Дистанционное задание по химии для групп ИТ1.9, ПКД2.9 и №27 на 25.02.23г
план-конспект занятия

 Развитие органической химии в XIX веке

1824 г. – Вёлер синтезирует щавелевую кислоту,

1854 г. – Бертло синтезирует жиры,

1861г. – Бутлеров синтезирует один из углеводов.

            Химики-органики не могли объяснить, почему:

• в органических соединениях углерод проявляет разную валентность -CH4 (IV);   C2H6 (III);    C6H6 (I)
• существуют вещества с разными свойствами, но с одинаковым составом молекулы – формуле C6H12O6 соответствует состав глюкозы и фруктозы.
• органических веществ десятки миллионов, а неорганических не достигает и 1 млн.

            1861 год А. М. Бутлеров – теория химического строения органических соединений

1 положение:  

Атомы в молекулах соединены друг с другом в определённом порядке, согласно их валентностям (C(IV), O(II), S(II), N(III)), образуя прямые, разветвлённые и замкнутые цепи

Атомы углерода могут соединяться друг с другом одинарными, двойными и тройными связями: С─С, С=С, С≡С

Химическое строение – порядок соединения атомов в молекуле .

2 положение:

Свойства веществ зависят не только от их количественного и качественного состава, но и от того, в каком порядке соединены атомы в молекулах, т.е. от химического строения.

Явление существования веществ с одинаковым качественным и количественным составом, но разным химическим строением, называется изомерией, а вещества изомерами.

3 положение:

Атомы и группы атомов в молекуле взаимно влияют друг на друга.

Значение теории химического строения:

• предсказание свойств по строению
• возможность систематизации соединений
• предсказание и синтез новых соединений.

• Из второго положения теории строения вытекает наличие у органических веществ гомологии и изомерии.  Представителей одного гомологического ряда называют гомологами. 

Существование явления изомерии.

Свойства веществ определяются их строением, и, наоборот, зная строение, можно прогнозировать свойства.
Химическое строение веществ может быть установлено химическими методами.

Выполнить самостоятельно                                  

 Напишите структурные формулы метана, пропана, гексана и октана.

Напишите изомеры гептана.

Одна из важнейших характеристик растворов веществ – это их способность проводить электрический ток. По этому признаку все растворы веществ делятся на электролиты и неэлектролиты.

Проведем опыт.

Для опыта используем специальный прибор, состоящий из стакана, пластинки из эбонита с вмонтированными в нее двумя угольными электродами, к клеммам которых присоединены провода. Один из них соединен с лампочкой. Выходной контакт от лампочки и провод от другой клеммы идут к источнику тока.

Наливаем в стакан щелочь (NaOH) и включаем источник тока - лампочка загорается. Значит, этот раствор проводит электрический ток и относится к электролитам.

Наливаем в тот же стакан вместо щелочи этиловый спирт. Подключаем источник питания. Лампочка не загорается. Значит,  это вещество относится к электролитам.

Электролиты – вещества, растворы которых проводят электрический ток. Например, растворы солей, щелочей, кислот.

Неэлектролиты – вещества, растворы которых не проводят электрический ток. Например, растворы сахара, спирта, глюкозы.

Начиная с 19 века, ученые пытались понять причину электропроводности растворов. Представление об образовании ионов в растворах электролитов было получено благодаря работам английского физика и химика Майкла Фарадея.

Теория электролитической диссоциации была сформулирована шведским ученым Сванте Аррениусом в  1877 году.

Процесс распада электролита на ионы называют электролитической диссоциацией.

Русские химики Иван Алексеевич Каблуков и Владимир Александрович Кистяковский применили к объяснению электролитической диссоциации химическую теорию Дмитрия Ивановича Менделеева и доказали, что при растворении электролита происходит химическое взаимодействие растворенного вещества с водой, которое приводит к образованию гидратов, а затем они диссоциируют на ионы.

Молекула воды представляет собой двухполярное образование. Атомы водорода расположены под углом  104,50, благодаря чему молекула имеет угловую форму.

Как правило, легче всего диссоциируют вещества с ионной связью. К ним относятся, например, хлорид натрия, хлорид кальция, сульфат натрия и многие другие соединения.

 Это происходит следующим образом.

При внесении в воду вещества, например хлорида кальция CaCl2, в образующийся раствор из кристаллической решетки переходят ионы – катионы Ca2+ и анионы Cl-.

К катионам и анионам притягиваются полярные молекулы воды. Молекулы воды прилипают к катионам отрицательно заряженными полюсами, а к анионам -  положительно заряженными. В результате,  любой ион в водной среде оказывается окруженным молекулами воды, которые образуют его гидратную оболочку.

Гидратные оболочки состоят из двух-трех слоев молекул воды, в каждой оболочке содержится более  20 молекул воды. Эти оболочки препятствуют объединению в растворе катионов и анионов в нейтральные молекулы.

Таким образом, в растворах ионных соединений оказываются гидратированные положительно заряженные катионы и также гидратированные отрицательно заряженные анионы.

Таким образом, при диссоциации веществ в воде происходят следующие процессы:

1. ориентация двухполярных молекул воды около ионов кристалла;
2. взаимодействие молекул воды с противоположно заряженными ионами поверхностного слоя кристалла, или гидратация;
3. распад кристалла электролита на гидратированные ионы, или диссоциация.

В нашем примере диссоциации хлорида кальция происходящие процессы можно отразить с помощью следующего уравнения:

CaCl2 = Ca2+ + 2Cl-.

Что значит, что каждая частица хлорида кальция диссоциирует на катионы кальция и анионы хлора.

Любой раствор в целом электронейтрален: общее число положительно заряженных частиц в растворе всегда точно равно общему числу отрицательно заряженных.

Однако хаотически движущиеся гидратированные ионы могут столкнуться и объединиться. Этот обратный процесс называют ассоциацией.

Поэтому в растворах электролитов наряду с ионами присутствуют и молекулы. Отсюда все растворы характеризуются степенью диссоциации, которую обозначают греческой буквой α (альфа).

Степень диссоциации α (альфа) – это отношение количества вещества электролита, распавшегося на ионы (nД) (эн-дэ), к общему количеству растворенного вещества (nр)(эн-эр):

α = nД / nр.

Степень диссоциации – безмерная величина, ее определяют опытным путем и выражают в долях единицы или в процентах. При полной диссоциации электролита на ионы α=1 (альфа равна единице), или  100%. Для неэлектролитов, которые не диссоциируют на ионы, α=0 (альфа равна нулю).

Степень диссоциации зависит от природы электролита и концентрации электролита.

С разбавлением раствора степень электролитической диссоциации увеличивается.

По степени электролитической диссоциации электролиты разделяют на сильные и слабые.

Сильные электролиты при растворении в воде практически полностью диссоциируют на ионы. У таких электролитов значение степени диссоциации стремится к единице в разбавленных растворах.

К сильным электролитам относятся:

1. практически все соли;
2. сильные кислоты, например: серная кислота, соляная кислота, азотная кислота;
3. все щелочи, например: гидроксид натрия, гидроксид калия.

Слабые электролиты при растворении в воде почти не диссоциируют на ионы. У таких электролитов значение степени диссоциации стремится к нулю.

К слабым электролитам относятся:

1. слабые кислоты, например: сероводородная кислота, угольная кислота, азотистая кислота;
2. водный раствор аммиака.

ВЫВОД: По способности проводить электрический ток в растворах все вещества делятся на электролиты и неэлектролиты. Электролитическая диссоциация характеризуется степенью диссоциации, в соответствии с которой электролиты разделены на сильные и слабые.

Написать уравнение в ионном виде

CuCl2  +   2KOH    =   Cu(OH)2     +  2KCl

CuSO4  +   2KOH   =    Cu(OH)2     +  K2SO4