Материал: Павлов, Борис Алексеевич. Курс органической химии учебник для химических техникумов

8. Определение молекулярного веса. Мы установили, что в мо­ лекуле вещества на 1 атом кислорода приходится 7 атомов угле­ рода и 6 атомов водорода, т. е. что состав его может быть выражен, формулой С7Н60. Но в молекулах веществ С14Н 12О2. С21Н 18О3, С28Н24О4 и т. п. на 1 атом кислорода тоже приходится 6 атомов водорода и 7 атомов углерода; эти вещества имеют одинаковый процентный состав. Следовательно, формула С7Н60 не единствен­ но возможная для нашего вещества; она является только наибо­ лее простой. Для того чтобы установить, какая из этих формул является истинной, надо определить молекулярный вес вещества. Так как атомный вес углерода 12, кислорода 16, водорода 1, то молекулярный вес вещества, формула которого С^Н60, равен

По закону Авогадро молекулярный вес равен удвоенной плот­ ности газа (или пара) по водороду: M = 2d.

Так, в нашем примере, если плотность пара по водороду будет равна 53, то молекулярный вес вещества равен 106 и его фор­ мула будет СтНеО; если плотность пара по водороду окажется равной 106, то молекулярный вес равен 212 и формула вещества будет С14Н 120 2 и т. д.

В том случае, если вещество в пар не превращается, молеку­ лярный вес определяют по повышению температуры кипения или по понижению температуры замерзания раствора вещества в определенном растворителе.

Элементарный анализ и определение молекулярного веса по­ зволяют, таким образом, установить лишь общую «молекуляр­ ную» формулу. Для большинства типичных неорганических ве­ ществ химический анализ на этом заканчивается. В органической химии одной молекулярной формуле почти всегда отвечает много веществ, различных по физическим и химическим свойствам («изо­ меров»). Молекулы этих веществ отличаются порядком связи атомов: они имеют разное «химическое строение». Что такое хи­ мическое строение и каковы методы его определения, мы узнаем из следующего раздела.

III.ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ

9.Теория радикалов и теория типов. В 1861 г. профессор Ка­

занского университета Александр Михайлович Бутлеров впервые высказал основные идеи теории химического строения органиче­

ских соединений. Чтобы уяснить себе значение созданной А. М. Бутлеровым теории химического строения, необходимо по­ знакомиться с теоретическими воззрениями в органической химии в период, предшествовавший созданию бутлеровской теории.

Одной из первых теорий органической химии было учение Берцелиуса об электрохимическом дуализме (1820—1840). При­

30 Введение

чину химического сродства Берцелиус отождествлял с притяже чием частиц, несущих разноименные электрические заряды. .Но декула сложного вещества состоит из двух частей, заряженных противоположными зарядами. Такое воззрение возникло из на блюдений над электролизом солей, кислот, оснований Самый? электроотрицательным элементом считался кислород, атомы ще­ лочных металлов—самыми положительными. Сера, соединившис:- с кислородом, давала серный ангидрид S 0 3—молекулу с преоё изданием отрицательных зарядов. В окислах металлов—натри’/ и калия—имеется избыток положительных зарядов. Отсюда еле

(МазО) • (SO3). Пропуская в раствор этой соли постоянный элек греческий ток, мы производим разложение вещества на исходную

Большинство органических соединений не проводит тока в рас творах. Таким образом, объяснение их строения с точки зрениг электрохимического дуализма встречало большие трудности. Од нако Берцелиус. упорно утверждал, что и каждое органическое соединение, подобно неорганическим солям, слагается из двух сложных радикалов, несущих разноименные электрические зари ды. Такие органические сложные радикалы могут существовать в свободномсостоянии подобно окиси кальция СаО, серному ан шдриду S 0 3 и др.

Отыскание, изучение и выделение таких сложных радикале?-' представлялось одной из важнейших научных задач органиче екой химии.

По мере изучения органических соединений все большее большее число наблюдений не находило себе объяснения с точки зрения этой теории радикалов. Ей на смену пришла так называе­ мая унитарная теория Жерара*—Лорана (1840—1860). Молеку­ ла органического соединения, как утверждало новое учение, не слагается из определенных противоположно заряженных частей,

апредставляет собой единое целое. При реакциях двойного об­ мена, наиболее типичных для органических соединений, молекулы распадаются на остатки, возникающие лишь в процессе реакции,

ане существовавшие заранее в исходных молекулах и не спс еобные к существованию в свободном состоянии. По характерным

* Шарль Жерар (Ch Gerhardt) французский химик (1816— 1856) Ро лился и работал в Страсбурге. Совместно с А. Лораном (1807— 1853) являете/ создателем унитарного учения, теории типов и оригинальной систематики органических соединений Из его экспериментальных работ отметим получе­ ние смешанных ангидридов кислот, получение замещенных амидов (форм анилид, ацетанилид, бензанилид и др.) и сульфонамидов.

химиков господствовало убеждение, что соединение С2Нб может существовать в виде двух изомерных соединений:

Таким образом, первоначально признавали, что органические соединения аналогичны по своим свойствам неорганическим,т. е. соединениям, реально существующим. Вскоре, однако, были от­ крыты органические соединения, не укладывающиеся по свойст­ вам в эти простые типы. К таким соединениям относится, напри­ мер, глицерин, в молекуле которого содержится не один водный остаток ОН, а три. В молекуле гликоля содержится два водных остатка. Диамины состоят как бы из двух соединенных молекул аммиака.

Пришлось допустить существование «кратных типов»:

Теперь как бы признавали реальное существование органиче ских соединений, соответствующих удвоенной воде, удвоенному хлористому водороду и др„ т. е. неорганическим веществам, ко торые уже реально не существуют.

Были открыты новые, более сложные органические соедине­ ния, которые следовало бы относить к двум различным типам, на­ пример хлоруксусная кислота, вступающая в реакции то по типу воды, то по типу хлористого водорода. Так возникло учение о

«смешанных типах»:

Н

Н }О

смешанный тип воды и хлористого водорода (на примере хлоруксусной кислоты)

При действии аммиака на хлоруксусную кислоту получается ами­ ноуксусная кислота, которую приходится относить к. смешанному типу воды и аммиака: