XIX периодической системы 587

• • • Ве^. Be во • •» 591

^Н\А /^н н/ V ^Чн 610

: г : Ai ^ * А1: г : 615

|СаСОз=СаО+СО_г 683

г/ \ci Cl/ ^Н

ггис-дпхлооэтплен тракс-дихлорэтнлен

(теми. кип. 60 °С) (темп. кип. 48 °С)

В молекулах одного изомера атомы хлора расположены по одну сторону двойной связи, а в молекулах другого—по разные стороны. Первая конфигурация называется цис-, вторая — транс- конфигурацией. Геометрические изомеры отличаются друг от друга

по физическим и химическим свойствам. Существование их обу­словлено тем, что двойная связь исключает возможность свобод­ного вращения соединенных ею атомов вокруг оси связи (такое вращение требует разрыва я-связи; см. рис. 126).

5. Взаимное влияние в молекулах органических веществ про­являют прежде всего атомы, непосредственно связанные друг с другом. В этом случае оно определяется характером химической связи между ними, степенью различия в их относительной электро­отрицательности и, следовательно, степенью полярности связи.

Например, если судить по суммарным формулам, то в молекуле метана (СН₄) и в молекуле метилового спирта (СН₄0) все четыре атома водорода должны обладать одинаковыми свойствами. Но, как будет показано дальше, в метиловом спирте один из атомов водорода способен замещаться щелочным металлом, тогда как в метане атомы водорода такой способности не проявляют. Это объ­ясняется тем, что в спирте атом водорода непосредственно связан не с углеродом, а с кислородом

н н

Н->С<-Н П->С->0<-П

В приведенных структурных формулах стрелками на черточках связей условно показано смещение пар электронов, образующих ковалентную связь, вследствие различной электроотрицательности, атомов. В метане такое смещение в связи Н->-с невелико, по­скольку электроотрицательность углерода (2,5) лишь незначи­тельно превышает электроотрицательность водорода (2,1) ( табл. 6, стр. 118). При этом молекула метана симметрична. В молекуле же спирта связь о-<-Н значительно поляризована, поскольку кислород (электроотрицательность 3,5) гораздо больше оттягивает на себя электронную пару; поэтому атом водорода, соединенный с атомом кислорода, приобретает большую подвижность, т. е. легче отрывается в виде протона.

В органических молекулах имеет значение также взаимное влияние атомов, не связанных друг с другом непосредственно. Так, в метиловом спирте под влиянием кислорода увеличивается реак­ционная способность не только атома водорода, связанного с кис­лородом, но и атомов водорода, непосредственно с кислородом не связанных, а соединенных с углеродом. Благодаря этому метило­вый спирт довольно легко окисляется, тогда как метан относи­тельно устойчив к действию окислителей. Это объясняется тем* что кислород гидроксильной группы значительно оттягивает на

себя пару электронов в связи > соединяющей его с угле­

родом, электроотрицательность которого меньше. В результате эф­фективный заряд атома углерода становится более положи­тельным, что вызывает дополнительное смещение пар элек­тронов также и в связях Н—>-С в метиловом спирте, сравни» тельно с теми же связями в молекуле метана. При действии окис­лителей атомы Н, связанные с тем же атомом углерода, с которым связана группа ОН, значительно легче, чем в углеводородах, отры­ваются и соединяются с кислородом, образуя воду. При этом атом углерода, связанный с группой ОН, подвергается дальнейшему окислению (см. § 171).

Взаимное влияние атомов, непосредственно друг с другом не связанных, может передаваться на значительное расстояние по цепи атомов углерода и объясняется смещением плотности элек­тронных облаков во всей молекуле под влиянием имеющихся в ней различных по электроотрицательности атомов или групп. Взаимное влияние может передаваться и через пространство, окру­жающее молекулу, — в результате перекрывания электронных облаков сближающихся атомов.

163. Классификация органических соединений. В зависимости от строения углеродных цепей, среди органических соединений выделяют следующие три ряда.

Соединения с открытой цепью атомов угле­рода, называемые также ациклическими, или соединения жирного ряда¹. В зависимости от характера связей между атомами углерода, эти соединения подразделяют на предель­ные (или насыщенные), содержащие в молекулах только простые (ординарные) связи, и непредельные (или нена­сыщенные), в молекулах которых имеются кратные (двойные или тройные) связи между атомами углерода.

