Конспект лекций по химии для спо
Обновлено: 19.08.2024
Раздел 1. Общая и неорганическая химия
Основные понятия и законы
Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева и строение атома
Строение вещества
Вода.
Растворы.
Электролитическая диссоциация
Классификация неорганических соединений и их свойства
Химические реакции
Металлы и неметаллы
Раздел 2. Органическая химия
Основные понятия органической химии и теория строения органических соединений
Углеводороды и их природные источники .
Кислородсодержащие органические соединения.
Азотсодержащие органические соединения. Полимеры
Автор: ПУ14, Темерязева Ирина Викторовна
• Приготовление, оформление и подготовка к реализации хлебобулочных, мучных кондитерских изделий
Контрольно-измерительные материалы по профессии 43.01.09 Повар, кондитер ПМ 05. Приготовление, оформление и подготовка к реализации хлебобулочных, мучных кондитерских изделий разнообразного ассортимента
• Обществознание (включая экономику и право)
Контрольно-оценочные средства учебной дисциплины ОУД.12 Обществознание (включая экономику и право) по профессии 43.01.09 Повар, кондитер
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Лекции на уроках химии
Лекционная система преподавания химии в старших классах.
Урок - лекция по химии на тему "Экология жилища"
В XXвеке ученые зарегистрировали новую болезнь. Чаще этой болезнью болеют городские жители. Представьте, себе что человек получил новую современн.
Лекция по органической химии 11 класс : Теория органического строения. Алканы, циклоал-каны.
Лекционный материал по органической химии: Теория органического строения. Алканы, циклоалканы.
Интегрированный урок-лекция "биология + химия + физика" по теме "История открытия фотосинтеза"
В данной работе рассказывается истории людей, в свое время были близки к открытию научного понятия процесса фотосинтеза, его значения в природе, и каждый из них внес свой вклад в открытие этого уникал.
Лекции по химии
Лекции по химии.
Тема: Теория электролитической диссоциации. План: Основные положения теории электролитической диссоциации Механизм электролитической диссоциации Степень элек .
Тема: Дисперсные системы План: Дисперсные системы Классификация дисперсных систем Грубодисперсные систе .
Тема: Классификация химических реакций План: 1. Типология химических реакций По числу и составу реагирующих и образующихся веществ По использованию катализатор .
Тема: Периодический закон План: История открытия Периодического закона Триады Дёберейнера и первые системы элементов С .
Лекция №__ Тема: Атом - сложная частица В лекции освещены следующие вопросы: План: Эволюция научных взглядов на строение атома Строение атомного ядра. Изотопы 4. Состояние электро .
Лекция №3. Химические связи В данной лекции освещены следующие вопросы: Понятие о химической связи Понятие электроотрицательности Ковалентная связь Ионная связь .
Лекция №2 Тема: Периодический закон и Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева В данной лекции освещены следующие вопросы: Принцип построения периодической системы Периодический закон в формулиро .
Лекция №1 Тема: Состав веществ В лекции освещены следующипе вопросы: Предмет химии Аллотропия Основные понятия и законы химии Относительная атомная масса Относительная молекулярная масса .
Специфика углеводородов в сравнении с водородными соединениями других элементов заключается в особых свойствах атома углерода. Находясь в четвертой группе второго периода периодической системы, углерод при образовании химических связей не имеет на валентной оболочке ни электронных пар, ни вакантных орбиталей; это обстоятельство обусловливает высокую химическую устойчивость соединений. Кроме атомов углерода и водорода в состав органических соединений входят и другие атомы периодической системы – O, S, N, P, атомы галогенов и другие. Производные углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода замещены на другие атомы или группы атомов (функциональные группы), называют функциональными производными.
Теория химического строения А, М. Бутлерова
Теория химического строения А. М. Бутлерова (1861) явилась фундаментом, на котором строилась теоретическая органическая химия. Основные ее положения в современной формулировке сводятся к следующему:
1) Атомы в молекулах соединены друг с другом в определенной последовательности в соответствии с их валентностью. Углерод во всех органических соединениях четырехвалентен.
Химические формулы, отражающие порядок соединения атомов, называют структурными:
Структурные формулы могут быть изображены и в сокращенном виде, например, CH3 − CH 2 − NH 2 или C 2 H 5 NH 2.
2) Свойства веществ зависят не только от того, атомы каких элементов и в каком количестве входят в состав молекул, но и от последовательности соединения атомов в молекулах, т.е. от химического строения молекул.
3) Атомы или группы атомов, образующие молекулу, взаимно влияют друг на друга.
4) Строение молекул может быть установлено на основе изучения их химических свойств.
3. Изомерия органических веществ
Явление изомерии – наглядная иллюстрация второго положения теории А. М. Бутлерова.
Изомеры – вещества, имеющие одинаковый качественный и количественный состав, но различающиеся по строению, и, вследствие этого, по физическим и химическим свойствам.
Различают структурную и пространственную изомерию.
Структурная изомерия связана с различным порядком соединения атомов в молекулах. Разновидности структурной изомерии:
изомерия углеродного скелета
Этот тип изомерии обусловлен возможностью построения различных углеродных скелетов из n углеродных атомов, если n больше или равно четырем. Например, молекулярной формуле C4H10 соответствуют два вещества – бутан и 2-метилпропан (изобутан):
изомерия положения
Атомы или группы атомов (заместители), не входящие в состав скелета, могут быть соединены с различными углеродными атомами цепи:
К такому типу изомерии можно отнести изомерию, обусловленную различным положением кратных связей:
межклассовая изомерия
Изомерами могут быть соединения, содержащие различные функциональные группы и относящиеся к различным классам органических соединений, например:
нитроэтан аминоуксусная кислота
Пространственная изомерия обусловлена различным расположением в пространстве атомов и групп атомов в молекулах с одинаковой последовательностью соединения атомов. Разновидности пространственной изомерии:
геометрическая изомерия
Этот вид изомерии характерен для соединений, содержащих двойную связь или цикл. В таких молекулах часто можно провести условную плоскость таким образом, что заместители у различных атомов углерода могут оказаться по одну сторону (цис-) или по разные стороны (транс-) от этой плоскости:
ц ис -бутен-2 транс-бутен-2
оптическая изомерия
Оптическими изомерами называют молекулы, зеркальные изображения которых не совместимы друг с другом. Таким свойством обладают молекулы, имеющие асимметрический центр – атом углерода, связанный с четырьмя различными заместителями. Например, в виде двух оптических изомеров существует молекула молочной кислоты CH3− CH ( OH )− COOH :
4. Особенности углерод-углеродных связей
Одной из причин многообразия органических веществ является способность атома углерода к образованию различных типов углерод-углеродных связей.
Электронная конфигурация углерода 1 s 2 2 s 2 2 p 2 , т. е. атом углерода имеет два неспаренных p -электрона, которые могут принимать участие в образовании двух ковалентных связей. Однако известно, что углерод, как правило, образует четыре ковалентные связи. Это объясняется тем, что при образовании ковалентных связей один из 2 s -электронов переходит на свободную p -орбиталь, в результате чего появляются четыре неспаренных электрона, которые могут образовать четыре ковалентные связи с другими атомами. Но при этом одна из них будет образована за счет сферического s -электронного облака, а три – за счет p -облаков, имеющих форму гантели.
Экспериментально установлено, что в молекулах предельных углеводородов все связи атомов углерода равноценны. Это можно объяснить с привлечением представлений о гибридизации электронных облаков. Согласно теории гибридизации (Л. Полинг, 1931), в образовании химической связи могут принимать участие гибридные (комбинированные) электронные облака, форма которых отличается от форм исходных облаков.
sp 3 -гибридизация. В этом случае гибридные облака формируются за счет одного s - и трех p -облаков. Доля сферической s -орбитали в общей электронной плотности невелика, поэтому четыре гибридных облака имеют форму немного несимметричной восьмерки. Электронные облака одноименно (отрицательно) заряжены и стремятся максимально удалиться друг от друга, что достигается при их ориентации в пространстве в направлении от центра к вершинам тетраэдра (рис. 1). Углы между осями гибридных электронных облаков составляют 109º28 / . Подобным расположением химических связей
Рис. 1. sp 3 - гибридизованные орбитали
атомов углерода обусловлена зигзагообразная форма углеродных цепей предельных углеводородов и тетраэдрическое строение простейшего алкана – метана.
sp 2 -гибридизация. Этот тип гибридизации орбиталей реализуется при комбинации одной s - и двух p -орбиталей. Образующиеся три sp 2 -орбитали лежат в одной плоскости и образуют углы 120 º (рис. 2). Доля s -орбитали в гибридной орбитали увеличивается, поэтому sp 2 -орбиталь представляет собой восьмерку, одна из долей которой короче и толще, чем в sp 3 -орбитали; атомный объем уменьшается. Облако одного из p -электронов, не участвующего в гибридизации, имеет форму симметричной относительно ядра восьмерки и располагается перпендикулярно плоскости, в которой находятся гибридные орбитали. При взаимодействии sp 2 -углеродных атомов расширяются возможности перекрывания их орбиталей: наряду с перекрыванием по линии, соединяющей ядра атомов (образование σ-связи) возможно боковое перекрывание негибридных орбиталей (образование π-связи). Такая связь называется двойной связью и представляет собой комбинацию σ- и π-связей (рис. 3). Поскольку объем sp 2 -углеродного атома меньше объема sp 3 -гибридного углерода, соответственно и длина двойной связи будет меньше, чем длина одинарной.
Рис. 2. sp 2 - гибридизованные Рис. 3. Пространственное расположе-
орбитали ние орбиталей в молекуле этилена
sp -гибридизация. В гибридизации участвуют лишь две орбитали атома углерода ( s - и p -). Форма гибридной орбитали еще более приближается к шарообразной, атомный объем становится еще меньше. Две гибридные орбитали, стремясь максимально удалиться друг от друга, образуют с другими атомами связи, ориентированные под углом 180 º . Две другие p -орбитали атома углерода не участвуют в гибридизации и при боковом перекрывании с подобными орбиталями другого sp -гибридного углерода образуют π-связи, расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 4). Возникаю-
Рис. 4. sp -гибридизованные орбитали (а) и пространственное
расположение орбиталей в молекуле ацетилена (б)
щая при этом химическая связь носит название тройной связи – это комбинация одной σ- и двух π-связей. Атомный объем sp -гибридного углерода меньше, чем sp 2 -гибридного, поэтому тройная связь должна быть короче двойной, а ее энергия – больше. Данные о различных типах углерод-углеродных связей приведены в табл. 1.2.
Читайте также: