տեսքով։ Բայց երբ մտածում ենք օրգանական միացությունների նշանակության մասին, մեզ զարմացնում է ոչ այնքան դրանց տարածման լայնությունը, որքան բազմազանությունն ու իսկապես անսպառ հնարավորությունները, որ բնությունն ու մարդը ունեն նոր նյութեր ստանալու համար:

Ի՞նչն է ընկած այս բազմազանության հիմքում: Առաջին հերթին, ածխածնի ատոմների միմյանց և այլ տարրերի ատոմների հետ կապվելու ունակությունը, օրինակ՝ թթվածինը, ծծումբը, ազոտը, ֆոսֆորը, տարբեր երկարությունների շղթաներով՝ ձևավորելով մոլեկուլների «կմախք»՝ ցիկլային և ոչ ցիկլային։ . Մեկ այլ պատճառ էլ իզոմերիզմի երևույթն է։ Միայն ածխածնից և ջրածնից բաղկացած մոլեկուլներում ատոմների հաջորդականությունը փոխելը հանգեցնում է նոր նյութերի, որոնց թիվը շատ արագ աճում է ատոմների քանակի ավելացման հետ։

Իհարկե, մարդը կարողացել է բնության մեջ հայտնաբերել կամ լաբորատոր պայմաններում սինթեզել այդպիսի իզոմերային ածխաջրածինների միայն չնչին մասը։ Սա հասկանալի է։ Արդեն C 25 H 52 բաղադրությանը համապատասխանող իզոմերների թիվը տասնապատիկ է ավելի շատ համարներկայումս ուսումնասիրված օրգանական նյութեր. Սակայն օրգանական քիմիան որպես գիտություն գոյություն ունի ավելի քան 100 տարի: Իզոմերիզմի հնարավորությունները, ինչպես հեշտ է հասկանալ, մեծանում են մոլեկուլի բաղադրության բարդացման հետ, օրինակ, երբ ածխաջրածնի մոլեկուլ են ներմուծվում այլ տարրեր։ Օրինակ՝ ածխաջրածնի մոլեկուլում միայն մեկ ջրածնի ատոմը քլորով փոխարինելիս պրոպանի ածանցյալի դեպքում առաջանում է իզոմերիզմի հավանականություն.

CH3-CH2-CH2Cl և CH3-CHCl-CH3: Ածխաջրածինների երկքլոր ածանցյալների համար գոյություն ունեն իզոմերներ՝ սկսած դիքլորէթանից՝ CH2Cl-CH2Cl և CH3-CHCl2:

Արդյո՞ք ատոմների համախմբման կարգով տարբերվող իզոմերների գոյության հնարավորությունը սպառում է ողջ բազմազանությունը, օրգանական նյութերի ողջ աշխարհը։ Այս հարցին կարող ենք պատասխանել՝ անդրադառնալով օրգանական միացությունների քիմիական կառուցվածքի տեսության շրջանակներում տարածական հասկացությունների առաջացման պատմությանը։

1. Ա.Մ.Բուտլերովի տեսություն

Առաջին հրապարակային ելույթՕրգանական քիմիայի տեսական հարցերի վերաբերյալ Ա. Այն ասում է, որ ոչ միայն օրգանական խմբերը պետք է համարվեն ռադիկալներ, այլ նաև այնպիսի խմբեր, ինչպիսիք են OH, NH 2, այսինքն՝ օրգանական նյութերի տարբեր դասերի բնորոշ ատոմների համակցություններ, որոնք հետագայում կոչվեցին ֆունկցիոնալ խմբեր։ Նույն զեկույցում Ա.Մ.

Ավելի զարգացած ձևով քիմիական կառուցվածքի գաղափարը երեք տարի անց ներկայացրեց Ա. Այս զեկույցում նախ ասվում էր, որ քիմիայի տեսական կողմը չի համապատասխանում իրական զարգացմանը, մասնավորապես նշվել է տեսակների տեսության անբավարարությունը. Ա.Մ. Բուտլերովը հեռու էր դա կտրականապես հերքելուց. Նա իրավացիորեն նշեց, որ տեսակների տեսությունը նույնպես կարևոր արժանիքներ ունի. դրա շնորհիվ գիտության մեջ մտան ատոմ, մասնիկ (մոլեկուլ), համարժեք, համարժեք և մոլեկուլային կշիռներ հասկացությունները. այս տեսության շնորհիվ քիմիկոսները սովորեցին ամեն տեղ առաջին տեղում դնել փաստերը:

Այս զեկույցում նա տվել է նաև իր հստակ սահմանումՔիմիական կառուցվածք. «Քիմիական կառուցվածքը ես անվանում եմ այդ ուժի գործողության բաշխումը (հարազատություն), որի պատճառով քիմիական ատոմները, անուղղակի կամ ուղղակիորեն ազդելով միմյանց վրա, միավորվում են քիմիական մասնիկի մեջ։ Խոսելով քիմիական կառուցվածքի մասին՝ Ա.Մ. քիմիական ռեակցիաատոմները»՝ բաց թողնելով այն հարցը, թե արդյո՞ք ատոմները, որոնք քիմիապես ուղղակիորեն գործում են միմյանց վրա, հարևան են միմյանց: Գիտության հետագա զարգացումները ցույց տվեցին, որ կա համապատասխանություն քիմիական կառուցվածքի և տարածական դասավորության միջև, բայց Ա.Մ.

