3. Аҳамияти пайванди кимиёвӣ

Мавзӯъ: Сохтори фазоии молекулаи пайвастҳои органикӣ

Нақша:

1. Молекулаҳои органикӣ
2. Дар карбогидридҳои сероб атоми карбон
3. Сохтори тетраэдрии атомҳои карбон

Молекулаҳои органикӣ, ба монанди ҳама ҷисмҳои моддӣ, объектҳои сеченака мебошанд. Омӯзиши сохти фазоии молекулаҳо ва таъсири он ба хосиятҳои физикӣ, химиявӣ ва физиологии моддаҳо бо яке аз соҳаҳои химия — стереохимия машғул аст. Ин илм дар инкишофи назарияи химияи органики роли бузург бозида, дурустии бисьёр нуктахои онро тасдик намуд.

Ҳатто дар давраи офариниши назарияи А.М.Бутлеров идеяи ҷойгиршавии фазоии атомҳо дар молекула ба бартараф намудани зиддиятҳои зиёд мусоидат намуд. Масалан, агар формулаи сохтории метан, ки мо онро аксар вақт истифода мебарем (формули ҳамвор) ҷойгиршавии воқеии атомҳоро дар молекула ифода карда бошад, пас барои ду метан ивазшаванда ду изомерро метавон муаррифӣ кард:

Аммо, ин ба таври таҷрибавӣ тасдиқ карда нашудааст. Бо ягон ивазкунанда танҳо як модда ба даст меояд. Ин маънои онро дорад, ки молекулаи метан наметавонад ҳамвор бошад. Баъдтар, ба он сохтори тетраэдрӣ мансуб карда шуд.

Ҳама моддаҳои органикӣ сохтори фазоӣ доранд - ҳам оддӣ ва ҳам хеле мураккаб. Аммо бо вучуди бисьёр будани гуногунии моддахои органики, молекулахои онхо танхо меъмории худ, геометрияи фазой худро доранд, ки ба андозаи зиёд хосиятхои физикию химияви, самт ва суръати реаксияхоро муайян мекунанд. Сохти фазой молекулахо низ ба хосиятхои физиологии моддахо таъсири калон мерасонад. Аз ин рӯ, омӯзиши сохтори фазоии молекулаҳо муҳим аст.

Сохтори фазоии пайвастагиҳои органикӣ пеш аз ҳама бо хусусиятҳои стереохимиявии атоми карбон алоқаманд аст. Ин хусусиятхо, дар навбати худ, ба навъи гибридизатсия (холати валенти)-и атом вобастаанд.

Кушиш мекунем, ки сохти фазой намояндагони аввалин ва асосии карбогидридхои сершуда ва сернашуда — метан, этан, этилен ва ацетиленро аз руи навъи гибридшавии атомхои карбон нишон дихем.

Дар карбогидридҳои сероб атоми карбон дар ҳолати якуми валентӣ қарор дорад (е^-гибридизатсия). Он дорои чор орбиталҳои s-гибридӣ мебошад, ки қодиранд бо орбиталҳои 1s чор атоми гидроген такрор шаванд. Молекулаи метани CH4 дар натиҷаи чунин такроршавӣ чӣ гуна хоҳад буд? Ҷойгиршавии оптималии чаҳор пайванди якхела чунин хоҳад буд, ки онҳо дар байни худ кунҷи 109°28' ташкил медиҳанд. Ба ибораи дигар, молекулаи метан тетраэдр хоҳад буд, ки дар марказ атомҳои карбон ва дар қуллаҳо атомҳои гидроген доранд (расми 11). Ин сохтори метан бо маълумоти таҷрибавӣ мувофиқат мекунад.