Соединения с замкнутой цепью атомов угле­рода, или к а р б о ц и к л и ч е с к и е. Эти соединения в свою оче­редь подразделяются на:

а) соединения ароматического ряда; они ха­рактеризуются наличием в молекулах особой циклической груп­пировки из шести атомов углерода — бензольного арома­тического ядра. Эта группировка отличается характером связей между атомами углерода и придает содержащим ее сое­динениям особые химические свойства, называемые ароматиче­скими свойствами (см. § 167).

б) ал и циклические соединения — все остальные карбоциклические соединения. Они различаются по числу атомов углерода в цикле и, в зависимости от характера связей между этими атомами, могут быть предельными или непредельными.

Гетероциклические соединения. В молекулах этих соединений имеются циклы, включающие, кроме атомов углерода,

также г е т е р о а т о м ы, т. е. атомы других элементов (кислорода, азота, серы и др.).

Соединения каждого из указанных рядов подразделяются на классы.

В рядах ациклических (жирных) и карбоциклических соедине¹ ний простейшими являются углеводороды, состоящие только из углерода и водорода. Все остальные соединения этих рядов рассматривают как производные углеводородов, обра* зоваиные замещением одного, двух или нескольких атомов водо­рода в углеводородной молекуле другими атомами или группами атомов *.

Остатки углеводородов, образующиеся при отнятии от их мо­лекул одного, двух или нескольких атомов водорода, называют углеводородными радикалами; одновалентные ради­калы обозначают символом R—, двухвалентные — символом —R—:

^или R<Q, трехвалентные — символом —

Атомы или группы атомов, замещающие водород в углеводо­родной основе, образуют функциональные, или х ар акте» р и с т и ч е с к и е ², группы, обусловливающие общие химиче­ские свойства веществ, принадлежащих к одному и тому же классу производных углеводородов. Ниже приведены общие формулы и названия некоторых классов органических соединений (в скоб­ках— формулы и названия функциональных групп).

Г а л о г е н п р о и з в о д н ы е углеводородов

R—F R—CI R—Br R—I

фторпроизводные

иодпроязводные

Хлорпроизводные

бромпроиззодные

Кислородсодержащие соединения

R—0—R или R- О—R'

R—ОН

спирты и фенолы («—ОН — спиртовая или фенольная гпдроксилъная группа)

простые эфнры

,0

О

о

У

R-C;

R—С

или R—С

^NOH

кетоны

альдегиды

0„

О—карбонильная группа^

карбоновые кислоты

)

-С ■—карбоксильная группа ^ЧОН

R-<° нлп R-<° R-cf° У ?

^OR ^XOR' \С1 R—С—О—С—R

сложные эфиры хлоравглдриды ангидриды кислот

кислот

Азотсодержащие соединения

/V 98

HlHlHjHlU 84

Ш j[fT] 85

°<о] 158

Н I H-.-I Н—I 174

.н н. . 221

с,/с_а = к 213

НСОз н⁺ + со 229

[нсо;] 252

у [Hi [cor] 252

Н₂0 н⁺ + он~ 242

■г [Hi [он-] 242

[Н⁺] [ОН"] = /с_На0 242

к [н,о] --- Кг 272

НСОз" + н₂0 4=4: Н₂СОз + он" 274

НСОз -ь НоО н₂со₃ + он" 276

[sol-]² 279

Максимальное количество ионов, которое поглощается обмен- рым путем 1 ц ионита, называют емкостью поглощения, 314

Глава ВОДОРОД XI 331

но: н⁺ + о'- 336

Глава ГАЛОГЕНЫ XII 337

н /^н ,с=с н—с=с—н 356

н/ N 356

сн₃ 445

^он \эн 453

сн₃ сн» 455

сн₂=сн—сн=сн₂ си₂=с—сн=сн₂ 456

CH3-CI-I3 5- сн₂=сн_а 456

II^{1 1} II I II 459

Н₂С/ \сн₂—СНз р. 300 °с НС^ 460

сн/ СНз—сн/ 464

о 473

н -он ^ н —о_ч он: 476

«сн₂=сн —* сн,—дн-сн₂—сн— 484

пСН₂=С—сн=сн₂ —>■ V—СН₂—с=сн—сн₂—/„ 485

А н₈ i 487

-сн₂—сн=сн—сн₂—сн₂—сн—'N 488

то 531

^УСТ к „ест [Ag⁺] [NH₃]² 584