Химиялық қосылыстар, химиялық заттар -- бір немесе бірнеше элемент атомдарының химиялық байланысу нәтижесінде құралған заттар

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Химиялық қосылыстар, химиялық заттар - бір немесе бірнеше элемент атомдарының химиялық байланысу нәтижесінде құралған заттар.
Химиялық қосылыстар химиялық реакциялар көмегімен алынады. Қандай жолмен және қандай жағдайда алынса да таза Химиялық қосылыстардың сандық және сапалық құрамы тұрақты болады. Химиялық қосылыстарға молекуласында ковалентті байланысқан атомдары бар жай заттар да жатады (азот N2, оттек O2, сутек Н2, т. б. ) Химиялық қосылыстардың құрамы химиялық формулалар түрінде өрнектеліп, құрылымы формулалармен беріледі. Химиялық қосылыстардың негізгі қасиеті құрам тұрақтылық заңына және еселік қатынас заңына байланысты, сондықтан әрбір Химиялық қосылыстардың өзіне тән химиялық, физикалық, оптикалық, т. б. қасиеттері болады. Химиялық қосылыстар химиялық реакциялар нәтижесінде алынады. Ол түзілгенде энергия бөлінеді не сіңіріледі (Экзотермиялық реакция, эндотермиялық реакция) . Алынған қосылыстың физикалық, химиялық қасиеттерінің бастапқы алынған заттардың қасиеттерінен айырмашылығы болады (қ. Изомерия) . Химиялық қосылыстар органикалық емес (қ. Анорганикалық химия) және органикалық (қ. Органикалық химия) болып бөлінеді. Осы кезде 100 мыңнан аса органикалық емес, 3 млн-нан аса органикалық Химиялық қосылыстар белгілі.

Органикалық қосылыстар - құрамында негізгі элемент ретінде әрдайым көміртек атомы болатын химиялық қосылыстар ( көміртек оксидтері, көмір қышқылы және оның тұздарынан басқалары ) . Адам ертеден табиғи бояу, қамыс қантын, әртүрлі майларды , т. б. пайдалана білген. Көміртек атомының өзара және көптеген өзге элементтердің атомдарымен химиялық байланысқа түсуіне орай органикалық қосылыстардың саны 5 млн-нан асты. Оларға органикалық химия зерттейтін изомерия құбылысы және әртүрлі күрделі өзгерулер тән.

Табиғи органикалық қосылыстар

Табиғи органикалық қосылыстарға жататын нуклеин қышқылдары, ақуыздар, липидтер, гормондар, витаминдер, т. б. жануарлар мен өсімдіктер тіршілігінде және құрылысында маңызды орын алады.

Құрамында көміртек бар хлорциан

Органикалық қосылыстардың түрлері

Құрылымына қарай органикалық қосылыстар: ашық тізбекті ( алифатикалы ), тұйық тізбекті ( алициклді, ароматты ), гетероциклді болып негізгі үш топқа бөлінеді. Ашық тізбекті қосылыстарда көміртек атомдары тармақталған немесе тармақталмаған тізбек құрады.

Көмірқышқыл газы

Көміртек атомдарының қосылыстары

Оларға қаныққан, қанықпаған көмірсутектер, олардың туындылары спирттер, аминдер, карбон қышқылдары, т. б. жатады. Ашық тізбекті органикалық қосылыстар көп мөлшерде мұнайда, табиғи газда, аздап гидросферада кездеседі. Қаныққан көмірсутектер бензин, тұрмыстық газ құрамында және метанол, жуғыш заттар алуда, қанықпаған көмірсутектер (олефиндер) полимерлер, спирт, ацетон, ацетальдегид , т. б. алуда қолданылады. Органикалық қосылыстардың химиялық қасиеттері ондағы орынбасушы элементтің, функционалдық топтың табиғатына және жай, қос, үш байланыстардың болуына негізделеді. Органикалық қосылыстар құрамдары CH2 тобының санымен ерекшеленетін гомологтық , молекулаларында көміртек саны мен функционалдық тобы бір, бірақ қанықпағандығы өсетін изологиялық, көміртек саны бір, функционалдық тобы әртүрлі генетикалық қатарлар түзеді. Құрамына галогендер, O, S, N, металдар енуіне байланысты: галогенді, оттекті, күкіртті, азотты, металды органикалық қосылыстар деп бөлінеді. Олар халық шаруашылығының барлық салаларында кеңінен қолданылады.

Органикалық синтез

Органикалық синтез - органикалық химияның органикалық қосылыстардың түзілу жолдары мен әдістерін лаборатория және өндіріс көлемінде зерттейтін бөлімі. Органикалық синтездің дамуы органикалық заттардың құрылыс теориясы мен органикалық қосылыстардың химиялық қасиеттері туралы мағлұматтар жинақталғаннан кейін ( 19 ғасырдыңдың 2-жартысы ) басталды. Сол уақыттан бастап органикалық синтез жаңа органикалық қосылыстар алудың көзі ретінде органикалық химияның дамуында түпкілікті орын алып, зерттелетін нысандардың қатарын кеңейте түсті. Органикалық синтездің өзіндік мақсаты, тактикасы, стратегиясы және күрделі молекуланы дизайндау жолдары бар. Қарапайым молекулалардан күрделі молекула құрастыру сатылап жүреді, яғни барлық Органикалық синтезді бірнеше, кейде өте көп кезеңдерге бөледі. Осы процестің тиімділігін арттыру мақсатында соңғы жаңалықтар қолданылады. Органикалық синтез нәтижесінде хлорофиллдің, В12 витаминінің, биополимерлердің , т. б. құрамы мен түзілу әдістері белгілі болды.

Медицинада жүргізілген көміртек синтезі

Химиялық әдістердің түрлері

Органикалық синтезді іске асыру үшін: соңғы көрсеткішке жеткізетін тиімді, бір ізді, қарапайым және тура жолды таңдап алу, алынатын молекула құрамын, ондағы химиялық байланыстарды құруға мүмкіндік жасайтын әдістер жиынтығын таңдау қажет. Әдістердің негізгі үш тобы бар: 1) құрылымдық, яғни жаңа молекула құрайтын С-С байланыстарының түзілуі ( мысалы, Гриньяр, Фридель-Крафтс реакциялары) ; 2) бұзылу немесе ыдырату әдістері. Мұнда синтездегі рөлі аяқталған молекулаларды істен шығару мақсатында С-С байланыстарын бұзу қаралады ( мысалы, декарбоксилдеу, диолдардың периодты тотығуы, т. б. ) ; 3) функционалды топтарды ауыстыру. Бұл әдісте түпкілікті қосылысты сақтап қалу үшін молекулаға басқа функционалды топ енгізіледі ( мысалы, спиртті алкильгалогенидке, жай және күрделі эфирді карбонильді қосылыстарға, т. б. ) .

Галогенкөмірсутектен спирттің алынуы

Медицинадағы үлесі

Органикалық синтездің көмегімен маңызды дәрілік препараттар жасалады. Олар халық шаруашылығының барлық салаларында кеңінен қолданылады.

Органикалық қосылыстардың жіктелуі

Органикалық қосылыстардың негізі етіп көмірсутекті алады да, қалған қосылыстарды, олардың туындылары ретінде қарайды. Көміртек тізбегінің құрылысына қарай органикалық қосылыстар ашық тізбекті (алифаттық) және циклді (тұйық) қосылыстарға бөлінеді.

Ашық тізбекті қосылыстар екіге бөлінеді: қаныққан көмірсутектер (формуласы С _n H _2n+2 ) және қанықпаған көмірсутектер (формуласы С _n H _2n , С _n H _2n-2 бұлардың құрамында қос, үш байланыстар болады) .

Тұйық тізбекті қосылыстар екіге бөлінеді: карбоциклді және гетероциклді.

Карбоциклді қосылыстардың тұйық тізбегі тек көміртегі атомынан тұрады және сонымен бірге алициклді және ароматты болып екіге бөлінеді.

Гетероциклді қосылыстардың тұйық тізбегі көміртегі мен сутегі атомдарымен қоса басқа да атомдардан құралады. Гетероциклді қосылыстар түзуге көбінесе азот, күкірт, оттегі атомдары қатысады.

Органикалық қосылыстар құрамы мен құрылысына байланысты кластарға бөлінеді.

Алициклді және ароматты қатарлардың ең қарапайым өкілдері -көмірсутектер.

Егер көмірсутектердегі сутегі атомдарын басқа атомдарға не атомдар топтарына - функционалды топтарға - ауыстырса, сол қатардың басқа кластары пайда болады.

Органикалық қосылыстар кластарының химиялық өзгерістері бағытын орын басқан атомдар мен функционалды топтар анықтайды.