Вақте ки молекулаи этан H3C–CH3 ба вуҷуд меояд, яке аз чор орбиталҳои гибридии sp3-и атоми якуми карбон бо ҳамон орбитали атоми дуюми карбон ба ҳам мепайвандад ва пайванди карбон-карбонро ташкил медиҳад. Қисми боқимондаи орбиталҳои гибридии s3 (сето аз ҳар як атоми карбон) ҳангоми ба ҳам омадан бо 1s орбиталҳои атомҳои гидроген шаш пайванди

Ба вучуд омадани молекулаи метан бо рохи такрор кардани чор "^-гибридии орбиталхои атоми карбон бо 1"-орбитали атомхои гидроген. Сохтори тетраэдрӣ

ташаккули молекулаи этан; (7-пайванди байни атомҳои карбон дар натиҷаи ба ҳам омадани ду «орбитали p-гибридӣ ба вуҷуд меояд. Дар расм пайвастшавии қуллаҳои ду тетраэдра нишон дода шудааст.
Расми 12. Схемаи пайдоиши молекулаи этан; (7-пайванди байни атомҳои карбон аз сабаби ба ҳам омадани ду "p3-орбиталҳои гибридӣ ба вуҷуд меояд. Дар расм пайвасти қуллаҳои ду тетраэдра нишон дода шудааст.
Пайванди C-C cr-ро дар натиҷаи пайвастани ду тетраэдра дар қуллаҳо муаррифӣ кардан мумкин аст. Дар ин ҳолат системаи мобилӣ ба вуҷуд меояд, ки дар он ҳарду тетраэдра дар атрофи меҳваре, ки атомҳои карбонро мепайвандад, нисбат ба ҳамдигар озод гардиш мекунанд. Ин, дар навбати худ, маънои онро дорад, ки атомҳои гидроген (ё дигар ивазкунандаҳо) дар кунҷҳои боқимондаи ду тетраэдра ҷойгиранд, ки дар фазо мавқеи қатъии муайян ва устуворро ишғол намекунанд. Аз ин рӯ, дар карбогидридҳои серғизо, ки дар онҳо атомҳои карбон пайвастанд (бо 7-пайвандҳо), изомерҳои фазоӣ (стереоизомерҳо) ҷудо карда намешаванд.

Сохтори тетраэдрии атомҳои карбон ба он оварда мерасонад, ки дар карбогидридҳои сершуда онҳо бо хати рост пайваст нашудаанд (чунон ки онҳо одатан барои қулай будан дар формулаҳои сохторӣ тасвир шудаанд), балки сохтори «зигзаг»-ро (шакли дандонҳои арра) ташкил медиҳанд. Сабаби ин дар молекула нигох доштани кунчхои алока (109°28') мебошад (расми 13).

Дар молекулаи этилен H2C=CH2, дар муқоиса бо карбогидридҳои сероб, атоми карбон дар ҳолати дуюми валентӣ қарор дорад (гибридизатсияи sp2). Дар ин ҳолат, яке аз се орбиталҳои гибридӣ бо ҳамон орбитали атоми дуюми карбон ба ҳам мепайвандад. Дар натиља њосилшавии карбон-карбон (7-пайванд) ба амал меояд.Ду орбитали дигари гибридии атомњои якум ва дуюми карбон, ки бо ls-орбиталњои атомњои гидроген ба њам мепайвандад, чор пайванди (7-С-Н) ба вуљуд меояд. Онњо нисбї љойгир шудаанд. ба хамдигар дар кунчи 120° Мувофики sp2-

Намуди умумии занҷири карбон дар алканҳо
Райс. 13. Намуди умумии занҷири карбон дар алканҳо

гибридизатсия, ҳар як атоми карбон як орбитали бетағйир (ғайригибридизатсияшуда) 2p-ро нигоҳ медорад. Меҳварҳои онҳо ба ҳамвории орбиталҳои гибридӣ перпендикуляр мебошанд (ниг. расми 9). Ин орбиталхо бо хамдигар такрор шуда, пайванди сифатан нав — пайванди м-ро ташкил медиханд. Ҳамин тариқ, дар молекулаи этилен шаш пайванд мавҷуд аст: панҷ <7-пайванд (як С-С ва чор С-Н) ва як м-пайванд (расми 14). Дар хотир доред: пайванди дукарата дар молекулаи этилен на дучандшавии оддии як пайванд, балки омезиши пайвандҳои о ва к мебошад.

Нақшаи ҷойгиршавии мутақобилаи пайвандҳои О- ва r- дар молекулаи этилен

Райс. 14. Схемаи љойгиршавии њамдигарии пайвандњои О- ва r- дар молекулаи этилен.

Нақшаи ҷойгиршавии мутақобила (7- ва t-пайвандҳо дар молекулаи ацетилен

Райс. 15. Схемаи љойгиршавии мутаќобила (7- ва t-пайвандњо дар молекулаи ацетилен.

Дар ацетилен, HC=CH, атоми карбон дар ҳолати сеюм валентӣ қарор дорад (sp-гибридизатсия). Пайванди муқаррарии
Ин мисолхо имконияти пешгуй кардани сохти фазой молекулахои органикиро дар асоси холати валентии атомхои карбон нишон доданд. Бояд гуфт, ки дар ин маврид мо кушиш кардем, ки сохти моддахои хеле оддиро мукаррар кунем. Бо вуҷуди ин, стереохимияи муосир вариантҳои гуногуни ҳисобҳои кимиёвии квантиро дорад, ки имкон медиҳад шаклҳои фазоӣ боэътимоди молекулаҳои мураккабтар пайдо карда шаванд.

Стереохимия инкишофи худро аз васеъ истифода бурдани усулҳои тадқиқоти физикӣ-химиявӣ дорад. Имконияти реалии бевоситаи тачрибавии исботи бисьёр нуктахои ин илм вучуд дошт. Чунин усулхои тадкикотй, монанди дифракцияи рентгенй ва электронй, спектроскопияи инфрасурх ва ультрабунафш, спектроскопияи резонанси магнитии ядрой (ЯМР), усули моментхои диполй, усули дисперсияи аномалии рентгенхо роли махсус мебозанд. Баъзе аз ин усулҳо имкон доданд, ки дарозии пайвандҳои химиявӣ (масофаи байни атомҳо) ва кунҷҳои пайванд бо дақиқии зиёд муайян карда шаванд. Маълумотхое, ки бо ин рох ба даст оварда шудаанд, ба хулосахое, ки дар асоси концепцияхои стереохимиявй бароварда шудаанд, комилан мувофиканд. Масалан, тахмине, ки кунҷҳои пайвандҳо ва дарозии пайвандҳо дар модели тетраэдралӣ метавонанд тағир ёбанд, агар ивазкунандаҳои гуногун ба атоми марказии карбон пайваст шаванд, пурра тасдиқ карда шуд. Дар ҳақиқат, вақте ки як атоми гидроген дар молекулаи метан бо хлор (хлорометан CH3CI) иваз карда мешавад, кунҷи байни пайвандҳои H~O-H на 109° 28' (чун дар метан), балки 110° 13' аст. Бо ивазшавии минбаъдаи се атоми гидроген бо хлор (трихлорометан CHCI3), кунҷи байни пайвандҳои C1–C–C1 аллакай 112° аст. Тетраэдр номунтазам мегардад.

Ҳангоми омӯзиши химияи органикӣ мо аксар вақт ба чунин факт дучор мешавем, ки расмҳои ҳамвории молекулаҳо имкон намедиҳанд, ки сохтори фазоии онҳоро ба таври кофӣ равшан тасаввур кунем. Барои ин одатан моделҳои молекулавӣ истифода мешаванд, ки метавонанд се намуд бошанд: моделҳои тетраэдралӣ, шар-ва-чӯб ва сеченака (масштаб) Бриглеб (ниг. боби I, фасли 1.1).

Адабиётҳо

1. Фигуровский Н.А. Кимиёи таърихии "Просвешщение" -1979.

2. Соловьев Ю.И.Кимиёи таърихӣ-М. Просвещения 1978.
3. Азимов А. Краткая кимиёи таърихӣ - М. Мир 1983.
4. Насимов А.М. Таърихи кимиё - С. СамМУ, 2004
Ихтиёрӣ
1. Третяков Ю.Д. ва дигарон. Кимиё ва савременност-М., Просвещениение 1985.
2. Яровинская Т.С. - Кимиё. Как она начиналас - Тошкент, Муаллим, 1988.
Сомонаҳо аз таърихи кимиё.
1. http://www.frcu.eun.eg/www/universities/html/hamed2.htm
2.http: /nobelprizes.com/chemistry/ chemistry.html
3. https: //jchemed.chem.wisc.edu/JCEWWW/features/echemists/bios.html
4. http://www.levity.com/alchemy/islam.html
5.http: //www.spaceship-earth.de/Hosci.htm

Мавзӯъ: Намудҳои изомерияи геометрӣ

Нақша: