Когай / химия

1.Типы химических связей в органических соединениях. Виды гибридизации атома углерода: (рисунки гибридизованных и негибридизованных орбиталей).

Химическая связь – совокупность взаимодействий между электронами и ядрами, приводящих к

соединению атомов в молекулу. Основной тип – ковалентные связи.

Ковалентная связь - связь, образованная за счет обобществления электронов связываемых

атомов. Свойства ковалентных связей:

1)Энергия ковалентных связей зависит от степени перекрывания атомных орбиталей: чем больше перекрывание – тем прочнее связи.

2)Связи направлены в пространстве определенным образом. Направление связей зависит от

геометрии атомных орбиталей и способа их перекрывания.

3)Связи бывают неполярными и полярными.

Неполярные – образованы атомами с одинаковой ЭО. CH3-CH3, Cl-Cl, H-H Полярная – образованы атомами с разной электроотрицательностью.

Донорно-акцепторная или координационная связь – это ковалентная связь, в которой один атом

(донор) предоставляет не поделенную пару электронов, а другой (акцептор) – свободную орбиталь.

Водородная связь – связь между атомом водорода и сильно электроотрицательным элементом (O, N, F, S, Cl). Водородные связи могут быть внутримолекулярными и межмолекулярными.

Виды гибридизации атома углерода

Гибридизация - это смешивание валентных электронных облаков и образование качественно новых, равноценных гибридных валентных электронных облаков.

При образовании химических связей у атома углерода происходит гибридизация.

2.Характеристика σ- и π-связей: способы образования, направленность в пространстве, (примеры соединений, в которых присутствуют σ- и π-связи). Энергия σ- и π-связей.

Свойство σ-связи: σ-связь цилиндрически симметрична относительно линии связывания ядер атомов. Энергия диссоциации σ -связи = 88ккал/моль.

Свойство π-связи: π-связь образуется в результате бокового перекрывания р- орбиталей. У атома после образования σ-связи остались неспаренные электроны, он

может использовать эти электроны на образование π-связи (при этом образуются двойные и тройные связи). π-связь цилиндрически несимметрична. Энергия диссоциации π-связи = 60ккал/моль.

Примеры соединений: σ: метан, этан; σ и π: этилен, ацетилен

4.Механизм радикальной цепной реакции полимеризации алкенов. Инициаторы (виды и температуры их разложения)

2-этилгексилпероксидикарбонат – 47 ºС

Дибензоилпероксид – 70 ºС Персульфат калия – 90 ºС

2,3-Диметил-2,3-дифенилбутан – 240 ºС

5.Особенности строения сопряженных диенов. Отличие сопряженных диенов от не сопряженных диенов (на примерах реакций). Реакция полимеризации сопряженных диенов.

H2C=CH-HC-CH2

Сопряженные диены отличаются от алкенов тем, что они: вступают в реакции 1,4-присоединения, более реакционноспособны чем алкены, термодинамически более устойчивы.

В диенах с изолированными двойными связями, двойные связи реагируют независимо, т.е. так, как если бы они находились в разных молекулах:

В диенах с сопряженными связями p-орбитали, образующие сопряженные π-связи, составляют

общую систему, т.к. частично перекрываются:

Реакция радикальной полимеризации протекает предпочтительно как 1,4-присоединение:

6.Ароматичность. Правило Хюккеля. Бензоидные и не бензоидные ароматические соединения. Примеры. Строение бензола.

Ароматичность – понятие, характеризующее совокупность особых структурных, энергетических и магнитных свойств, а также особенностей реакционной способности циклических структур с системой сопряженных связей.

Правило Хюккеля: к ароматическим системам (соединениям, катионам, анионам) относятся плоские

циклические системы, содержащие 4n+2, где n=0,1,2,3, делокализированных π-электронов.

Бензоидные соединения - арены и структурные производные аренов, содержат бензольные ядра. (нафталин, толуол).

Небензоидные соединения - все остальные ароматические соединения (фуран, пиридин).

Строение бензола: по правилу Хюккеля n = 1,

Хюккелевское число электронов (4n + 2) = 6

Каждый атом углерода в sp2-гибридизациии и связан с двумя соседними атомами углерода и атомом водорода тремя s-связями.

7.Механизм электрофильного замещения в ароматических соединениях: строение π-σ- комплекса. Лимитирующая стадия реакции. Зависимость скорости реакции электрофильного замещения от устойчивости σ-комплекса.

Лимитирующая стадия реакции: если реакция состоит из нескольких стадий, протекающих с разными скоростями, то общая скорость реакции определяется скоростью самой медленной стадии

– лимитирующей стадии.

Устойчивость σ-комплексов зависит от числа и природы заместителей в бензольном кольце. Чем устойчивее σ-комплекс, тем он более реакционноспособен.

8.Механизм электрофильного замещения в ароматических соединениях. (В общем виде и на примере одного из типов реакций: алкилирования, ацилирования и т.д.).

Нитрование бензола

Ацилирование бензола хлорангидридом пропановой кислоты

9.Правила ориентации в бензольном кольце: ориентанты 1-го и 2-го рода. Влияние типа заместителя, уже находящегося в бензольном кольце, на скорость замещения вновь поступающего заместителя. Примеры.

10.Кислотность карбоновых кислот, фенолов, спиртов. Константа кислотности карбоновых кислот. Сравнение кислотности карбоновых кислот с кислотностью спиртов и фенолов (на примерах реакций). Зависимость силы карбоновых кислот от заместителей, находящихся в α- положении к карбоксильной группе.

Карбоновые кислоты более сильные кислоты, чем вода. Их тенденция отдавать ион водорода

такова, что в водном растворе существует измеримое равновесие между кислотой и ионами, таким образом карбоновые кислоты гораздо более+кислые2: : . − + 3 +

Кислотность фенола гораздо выше кислотности этанола. Электроноакцепторные заместители в бензольном кольце увеличивают кислотность фенолов.

Спирты являются очень слабыми кислотами. Это объясняется тем, что алкоксид-ион,

образующийся при диссоциации спирта, содержит на атоме кислорода большую электронную

Сравнение кислотности:

Спирты, как кислоты, реагируют со щелочными металлами, образуя алкоголяты: 2 ROH + 2 Na → 2 RONa + H2

Фенолы в отличие от спиртов в обычных условиях реагируют со щелочами, образуя феноляты:

С6H5OH + NaOH → С6H5ONa + H2O

Кислотность карбоновых кислот проявляется в их взаимодействии с активными металлами и основаниями:

2RCOOH + 2Na = 2RCOONa + H2

RCOOH + NaOH = RCOONa + H2O

2RCOOH + Na2CO3 = 2RCOONa + H2O + CO2

Зависимость силы карбоновых кислот от заместителей, находящихся в α-положении к карбоксильной группе:

Электроноакцепторные заместители должны рассредоточивать отрицательный заряд, стабилизовать анион и тем самым увеличивать кислотность.

Электронодонорные заместители должны усиливать отрицательный заряд, дестабилизовать анион и тем самым уменьшать кислотность.

11.Основность аминов. Константа основности. Сравнение основности алифатических и ароматических аминов; причины различия их основности. Взаимодействие аминов с органическими и неорганическими кислотами (примеры реакций).

Амины являются единственным классом органических соединений, обладающих заметной основностью. Однако амины — слабые основания.

Основность аминов обусловлена наличием не поделенной пары электронов на атоме азота. Окрашивают лакмус в синий цвет, рН водных растворов аминов > 7.

1.Кислотно-основное взаимодействие воды и амина

2.Амины реагируют с кислотами, выступая акцептором протонов (основные свойства)

3.Амины являются донором электронной пары (основание Льюиса)

Основность убывает: вторичные-первичные- третичные-NH3-ароматические амины

Константа основности: мера основности вещества,

Чем сильнее оснвоание, тем большее число протонов будет оторвано от молекул воды и выше будет концентрация гидроксид-ионов в растворе. Таким образом более сильные основания характеризуются большими значениями константы основности.

Основность алифатических и ароматических аминов:

Основность ароматических аминов намного ниже, чем у

алифатических аминов.

Так как не поделенная электронная пара азота участвует в π- cопряжении с электроным облаком ароматического кольца, поэтому протону Н труднее присоединиться к ней.

Взаимодействие аминов с органическими и неорганическими кислотами: