A च्या संरचनेचा सिद्धांत या विषयावरील व्याख्यान: "सेंद्रिय संयुगेच्या संरचनेच्या सिद्धांताच्या मूलभूत तरतुदी A

ज्याप्रमाणे अजैविक रसायनशास्त्रात मूलभूत सैद्धांतिक आधार हा डी.आय. मेंडेलीव्हचा नियतकालिक कायदा आणि रासायनिक घटकांचा आवर्त सारणी आहे, त्याचप्रमाणे सेंद्रिय रसायनशास्त्रात सेंद्रिय संयुगेच्या संरचनेचा प्रमुख वैज्ञानिक आधार आहे.

इतर कोणत्याही वैज्ञानिक सिद्धांताप्रमाणे, सेंद्रिय यौगिकांच्या संरचनेचा सिद्धांत हा 19व्या शतकाच्या सुरूवातीला सेंद्रिय रसायनशास्त्राने एक विज्ञान म्हणून आकार घेतलेल्या सर्वात श्रीमंत वस्तुस्थितीच्या सामान्यीकरणाचा परिणाम होता. अधिकाधिक नवीन कार्बन संयुगे सापडले, ज्यांची संख्या हिमस्खलनासारखी वाढली (तक्ता 1).

तक्ता 1
वेगवेगळ्या वर्षांत ज्ञात असलेल्या सेंद्रिय संयुगांची संख्या

19व्या शतकाच्या सुरुवातीच्या शास्त्रज्ञांनी सेंद्रिय संयुगांची ही विविधता स्पष्ट केली. ते करू शकले नाहीत. आयसोमेरिझमच्या घटनेने आणखी प्रश्न निर्माण केले.

उदाहरणार्थ, इथाइल अल्कोहोल आणि डायमिथाइल इथर हे आयसोमर आहेत: या पदार्थांची रचना C 2 H 6 O सारखीच आहे, परंतु एक वेगळी रचना आहे, म्हणजेच रेणूंमधील अणूंच्या जोडणीचा भिन्न क्रम आणि म्हणून भिन्न गुणधर्म आहेत.

F. Wöhler, तुम्हाला आधीच माहीत आहे, त्यांनी जे. जे. बर्झेलियस यांना लिहिलेल्या एका पत्रात सेंद्रिय रसायनशास्त्राचे वर्णन केले आहे: “सेंद्रिय रसायनशास्त्र आता कोणालाही वेड लावू शकते. हे मला एका घनदाट जंगलासारखे वाटते, आश्चर्यकारक गोष्टींनी भरलेले आहे, एक अमर्याद झाडी आहे जिथून तुम्ही बाहेर पडू शकत नाही, ज्यामध्ये प्रवेश करण्याची तुमची हिंमत नाही ..."

रसायनशास्त्राच्या विकासावर इंग्रजी शास्त्रज्ञ ई. फ्रँकलंड यांच्या कार्याचा मोठा प्रभाव पडला, ज्यांनी अणुवादाच्या कल्पनांवर आधारित व्हॅलेन्स (1853) ही संकल्पना मांडली.

हायड्रोजन रेणू H2 मध्ये, एक सहसंयोजक रासायनिक बंध H-H तयार होतो, म्हणजे हायड्रोजन मोनोव्हॅलेंट आहे. रासायनिक घटकाची संयोजी हायड्रोजन अणूंच्या संख्येने व्यक्त केली जाऊ शकते जे रासायनिक घटकाचा एक अणू स्वतःमध्ये जोडतो किंवा बदलतो. उदाहरणार्थ, हायड्रोजन सल्फाईडमधील सल्फर आणि पाण्यातील ऑक्सिजन हे द्वंद्वीय आहेत: H 2 S, किंवा H-S-H, H 2 O, किंवा H-O-H, आणि अमोनियामधील नायट्रोजन त्रिसंतुल्य आहे:

सेंद्रिय रसायनशास्त्रात, "व्हॅलेन्सी" ही संकल्पना "ऑक्सिडेशन स्टेट" च्या संकल्पनेचा एक ॲनालॉग आहे, ज्याची तुम्हाला मूलभूत शाळेतील अजैविक रसायनशास्त्राच्या कोर्समध्ये काम करण्याची सवय आहे. तथापि, ही समान गोष्ट नाही. उदाहरणार्थ, नायट्रोजन रेणू N2 मध्ये, नायट्रोजनची ऑक्सीकरण स्थिती शून्य आहे आणि व्हॅलेंसी तीन आहे:

हायड्रोजन पेरोक्साइड H2O2 मध्ये, ऑक्सिजनची ऑक्सिडेशन स्थिती -1 आहे आणि व्हॅलेंसी दोन आहे:

अमोनियम आयन NH + 4 मध्ये, नायट्रोजनची ऑक्सिडेशन स्थिती -3 आहे आणि व्हॅलेन्स चार आहे:

सहसा, आयनिक संयुगे (सोडियम क्लोराईड NaCl आणि आयनिक बंधांसह इतर अनेक अजैविक पदार्थ) संबंधात, अणूंची "व्हॅलेन्सी" हा शब्द वापरला जात नाही, परंतु त्यांची ऑक्सिडेशन स्थिती मानली जाते. म्हणूनच, अजैविक रसायनशास्त्रात, जेथे बहुतेक पदार्थांची अणु-आण्विक रचना असते, "ऑक्सिडेशन स्थिती" ही संकल्पना वापरणे अधिक श्रेयस्कर आहे आणि सेंद्रिय रसायनशास्त्रात, जेथे बहुतेक संयुगांची आण्विक रचना असते, नियम म्हणून, " valence" वापरले जाते.

रासायनिक संरचनेचा सिद्धांत हा तीन युरोपीय देशांतील उत्कृष्ट सेंद्रिय शास्त्रज्ञांच्या कल्पनांच्या सामान्यीकरणाचा परिणाम आहे: जर्मन एफ. केकुले, इंग्रज ए. कूपर आणि रशियन ए. बटलेरोव्ह.

1857 मध्ये, एफ. केकुले यांनी कार्बनचे टेट्राव्हॅलेंट घटक म्हणून वर्गीकरण केले आणि 1858 मध्ये, ए. कूपर यांच्यासमवेत त्यांनी नमूद केले की कार्बन अणू एकमेकांशी विविध साखळ्यांमध्ये जोडण्यास सक्षम आहेत: रेखीय, ब्रंच आणि बंद (चक्रीय).

एफ. केकुले आणि ए. कूपर यांच्या कार्यांनी वैज्ञानिक सिद्धांताच्या विकासासाठी आधार म्हणून काम केले जे आयसोमेरिझमची घटना, सेंद्रिय संयुगेच्या रेणूंची रचना, रचना आणि गुणधर्म यांच्यातील संबंध स्पष्ट करते. हा सिद्धांत रशियन शास्त्रज्ञ ए.एम. बटलेरोव्ह यांनी तयार केला होता. त्याच्या जिज्ञासू मनानेच सेंद्रिय रसायनशास्त्राच्या “घनदाट जंगलात” घुसण्याचे धाडस केले आणि या “अमर्याद झाडीचे” रूपांतर पथ आणि गल्ल्यांच्या प्रणालीसह सूर्यप्रकाशाने भरलेल्या नियमित उद्यानात केले. या सिद्धांताच्या मूलभूत कल्पना प्रथम ए.एम. बटलेरोव्ह यांनी 1861 मध्ये स्पेयर येथील जर्मन निसर्गवादी आणि डॉक्टरांच्या काँग्रेसमध्ये व्यक्त केल्या होत्या.

सेंद्रिय संयुगांच्या संरचनेच्या बटलेरोव्ह-केकुले-कूपर सिद्धांताच्या मुख्य तरतुदी आणि परिणाम थोडक्यात खालीलप्रमाणे तयार केले जाऊ शकतात.

1. पदार्थांच्या रेणूंमधील अणू त्यांच्या व्हॅलेन्सनुसार एका विशिष्ट क्रमाने जोडलेले असतात. सेंद्रिय यौगिकांमधील कार्बन नेहमीच टेट्राव्हॅलेंट असतो आणि त्याचे अणू एकमेकांशी एकत्र येण्यास सक्षम असतात, विविध साखळ्या (रेषीय, फांद्या आणि चक्रीय) तयार करतात.

सेंद्रिय संयुगे रचना, रचना आणि गुणधर्मांमध्ये समान असलेल्या पदार्थांच्या पंक्तींमध्ये व्यवस्थित केले जाऊ शकतात - समरूप पंक्ती.

बटलेरोव्ह अलेक्झांडर मिखाइलोविच (1828-1886), रशियन रसायनशास्त्रज्ञ, काझान विद्यापीठ (1857-1868) मध्ये प्राध्यापक, 1869 ते 1885 पर्यंत - सेंट पीटर्सबर्ग विद्यापीठात प्राध्यापक. सेंट पीटर्सबर्ग अकादमी ऑफ सायन्सेसचे शिक्षणतज्ज्ञ (1874 पासून). सेंद्रिय यौगिकांच्या रासायनिक संरचनेच्या सिद्धांताचा निर्माता (1861). अनेक सेंद्रिय संयुगांच्या आयसोमेरिझमचा अंदाज आणि अभ्यास केला. अनेक पदार्थांचे संश्लेषण केले.

उदाहरणार्थ, मिथेन CH 4 हा संतृप्त हायड्रोकार्बन (अल्केनेस) च्या समरूप मालिकेचा पूर्वज आहे. त्याचा सर्वात जवळचा समरूप इथेन C 2 H 6 किंवा CH 3 -CH 3 आहे. मिथेनच्या समरूप मालिकेतील पुढील दोन सदस्य प्रोपेन C 3 H 8, किंवा CH 3 -CH 2 -CH 3, आणि ब्युटेन C 4 H 10, किंवा CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3, इ.

हे पाहणे सोपे आहे की समलिंगी मालिकेसाठी मालिकेसाठी एक सामान्य सूत्र काढता येतो. तर, अल्केनसाठी हे सामान्य सूत्र C n H 2n + 2 आहे.

2. पदार्थांचे गुणधर्म केवळ त्यांच्या गुणात्मक आणि परिमाणवाचक रचनेवर अवलंबून नसून त्यांच्या रेणूंच्या संरचनेवरही अवलंबून असतात.

सेंद्रिय यौगिकांच्या संरचनेच्या सिद्धांताची ही स्थिती आयसोमेरिझमच्या घटनेचे स्पष्टीकरण देते. हे स्पष्ट आहे की ब्युटेन C 4 H 10 साठी, CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 रेखीय रचना असलेल्या रेणू व्यतिरिक्त, एक शाखा असलेली रचना देखील शक्य आहे:

हे स्वतःच्या वैयक्तिक गुणधर्मांसह पूर्णपणे नवीन पदार्थ आहे, रेखीय रचना असलेल्या ब्युटेनच्या गुणधर्मांपेक्षा वेगळे आहे.

ब्युटेन, ज्या रेणूमध्ये अणू एका रेखीय साखळीत मांडलेले असतात, त्याला सामान्य ब्युटेन (n-butane) म्हणतात आणि ब्युटेन, कार्बन अणूंच्या साखळीला आयसोब्युटेन म्हणतात.

आयसोमेरिझमचे दोन मुख्य प्रकार आहेत - संरचनात्मक आणि अवकाशीय.

स्वीकृत वर्गीकरणानुसार, तीन प्रकारचे स्ट्रक्चरल आयसोमेरिझम वेगळे केले जातात.

कार्बन कंकालचे आयसोमेरिझम. संयुगे कार्बन-कार्बन बंधांच्या क्रमाने भिन्न आहेत, उदाहरणार्थ, एन-ब्युटेन आणि आयसोब्युटेन चर्चा केली. हा आयसोमेरिझमचा हा प्रकार आहे जो अल्केनचे वैशिष्ट्य आहे.

मल्टिपल बॉण्ड (C=C, C=C) किंवा कार्यात्मक गटाच्या स्थितीचे आयसोमेरिझम (म्हणजे, अणूंचा एक समूह जो संयुग विशिष्ट वर्गाच्या सेंद्रिय संयुगेशी संबंधित आहे की नाही हे निर्धारित करतो), उदाहरणार्थ:

इंटरक्लास आयसोमेरिझम. या प्रकारच्या आयसोमेरिझमचे आयसोमर्स सेंद्रिय संयुगेच्या विविध वर्गांशी संबंधित आहेत, उदाहरणार्थ, इथाइल अल्कोहोल (संतृप्त मोनोहायड्रिक अल्कोहोलचा वर्ग) आणि डायमिथाइल इथर (इथरचा वर्ग) वर चर्चा केली आहे.

अवकाशीय आयसोमेरिझमचे दोन प्रकार आहेत: भौमितिक आणि ऑप्टिकल.

भौमितिक आयसोमेरिझम हे वैशिष्ट्यपूर्ण आहे, सर्व प्रथम, दुहेरी कार्बन-कार्बन बाँड असलेल्या संयुगे, कारण अशा बंधाच्या ठिकाणी रेणूची प्लानर रचना असते (चित्र 6).

तांदूळ. 6.
इथिलीन रेणू मॉडेल

उदाहरणार्थ, ब्युटीन-2 साठी, जर डबल बॉण्डवर कार्बन अणूंचे अणूंचे एकसारखे गट C=C बाँडच्या समतल एका बाजूला असतील, तर रेणू एक सीआयएस आयसोमर आहे, जर विरुद्ध बाजूंना असेल तर तो एक आहे. ट्रान्स आयसोमर.

ऑप्टिकल आयसोमेरिझमचे निरीक्षण केले जाते, उदाहरणार्थ, ज्या पदार्थांचे रेणू असममित, किंवा चिरल, कार्बन अणू चारशी जोडलेले असतात. विविधप्रतिनिधी ऑप्टिकल आयसोमर्स हे एकमेकांच्या मिरर प्रतिमा आहेत, जसे की दोन तळवे, आणि सुसंगत नाहीत. (आता, साहजिकच, या प्रकारच्या आयसोमेरिझमचे दुसरे नाव तुमच्यासाठी स्पष्ट झाले आहे: ग्रीक चिरोस - हात - असममित आकृतीचे उदाहरण.) उदाहरणार्थ, 2-हायड्रॉक्सीप्रोपॅनोइक (लॅक्टिक) ऍसिड, ज्यामध्ये एक असममित कार्बन अणू आहे, अस्तित्वात आहे. दोन ऑप्टिकल आयसोमरच्या रूपात.

चिरल रेणूंमध्ये, आयसोमेरिक जोड्या उद्भवतात ज्यामध्ये आयसोमर्सचे रेणू त्यांच्या अवकाशीय संस्थेमध्ये एकमेकांशी संबंधित असतात त्याच प्रकारे एखादी वस्तू आणि त्याची आरशातील प्रतिमा एकमेकांशी संबंधित असतात. अशा आयसोमरच्या जोडीमध्ये ऑप्टिकल क्रियाकलाप वगळता नेहमी समान रासायनिक आणि भौतिक गुणधर्म असतात: जर एक आयसोमर ध्रुवीकृत प्रकाशाच्या विमानाला घड्याळाच्या दिशेने फिरवतो, तर दुसरा आवश्यकपणे घड्याळाच्या उलट दिशेने फिरतो. पहिल्या आयसोमरला डेक्सट्रोरोटेटरी म्हणतात आणि दुसऱ्याला लेव्होरोटेटरी म्हणतात.

आपल्या ग्रहावरील जीवनाच्या संघटनेत ऑप्टिकल आयसोमेरिझमचे महत्त्व खूप मोठे आहे, कारण ऑप्टिकल आयसोमर्स त्यांच्या जैविक क्रियाकलापांमध्ये आणि इतर नैसर्गिक संयुगांच्या सुसंगततेमध्ये लक्षणीय भिन्न असू शकतात.

3. पदार्थांच्या रेणूंमधील अणू एकमेकांवर प्रभाव टाकतात. अभ्यासक्रमाच्या पुढील अभ्यासादरम्यान तुम्ही सेंद्रिय संयुगांच्या रेणूंमधील अणूंच्या परस्पर प्रभावाचा विचार कराल.

सेंद्रिय यौगिकांच्या संरचनेचा आधुनिक सिद्धांत केवळ रासायनिकच नव्हे तर पदार्थांच्या इलेक्ट्रॉनिक आणि अवकाशीय संरचनेवर देखील आधारित आहे, ज्याची रसायनशास्त्राच्या अभ्यासाच्या प्रोफाइल स्तरावर तपशीलवार चर्चा केली आहे.

सेंद्रिय रसायनशास्त्रात, अनेक प्रकारचे रासायनिक सूत्र मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.

आण्विक सूत्र कंपाऊंडची गुणात्मक रचना प्रतिबिंबित करते, म्हणजेच ते प्रत्येक रासायनिक घटकांच्या अणूंची संख्या दर्शवते जे पदार्थाचे रेणू बनवतात. उदाहरणार्थ, प्रोपेनचे आण्विक सूत्र आहे: C 3 H 8.

स्ट्रक्चरल फॉर्म्युला व्हॅलेन्सनुसार रेणूमधील अणूंच्या जोडणीचा क्रम प्रतिबिंबित करतो. प्रोपेनचे संरचनात्मक सूत्र आहे:

कार्बन आणि हायड्रोजन अणूंमधील रासायनिक बंधांचे तपशीलवार वर्णन करण्याची आवश्यकता नसते, म्हणून बहुतेक प्रकरणांमध्ये संक्षिप्त संरचनात्मक सूत्रे वापरली जातात. प्रोपेनसाठी, हे सूत्र खालीलप्रमाणे लिहिले आहे: CH 3 -CH 2 -CH 3.

सेंद्रिय यौगिकांच्या रेणूंची रचना विविध मॉडेल्सचा वापर करून परावर्तित केली जाते. व्हॉल्यूमेट्रिक (स्केल) आणि बॉल-अँड-स्टिक मॉडेल्स (चित्र 7) हे सर्वोत्कृष्ट ज्ञात आहेत.

तांदूळ. ७.
इथेन रेणू मॉडेल:
1 - बॉल आणि रॉड; 2 - स्केल

नवीन शब्द आणि संकल्पना

1. आयसोमेरिझम, आयसोमर्स.
2. व्हॅलेन्स.
3. रासायनिक रचना.
4. सेंद्रिय यौगिकांच्या संरचनेचा सिद्धांत.
5. समरूप मालिका आणि समरूप फरक.
6. आण्विक आणि संरचनात्मक सूत्रे.
7. रेणूंचे मॉडेल: व्हॉल्यूमेट्रिक (स्केल) आणि बॉल-अँड-स्टिक.

प्रश्न आणि कार्ये

1. व्हॅलेन्स म्हणजे काय? ते ऑक्सिडेशन स्थितीपेक्षा वेगळे कसे आहे? अशा पदार्थांची उदाहरणे द्या ज्यात ऑक्सिडेशन स्थितीची मूल्ये आणि अणूंची व्हॅलेन्सी संख्यात्मकदृष्ट्या समान आणि भिन्न आहेत,
2. Cl 2, CO 2, C 2 H 6, C 2 H 4 अशी सूत्रे असलेल्या पदार्थांमधील अणूंची व्हॅलेन्सी आणि ऑक्सिडेशन स्थिती निश्चित करा.
3. आयसोमेरिझम म्हणजे काय; isomers?
4. होमोलॉजी म्हणजे काय; homologues?
5. आयसोमेरिझम आणि होमोलॉजीच्या ज्ञानाचा वापर करून, कार्बन संयुगांची विविधता कशी स्पष्ट करावी?
6. सेंद्रिय संयुगांच्या रेणूंच्या रासायनिक संरचनेचा अर्थ काय आहे? संरचनेच्या सिद्धांताच्या तरतुदी तयार करा, जे आयसोमर्सच्या गुणधर्मांमधील फरक स्पष्ट करतात, रचना सिद्धांताच्या तरतुदी तयार करा, जे सेंद्रिय संयुगेची विविधता स्पष्ट करतात.
7. रासायनिक संरचनेच्या सिद्धांताचे संस्थापक - प्रत्येक शास्त्रज्ञाने या सिद्धांतामध्ये काय योगदान दिले? या सिद्धांताच्या विकासात रशियन केमिस्टच्या योगदानाने अग्रगण्य भूमिका का बजावली?
8. C 5 H 12 या रचनेचे तीन आयसोमर असू शकतात. त्यांची संपूर्ण आणि संक्षिप्त संरचनात्मक सूत्रे लिहा,
9. परिच्छेदाच्या शेवटी सादर केलेल्या पदार्थाच्या रेणूच्या मॉडेलवर आधारित (पहा, अंजीर 7), त्याचे आण्विक आणि संक्षिप्त संरचनात्मक सूत्रे तयार करा.
10. अल्केनच्या समरूप मालिकेतील पहिल्या चार सदस्यांच्या रेणूंमधील कार्बनच्या वस्तुमानाच्या अंशाची गणना करा.

प्रथम 19 व्या शतकाच्या सुरूवातीस दिसू लागले. मूलगामी सिद्धांत(जे. गे-लुसाक, एफ. वेहलर, जे. लीबिग). रॅडिकल्स हे अणूंचे समूह आहेत जे एका संयुगातून दुसऱ्या संयुगात रासायनिक अभिक्रिया दरम्यान बदल न करता उत्तीर्ण होतात. रॅडिकल्सची ही संकल्पना जतन केली गेली आहे, परंतु मूलगामी सिद्धांताच्या इतर बहुतेक तरतुदी चुकीच्या असल्याचे दिसून आले.

त्यानुसार प्रकार सिद्धांत(सी. जेरार्ड) सर्व सेंद्रिय पदार्थ विशिष्ट अजैविक पदार्थांशी संबंधित प्रकारांमध्ये विभागले जाऊ शकतात. उदाहरणार्थ, अल्कोहोल आर-ओएच आणि इथर आर-ओ-आर हे पाणी प्रकार एच-ओएचचे प्रतिनिधी मानले जात होते, ज्यामध्ये हायड्रोजन अणू रेडिकलद्वारे बदलले जातात. प्रकारांच्या सिद्धांताने सेंद्रिय पदार्थांचे वर्गीकरण तयार केले, त्यातील काही तत्त्वे आज वापरली जातात.

सेंद्रिय यौगिकांच्या संरचनेचा आधुनिक सिद्धांत उत्कृष्ट रशियन शास्त्रज्ञ ए.एम. बटलेरोव्ह.

सेंद्रिय यौगिकांच्या संरचनेच्या सिद्धांताची मूलभूत तत्त्वे ए.एम. बटलेरोव्ह

1. रेणूमधील अणू त्यांच्या व्हॅलेन्सनुसार एका विशिष्ट क्रमाने मांडलेले असतात. सेंद्रिय यौगिकांमध्ये कार्बन अणूचे प्रमाण चार असते.

2. पदार्थांचे गुणधर्म केवळ रेणूमध्ये कोणते अणू आणि कोणत्या प्रमाणात समाविष्ट आहेत यावर अवलंबून नाही तर ते एकमेकांशी कोणत्या क्रमाने जोडलेले आहेत यावर देखील अवलंबून असतात.

3. अणू किंवा अणूंचे समूह जे एक रेणू बनवतात ते एकमेकांवर प्रभाव टाकतात, जे रेणूंची रासायनिक क्रिया आणि प्रतिक्रियाशीलता निर्धारित करतात.

4. पदार्थांच्या गुणधर्मांचा अभ्यास केल्याने त्यांची रासायनिक रचना निश्चित करता येते.

रेणूंमधील शेजारच्या अणूंचा परस्पर प्रभाव हा सेंद्रिय संयुगांचा सर्वात महत्त्वाचा गुणधर्म आहे. हा प्रभाव एकतर साध्या बंधांच्या साखळीद्वारे किंवा संयुग्मित (पर्यायी) साध्या आणि दुहेरी बंधांच्या साखळीद्वारे प्रसारित केला जातो.

सेंद्रिय संयुगेचे वर्गीकरणरेणूंच्या संरचनेच्या दोन पैलूंच्या विश्लेषणावर आधारित आहे - कार्बन कंकालची रचना आणि कार्यात्मक गटांची उपस्थिती.

सेंद्रिय संयुगे

हायड्रोकार्बन्स हेटेरोसायक्लिक संयुगे

मर्यादा- अभूतपूर्व- सुगंध-

कार्यक्षम व्यावहारिक

ॲलिफॅटिक कार्बोसायक्लिक

अंतिम असंतृप्त ॲलिसायक्लिक सुगंधी

(अल्केनेस) (सायक्लोअल्केन्स) (अरेनास)

सह nएच 2 n+2 से nएच 2 nसह nएच 2 n-6

कामाचा शेवट -

हा विषय विभागाशी संबंधित आहे:

परिचय. संरचनेच्या आधुनिक सिद्धांताची मूलभूत तत्त्वे

सेंद्रिय संयुगे.. परिचय.. जैविक रसायनशास्त्र जीवन प्रक्रियेत सामील असलेल्या पदार्थांची रचना आणि गुणधर्म यांचा अभ्यास करते.

आपल्याला या विषयावर अतिरिक्त सामग्रीची आवश्यकता असल्यास, किंवा आपण जे शोधत आहात ते आपल्याला सापडले नाही, तर आम्ही आमच्या कार्यांच्या डेटाबेसमधील शोध वापरण्याची शिफारस करतो:

प्राप्त सामग्रीचे आम्ही काय करू:

ही सामग्री आपल्यासाठी उपयुक्त असल्यास, आपण सामाजिक नेटवर्कवरील आपल्या पृष्ठावर ती जतन करू शकता:

या विभागातील सर्व विषय:

Alkenes Alkadienes Alkynes
SpN2p SpN2p-2 SpN2p-2 अंजीर. 1. संरचनेनुसार सेंद्रिय संयुगेचे वर्गीकरण

कार्बन अणूची इलेक्ट्रॉनिक रचना. संकरीकरण.
D. I. मेंडेलीव्हच्या नियतकालिक सारणीच्या दुसऱ्या कालखंडातील चौथ्या गटाच्या मुख्य उपसमूहात असलेल्या C अणूच्या व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन लेयरसाठी, मुख्य क्वांटम संख्या n = 2, दुय्यम (ऑर्बिटल

संयुग्मित प्रणाली
दोन प्रकारच्या संयुग्म प्रणाली (आणि कपलिंग) आहेत.

1. p, p-संयुग्मन - इलेक्ट्रॉन डिलोकलाइज्ड आहेत
TOPIC 3. सेंद्रिय संयुगांची रासायनिक रचना आणि आयसोमेरिझम

सेंद्रिय यौगिकांचे आयसोमेरिझम.
C–C s बंधाभोवती फिरणे तुलनेने सोपे आहे आणि हायड्रोकार्बन साखळी वेगवेगळे आकार घेऊ शकते. रचनात्मक फॉर्म सहजपणे एकमेकांमध्ये रूपांतरित होतात आणि म्हणून भिन्न संयुगे नसतात

चक्रीय यौगिकांची रचना.
सायक्लोपेंटेन. सपाट स्वरूपात असलेल्या पाच-सदस्य रिंगमध्ये 108° चे बाँड कोन असतात, जे sp3 संकरित अणूच्या सामान्य मूल्याच्या जवळ असते. म्हणून, सपाट सायक्लोपेंटेनमध्ये, चक्राच्या उलट

कॉन्फिगरेशन isomers
हे इतर अणूंच्या विशिष्ट अणूंभोवती भिन्न व्यवस्था असलेले स्टिरिओइसॉमर आहेत, एकमेकांच्या सापेक्ष अंतराळातील मूलद्रव्ये किंवा कार्यशील गट.

डायस्टरच्या संकल्पना आहेत
सेंद्रिय यौगिकांच्या प्रतिक्रियांची सामान्य वैशिष्ट्ये.

सेंद्रिय संयुगेची आम्लता आणि मूलभूतता.
सेंद्रिय यौगिकांच्या आम्लता आणि मूलभूततेचे मूल्यांकन करण्यासाठी, दोन सिद्धांतांना सर्वात जास्त महत्त्व आहे - ब्रॉन्स्टेड सिद्धांत आणि सिद्धांत

ब्रॉन्स्टेड बेस हे तटस्थ रेणू किंवा आयन असतात जे प्रोटॉन (प्रोटॉन स्वीकारणारे) स्वीकारू शकतात.
आम्लता आणि मूलभूतता हे निरपेक्ष नसून संयुगेचे सापेक्ष गुणधर्म आहेत: आम्लीय गुणधर्म केवळ बेसच्या उपस्थितीत आढळतात; मूलभूत गुणधर्म - केवळ ki च्या उपस्थितीत

सेंद्रिय यौगिकांच्या प्रतिक्रियांची सामान्य वैशिष्ट्ये
बहुतेक सेंद्रिय प्रतिक्रियांमध्ये अनेक अनुक्रमिक (प्राथमिक) चरणांचा समावेश असतो. या टप्प्यांच्या संचाच्या तपशीलवार वर्णनाला यंत्रणा म्हणतात. प्रतिक्रिया यंत्रणा -

प्रतिक्रियांची निवडकता
बऱ्याच प्रकरणांमध्ये, सेंद्रिय कंपाऊंडमध्ये अनेक असमान प्रतिक्रिया केंद्र असतात. प्रतिक्रिया उत्पादनांच्या संरचनेवर अवलंबून, ते रेजिओसेलेक्टिव्हिटी, केमोसेलेक्टिव्हिटी आणि

मूलगामी प्रतिक्रिया.
क्लोरीन संतृप्त हायड्रोकार्बन्सवर केवळ प्रकाश, उष्णतेच्या प्रभावाखाली किंवा उत्प्रेरकांच्या उपस्थितीत प्रतिक्रिया देते आणि सर्व हायड्रोजन अणू क्रमशः क्लोरीनद्वारे बदलले जातात: CH4

इलेक्ट्रोफिलिक अतिरिक्त प्रतिक्रिया
असंतृप्त हायड्रोकार्बन्स - अल्केनेस, सायक्लोअल्केनेस, अल्काडीनेस आणि अल्काइन्स - अतिरिक्त प्रतिक्रियांना सामोरे जाण्याची क्षमता प्रदर्शित करतात, कारण त्यात दुहेरी किंवा तिहेरी बंध असतात. विवोमध्ये दुहेरी महत्त्वाची गोष्ट आहे

आणि संतृप्त कार्बन अणू पासून निर्मूलन
अल्कोहोल (एस्टरिफिकेशन प्रतिक्रिया) सह कार्बोक्झिलिक ऍसिडच्या परस्परसंवादाचे उदाहरण वापरून या प्रकारच्या प्रतिक्रियांच्या यंत्रणेचा विचार करूया. ऍसिडच्या कार्बोक्झिल गटामध्ये, p,p-संयुग्मन होते, कारण जोडी आहे

कार्बोक्झिलिक ऍसिडच्या मालिकेत न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रिया.
केवळ औपचारिक दृष्टिकोनातून कार्बोक्झिल गटाला कार्बोनिल आणि हायड्रॉक्सिल फंक्शन्सचे संयोजन मानले जाऊ शकते. खरं तर, त्यांचा एकमेकांवरचा परस्पर प्रभाव असा आहे की पूर्णपणे आणि

सेंद्रिय संयुगे.
ऑक्सिडेशन-रिडक्शन रिॲक्शन्स (ORR) सेंद्रिय रसायनशास्त्रात मोठे स्थान व्यापतात. जीवन प्रक्रियांसाठी OVR अत्यंत महत्त्वाचा आहे. त्यांच्या मदतीने शरीर तृप्त होईल

जीवन प्रक्रियांमध्ये भाग घेणे
चयापचय प्रक्रियेत गुंतलेले बहुसंख्य सेंद्रिय पदार्थ दोन किंवा अधिक कार्यात्मक गटांसह संयुगे असतात. अशा संयुगे सहसा वर्गीकृत आहेत

डायटॉमिक फिनॉल्स
डायटॉमिक फिनॉल - पायरोकाटेकोल, रेसोर्सिनॉल, हायड्रोक्विनोन - अनेक नैसर्गिक संयुगांचा भाग आहेत. ते सर्व फेरिक क्लोराईडसह एक वैशिष्ट्यपूर्ण डाग देतात. पायरोकाटेकोल (ओ-डायहायड्रॉक्सीबेंझिन, कॅटेको

डिकार्बोक्झिलिक आणि असंतृप्त कार्बोक्झिलिक ऍसिडस्.
कार्बोक्झिलिक ऍसिड ज्यामध्ये एक कार्बोक्झिल गट असतो त्यांना मोनोबॅसिक, दोन डायबॅसिक इत्यादी म्हणतात. डायकार्बोक्झिलिक ऍसिड हे पांढरे स्फटिकासारखे पदार्थ असतात ज्यात

एमिनो अल्कोहोल
2-अमीनोथेनॉल (इथेनोलामाइन, कोलामाइन) जटिल लिपिड्सचा एक संरचनात्मक घटक आहे, जो अनुक्रमे अमोनिया किंवा पाण्याने इथिलीन ऑक्साईड आणि इथिलीनमाइनच्या ताणलेल्या तीन-मेम्बर रिंग्स उघडून तयार होतो.

हायड्रॉक्सी आणि एमिनो ऍसिडस्.
हायड्रॉक्सी ऍसिडमध्ये रेणूमध्ये हायड्रॉक्सिल आणि कार्बोक्झिल दोन्ही गट असतात, एमिनो ऍसिडमध्ये कार्बोक्सिल आणि एमिनो गट असतात.

हायड्रॉक्सी किंवा एमिनो गटाच्या स्थानावर अवलंबून
ऑक्सोअसिड्स

ऑक्सोअसिड्स ही संयुगे आहेत ज्यात कार्बोक्सिल आणि अल्डीहाइड (किंवा केटोन) दोन्ही गट असतात. या अनुषंगाने, अल्डीहाइड ऍसिडस् आणि केटो ऍसिडस् वेगळे केले जातात.
सर्वात सोपा अल्डीहाइड ऍसिड

हेटरोफंक्शनल बेंझिन डेरिव्हेटिव्ह्ज औषधे म्हणून.
अलीकडील दशके अनेक नवीन औषधे आणि तयारींच्या उदयाने वैशिष्ट्यीकृत आहेत. त्याच वेळी, पूर्वी ज्ञात औषधी औषधांच्या काही गटांना खूप महत्त्व आहे.

विषय 11. अमीनो ऍसिड, पेप्टाइड्स, प्रथिने
अमीनो ऍसिड आणि पेप्टाइड्सची रचना आणि गुणधर्म.

अमिनो आम्ल ही संयुगे आहेत ज्यांच्या रेणूंमध्ये अमिनो आणि कार्बोक्सिल गट एकाच वेळी असतात. नैसर्गिक a-amine
पॉलीपेप्टाइड्स आणि प्रोटीन्सची स्थानिक रचना

उच्च आण्विक वजन पॉलीपेप्टाइड्स आणि प्रथिने, प्राथमिक संरचनेसह, उच्च पातळीच्या संघटनेद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहेत, ज्यांना सामान्यतः दुय्यम, तृतीयक आणि चतुर्थांश संरचना म्हणतात.
विषय 12. कर्बोदके: मोनो, डाय- आणि पॉलिसेकेराइड्स

कर्बोदकांमधे साध्या (मोनोसॅकराइड्स) आणि जटिल (पॉलिसॅकेराइड्स) मध्ये विभागले जातात.
मोनोसॅकराइड्स (मोनोसेस). हे हेटेरोपॉलीफंक्शनल संयुगे आहेत ज्यात कार्बोनिल आणि अनेक ग्रॅम आहेत

विषय 13. न्यूक्लियोटाइड्स आणि न्यूक्लिक ॲसिड
न्यूक्लिक ॲसिड (पॉलीन्यूक्लियोटाइड्स) हे बायोपॉलिमर आहेत ज्यांचे मोनोमर युनिट्स न्यूक्लियोटाइड आहेत.

न्यूक्लियोटाइड ही तीन घटकांची रचना आहे
न्यूक्लियोसाइड्स.

हेटरोसायक्लिक बेस डी-रिबोज किंवा 2-डीऑक्सी-डी-राइबोजसह एन-ग्लायकोसाइड तयार करतात. न्यूक्लिक ॲसिड रसायनशास्त्रात, अशा एन-ग्लायकोसाइड्सना न्यूक्लियोसाइड्स म्हणतात. D-ribose आणि 2-deoxy-D-ribose p मध्ये
न्यूक्लियोटाइड्स.

न्यूक्लियोटाइड्सना न्यूक्लियोसाइड्सचे फॉस्फेट म्हणतात. फॉस्फोरिक ऍसिड सामान्यत: अल्कोहोल हायड्रॉक्सिलला C-5" किंवा C-3" वर राइबोज किंवा डीऑक्सीरिबोज अवशेषांमध्ये प्रमाणित करते (नायट्रोजन बेस रिंगचे अणू क्रमांकित असतात.
स्टिरॉइड्स

स्टिरॉइड्स मोठ्या प्रमाणावर निसर्गात वितरीत केले जातात आणि शरीरात विविध कार्ये करतात. आजपर्यंत, सुमारे 20,000 स्टिरॉइड्स ज्ञात आहेत; त्यापैकी 100 पेक्षा जास्त औषधांमध्ये वापरले जातात. स्टिरॉइड्स असतात
स्टिरॉइड हार्मोन्स

हार्मोन्स हे जैविक दृष्ट्या सक्रिय पदार्थ आहेत जे अंतःस्रावी ग्रंथींच्या क्रियाकलापांच्या परिणामी तयार होतात आणि शरीरातील चयापचय आणि शारीरिक कार्यांच्या नियमनमध्ये भाग घेतात.
स्टेरॉल्स

नियमानुसार, पेशी स्टेरॉलमध्ये खूप समृद्ध असतात. पृथक्करणाच्या स्त्रोताच्या आधारावर, zoosterols (प्राण्यांपासून), फायटोस्टेरॉल (वनस्पतींपासून), मायकोस्टेरॉल (बुरशीपासून) आणि सूक्ष्मजीवांचे स्टेरॉल वेगळे केले जातात. IN
पित्त ऍसिडस्

यकृतामध्ये, स्टेरॉल्स, विशेषतः कोलेस्टेरॉल, पित्त ऍसिडमध्ये रूपांतरित होतात. कोलेन हायड्रोकार्बनचे डेरिव्हेटिव्ह, पित्त ऍसिडमध्ये C17 येथे ॲलिफॅटिक साइड चेनमध्ये 5 कार्बन अणू असतात
जीवनसत्त्वांना सामान्यतः सेंद्रिय पदार्थ म्हणतात, ज्याची उपस्थिती मानव आणि प्राण्यांच्या अन्नामध्ये कमी प्रमाणात असणे त्यांच्या सामान्य कार्यासाठी आवश्यक असते.

हे एक क्लासिक ऑप आहे.
चरबी-विद्रव्य जीवनसत्त्वे

व्हिटॅमिन ए एक सेस्क्युटरपीन आहे आणि ते लोणी, दूध, अंड्यातील पिवळ बलक आणि फिश ऑइलमध्ये आढळते; स्वयंपाकात वापरण्याची डुकराची चरबी आणि मार्जरीन त्यात नसतात. हे वाढीचे जीवनसत्व आहे; अन्न कारणांमध्ये त्याची कमतरता
पाण्यात विरघळणारे जीवनसत्त्वे

गेल्या शतकाच्या शेवटी, जपानी जहाजांवरील हजारो खलाशांना त्रास सहन करावा लागला आणि त्यापैकी बरेच जण रहस्यमय बेरीबेरी रोगामुळे वेदनादायक मृत्यू पावले. बेरीबेरीच्या रहस्यांपैकी एक म्हणजे खलाशी

सेंद्रिय यौगिकांच्या रासायनिक संरचनेच्या सिद्धांताच्या निर्मितीचा आधार ए.एम. बटलेरोव्हला अणु-आण्विक सिद्धांत (ए. अवागाड्रो आणि एस. कॅनिझारो यांच्या कार्य) द्वारे प्रेरणा मिळाली. त्याच्या निर्मितीपूर्वी, सेंद्रिय पदार्थांबद्दल जगात काहीही माहित नव्हते आणि सेंद्रिय संयुगेची रचना सिद्ध करण्याचा कोणताही प्रयत्न केला गेला नाही असे मानणे चुकीचे ठरेल. 1861 पर्यंत (ज्या वर्षी ए.एम. बटलेरोव्हने सेंद्रिय संयुगांच्या रासायनिक संरचनेचा सिद्धांत तयार केला), ज्ञात सेंद्रिय संयुगेची संख्या शेकडो हजारांवर पोहोचली आणि सेंद्रिय रसायनशास्त्राची स्वतंत्र विज्ञान म्हणून ओळख 1807 मध्ये परत आली (जे. बर्झेलियस).

सेंद्रिय यौगिकांच्या संरचनेच्या सिद्धांतासाठी पूर्व-आवश्यकता

सेंद्रिय संयुगांचा व्यापक अभ्यास 18व्या शतकात ए. लॅव्होइसियर यांच्या कार्याने सुरू झाला, ज्यांनी दाखवून दिले की सजीवांपासून मिळणाऱ्या पदार्थांमध्ये कार्बन, हायड्रोजन, ऑक्सिजन, नायट्रोजन, सल्फर आणि फॉस्फरस हे अनेक घटक असतात. "रॅडिकल" आणि "आयसोमेरिझम" या शब्दांचा परिचय, तसेच मूलगामी सिद्धांत (एल. गिटोन डी मॉर्व्ह्यू, ए. लॅव्होइसियर, जे. लीबिग, जे. डुमास, जे. बर्झेलियस) च्या निर्मितीला खूप महत्त्व दिले गेले. , सेंद्रिय संयुगे (युरिया, ॲनिलिन, एसिटिक ऍसिड, चरबी, साखरेसारखे पदार्थ इ.) च्या संश्लेषणात यश.

"रासायनिक रचना" हा शब्द, तसेच रासायनिक संरचनेच्या शास्त्रीय सिद्धांताचा पाया, प्रथम ए.एम. बटलेरोव्ह यांनी 19 सप्टेंबर 1861 रोजी स्पेयर येथील जर्मन निसर्गवादी आणि डॉक्टरांच्या काँग्रेसमधील त्यांच्या अहवालात.

सेंद्रिय यौगिकांच्या संरचनेच्या सिद्धांताची मूलभूत तत्त्वे ए.एम. बटलेरोव्ह

1. सेंद्रिय पदार्थाचे रेणू बनवणारे अणू एका विशिष्ट क्रमाने एकमेकांशी जोडलेले असतात आणि प्रत्येक अणूचे एक किंवा अधिक व्हॅलेन्स एकमेकांशी जोडण्यासाठी खर्च केले जातात. कोणतेही मुक्त व्हॅलेन्स नाहीत.

तांदूळ. 1. मिथेन रेणूची रासायनिक रचना: A – संरचनात्मक सूत्र, B – इलेक्ट्रॉनिक सूत्र

2. सेंद्रिय यौगिकांचे गुणधर्म रेणूंच्या रासायनिक संरचनेवर अवलंबून असतात, म्हणजे. सेंद्रिय संयुगेचे गुणधर्म रेणूमधील अणूंच्या जोडणीच्या क्रमावर अवलंबून असतात. गुणधर्मांचा अभ्यास केल्यावर, आपण पदार्थाचे चित्रण करू शकता.

चला एक उदाहरण विचारात घेऊया: पदार्थामध्ये C 2 H 6 O चे स्थूल सूत्र आहे. हे ज्ञात आहे की जेव्हा हा पदार्थ सोडियमशी संवाद साधतो तेव्हा हायड्रोजन सोडला जातो आणि जेव्हा ऍसिड त्यावर कार्य करते तेव्हा पाणी तयार होते.

C 2 H 6 O + Na = C 2 H 5 ONa + H 2

C2H6O + HCl = C2H5Cl + H2O

या पदार्थात दोन संरचनात्मक सूत्रे असू शकतात:

CH 3 -O-CH 3 - एसीटोन (डायमिथाइल केटोन) आणि CH 3 -CH 2 -OH - इथाइल अल्कोहोल (इथेनॉल),

या पदार्थाच्या वैशिष्ट्यपूर्ण रासायनिक गुणधर्मांवर आधारित, आम्ही निष्कर्ष काढतो की ते इथेनॉल आहे.

Isomers असे पदार्थ आहेत ज्यांची गुणात्मक आणि परिमाणात्मक रचना समान आहे, परंतु भिन्न रासायनिक संरचना आहेत. आयसोमेरिझमचे अनेक प्रकार आहेत: स्ट्रक्चरल (रेषीय, ब्रंच्ड, कार्बन स्केलेटन), भौमितिक (cis- आणि ट्रान्स-आयसोमेरिझम, एकाधिक दुहेरी बंध असलेल्या संयुगेचे वैशिष्ट्य (चित्र 2)), ऑप्टिकल (मिरर), स्टिरिओ (स्थानिक, पदार्थांचे वैशिष्ट्य, अंतराळात वेगळ्या प्रकारे स्थित राहण्यास सक्षम (चित्र 3)).

तांदूळ. 2. भौमितिक आयसोमेरिझमचे उदाहरण

3. सेंद्रिय संयुगांचे रासायनिक गुणधर्म रेणूमध्ये उपस्थित असलेल्या इतर अणूंवर देखील प्रभावित होतात. अणूंच्या अशा गटांना कार्यात्मक गट म्हणतात, कारण पदार्थाच्या रेणूमध्ये त्यांची उपस्थिती त्याला विशेष रासायनिक गुणधर्म देते. उदाहरणार्थ: -ओएच (हायड्रॉक्सी ग्रुप), -एसएच (थियो ग्रुप), -सीओ (कार्बोनाइल ग्रुप), -सीओओएच (कार्बोक्सिल ग्रुप). शिवाय, सेंद्रिय पदार्थाचे रासायनिक गुणधर्म कार्यात्मक गटापेक्षा हायड्रोकार्बन सांगाड्यावर कमी अवलंबून असतात. हे कार्यात्मक गट आहेत जे सेंद्रिय संयुगांची विविधता प्रदान करतात, ज्यामुळे त्यांचे वर्गीकरण केले जाते (अल्कोहोल, अल्डीहाइड्स, कार्बोक्झिलिक ऍसिड इ. कार्बन-कार्बन बंध (एकाधिक दुहेरी आणि तिप्पट) कधीकधी कार्यात्मक गटांमध्ये समाविष्ट केले जातात. अनेक समान कार्यशील गट, नंतर त्याला homopolyfunctional (CH 2 (OH)-CH(OH)-CH 2 (OH) - ग्लिसरॉल), अनेक असल्यास, परंतु भिन्न - heteropolyfunctional (NH 2 -CH(R)-COOH - एमिनो ऍसिडस्).

अंजीर.3. स्टिरिओइसोमेरिझमचे उदाहरण: a – सायक्लोहेक्सेन, “चेअर” फॉर्म, ब – सायक्लोहेक्सेन, “बाथटब” फॉर्म

4. सेंद्रिय संयुगांमध्ये कार्बनचे प्रमाण नेहमी चार असते.

व्याख्यान 15

सेंद्रिय पदार्थांच्या संरचनेचा सिद्धांत. सेंद्रिय संयुगेचे मुख्य वर्ग.

सेंद्रिय रसायनशास्त्र -सेंद्रिय पदार्थांचा अभ्यास करणारे विज्ञान. अन्यथा ते म्हणून परिभाषित केले जाऊ शकते कार्बन संयुगांचे रसायनशास्त्र. नंतरचे संयुगांच्या विविधतेसाठी डी.आय. मेंडेलीव्हच्या नियतकालिक सारणीमध्ये एक विशेष स्थान व्यापलेले आहे, त्यापैकी सुमारे 15 दशलक्ष ज्ञात आहेत, तर अजैविक संयुगेची संख्या पाच लाख आहे. सेंद्रिय पदार्थ मानवजातीला बर्याच काळापासून ज्ञात आहेत, जसे की साखर, भाजीपाला आणि प्राणी चरबी, रंग, सुवासिक आणि औषधी पदार्थ. हळूहळू, लोक या पदार्थांवर प्रक्रिया करून विविध मौल्यवान सेंद्रिय उत्पादने मिळविण्यासाठी शिकले: वाइन, व्हिनेगर, साबण इ. सेंद्रिय रसायनशास्त्रातील प्रगती प्रथिने पदार्थ, न्यूक्लिक ॲसिड, जीवनसत्त्वे इत्यादींच्या रसायनशास्त्राच्या क्षेत्रातील कामगिरीवर आधारित आहे. औषधाच्या विकासासाठी रसायनशास्त्राला खूप महत्त्व आहे, कारण बहुसंख्य औषधे केवळ नैसर्गिक उत्पत्तीचीच नव्हे तर प्रामुख्याने संश्लेषणाद्वारे प्राप्त केलेली सेंद्रिय संयुगे आहेत. चे अपवादात्मक महत्त्व उच्च आण्विक वजनसेंद्रिय संयुगे (सिंथेटिक रेजिन, प्लास्टिक, फायबर, सिंथेटिक रबर, रंग, तणनाशके, कीटकनाशके, बुरशीनाशके, डिफोलियंट्स...). अन्न आणि औद्योगिक वस्तूंच्या उत्पादनासाठी सेंद्रिय रसायनशास्त्राला खूप महत्त्व आहे.

आधुनिक सेंद्रिय रसायनशास्त्राने अन्न उत्पादनांच्या साठवण आणि प्रक्रियेदरम्यान होणाऱ्या रासायनिक प्रक्रियांमध्ये खोलवर प्रवेश केला आहे: तेल कोरडे करणे, रॅन्सिडिटी आणि सॅपोनिफिकेशन, किण्वन, बेकिंग, किण्वन, पेयांचे उत्पादन, दुग्धजन्य पदार्थांचे उत्पादन इ. एंजाइम आणि परफ्यूम आणि सौंदर्यप्रसाधनांचा शोध आणि अभ्यास देखील एक प्रमुख भूमिका बजावला.

सेंद्रिय संयुगेच्या विविधतेचे एक कारण म्हणजे त्यांच्या संरचनेची विशिष्टता, जी कार्बन अणूंद्वारे सहसंयोजक बंध आणि साखळी तयार करताना प्रकट होते, प्रकार आणि लांबीमध्ये भिन्न असतात. शिवाय, बॉन्डेड कार्बन अणूंची संख्या हजारोपर्यंत पोहोचू शकते आणि कार्बन साखळ्यांचे कॉन्फिगरेशन रेखीय किंवा चक्रीय असू शकते. कार्बन अणूंव्यतिरिक्त, साखळ्यांमध्ये ऑक्सिजन, नायट्रोजन, सल्फर, फॉस्फरस, आर्सेनिक, सिलिकॉन, कथील, शिसे, टायटॅनियम, लोह इत्यादी असू शकतात.

कार्बनद्वारे या गुणधर्मांचे प्रकटीकरण अनेक कारणांमुळे होते. याची पुष्टी झाली की C–C आणि C–O बाँडची ऊर्जा तुलना करता येण्यासारखी आहे. कार्बनमध्ये तीन प्रकारचे ऑर्बिटल हायब्रिडायझेशन तयार करण्याची क्षमता आहे: चार एसपी 3 - हायब्रिड ऑर्बिटल्स, अंतराळातील त्यांचे अभिमुखता टेट्राहेड्रल आहे आणि त्यांच्याशी संबंधित आहे साधेसहसंयोजक बंध; तीन हायब्रिड एसपी 2 ऑर्बिटल्स एकाच विमानात स्थित आहेत, नॉन-हायब्रीड ऑर्बिटल, फॉर्म दुहेरी गुणाकारकनेक्शन (─С = С─); एसपीच्या मदतीने रेखीय अभिमुखतेचे संकरित ऑर्बिटल्स आणि कार्बन अणूंमधील नॉन-हायब्रिड ऑर्बिटल्स तयार होतात तिहेरी गुणाकारबंध (─ C ≡ C ─) शिवाय, कार्बन अणू केवळ एकमेकांशीच नव्हे तर इतर घटकांसह देखील या प्रकारचे बंध तयार करतात. अशा प्रकारे, पदार्थाच्या संरचनेचा आधुनिक सिद्धांत केवळ लक्षणीय संख्येने सेंद्रिय संयुगेच नाही तर त्यांच्या गुणधर्मांवर त्यांच्या रासायनिक संरचनेचा प्रभाव देखील स्पष्ट करतो.

हे मूलभूत गोष्टींची देखील पुष्टी करते रासायनिक संरचनेचे सिद्धांत, महान रशियन शास्त्रज्ञ ए.एम. बटलेरोव्ह यांनी विकसित केले. त्याच्या मुख्य तरतुदी:

1) सेंद्रीय रेणूंमध्ये, अणू त्यांच्या व्हॅलेन्सीनुसार एका विशिष्ट क्रमाने एकमेकांशी जोडलेले असतात, जे रेणूंची रचना निर्धारित करते;

2) सेंद्रिय संयुगेचे गुणधर्म त्यांच्या घटक अणूंच्या स्वरूपावर आणि संख्येवर तसेच रेणूंच्या रासायनिक संरचनेवर अवलंबून असतात;

3) प्रत्येक रासायनिक सूत्र संभाव्य आयसोमर संरचनांच्या विशिष्ट संख्येशी संबंधित आहे;

4) प्रत्येक सेंद्रिय कंपाऊंडमध्ये एक सूत्र असते आणि त्यात विशिष्ट गुणधर्म असतात;

5) रेणूंमध्ये एकमेकांवर अणूंचा परस्पर प्रभाव असतो.

सेंद्रिय संयुगेचे वर्ग

सिद्धांतानुसार, सेंद्रिय संयुगे दोन मालिकांमध्ये विभागली जातात - ॲसायक्लिक आणि चक्रीय संयुगे.

1. ॲसायक्लिक संयुगे.(अल्केनेस, अल्केनेस) मध्ये खुली, बंद नसलेली कार्बन साखळी असते - सरळ किंवा फांदया:

N N N N N N N

│ │ │ │ │ │ │

N─ S─S─S─S─ N H─S─S─S─N

│ │ │ │ │ │ │

N N N N N │ N

सामान्य ब्युटेन आयसोब्युटेन (मिथाइलप्रोपेन)

2. अ) ॲलिसायक्लिक संयुगे- संयुगे ज्यांच्या रेणूंमध्ये (चक्रीय) कार्बन चेन बंद आहेत:

सायक्लोब्युटेन सायक्लोहेक्सेन

ब) सुगंधी संयुगे,ज्या रेणूंमध्ये बेंझिनचा सांगाडा असतो - पर्यायी एकल आणि दुहेरी बंधांसह सहा-सदस्यीय अंगठी (अरेन्स):

c) हेटेरोसायक्लिक संयुगे– कार्बन अणूंव्यतिरिक्त, नायट्रोजन, सल्फर, ऑक्सिजन, फॉस्फरस आणि काही ट्रेस घटक असलेले चक्रीय संयुगे, ज्यांना हेटरोएटम म्हणतात.

furan pyrrole pyridine

प्रत्येक पंक्तीमध्ये, सेंद्रिय पदार्थ वर्गांमध्ये वितरीत केले जातात - हायड्रोकार्बन्स, अल्कोहोल, अल्डीहाइड्स, केटोन्स, ऍसिडस्, एस्टर त्यांच्या रेणूंच्या कार्यात्मक गटांच्या स्वरूपानुसार.

संपृक्तता आणि कार्यात्मक गटांच्या डिग्रीनुसार वर्गीकरण देखील आहे. संपृक्ततेच्या डिग्रीनुसार ते वेगळे केले जातात:

1. अत्यंत संतृप्त- कार्बनच्या सांगाड्यामध्ये फक्त एकच बंध असतात.

─С─С─С─

2. असंतृप्त असंतृप्त– कार्बन स्केलेटनमध्ये अनेक (=, ≡) बंध असतात.

─С=С─ ─С≡С─

3. सुगंधी– रिंग संयुग्मन (4n + 2) π-इलेक्ट्रॉनसह असंतृप्त चक्र.

कार्यात्मक गटांद्वारे

1. अल्कोहोल R-CH 2 OH

2. फिनॉल्स

3. अल्डीहाइड्स R─COH केटोन्स R─C─R

4. कार्बोक्झिलिक ऍसिडस् R─COOH O

5. एस्टर्स R─COOR 1

सेंद्रिय रसायनशास्त्राच्या विकासातील सर्वात मोठी घटना म्हणजे 1961 मध्ये महान रशियन शास्त्रज्ञाने केलेली निर्मिती. ए.एम. बटलेरोव्हसेंद्रिय यौगिकांच्या रासायनिक संरचनेचे सिद्धांत.

A.M.पूर्वी बटलेरोव्हने रेणूची रचना, म्हणजेच अणूंमधील रासायनिक बंधांचा क्रम जाणून घेणे अशक्य मानले. अनेक शास्त्रज्ञांनी तर अणू आणि रेणूंचे वास्तव नाकारले.

ए.एम. बटलेरोव्हने हे मत नाकारले. तो योग्य ठिकाणाहून आला भौतिकवादीआणि अणू आणि रेणूंच्या अस्तित्वाच्या वास्तविकतेबद्दल, रेणूमधील अणूंचे रासायनिक बंधन जाणून घेण्याच्या शक्यतेबद्दल तात्विक कल्पना. पदार्थाच्या रासायनिक परिवर्तनांचा अभ्यास करून रेणूची रचना प्रायोगिकरित्या स्थापित केली जाऊ शकते हे त्यांनी दाखवून दिले. याउलट, रेणूची रचना जाणून घेतल्यास, कंपाऊंडचे रासायनिक गुणधर्म काढता येतात.

रासायनिक संरचनेचा सिद्धांत सेंद्रिय संयुगांची विविधता स्पष्ट करतो. हे टेट्राव्हॅलेंट कार्बनच्या कार्बन चेन आणि रिंग तयार करण्याच्या क्षमतेमुळे, इतर घटकांच्या अणूंसह एकत्र केले जाते आणि सेंद्रिय संयुगेच्या रासायनिक संरचनेत आयसोमेरिझमची उपस्थिती असते. या सिद्धांताने सेंद्रिय रसायनशास्त्राचा वैज्ञानिक पाया घातला आणि त्याचे सर्वात महत्त्वाचे कायदे स्पष्ट केले. त्याच्या सिद्धांताची मूलभूत तत्त्वे ए.एम. बटलेरोव्ह यांनी "रासायनिक संरचनेच्या सिद्धांतावर" अहवालात त्याची रूपरेषा दर्शविली.

संरचनेच्या सिद्धांताची मुख्य तत्त्वे खालीलप्रमाणे आहेत:

1) रेणूंमध्ये, अणू त्यांच्या व्हॅलेन्सीनुसार एका विशिष्ट क्रमाने एकमेकांशी जोडलेले असतात. ज्या क्रमाने अणूंचे बंधन रासायनिक संरचना म्हणतात;

2) पदार्थाचे गुणधर्म केवळ त्याच्या रेणूमध्ये कोणते अणू आणि कोणत्या प्रमाणात समाविष्ट आहेत यावर अवलंबून नाही तर ते एकमेकांशी कोणत्या क्रमाने जोडलेले आहेत, म्हणजेच रेणूच्या रासायनिक संरचनेवर देखील अवलंबून असतात;

3) अणू किंवा अणूंचे समूह जे एक रेणू बनवतात ते एकमेकांवर प्रभाव टाकतात.

रासायनिक संरचनेच्या सिद्धांतामध्ये, रेणूमधील अणू आणि अणूंच्या गटांच्या परस्पर प्रभावाकडे जास्त लक्ष दिले जाते.

अणू ज्या क्रमाने रेणूंमध्ये एकत्र केले जातात ते दर्शविणारी रासायनिक सूत्रे म्हणतात. संरचनात्मक सूत्रेकिंवा संरचनेची सूत्रे.

ए.एम.च्या रासायनिक संरचनेच्या सिद्धांताचे महत्त्व. बटलेरोवा:

1) सेंद्रिय रसायनशास्त्राच्या सैद्धांतिक पायाचा सर्वात महत्वाचा भाग आहे;

२) महत्त्वाच्या दृष्टीने त्याची तुलना D.I द्वारे घटकांच्या नियतकालिक सारणीशी केली जाऊ शकते. मेंडेलीव्ह;

3) यामुळे मोठ्या प्रमाणात व्यावहारिक सामग्री व्यवस्थित करणे शक्य झाले;

4) नवीन पदार्थांच्या अस्तित्वाचा आगाऊ अंदाज करणे शक्य केले, तसेच ते मिळविण्याचे मार्ग सूचित केले.

रासायनिक संरचनेचा सिद्धांत सेंद्रिय रसायनशास्त्रातील सर्व संशोधनांसाठी मार्गदर्शक आधार म्हणून काम करतो.

12 फिनॉल्स,हायड्रॉक्सी डेरिव्हेटिव्ह्ज सुगंधी संयुगे, सुगंधी केंद्रकाच्या कार्बन अणूंशी जोडलेले एक किंवा अधिक हायड्रॉक्सिल गट (–OH) असलेले. OH गटांच्या संख्येवर आधारित, मोनोॲटॉमिक संयुगे वेगळे केले जातात, उदाहरणार्थ, ऑक्सिबेंझिन सी 6 एच 5 ओएच, सामान्यतः फिनॉल, hydroxytoluenes CH 3 C 6 H 4 OH - तथाकथित cresols, ऑक्सिनाफ्थालीन - naphthols, डायटॉमिक, उदाहरणार्थ डायऑक्सीबेंझिन्स C 6 H 4 (OH) 2 ( हायड्रोक्विनोन, पायरोकेटचिन, resorcinol), polyatomic, उदाहरणार्थ पायरोगॉलॉल, phloroglucinol. F. - एक वैशिष्ट्यपूर्ण गंध असलेले रंगहीन क्रिस्टल्स, कमी वेळा द्रव; सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्समध्ये अत्यंत विद्रव्य (अल्कोहोल, इथर, ओन्सॉल). अम्लीय गुणधर्म असलेले, फॉस्फरस मीठासारखी उत्पादने बनवते - फिनोलेट्स: ArOH + NaOH (ArONa + H 2 O (Ar एक सुगंधी मूलगामी आहे). फिनोलेट्सचे अल्किलेशन आणि ॲसिलेशन फॉस्फरस एस्टर बनवते - साधे ArOR आणि जटिल ArOCOR (R एक सेंद्रिय आहे. रेडिकल). सॅलिसिलिक ऍसिड. विपरीत अल्कोहोल, F. चा हायड्रॉक्सिल गट मोठ्या अडचणीने हॅलोजनने बदलला जातो. फॉस्फरस न्यूक्लियसमधील इलेक्ट्रोफिलिक प्रतिस्थापन (हॅलोजनेशन, नायट्रेशन, सल्फोनेशन, अल्किलेशन, इ.) अप्रस्थापित सुगंधी हायड्रोकार्बन्सपेक्षा अधिक सहजपणे केले जाते; बदली गटांना पाठवले जातात ऑर्थो- आणि जोडी-ओएच गटात स्थान (पहा अभिमुखता नियम). F. चे उत्प्रेरक हायड्रोजनेशन ॲलिसायक्लिक अल्कोहोल बनवते, उदाहरणार्थ C 6 H 5 OH कमी होते सायक्लोहेक्सॅनॉल. F. हे कंडेन्सेशन प्रतिक्रियांद्वारे देखील वैशिष्ट्यीकृत आहे, उदाहरणार्थ, अल्डीहाइड्स आणि केटोन्ससह, जे उद्योगात फिनॉल आणि रेसोर्सिनॉल-फॉर्मल्डिहाइड रेझिन्स, डायफेनिलॉलप्रोपेन आणि इतर महत्त्वाच्या उत्पादनांच्या निर्मितीसाठी वापरले जातात.

फॉस्फेट्स, उदाहरणार्थ, संबंधित हॅलोजन डेरिव्हेटिव्ह्जच्या हायड्रोलिसिसद्वारे, आर्यलसल्फोनिक ऍसिड ArSO 2 OH चे अल्कधर्मी वितळणे, आणि कोळसा टार, तपकिरी कोळसा टार इ.पासून वेगळे करून, विविध पॉलिमर, ॲडेसी यांच्या निर्मितीमध्ये भौतिकशास्त्र हा एक महत्त्वाचा कच्चा माल आहे. , पेंट आणि वार्निश, रंग आणि औषधे (फेनोल्फथालीन, सॅलिसिलिक ऍसिड, सॅलॉल), सर्फॅक्टंट्स आणि सुगंध. काही एफ. एन्टीसेप्टिक्स आणि अँटिऑक्सिडंट्स (उदाहरणार्थ, पॉलिमर, स्नेहन तेल) म्हणून वापरले जातात. फेरिक क्लोराईडच्या गुणात्मक ओळखीसाठी, फेरिक क्लोराईडचे द्रावण वापरले जाते, जे फेरिक ऍसिडसह रंगीत उत्पादने तयार करतात. F. विषारी आहेत (पहा सांडपाणी.).

13 अल्केनेस

सामान्य वैशिष्ट्ये

हायड्रोकार्बन्स ही सर्वात सोपी सेंद्रिय संयुगे आहेत ज्यात दोन घटक असतात: कार्बन आणि हायड्रोजन. संतृप्त हायड्रोकार्बन्स, किंवा अल्केन्स (आंतरराष्ट्रीय नाव), ही संयुगे आहेत ज्यांची रचना C n H 2n+2 या सामान्य सूत्राद्वारे व्यक्त केली जाते, जेथे n ही कार्बन अणूंची संख्या आहे. संतृप्त हायड्रोकार्बन्सच्या रेणूंमध्ये, कार्बन अणू एकमेकांशी साध्या (एकल) बंधाने जोडलेले असतात आणि इतर सर्व व्हॅलेन्स हायड्रोजन अणूंनी संपृक्त असतात. अल्केन्सला संतृप्त हायड्रोकार्बन्स किंवा पॅराफिन देखील म्हणतात ("पॅराफिन" या शब्दाचा अर्थ "कमी आत्मीयता" आहे).

अल्केन्सच्या समरूप मालिकेतील पहिला सदस्य मिथेन CH4 आहे. शेवट -an हे संतृप्त हायड्रोकार्बनच्या नावांसाठी वैशिष्ट्यपूर्ण आहे. यानंतर इथेन C 2 H 6, प्रोपेन C 3 H 8, ब्युटेन C 4 H 10 आहे. पाचव्या हायड्रोकार्बनपासून सुरू होणारे, हे नाव ग्रीक अंकावरून तयार झाले आहे, जे रेणूमधील कार्बन अणूंची संख्या दर्शवते आणि शेवट -an. हे पेंटेन C 5 H 12 हेक्सेन C 6 H 14, हेप्टेन C 7 H 16, ऑक्टेन C 8 H 18, nonane C 9 H 20, decane C 10 H 22, इ.

होमोलॉगस मालिकेत, हायड्रोकार्बन्सच्या भौतिक गुणधर्मांमध्ये हळूहळू बदल दिसून येतो: उकळत्या आणि वितळण्याचे बिंदू वाढतात, घनता वाढते. सामान्य परिस्थितीत (तापमान ~ 22°C), मालिकेतील पहिले चार सदस्य (मिथेन, इथेन, प्रोपेन, ब्युटेन) वायू आहेत, C 5 H 12 ते C 16 H 34 हे द्रव आहेत आणि C 17 H पासून 36 आहेत. घन पदार्थ.

मालिकेच्या चौथ्या सदस्यापासून (ब्युटेन) सुरू होणाऱ्या अल्केनेसमध्ये आयसोमर असतात.

सर्व अल्केन्स मर्यादेपर्यंत (जास्तीत जास्त) हायड्रोजनसह संतृप्त असतात. त्यांचे कार्बन अणू sp 3 संकरित स्थितीत आहेत, याचा अर्थ त्यांच्यात साधे (एकल) बंध आहेत.

नामकरण

संतृप्त हायड्रोकार्बन्सच्या मालिकेतील पहिल्या दहा सदस्यांची नावे आधीच दिली गेली आहेत. अल्केनमध्ये सरळ कार्बन साखळी असते यावर जोर देण्यासाठी, सामान्य (n-) हा शब्द अनेकदा नावात जोडला जातो, उदाहरणार्थ:

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3

n-butane n-heptane

(सामान्य ब्युटेन) (सामान्य हेप्टेन)

जेव्हा अल्केन रेणूमधून हायड्रोजन अणू काढून टाकला जातो तेव्हा एकल-व्हॅलेंट कण तयार होतात ज्याला हायड्रोकार्बन रेडिकल म्हणतात (संक्षिप्त R म्हणून). मोनोव्हॅलेंट रॅडिकल्सची नावे संबंधित हायड्रोकार्बन्सच्या नावांवरून व्युत्पन्न केली गेली आहेत ज्याचा शेवट आहे –an च्या जागी –yl आहे. येथे संबंधित उदाहरणे आहेत:

रॅडिकल्स केवळ सेंद्रियच नव्हे तर अजैविक संयुगे देखील तयार होतात. म्हणून, जर तुम्ही नायट्रिक ऍसिडमधून हायड्रॉक्सिल ग्रुप OH वजा केले तर तुम्हाला एक मोनोव्हॅलेंट रॅडिकल मिळेल - NO 2, ज्याला नायट्रो ग्रुप म्हणतात, इ.

जेव्हा हायड्रोकार्बन रेणूमधून दोन हायड्रोजन अणू काढून टाकले जातात, तेव्हा द्विसंवेदी रॅडिकल्स प्राप्त होतात. त्यांची नावे संबंधित संतृप्त हायड्रोकार्बन्सच्या नावांवरून देखील घेतली गेली आहेत ज्याचा शेवट -ane ने बदलला आहे -ylidene (जर हायड्रोजन अणू एका कार्बन अणूपासून वेगळे केले गेले असतील तर) किंवा -ylene (जर हायड्रोजनचे अणू दोन शेजारील कार्बन अणूंमधून काढून टाकले गेले असतील तर) . मूलगामी CH 2 = मिथिलीन म्हणतात.

अनेक हायड्रोकार्बन डेरिव्हेटिव्ह्जच्या नामांकनामध्ये रॅडिकल्सची नावे वापरली जातात. उदाहरणार्थ: CH 3 I - मिथाइल आयोडाइड, C 4 H 9 Cl - ब्यूटाइल क्लोराईड, CH 2 Cl 2 - मिथिलीन क्लोराईड, C 2 H 4 Br 2 - इथिलीन ब्रोमाइड (ब्रोमाइनचे अणू वेगवेगळ्या कार्बन अणूंशी जोडलेले असल्यास) किंवा इथाइलिडीन ब्रोमाइड (जर ब्रोमिन अणू एका कार्बन अणूशी जोडलेले असतील तर).

आयसोमर्सना नाव देण्यासाठी, दोन नामांकन मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात: जुने - तर्कसंगत आणि आधुनिक - पर्यायी, ज्याला पद्धतशीर किंवा आंतरराष्ट्रीय देखील म्हणतात (इंटरनॅशनल युनियन ऑफ प्युअर अँड अप्लाइड केमिस्ट्री IUPAC द्वारे प्रस्तावित).

तर्कसंगत नामांकनानुसार, हायड्रोकार्बन्स हे मिथेनचे व्युत्पन्न मानले जातात, ज्यामध्ये एक किंवा अधिक हायड्रोजन अणू रॅडिकल्सद्वारे बदलले जातात. जर एकाच रॅडिकल्सची सूत्रामध्ये अनेक वेळा पुनरावृत्ती झाली, तर ते ग्रीक अंकांद्वारे सूचित केले जातात: डी - दोन, तीन - तीन, टेट्रा - चार, पेंटा - पाच, हेक्सा - सहा, इ. उदाहरणार्थ:

तर्कसंगत नामकरण फारच गुंतागुंतीच्या कनेक्शनसाठी सोयीस्कर आहे.

पर्यायी नामांकनानुसार, हे नाव एका कार्बन साखळीवर आधारित आहे आणि रेणूचे इतर सर्व तुकडे पर्याय म्हणून मानले जातात. या प्रकरणात, कार्बन अणूंची सर्वात लांब साखळी निवडली जाते आणि साखळीच्या अणूंना हायड्रोकार्बन रॅडिकल सर्वात जवळ असलेल्या टोकापासून क्रमांकित केले जाते. मग ते कॉल करतात: 1) कार्बन अणूची संख्या ज्याशी रेडिकल संबंधित आहे (सर्वात सोप्या रॅडिकलपासून सुरू होणारी); 2) एक हायड्रोकार्बन ज्याची एक लांब साखळी आहे. जर फॉर्म्युलामध्ये अनेक समान रॅडिकल्स असतील, तर त्यांच्या नावांपूर्वी शब्दांमध्ये संख्या दर्शवितात (di-, tri-, tetra-, इ.), आणि रॅडिकल्सची संख्या स्वल्पविरामाने विभक्त केली जाते. या नामांकनानुसार हेक्सेन आयसोमर्स कसे म्हटले जावे ते येथे आहे:

येथे एक अधिक जटिल उदाहरण आहे:

दोन्ही पर्यायी आणि तर्कसंगत नामांकन केवळ हायड्रोकार्बनसाठीच नाही तर इतर वर्गीय संयुगेसाठी देखील वापरले जाते. काही सेंद्रिय संयुगांसाठी, ऐतिहासिक (अनुभवजन्य) किंवा तथाकथित क्षुल्लक नावे वापरली जातात (फॉर्मिक ऍसिड, सल्फ्यूरिक इथर, युरिया इ.).

आयसोमर्सची सूत्रे लिहिताना, हे लक्षात घेणे सोपे आहे की कार्बन अणू त्यांच्यामध्ये भिन्न स्थान व्यापतात. साखळीतील केवळ एका कार्बन अणूशी जोडलेल्या कार्बन अणूला प्राथमिक म्हणतात, दोनला दुय्यम, तीनला तृतीयक आणि चारला चतुर्थांश म्हणतात. तर, उदाहरणार्थ, शेवटच्या उदाहरणात, कार्बन अणू 1 आणि 7 प्राथमिक आहेत, 4 आणि 6 दुय्यम आहेत, 2 आणि 3 तृतीयक आहेत, 5 चतुर्थांश आहेत. हायड्रोजन अणू, इतर अणू आणि कार्यात्मक गटांचे गुणधर्म हे प्राथमिक, दुय्यम किंवा तृतीयक कार्बन अणूशी जोडलेले आहेत की नाही यावर अवलंबून असतात. हे नेहमी लक्षात घेतले पाहिजे.

पावती. गुणधर्म.

भौतिक गुणधर्म. सामान्य परिस्थितीत, अल्केन्सच्या समरूप मालिकेतील पहिले चार सदस्य (C 1 - C 4) वायू असतात. पेंटेन ते हेप्टाडेकेन (C 5 - C 17) पर्यंत सामान्य अल्केन हे द्रव आहेत, C 18 आणि त्याहून अधिक ते घन पदार्थ आहेत. साखळीतील कार्बन अणूंची संख्या वाढत असताना, म्हणजे. सापेक्ष आण्विक भार जसजसा वाढत जातो तसतसे अल्केनचे उकळण्याचे आणि वितळण्याचे बिंदू वाढतात. रेणूमध्ये कार्बन अणूंच्या समान संख्येसह, ब्रँच केलेल्या अल्केनमध्ये सामान्य अल्केनपेक्षा कमी उकळण्याचे बिंदू असतात.

अल्केन्स पाण्यात व्यावहारिकदृष्ट्या अघुलनशील असतात, कारण त्यांचे रेणू किंचित ध्रुवीय असतात आणि ते पाण्याच्या रेणूंशी संवाद साधत नाहीत; ते बेंझिन, कार्बन टेट्राक्लोराइड इ. सारख्या गैर-ध्रुवीय सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्समध्ये चांगले विरघळतात. द्रव अल्केन्स सहजपणे एकमेकांमध्ये मिसळतात.

अल्केनचे मुख्य नैसर्गिक स्त्रोत तेल आणि नैसर्गिक वायू आहेत. तेलाच्या विविध अंशांमध्ये C 5 H 12 ते C 30 H 62 पर्यंत अल्केन्स असतात. नैसर्गिक वायूमध्ये इथेन आणि प्रोपेनच्या मिश्रणासह मिथेन (95%) असते.

अल्केन तयार करण्याच्या सिंथेटिक पद्धतींपैकी खालील गोष्टी ओळखल्या जाऊ शकतात:

1. असंतृप्त हायड्रोकार्बन्स पासून प्राप्त. हायड्रोजन ("हायड्रोजनेशन") सह अल्केन्स किंवा अल्काइन्सचा परस्परसंवाद धातू उत्प्रेरकांच्या उपस्थितीत होतो (Ni, Pd)
गरम करणे:

CH 3 -C≡CH + 2H 2 → CH 3 -CH 2 -CH 3.

2. हॅलोजनेटेड कंडक्टरपासून तयारी. जेव्हा मोनोहॅलोजेनेटेड अल्केन्स सोडियम धातूने गरम केले जातात, तेव्हा कार्बन अणूंच्या दुप्पट संख्येसह अल्केन्स प्राप्त होतात (वर्ट्झ प्रतिक्रिया):

C 2 H 5 Br + 2Na + Br-C 2 H 5 → C 2 H 5 -C 2 H 5 + 2NaBr.

ही प्रतिक्रिया दोन भिन्न हॅलोजनेटेड अल्केनसह केली जात नाही, कारण यामुळे तीन भिन्न अल्केनचे मिश्रण होते.

3. कार्बोक्झिलिक ऍसिडच्या क्षारांपासून तयार करणे. जेव्हा कार्बोक्झिलिक ऍसिडचे निर्जल क्षार अल्कलीमध्ये मिसळले जातात, तेव्हा मूळ कार्बोक्झिलिक ऍसिडच्या कार्बन साखळीच्या तुलनेत एक कमी कार्बन अणू असलेले अल्केन्स प्राप्त होतात:

4.मिथेन मिळवणे. हायड्रोजन वातावरणात विद्युत चाप जळताना, लक्षणीय प्रमाणात मिथेन तयार होते:

C + 2H 2 → CH 4.

हायड्रोजन वातावरणात कार्बन उत्प्रेरकाच्या उपस्थितीत भारदस्त दाबाने 400-500 °C पर्यंत गरम केल्यावर हीच प्रतिक्रिया होते.

प्रयोगशाळेच्या परिस्थितीत, मिथेन बहुतेकदा ॲल्युमिनियम कार्बाइडमधून मिळवले जाते:

Al 4 C 3 + 12H 2 O = ZSN 4 + 4Al (OH) 3.

रासायनिक गुणधर्म. सामान्य परिस्थितीत, अल्केन रासायनिकदृष्ट्या निष्क्रिय असतात. ते अनेक अभिकर्मकांच्या क्रियेस प्रतिरोधक असतात: ते एकाग्र आणि वितळलेल्या अल्कलीसह एकाग्र सल्फ्यूरिक आणि नायट्रिक ऍसिडशी संवाद साधत नाहीत आणि मजबूत ऑक्सिडायझिंग एजंट्स - पोटॅशियम परमँगनेट KMnO 4 इ. द्वारे ऑक्सिडाइझ होत नाहीत.

अल्केन्सची रासायनिक स्थिरता C-C आणि C-H s-बंधांची उच्च शक्ती, तसेच त्यांच्या गैर-ध्रुवीयतेद्वारे स्पष्ट केली जाते. अल्केनेसमधील नॉन-ध्रुवीय C-C आणि C-H बंध आयनिक क्लीवेजसाठी प्रवण नसतात, परंतु सक्रिय मुक्त रॅडिकल्सच्या प्रभावाखाली होमोलाइटिक क्लीवेज करण्यास सक्षम असतात. म्हणून, अल्केन हे मूलगामी प्रतिक्रियांद्वारे दर्शविले जाते, ज्यामुळे संयुगे तयार होतात जेथे हायड्रोजन अणू इतर अणू किंवा अणूंच्या गटांद्वारे बदलले जातात. परिणामी, अल्केन प्रतिक्रियांमध्ये प्रवेश करतात जे मूलगामी प्रतिस्थापन यंत्रणेद्वारे पुढे जातात, ज्याला S R या चिन्हाने सूचित केले जाते (इंग्रजीमधून, प्रतिस्थापन रॅडिकलिक). या यंत्रणेनुसार, हायड्रोजन अणू सर्वात सहजपणे तृतीयक, नंतर दुय्यम आणि प्राथमिक कार्बन अणूंवर बदलले जातात.

1. हॅलोजनेशन. अतिनील किरणोत्सर्गाच्या किंवा उच्च तापमानाच्या प्रभावाखाली जेव्हा अल्केन्स हॅलोजन (क्लोरीन आणि ब्रोमाइन) सोबत प्रतिक्रिया देतात, तेव्हा मोनो- ते पॉलीहॅलोजन-पर्यायी अल्केन्स या उत्पादनांचे मिश्रण तयार होते. या प्रतिक्रियेची सामान्य योजना उदाहरण म्हणून मिथेन वापरून दर्शविली आहे:

b) साखळीची वाढ. क्लोरीन रॅडिकल अल्केन रेणूमधून हायड्रोजन अणू काढून टाकते:

Cl + CH 4 → HCl + CH 3

या प्रकरणात, एक अल्काइल रॅडिकल तयार होतो, जो क्लोरीन रेणूमधून क्लोरीन अणू काढून टाकतो:

CH 3 + Cl 2 → CH 3 Cl + Cl

प्रतिक्रियांपैकी एकामध्ये साखळी खंडित होईपर्यंत या प्रतिक्रियांची पुनरावृत्ती होते:

Cl + Cl → Cl 2, CH 3 + CH 3 → C 2 H 6, CH 3 + Cl → CH 3 Cl

एकूण प्रतिक्रिया समीकरण:

मूलगामी प्रतिक्रियांमध्ये (हॅलोजनेशन, नायट्रेशन), तृतीयक कार्बन अणूंवर हायड्रोजन अणू प्रथम मिसळले जातात, नंतर दुय्यम आणि प्राथमिक कार्बन अणूंवर. तृतीयक कार्बन अणू आणि हायड्रोजन यांच्यातील बंध समलैंगिक पद्धतीने (बॉन्ड एनर्जी 376 kJ/mol), नंतर दुय्यम (390 kJ/mol) आणि त्यानंतरच प्राथमिक (415 kJ) मधील बंध सर्वात सहजपणे तोडला जातो या वस्तुस्थितीद्वारे हे स्पष्ट केले आहे. /mol).

3. आयसोमरायझेशन. सामान्य अल्केन्स, विशिष्ट परिस्थितींमध्ये, ब्रँच-चेन अल्केन्समध्ये रूपांतरित होऊ शकतात:

4. क्रॅकिंग हे C-C बॉण्ड्सचे हेमोलाइटिक क्लीवेज आहे, जे गरम झाल्यावर आणि उत्प्रेरकांच्या प्रभावाखाली होते.
जेव्हा उच्च अल्केन क्रॅक होतात तेव्हा अल्केन्स आणि लोअर अल्केन्स तयार होतात, जेव्हा मिथेन आणि इथेन क्रॅक होतात तेव्हा ऍसिटिलीन तयार होते:

C 8 H 18 → C 4 H 10 + C 4 H 8,

2CH 4 → C 2 H 2 + ZN 2,

C 2 H 6 → C 2 H 2 + 2H 2.

या प्रतिक्रियांना मोठे औद्योगिक महत्त्व आहे. अशा प्रकारे, उच्च-उकळत्या तेलाचे अंश (इंधन तेल) गॅसोलीन, केरोसीन आणि इतर मौल्यवान उत्पादनांमध्ये रूपांतरित केले जातात.

5. ऑक्सीकरण. विविध उत्प्रेरकांच्या उपस्थितीत वातावरणातील ऑक्सिजनसह मिथेनचे सौम्य ऑक्सीकरण करून, मिथाइल अल्कोहोल, फॉर्मल्डिहाइड आणि फॉर्मिक ऍसिड मिळू शकते:

वायुमंडलीय ऑक्सिजनसह ब्युटेनचे सौम्य उत्प्रेरक ऑक्सिडेशन एसिटिक ऍसिड तयार करण्याच्या औद्योगिक पद्धतींपैकी एक आहे:

t°
2C 4 H 10 + 5O 2 → 4CH 3 COOH + 2H 2 O.
मांजर

हवेत, अल्केन्स CO 2 आणि H 2 O वर जळतात:

C n H 2n+2 + (3n+1)/2O 2 = nCO 2 + (n+1)H 2 O.

अल्केनेस

अल्केनेस (अन्यथा ऑलेफिन किंवा इथिलीन हायड्रोकार्बन्स) हे ॲसायक्लिक असंतृप्त हायड्रोकार्बन्स असतात ज्यात कार्बन अणूंमधील एक दुहेरी बंध असतो, जे CnH2n या सामान्य सूत्रासह एकसंध मालिका बनवतात. दुहेरी बाँडमधील कार्बन अणू sp² संकरित अवस्थेत आहेत.

सर्वात सोपा अल्केन इथिन (C2H4) आहे. IUPAC नामांकनानुसार, alkenes ची नावे संबंधित alkanes च्या नावांवरून “-ane” प्रत्यय “-ene” ला बदलून तयार केली जातात; दुहेरी बाँडची स्थिती अरबी अंकाने दर्शविली जाते.

होमोलोगस मालिका

तीनपेक्षा जास्त कार्बन अणू असलेल्या अल्केन्समध्ये आयसोमर असतात. अल्केन्स हे कार्बन सांगाड्याचे आयसोमेरिझम, दुहेरी बाँड पोझिशन, इंटरक्लास आणि भौमितिक द्वारे दर्शविले जातात.

भौतिक गुणधर्म

आण्विक वजन आणि कार्बन पाठीचा कणा लांबी सह वितळणे आणि उकळत्या बिंदू वाढतात.
सामान्य परिस्थितीत, सी 2 एच 4 ते सी 4 एच 8 पर्यंत अल्केन्स वायू असतात; C5H10 पासून C17H34 पर्यंत - द्रव, C18H36 नंतर - घन. अल्केन्स पाण्यात अघुलनशील असतात, परंतु सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्समध्ये अत्यंत विद्रव्य असतात.

रासायनिक गुणधर्म

अल्केन्स रासायनिकदृष्ट्या सक्रिय असतात. त्यांचे रासायनिक गुणधर्म दुहेरी बाँडच्या उपस्थितीद्वारे निर्धारित केले जातात.
ओझोनोलिसिस: अल्कीनचे ऑक्सिडाइझ्ड अल्डीहाइड्स (मोनोसबस्टिट्यूड व्हिसिनल कार्बनच्या बाबतीत), केटोन्स (डिसबस्टिट्यूड व्हिसिनल कार्बनच्या बाबतीत) किंवा ॲल्डिहाइड आणि केटोनचे मिश्रण (दुहेरी बंधावर त्रि-पर्यायी अल्कीनच्या बाबतीत) :

R1–CH=CH–R2 + O3 → R1–C(H)=O + R2C(H)=O + H2O
R1–C(R2)=C(R3)-R4+ O3 → R1–C(R2)=O + R3–C(R4)=O + H2O
R1–C(R2)=CH–R3+ O3 → R1–C(R2)=O + R3–C(H)=O + H2O

कठोर परिस्थितीत ओझोनोलिसिस - अल्कीनचे ऍसिडमध्ये ऑक्सीकरण केले जाते:

R"–CH=CH–R" + O3 → R"–COOH + R"–COOH + H2O

दुहेरी कनेक्शन कनेक्शन:
CH2=CH2 +Br2 → CH2Br-CH2Br

पेरासिडसह ऑक्सिडेशन:
CH2=CH2 + CH3COOOH →
किंवा
CH2=CH2 + HCOOH → HOCH2CH2OH