Электронная теория строения органических соединений.

Электронное строение атома углерода в основном и возбужденном состояниях.

Теория гибридизации атомных орбиталей. Типы гибридных орбиталей, их сравнение (энергия, форма), электроотрицательность атомов в разных гибридных состояниях.

Химическая связь. Ковалентная связь. Способы образования связи (координация и коллигация). Простые и кратные связи. Сравнение свойств - и -связей (энергия, направленность, полярность, поляризуемость).

Электронные эффекты в органических молекулах. Понятие электроотрицательности. Относительные электроотрицательности элементов-органогенов и некоторых функциональных групп по Полингу; электроотрицательные и электроположительные элементы и группы атомов. Полярные и неполярные связи.

Понятие индуктивного эффекта. Природа эффекта, знаки эффекта, графическая символика. Особенности передачи, аддитивный характер индуктивного эффекта.

Сопряженные системы. Виды сопряжения (p,- сопряжение и ,-сопряжение). Элементы теории резонанса. Каноническая форма и резонансный гибрид, графическая символика. Понятие об энергии сопряжения. Мезомерный эффект (эффект сопряжения). Знаки эффекта, особенности передачи. Полярный и неполярный резонанс.

Сверхсопряжение (гиперконъюгация, ,-сопряжение).

Пространственные (стерические, объемные) эффекты в органических молекулах.

Реакционная способность органических соединений.

Общие принципы. Понятие реакционной способности; реагенты и субстраты. Радикальные реагенты (радикалы), гомолитический разрыв связи (гомолиз). Электрофильные и нуклеофильные реагенты, гетеролитический разрыв связи (гетеролиз).

Классификация реакций по результату превращения: замещение, присоединение, отщепление (элиминирование). Классификация органических реакций по типу реагента: радикальные, электрофильные, нуклеофильные. Девять основных типов органических реакций.

Карбокатионы, особенности строения, относительная устойчивость, индуктивная и резонансная стабилизация карбокатионов. Карбанионы: строение, относительная устойчивость, стабилизация. Свободные радиакалы: особенности строения, устойчивость (время жизни), индуктивная и резонансная стабилизация.

Вопросы для самопроверки

1. Какие из приведенных соединений относятся к органическим?

По какому принципу Вы производили отбор?

2. Перечислите основные постулаты А.М. Бутлерова и проиллюстрируйте на примерах.

3. Какие Вам известны валентные состояния атомов: а) углерода, б) азота, в) кислорода, г) серы, д) фосфора.

4. Приведите примеры неорганических соединений, в которых атомы углерода, кислорода, азота, фосфора и серы находятся в различных валентных состояниях. Определите степени окисления этих атомов.

5. Приведите примеры структурных формул органических соединений с пятью атомами углерода линейного и циклического строения:

а) без гетероатома в цепи (цикле);

б) с атомом кислорода в цепи (в цикле);

в) с двумя атомами азота в цепи (цикле).

6. Перечислите основные классы органических соединений. Определите степени окисления атомов углерода в следующих соединениях:

CH₄; CF₄; CH₃OH; HCOH; CH₃COOH; HCN; CH₃NH₂; CH₃NO₂

7. Дайте определение понятия "функциональная группа". Какие Вам известны моно- и полифункциональные соединения?

8. Составьте структурные формулы изомеров, имеющих общую формулу С₅H₁₂O. Рассмотрите на этом примере виды структурной изомерии.

9. Сколько геометрических изомеров у

СН₃СН=СНСН=СНСН₃?

10.Какие из перечисленных ниже соединений будут иметь стереоизомеры: 2-метилбутановая кислота, 3-метилбутановая кислота?

11. Составьте электронные формулы атомов, входящих в состав органических соединений С, О, N, Cl.

12. Какова гибридизация центральных атомов в следующих соединениях: С₂Н₆, С₂Н₄, NH₃, BF₃, SO₂, SO₃?

13. Сравните основные характеристики - и -связей между атомами углерода: длина связи, энергия связи, поляризуемость, способ образования, реакционная способность.

14. Расположите элементы в ряд по увеличению электроотрицательности: N,F,P,O,I,H,Cl,S,Br,B,Na,Ca,Al,Mg.

15. Расставьте заряды на элементах, входящих в состав следующих молекул: HCN, HCOOH, Na₂CO₃, CH₃COONa, C₄H₉Li, HOCl, C₃H₇MgBr, HCl, POCl₃, SOCl₂.

16. Расположите углеводородные радикалы в порядке возрастания индуктивного эффекта:

а) СН₃, С₃Н₇, С₅Н₁₁, С₄Н₉, С₂Н₅;

б)

в)

г)

17. Составьте возможные канонические формы и резонансные гибриды для следующих соединений:

18. В каких из предложенных соединений имеются подвижные атомы водорода в углеводородном радикале?