Օգտագործելով քիմիական կառուցվածքի հայեցակարգը, Ա.Մ. Բուտլերովն իր զեկույցում տվեց հայտնի դասական ձևակերպումը. բարդ մասնիկորոշվում է տարրական բաղադրիչների բնույթով, դրանց քանակով և քիմիական կառուցվածքով»: Զեկույցը շարունակում է քննարկել եղանակները, որոնք կարող են օգտագործվել քիմիական կառուցվածքն ուսումնասիրելու համար: Վերջինիս մասին կարելի է դատել հիմնականում նյութի սինթեզման մեթոդների հիման վրա, և ամենավստահելի եզրակացություններ կարելի է անել՝ ուսումնասիրելով սինթեզները, «որոնք իրականացվում են մի փոքր բարձր ջերմաստիճանում և ընդհանրապես այն պայմաններում, երբ կարելի է հետևել նյութի առաջընթացին։ քիմիական մասնիկի աստիճանական բարդացում»: Քայքայման ռեակցիաները, որոնք հիմնականում տեղի են ունենում նաև մեղմ պայմաններում, նաև հնարավորություն են տալիս եզրակացություններ անել քիմիական կառուցվածքի մասին, այսինքն՝ ենթադրել, որ «մնացորդները (ռադիկալները) պատրաստ են քայքայված մասնիկում»։ Միևնույն ժամանակ, Ա.Մ. Բուտլերովը կանխատեսեց, որ ոչ բոլոր ռեակցիաներն են հարմար կառուցվածքը որոշելու համար. Թարգմանված է մեր ժամանակակից լեզուսրանք ռեակցիաներ են, որոնք ուղեկցվում են կմախքի իզոմերիացմամբ կամ ռեակցիայի կենտրոնի տեղափոխմամբ։

Քիմիական կառուցվածքի հիման վրա կառուցված ռացիոնալ բանաձևը, ընդգծեց Ա. Մ. Բուտլերովը, միանշանակ կլինի. Քիմիական կառուցվածքի մարմինները հայտնի են դառնում, ապա նման բանաձևը կլինի այս բոլոր հատկությունների արտահայտությունը: Տիպիկ բանաձևերն իրենց ներկայիս իմաստով պետք է դուրս գան գործածությունից... Փաստն այն է, որ այս բանաձևերը չափազանց նեղ են գիտության ներկա վիճակի համար»:

2. Իզոմերիզմի երեւույթի բացահայտում

Այս տեսությունը, որի հիմնական դրույթները 1861 թվականին ձևակերպել է Ա. Տիեզերքում ատոմների դասավորության հարցը այդ ժամանակ դեռ չէր քննարկվում։ Սա պատահական չէր: Մինչև քսաներորդ դարի սկիզբը գիտությունը դեռ չուներ ֆիզիկական մեթոդներովապացույց իրական գոյությունըատոմները և հատկապես դրանց տարածական դասավորությունը։ Այնուամենայնիվ, արդեն 19-րդ դարի 70-ական թվականներից քիմիայում զարգացան ատոմների տարածական դասավորության մասին գաղափարները, որոնք շատ ավելի ուշ փայլուն կերպով հաստատվեցին ֆիզիկական հետազոտություններով։

Օրգանական քիմիայում տարածական հասկացությունների ի հայտ գալը պայմանավորված էր նրանով, որ կառուցվածքի տեսությունն իր սկզբնական տեսքով չէր կարող բացատրել իզոմետրիայի որոշ դեպքեր։ Խոսքը վերաբերում էօպտիկական իզոմերների մասին՝ միացություններ, որոնց կառուցվածքն արտահայտվել է նույն բանաձևով, և նման միացությունների բոլոր քիմիական հատկությունները լիովին համընկել են։ Նրանք չէին տարբերվում ֆիզիկական հատկություններ, բացառությամբ մի բանի՝ բևեռացված լույսի հարթությունը այս կամ այն ​​ուղղությամբ պտտելու ունակությունը։ Սովորական լույսը, ինչպես հայտնի է, կարելի է պատկերացնել ճառագայթի ուղղությանը ուղղահայաց տարբեր հարթություններում տատանվող ալիքների տեսքով։ Որոշ օգտակար հանածոներ, ինչպիսին է Իսլանդիայի սպարը (կալցիումի կարբոնատի CaCO 3-ի թափանցիկ ձև), ունեն լույսի թրթռումներ փոխանցելու հատկություն, որոնք միայն որոշակի հարթությունում են: Նման բյուրեղով կամ հատուկ պատրաստված պրիզմայով (բևեռացնող) անցնող լույսը կոչվում է հարթ բևեռացված։ Ինչպես հաստատվել է վաղ XIXգ., շատ բյուրեղներ, ինչպիսիք են քվարցը, ինչպես նաև որոշ օրգանական նյութեր հեղուկ վիճակկամ լուծույթներում կարող են պտտել բևեռացված լույսի հարթությունը։ Այս երեւույթը հաճախ կոչվում է օպտիկական ակտիվությունկամ օպտիկական ռոտացիա: Այն հեշտ է հայտնաբերել՝ բևեռացնողով և ուսումնասիրվող նյութի լուծույթով անցնող լույսի ճանապարհին տեղադրելով երկրորդ անալիզատորի պրիզմա, որը, ինչպես բևեռացնողը, փոխանցում է նույն հարթության մեջ ընկած թրթռումները։ Այս դեպքում, այն անկյունը, որով պետք է պտտվի անալիզատորը, որպեսզի ստանա լույսի նույն ինտենսիվությունը, ինչ լուծիչով անցնելիս օպտիկական բացակայության դեպքում ակտիվ նյութ, հավասար է օպտիկական պտույտի անկյունին։ Օպտիկապես ակտիվ օրգանական միացության ամենավառ օրինակը գինեաթթուն է, որն ուսումնասիրվել է անցյալ դարի կեսերին Լ.Պաստերի կողմից։ Բնական գինու թթուն պտտում է բևեռացման հարթությունը դեպի աջ և նշանակվում է որպես դ-թարթային թթու (լատիներեն dextro - աջ): Երկար տաքացնելիս դ-թարթաթթուն կորցնում է իր օպտիկական ակտիվությունը՝ վերածվելով դեքստրո- և լևորոտացիոն թթուների խառնուրդի։ Այս խառնուրդից Լ. Պաստերին հաջողվել է մեկուսացնել լևորոտատորը լ- գինձաթթու (լատիներեն laevo - ձախից): Երկու թթուներն էլ ունեն նույն կառուցվածքային բանաձևը.

Նման դեպքերում մենք խոսում ենք դիրքի կոորդինատային իզոմերիզմի մասին։ Անօրգանական միացություններում դիրքային իզոմերիզմը մինչ այժմ նկատվել է միայն շատում հազվադեպ դեպքերում, մինչդեռ օրգանական նյութերում տարածված է։ Այնուամենայնիվ, հայտնի են բազմաթիվ անօրգանական բարդ միացություններ, որոնք ցուցադրում են ցիս-, տրանս-տիեզերական իզոմերիզմ ​​կամ հայելային իզոմերիզմ: Բազմաթիվ օրինակներայս մասին տրված է II հատորում: 

Այս գլխում քննարկվում է միացությունների կարևոր դաս, ներառյալ անցումային մետաղները: Համակարգման հատկությունների նկարագրությունից բացի բարդ միացություններև դրանց դերը կենսաբանական համակարգերում, դասագիրքը պարունակում է նյութեր նոմենկլատուրայի, իզոմերիզմի տեսակների, քիմիական կապերի տեսության և բարդ գոյացման հավասարակշռությունների վերաբերյալ։ Կանոնների տիրապետում համակարգված նոմենկլատուրաև այս էապես անօրգանական միացություններում իզոմերիզմի հնարավոր դրսևորումները պետք է օգնեն ուսանողներին օրգանական քիմիայի հետագա ուսումնասիրության մեջ: Քիմիական կապերի մասին նյութը կոորդինացիոն միացություններում և կոմպլեքսավորման հավասարակշռություններում կարելի է համարել որպես այս թեմաների նախկին բուժման կրկնություն, նկարազարդում և ընդլայնում: 

     Հարկ է նշել, որ տարածական իզոմերիզմը, ինչպես կառուցվածքային իզոմերիզմը, բնորոշ է նաև անօրգանական միացություններին, մասնավորապես բարդ միացություններին (տե՛ս էջ 215-216): 

Վերների կոորդինացման տեսությունը առանձնահատուկ ճանաչում ստացավ անօրգանական միացությունների մեջ օպտիկական իզոմերիզմի հայտնաբերումից հետո, այսինքն՝ լուծույթներում բևեռացման հարթությունը պտտելու նրանց կարողությունը։ 

Ածխածինը կարող է միանալ ջրածնի, թթվածնի և ազոտի հետ՝ ձևավորելով շատ մեծ թվովնյութեր. Ածխածնային միացություններին բնորոշ է իզոմերիզմի երեւույթը, որը շատ հազվադեպ է անօրգանական միացությունների մեջ»։ 

Ամինոլիզն իրականացվում է օրգանական կամ ջրային միջավայրերում, ինչպես նաև խառը լուծիչներում (վերահսկվող pH-ով): Անհիդրիդի ամինոլիզը կարող է իրականացվել բարձր ընտրողականությամբ՝ α-իզոմերի գերակշռող ձևավորմամբ։ Այդ նպատակով անհրաժեշտ է գործընթացն իրականացնել ամինաթթուներից ավելի ցածր ջերմաստիճանում և հետևյալ հավելումների առկայության դեպքում՝ 1) քացախաթթու, օրթոֆոսֆորական թթու, ածխաթթու 2 թույլ թթուների և ստորին ալիֆատիկ սպիրտների խառնուրդ 3) խառնուրդներ ուժեղ թթուներև սպիրտներ. Գործնականում ասպարթաթթվի անհիդրիդի ամինոլիզն իրականացվում է ք ջրային լուծույթներանօրգանական միացություններ. 

