Контрольная работа: Класична теорія будови речовини

2. Обидва ізомери є оптичними антиподами.

3. Право (+) і ліво (–) обертаючі ізомери відрізняються реакційною здатністю відносно інших оптично активних реагентів.

4. Ці ізомери виявляють різну фізіологічну дію на живі організми.

5. При змішуванні рівнополярних кількостей (+) і (–) ізомерних форм утворюються оптично неактивні сполуки, які називаються рецематами .

При наявності в молекулі органічної речовини n асиметричних вуглецевих атомів кількість оптичних ізомерів виражається формулою: 2ⁿ , де n – число асиметричних атомів у молекулі. У молекулі молочної кислоти міститься один асиметричний атом С*, тому повинні існувати два (2¹ = 2) просторових ізомери цієї кислоти:

(+) – яблучна кислота (–) – яблучна кислота.

4. Геометрична , або цис-транс-ізомерів – це вид просторової ізомерії , коли ліганди по різному розміщені в просторі відносно площини подвійного зв’язку. Даний вид ізомерії властивий алкенам, у молекулах яких два атоми вуглецю з подвійним зв’язком сполучені з одинаковими або різними лігандами і зумовлений відсутністю вільного обертання навколо зв’язку С = С. У випадку, коли однакові радикали розміщуються в просторі по один бік від площини подвійного зв’язку утворюється цис-конфігурація. Якщо ці радикали розміщені по різні боки від площини подвійного зв’язку – утворюється транс-ізомер. Наприклад:

цис-бутен-2 транс-бутен-2.

Геометричні ізомери відрізняються фізичними і хімічними властивостями. Молекули цис-ізомерів мають центр і площину симетрії, а транс-ізомери – тільки центр симетрії. У транс-ізомерів дипольний момент рівний нулю, а цис-ізомери мають певий дипольний момент.

Теорія електронних зміщень . У молекулах органічних сполук, як правило, реалізується ковалентний зв ’язок , який може бути полярним і неполярним . В неполярних ковалентних зв’язках область максимальної електронної густини розташована на одинаковій віддалі від ядер обох атомів. Полярний характер ковалентного зв ’язку характеризується тим, що область максимальної електронної густини зміщена до ядра одного з атомів. Полярність зв ’язку оцінюють виходячи переважно з величини дипольного моменту молекули. Дипольний момент молекули μ є добутком абсолютного значення заряду q на віддаль l між центрами ваги всіх позитивних і негативних зарядів молекули: μ = q · l . Дипольний момент вимірюється в дебаях (D) або в кулон-метрах (Кл.м). 1D = 3,34 · 10^–3 Кл.м. Дипольний момент – векторна величина. Дипольний момент молекули, яка має кілька полярних зв’язків, виражається векторною сумою дипольних моментів окремих зв’язків.

Важливою характеристикою хімічних зв’язків є їх полярність і поляризованість . Поляризованість зв ’язку – це його здатність змінювати свою полярність під дією зовнішнього електромагнітного поля.

У молекулах органічних речовин під впливом наявних у них різних за своєю природою атомів або груп атомів відбувається перерозподіл електронної густини хімічних зв’язків. У симетричній молекулі, яка складається з подібних за електронегативністю атомів, електронна густина розподілена рівномірно. Якщо молекула побудована з різних за електронегативністю атомів, то в цьому випадку відбувається зміщення електронної густини в бік атома, або групи атомів з більшою електронегативністю.

Здатність певної групи атомів або окремого атома викликати зміщення електронної густини вздовж s -зв’язків під впливом різних за своєю природою атомів або груп атомів за рахунок електростатичної індукції називається індукційним ефектом (І-ефект):

І+ – якщо атом або група атомів викликають зміщення електронної густини від себе на сусідні зв’язки (відштовхують від себе електронну густину);

І– – атом або група атомів відтягують електронну густину сусідніх зв’язків на себе.

+І-ефект виявляють:

а) елементи менш електронегативні ніж вуглець;

б) група атомів з певним негативним зарядом. У цьому випадку +І-ефект зменшується при збільшенні електронегативності атомів:

в) алкільні групи зменшують +І-ефект в ряду: (Н₃ С)₃ С– > (Н₃ С)₂ СН– > CН₃ –CН₂ – > H₃ C –.

–І-ефект виявляють елементи більш електронегативні ніж вуглець. Цей ефект мають групи з семіполярним зв’язком:

а також групи з подвійним зв’язком >С = О; С = N – R. –І-ефект залежить також від гібридизації атома. Наприклад: електронегативність вуглецю найбільше в sp-гібридизованому стані, а найменше в sp^s -гібридизованому стані.

У молекулах з подвійним зв’язком атоми і групи атомів з позитивним та негативним індукційним ефектом викликають зміщення (поляризацію) p-електронної густини цих зв’язків. Наприклад:

Під впливом метильної групи, яка має +І-ефект, відбувається зміщення електронів p-зв’язку у бік кінцевого незаміщеного вуглецевого атома і на ньому виникає надлишок -ної густини.

Ненасичені сполуки, у яких чергуються прості і подвійні або потрійні зв’язки, як наприклад, бутадієн – 1,3 у хімічних реакціях поводять себе своєрідно. Під час деяких реакцій приєднання такі подвійні зв’язки виявляють себе як єдине ціле. У зв’язку з цим виникло уявлення, що такі подвійні зв’язки між собою сполучені, тобто знаходяться у спряженому стані.