Անօրգանական միացությունների ստերեոքիմիան վերաբերում է կենտրոնական ատոմներին, որոնց կոորդինացիոն թվերը տատանվում են երկուսից ինը: Անօրգանական միացություններում հաճախ անհրաժեշտ է հաշվի առնել ոչ միայն 5- և p- ուղեծրերը, այլև 1- և նույնիսկ /- ուղեծրերը Մետաղական բարդույթների համար սովորական իզոմերիզմը որոշ դեպքերում նման է օրգանական միացություններին: և երբեմն տարբերվում է դրանից: 

Քրոմատոգրաֆիկ մեթոդներն օգտագործվում են անալիտիկ նպատակներով, ինչպես նաև ռեակցիայի մեխանիզմների ուսումնասիրման, մաքուր անօրգանական միացությունների ստացման, ջրային լուծույթներում անօրգանական միացությունների հատկությունների ուսումնասիրման և ստերեոքիմիայի խնդիրների լուծման համար։ Երկրաչափական իզոմերների տարանջատումը [Co(MH3)4 (N3)2 կավահողին խթանել է քրոմատագրության օգտագործումը կոորդինացիոն միացությունների քիմիայում (տես ակնարկներ)։ Lederer et al. ցույց տվեց մետաղական կոմպլեքսների ուսումնասիրության համար քրոմատոգրաֆիայի կիրառման հնարավորությունը։ 

Նույն հեղինակների երկրորդ հոդվածի բովանդակությունը, որը հրապարակվել է Ամերիկյան քիմիական ընկերության ամսագրում, մեծապես համընկնում է առաջին աշխատության հետ, քանի որ կրկնակի կապի առկայության պատճառով իզոմերիզմի բոլոր դեպքերը կարելի է բացատրել. տարբեր ուղղություններովվալենտներ, առանց դիմելու ատոմների տարածական կոնֆիգուրացիայի տարբերությունների գաղափարին: Խոսելով այն մասին, որ ատոմները, կախված պայմաններից, կարող են ունենալ տարբեր լիցքեր, հեղինակները վկայակոչում են Ռամսեին (տե՛ս էջ 78) և Նոյեսին, որոնց հետ նրանք միանում են Թոմսոնի վարկածի մեկնաբանությանը, ինչպես կիրառվում է անօրգանական միացությունների նկատմամբ։ 

Ներկայումս արդյունահանումը լայնորեն օգտագործվում է մեկ կամ մի քանի բաղադրիչ խտացնելու, նմանատիպ հատկություններով նյութեր առանձնացնելու և նյութը մաքրելու համար։ Այն օգտագործվում է նավթի վերամշակման գործընթացներում՝ արոմատիկ և ալիֆատիկ ածխաջրածինների տարանջատման համար. քիմիական տեխնոլոգիա, այդ թվում՝ իզոմերների տարանջատման, քացախաթթվի ջրազրկման, տարբեր դեղամիջոցների արտադրության մեջ, ինչպիսիք են հակաբիոտիկները և այլն: Հիդրոմետալուրգիայում արդյունահանումը հատկապես հաջողությամբ օգտագործվում է ուրանի, բերիլիումի, պղնձի տեխնոլոգիայում, նմանատիպ մետաղների տարանջատման համար։ հատկություններ - հազվագյուտ հողային տարրեր (ցիրկոնիում և հաֆնիում, տանտալ և նիոբիում), նիկել և կոբալտ և այլն: Արդյունահանման մեթոդները օգտագործվում են ջրի աղազերծման, արդյունաբերական թափոնների վերամշակման համար՝ դրանց չեզոքացման, ինչպես նաև դրանց օգտակար բաղադրիչների օգտագործման համար։ . Ի վերջո, արդյունահանումը լայնորեն օգտագործվում է անալիտիկ քիմիաև որպես ֆիզիկական և քիմիական հետազոտության մեթոդ։ Ներկայումս քիմիական և ֆիզիկաքիմիական հասկացությունների հիման վրա հնարավոր է ընտրել արդյունահանող գրեթե ցանկացած օրգանական կամ անօրգանական միացության արդյունահանման համար: 

     Քոթոնի աշխատանքից ի վեր զգալի առաջընթաց է գրանցվել անօրգանական միացությունների օպտիկական ակտիվության ուսումնասիրության մեջ՝ հիմնականում շնորհիվ Վերների, Յագերի, Լիֆշիցի, Կունի և Մաթյեի աշխատանքի։ Վերջին 20 տարիների ամենակարևոր ձեռքբերումներից են, առաջին հերթին, սարքավորումների նոր տեսակների մշակումը, երկրորդ՝ օպտիկական իզոմերների բացարձակ կոնֆիգուրացիան փորձնականորեն որոշելու ունակությունը և, երրորդ, օպտիկական ակտիվության և սպեկտրալի միջև կապի հաստատումը։ մոլեկուլների հատկությունները. 

Օքսիդացման համար օրգանական համալիրՄայրական լիկյորի 1 լիտրին անհրաժեշտ է 2 գ սելիտրա, իսկ անտրաքինոն սուլֆոնաթթվի իզոմերները մեկուսացնելու համար՝ 30 3 սելիտրա 1 մայրական լիկյորի դիմաց։ Մայր լիկյորը մեկ օր նստեցնելուց հետո այն ուղարկվում է Nutsch ֆիլտր 3՝ օրգանական նյութերը զտելու ֆիլտրատում պարունակվող անօրգանական սնդիկի միացություններից: Մայր լիկյորի ֆիլտրատը ռեակտոր 4-ում մշակվում է նատրիումի սուլֆիդի լուծույթով՝ սնդիկի սուլֆիդից ազատվելու համար: Դրանից հետո ջրածնի սուլֆիդի ավելցուկը փչում և ներծծվում է նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույթով, իսկ մայր լիկյորն ուղարկվում է ցենտրիֆուգ 5՝ սնդիկի սուլֆիդը հեղուկ փուլից առանձնացնելու համար: 

Այնուամենայնիվ, քիմիական կառուցվածքի տեսության գաղափարների կիրառումը անօրգանական քիմիաներկայացրեց որոշակի դժվարություններ. Նախ, քիմիկոսները ստիպված էին հրաժարվել հաստատուն ատոմականության (վալենտության) սխալ հայեցակարգից։ Անօրգանական միացությունների կառուցվածքի տեսության զարգացման համար դա անհրաժեշտ էր նույնքան, որքան օրգանական միացությունների կառուցվածքի դասական տեսության հաջող զարգացման համար անհրաժեշտ էր հրաժարվել մերձավորության միավորների տարբերությունների սխալ վարկածից։ Երկրորդ, անօրգանական քիմիայում անհամեմատ քիչ նյութ կար պարզ միացությունների իզոմերիզմի և, հետևաբար, իզոմերիզմի և դոկտրինի զարգացման վերաբերյալ. փոխադարձ ազդեցությունատոմներն այստեղ շատ ավելի մեծ դժվարությունների հանդիպեցին, քան օրգանական քիմիայում։ Երրորդ, ինչպես հիմա գիտենք, բարդ միացությունների կառուցվածքի տեսությունը առաջացել է ոչ միայն որպես քիմիական կառուցվածքի դասական տեսության տրամաբանական զարգացում, և առավել ևս՝ ստերեոքիմիայի, այլ նաև նոր գաղափարների ներդրման արդյունքում։ ինչպես նաև որոշ դրույթների մերժում, որոնք միանգամայն վավերական էին օրգանական միացությունների համար: 

Գիտական ​​տերմինաբանության յուրացումը ցանկացած գիտության ուսումնասիրության առաջին և անփոխարինելի փուլն է: Քիմիկոսների մասնագիտական ​​լեզվի ամենակարևոր մասը ճշգրիտ անուններն են: քիմիական նյութեր. Անօրգանական միացությանը ճշգրիտ անուն տալու համար սովորաբար բավական է նշել նրա մոլեկուլի բաղադրությունը։ Օրգանական քիմիայում, իզոմերիզմի տարածված երևույթի պատճառով, օրգանական միացության միանշանակ անվանումը պետք է արտահայտի դրա կառուցվածքային ձևը։ 

Այս պոստուլատը հնարավորություն տվեց կանխատեսել բազմաթիվ նոր, դեռ չուսումնասիրված անօրգանական միացությունների կառուցվածքն ու կառուցվածքային փոփոխությունները։ Ուղղորդված վալենտականության այս գաղափարի ամենավառ հաստատումը եղել է այն ժամանակ հայտնի զանազան իզոմերական միացությունները դրա օգնությամբ բացատրելու և վերջին տարիներին ձեռք բերված նոր իզոմերները կանխատեսելու ունակությունը: 

Վերների տեսությունը հետագայում մեծ դեր խաղաց անօրգանական միացություններում իզոմերիզմի ուսումնասիրության մեջ, ինչպես նաև այլ ոլորտներում։ 

Կիրառելով Վան Հոֆի գաղափարները՝ Ա. Վերները 1893 թվականին մշակեց կոորդինացիոն տեսություն, որը հիմնված էր բարդ միացությունների տարածական կառուցվածքի գաղափարի վրա։ Ածխածնի միացությունների և ազոտի միացությունների ստերեոքիմիայի կողքին, կոբալտի միացությունների և պլատինի միացությունների ստերեոքիմիան այժմ դառնում է կոբալտի միացությունների և պլատինի միացությունների ստերեոքիմիան, գրել է Վերները 1893 թվականին: Օպը ցույց տվեց, որ անօրգանական միացությունները կարող են նաև օպտիկական ակտիվություն ունենալ: Ստերեոքիմիայի իսկական հաղթանակը Ա. Վերների կողմից բարդ միացությունների օպտիկական իզոմերիզմի բացահայտումն էր։ 

Այս ցուցանիշը թվարկում է բոլոր դեղամիջոցները: Ինդեքսի մեջ ընդունված համակարգը նույնն է, ինչ Հեմի ալ Աբստրա ծ. Դրա հիմնական սկզբունքները հետևյալն են. 1) բանաձևերում քիմիական տարրերի բոլոր նշանակումները դասավորված են այբբենական կարգով, բացառությամբ, որ օրգանական միացություններում C-ն միշտ առաջին տեղում է, իսկ դրանից անմիջապես հետո ես, եթե միացությունը պարունակում է.

Այսպիսով, երբ փոխվում է սպիտակուցի կառուցվածքը (սպիտակուցային իզոմերիզմ), փոխվում է Fe(III)PP-ի բարձր և ցածր պտտվող ձևերի հարաբերակցությունը։ Շատ միացություններ, հատկապես Cl», H8, P», պերօքսիդազների թունավորումներ են։ Գոյություն ունեն պերօքսիդազների գործողության բազմաթիվ մեխանիզմներ, քանի որ դրանք օքսիդացնում են ամինները, ֆենոլները, դրանց ածանցյալները և բազմաթիվ անօրգանական միացություններ։ Այնուամենայնիվ, սպեկտրային և կինետիկ տվյալներից հետևում է, որ ցանկացած մեխանիզմ կներառի պերօքսիդային համալիրի (-1sh") (HOO)RePP ձևավորումը, որը որպես էքստրալիգանդներ. 

Իրոք, անօրգանական միացությունների մեծ մասի համար, ինչպես հայտնի է, ամենակարևոր բնութագիրը մոլեկուլային բանաձևով արտահայտված բաղադրությունն է, օրինակ՝ H l, H2SO4։ Միևնույն ժամանակ, օրգանական նյութերի համար կազմը և, համապատասխանաբար, մոլեկուլային բանաձևը միանշանակ բնութագրեր չեն, քանի որ մեկ. և նույն կազմը կարող է համապատասխանել իրականում գոյություն ունեցող միացությունների զգալի քանակին: Այս երեւույթը հայտնաբերվել է ավելի քան 150 տարի առաջ եւ կոչվել է իզոմերիզմ, իսկ նույն բաղադրությամբ տարբեր նյութերը կոչվում են իզոմերներ։ Համաձայն Ա.Մ. 

Գիտական ​​հետազոտություններն ընդգրկում են քիմիայի մի քանի ոլորտներ: Ուսումնասիրել է (1870-ից) ացետիլենի ածանցյալները, հիմնականում հալոգենները։ Նա առաջինն էր, ով ձեռք բերեց և նկարագրեց (1873) տրիբրոմէթիլենը և դիոդոէթիլենը։ Մանրամասն ուսումնասիրել է (1873) բրոմի ազդեցությունը ացետիլենի, ացետիլենի ազոտային ածանցյալների և ցինկի փոշու ազդեցությունը ալկանների հալոգեն ածանցյալների վրա։ Մշակել է (1881) մեթոդ՝ դիբրոմացետիլենի և ացետիլենի խառը հալոգեն ածանցյալների արտադրության համար։ Նա առաջիններից էր, ով ուսումնասիրեց հիդրազինի, հիդրօքսիլամինի և նմանատիպ անօրգանական միացությունների ածանցյալների իզոմերիզմը։ Նա առաջինն էր, ով կիրառեց (1889-1893) և հետագայում լայնորեն օգտագործեց կրիոսկոպիկ մեթոդը կոլոիդային լուծույթներում միացությունների մոլեկուլային զանգվածների որոշման համար, մասնավորապես սիլիցիումի թթվի և սպիտակուցային միացությունների (ալբումին, ալբումին, պեպտոն և այլն):  

Պատմական տեղեկություններ. Համակարգման տեսությունը ստեղծվել է Ալֆրեդ Վերների կողմից։ Այն առաջացել է ամոնիակով մետաղների միացությունների ուսումնասիրության հետ կապված, որոնց բաղադրությունը հնարավոր չէր բացատրել վալենտության հին տեսության հիման վրա, այսինքն՝ դրանք որպես առաջին կարգի միացություններ դասակարգելու փորձերում։ Վերները ցույց տվեց, որ այս և շատ այլ միացությունների բաղադրությունը կարելի է բացատրել առանց որևէ օժանդակ ենթադրության, եթե միայն հիմք ընդունենք այն պնդումը, որ ատոմները, իրենց սովորական վալենտները հագեցնելուց հետո, ունակ են դրսևորել լրացուցիչ վալենտներ։ Այս դիրքը շատ դեպքերում ուղղակի եզրակացություն է դիտարկումներից, օրինակ՝ բորի եռաֆտորի բազմիցս հիշատակված օրինակում բորը կցում է մեկ այլ ֆտորիոն։ Ամոնիակի և դրանց ածանցյալների համար Վերները կարողացավ նաև հաստատել տարբեր կոնֆիգուրացիաներով իզոմերային միացությունների գոյությունը և այդպիսով հաստատել անօրգանական իզոժրի հասկացությունը և անօրգանական միացությունների ստերեոքիմիան: Այս ստերեոքիմիական գաղափարները ստացան ապշեցուցիչ հաստատում բարդ միացությունների օպտիկական իզոմերիզմի հայտնաբերման շնորհիվ, որը կանխատեսվում էր դրանց հիման վրա, օրինակ՝ կոբալտի, քրոմի և պլատինի բարդ միացություններում (մանրամասների համար տե՛ս Մաս II): Հիմնական դաշտերը 

IN վերջերսհամալիրի կառուցվածքի սահմանումը անօրգանական մոլեկուլներօգտագործելով ինֆրակարմիր սպեկտրներ: Դիտարկվող սպեկտրը համեմատվում է ընդունված մոդելի համար հաշվարկված սպեկտրի հետ՝ օգտագործելով մաթեմատիկական (խմբի տեսության հիման վրա) ստացված ընտրության կանոնները (այսինքն՝ սա փորձության և սխալի մեթոդ է, տե՛ս բաժիններ 6.1-6.3): Ինֆրակարմիր սպեկտրոսկոպիայի մեթոդը, մասնավորապես, օգտագործվել է բորի հիդրիդների (Բաժին 2.5), ազոտի օքսիդների, միջհալոգեն միացությունների, կոորդինացիոն միացությունների իզոմերների և մետաղական կարբոնիլների կառուցվածքը որոշելու համար։ Այսպիսով, դիբորանի ինֆրակարմիր սպեկտրը (BrHb) բաղկացած է ութ ժապավենից, որոնք բոլորն էլ, ըստ երևույթին, հիմնական են։ Եթե ​​կառուցվածքը պարունակում է կամրջող ջրածնի ատոմներ, ապա ընտրության կանոնները կանխատեսում են ինֆրակարմիր տարածաշրջանում ակտիվ ութ թրթռման հաճախականություն: Նմանատիպ ուսումնասիրությունները հաստատել են, որ որոշ պոլիմիջուկային կարբոնիլներում կան CO խմբերի երկու տեսակ՝ տերմինալ կարբոնիլային խմբեր, որոնք կլանում են մոտավորապես 2000 և կամրջող կարբոնիլային խմբեր, որոնք կլանում են ---1800 կոնգ - այս տեսակի կարբոնիլ - ունի կառուցվածքը, որը ներկայացված է Նկար 6.17-ում: 

Թվարկված բոլոր միացությունները միմյանց նկատմամբ կոորդինացիոն իզոմեր են: Նման օրինակների թիվը կարող է զգալիորեն աճել՝ հիմնվելով առկա փորձարարական նյութի վրա: Կասկածից վեր է, որ հետագա հետազոտությունները պարզ անօրգանական միացություններում իզոմերիզմի շատ ավելի շատ օրինակներ կտան: 

Գրականության մեջ արդեն հրապարակվել են բազմաթիվ տեսական աշխատություններ, որոնք տարբեր քվանտաքիմիական մեթոդների շրջանակներում ցույց են տվել, որ որոշ դեպքերում ուսումնասիրվող համակարգը քիմիապես առանձին միացություն չէ, այլ համեմատաբար երկու կամ ավելի իզոմերական կառուցվածքների խառնուրդ. փակ էներգիաներ. Սա, օրինակ, կիսաէմպիրիկ մակարդակով կատարված աշխատանք է, ինչպես նաև ոչ էմպիրիկ հաշվարկներ։ Բոլոր դեպքերում ուսումնասիրվել են միայն ցածր ատոմային համակարգեր, և նույնիսկ այնպիսի ուսումնասիրված խնդիրը, ինչպիսին է օզոնի իզոմերիզմը, չի կարելի սպառված համարել։ Շատ դեպքերում տեղեկատվություն է ստացվել առանձին իզոմերների կառուցվածքի և պոտենցիալ էներգիայի գերմակերևույթի համապատասխան նվազագույնի խորությունների մասին, սակայն թերմոդինամիկական նկարագրության ամբողջական տվյալներ դեռևս բացակայում են: Մի շարք արդյունքներ են ստացվել ռոտամերների միջև փոխհարաբերությունների տեսական ուսումնասիրությունից - այս արդյունքների վերանայումը հասանելի է աշխատանքում: Անօրգանական միացություններում իզոմերիզմի քվանտաքիմիական ուսումնասիրությունների օրինակներ կարելի է գտնել ԼաԲառի ակնարկում։ Քիմիայի մեջ գազաֆազային իոններ օգտագործելու համար իրականացվել են քվանտաքիմիական ուսումնասիրություններ, որոնք ցույց են տվել իզոմերիզմի բազմազանությունը. 

Ամենապարզ անօրգանական միացությունների քիմիական կառուցվածքի բանաձևերը հաստատելու համար անհրաժեշտ էր իրականացնել քիմիական կառուցվածքի դասական տեսության սկզբունքների նույն հետևողական կիրառումը, ինչ տեղի էր ունենում օրգանական քիմիայում: Բայց հենց այս հաջորդականությունը, երբ կիրառվում էր ավելի բարդ անօրգանական միացությունների նկատմամբ, որոնք այն ժամանակ հայտնի էին որպես մոլեկուլային, իսկ ավելի ուշ՝ բարդ, պարզվեց, որ անհիմն է: Ինչպես արդեն ասացինք առաջին բաժնում, բացատրելու համար նյութերի գոյությունը, որոնք հնարավոր չէ հաստատուն ատոմականության վարդապետության տեսանկյունից, Կեկուլեն առաջ քաշեց այն վարկածը, որ դրանք իրականի հարաբերականորեն անկայուն հարևանություններ են։ քիմիական մոլեկուլներ. Այնուամենայնիվ, շուտով պարզվեց, որ այդ միացություններն իրենց բոլոր ֆիզիկական և քիմիական բնութագրերով նման են ատոմային միացություններին, թեև երբեմն դրանք տարբերվում են որոշակի ինքնատիպությամբ։ Հենց մոլեկուլային միացությունների համար հայտնի էին իզոմերիզմի բազմաթիվ դեպքեր, որոնք պահանջում էին դրանց բացատրությունը, ինչպես նախկինում օրգանական քիմիայում։ Մոլեկուլային միացությունները հաճախ ունենում են այնպիսի ամուր կապեր, որ ռեակցիաների ընթացքում կառուցվածքի նվազագույն փոփոխությունների սկզբունքը կարող է կիրառվել դրանց, ինչպես նաև օրգանական միացությունների նկատմամբ։ Դա արեց հնարավոր ուսումնասիրությունդրանց մեթոդները մշակվել են օրգանական քիմիայում։ 

Ատոմականության վարդապետության քննադատությունը, ավելի ճիշտ՝ դրա այն կողմերը, որոնք արժանի էին այս քննադատությանը, անօրգանական միացությունների սահմանների տեսության հասկացությունների կիրառում, բազմաթիվ եզրակացություններ պարբերական օրենքՄենդելեևը ճանապարհ հարթեց քիմիայի մեջ կենտրոնական ատոմ հասկացության և կոորդինացիոն տեսության այլ դրույթների ներդրման համար։ Պետք է նշել Մենդելեևի հետևողական պայքարը անօրգանական միացությունների ատոմային և մոլեկուլային բաժանելու դեմ։ Տարբերությունն այստեղ քանակական է, ոչ թե որակական... Ամենաուժեղ (այսինքն, այսպես կոչված ատոմային. - Գ.Բ.) մարմինների և այնպիսի միացությունների, ինչպիսին բյուրեղացմանն են, ձևավորվում են ուժերի բնույթը և երևույթների որակը. նույնը, թեև այս ուժերի և այլոց մորա դրսեւորումները։ Բացի այդ, Մենդելեևը մշտապես ընդգծում էր մոլեկուլային միացությունների նմանությունը, որոնք համարվում էին սկզբունքորեն տարբեր, օրինակ՝ բյուրեղային հիդրատներ, ամիլշակատներ և կրկնակի աղեր։ Կասկածից վեր է, որ մոլեկուլային միացությունների բնույթի նման միասնական տեսակետը նպաստել է կառուցվածքի տեսության ստեղծմանը, որը կիրառելի է նրանց բոլոր դասերի համար։ Միևնույն բաժնետոմսերը (A H3 և H2O) տարբեր ուժերով կցելու հնարավորությունը Մենդելեևին հանգեցրել է նաև այս պատճառով մոլեկուլային միացությունների իզոմերիզմի գոյության գաղափարին: Ի վերջո, Մենդելեևը մոլեկուլային միացություններ ձևավորելու տարրերի կարողությունը կախված է նրանում, թե ինչ դիրքում են գտնվում պարբերական աղյուսակ. Օրինակ, ամենադիմացկուն ամոնիակը, ըստ Մենդելեևի, արտադրվում է մեծ ժամանակաշրջանների մեջտեղում տեղակայված տարրերով: 

Իզոմորֆիզմի հայտնաբերման և էլեկտրաքիմիական տեսության տարածման հետ կապված, քիմիկոսները նույնիսկ մի փոքր ավելի վաղ մոտեցան ատոմների և դրանց խմբերի դասավորության հարցին անօրգանական միացությունների բարդ ատոմներում։ Իզոմերիզմի հայտնաբերումը մեծացրեց հետաքրքրությունը այս հարցի նկատմամբ, քանի որ այս երևույթը, ըստ այն ժամանակվա պատկերացումների, վերաբերում էր բոլոր միացություններին, ինչպես անօրգանական, այնպես էլ օրգանական: Հասկանալի է, որ իզոմերիզմի ճանաչմամբ Դյումայի եթերի տեսության կարևորությունը՝ արտահայտելու առաջին փորձը. ներքին կառուցվածքըօրգանական միացությունների մի ամբողջ խումբ։ Ինքը՝ Դյուման, Ամպերին ուղղված նամակում մեծ խիզախությամբ և համոզիչությամբ պաշտպանում է եթերի տեսությունը՝ դրանում տեսնելով իզո-[էրիզմի հարցերի լուծման բանալին։ 

Քիմիական տեքստը հասկանալու և գիտականորեն հաղորդակցվելու համար անհրաժեշտ է ծանոթ լինել հատուկ քիմիական տերմիններին։ Օրգանական քիմիա ուսումնասիրելիս ամենակարեւոր խնդիրըառաջնային ճանաչողությունը քիմիական լեզվի տիրապետումն է և, առաջին հերթին, օրգանական միացությունների անվանումների կառուցման ձևերն ու միջոցները։ Եթե ​​իոնային անօրգանական միացություն անվանելու համար շատ դեպքերում բավական է պարզապես թվարկել նյութի մեջ ընդգրկված տարրերը և նշել դրանց վալենտությունը, ապա օրգանական քիմիայում, որտեղ ատոմների միջև կապերը հիմնականում կովալենտ են, նույն բաղադրությամբ նյութերի համար երևույթը. Իզոմերիզմը հնարավոր է, և, հետևաբար, նյութի տարրական բաղադրության մեջ, որպես կանոն, անհնար է որևէ հստակ պատկերացում կազմել դրա կառուցվածքի և հատկությունների մասին: Այսպիսով, իոնների աշխարհից մոլեկուլների աշխարհ անցնելիս հետ կովալենտային կապերԱռաջին պլան է գալիս մի շարք կանոններ, որոնք հնարավորություն են տալիս ճշգրիտ նշել ատոմային կապերի հաջորդականությունը, ներառյալ եռաչափ տարածության մեջ: 

Իզոմերիզմի մեկ այլ տեսակ՝ մետամերիզմը, նույնքան բնորոշ է անօրգանական միացություններին, որքան օրգանականներին, թեև այստեղ շատ ավելի քիչ տարածված է, ինչը, ի թիվս այլ բաների, կախված է ածխածնի հատուկ բնույթից։ Մետամերները ներառում են, օրինակ, ծծմբի երկօքսիդը 

Իզոմերիզմի ֆենոմենը. Հետազոտելիս անօրգանական միացություններմոլեկուլային բանաձևը առավել հաճախ ծառայում է որպես միացության ճշգրիտ այցեքարտ: H2SO4 բանաձևը, անկասկած, ծծմբաթթվի բանաձևն է, NaH Oa-ն նատրիումի բիկարբոնատ է և այլն։ Նույն բանը տարբերվում է օրգանական քիմիայում։ մոլեկուլային բանաձեւկարող է ունենալ տարբեր նյութեր: Այսպիսով, CrHeO բանաձևն ունի երկու նյութ՝ գազ, որը կոչվում է դիմեթիլ եթեր, և հեղուկ՝ էթիլային սպիրտ։ 21 նյութ ունի C4H8O բանաձև