Орын басқан атомдары не функционалды топтары бірдей көмірсутектер және олардың туындылары гомологтық қатар түзеді. Сонымен, гомологтық қатарға құрылысы ұқсас, сондықтан химиялық қасиеттері де ұқсас, бір-бірінен СН ₂ (метилен тобы - гомологтық айырмашылық) тобына айырымы бар заттар қатары жатады.

Органикалық қосылыстардың негізгі кластары:

1. Көмірсутектер (RH) ;

2. Галогентуындылар (RHal) ;

3. Спирттер (ROH) ;

4. Жай және күрделі эфирлер (ROR; RCOOR) ;

5. Карбонильді қосылыстар - альдегидтер мен кетондар (RCHO; RCOR) ;

6. Карбон қышқылдары (RCOOH) ;

7. Аминдер (RNH ₂ ; R ₂ NH; R ₃ N),

8. Нитроқосылыстар (RNO ₂ ) ;

9. Сульфоқосылыстар (RSO ₃ H) ;

10. Металорганикалық қосылыстар (RMe) .

Осы кластарға қаныққан заттар және еселік байланыстары бар (қанықпаған) заттар кіреді.

Аналитикалық химияда органикалық реагенттерді қолданудың негізі қалаған ғалымдар

Органикалық қосылыстар органикалық және бейорганикалық қосылыстармен әрекеттесіп, аналитикалық қасиеттері бар қосылыстар түзеді. Мұндай заттарды органикалық реагенттер деп атайды.

Ертедегі заманнан бастап ғалымдар кейбір иондарды (мыс. күміс, темір) анықтау үшін табиғи органикалық қосылыстарды (уксус, хмель, камфора және т. б. ) қолданды. Табиғи органикалық қосылыстарды қолданған ғалымдардың бірі Р. Бойль болды. 19 ғасырдың басында орыс химигі В. М. Севергиннің аналитикалық химия деген еңбегі жарыққа шықты, онда ол лакмустық тинктура, фиалкалық сироп және т. б. туралы жазды. И. Берцелиус, К. Фрезениус және К. Мораның еңбектерінде де табиғи реагенттер көрсетілген.

19 ғасырдың аяғында синтетикалық органикалық қосылыстар пайдаланылды. Жиі қолданылғандары морун, флуоресценин, а-нитрозо б-нафтол, формальдоксим, а-нафтиламин, сульфоанил.

20 ғасырдағы аналитикалық химиядағы органикалық қосылыстарды қолданудың жаңа бағытының құрылуын Л. А. Чугаеваның есімімен байланыстырады. Ол бірінші рет комплексті органикалық реагент теориясын құрды. А. А. Чугаев 1905 ж. Диметилглиоксимді никельді анықтауда қолданған.

Органикалық аналитикалық химияда пайдаланудың негізін құраған орыс ғалымы М. А. Ильинский болды. Ол 1884 ж. кобальт ионын 2-нитрозо β нафтолмен анықтауды ұсынған. Сонымен қатар органикалық реагенттерді аналитикалық химияда қолдануда көп қызмет еткен совет ғалымдары И. П. Алимарин, А. К. Бабко, Ю. А. Золотов, И. М. Коренман т. б. болады.

Органикалық қосылыстардың ерекшелігі олардың түрлі иондармен өте сезгіш және талғағыш реакциялар беруі. Реакция нәтижесінде түзілген қосылыстар көбіне әр түсті болып келеді.

Органикалық реагенттерді аналитикалық химияның түрлі саласында пайдаланады: фотометрия, храмотография, гравиметрия, титриметрия әдістерінде.

Органикалық қосылыс түсі. Ауксохромды және хроформды топтар

Лиганд рөлін атқаратын органикалық молекула құрамында донор-акцепторлық байланысын түзе алатын ерекше топтар болуы тиіс және олардың аналитикалық белгілі бере алатын қабілеті болуы қажет. Бұл топтарды фукционалдық аналитикалық топтар (ФАТ) деп атайды. Фукционалды аналитикалық топтар металл иондарымен иондық және коваленттік байланыс арқылы әрекеттеседі. Органикалық қосылыстарының түсі олардың құрамына енетін хромоформды, ауксохромды топтармен анықталады. Қосылыстардың түсін сипаттайтын топтарды хроформдар деп атайды. Хромоформды топтарға мына топтар жатады: азо, нитрозо, нитро, карбонил, этенил топтар.

Хиноидты ядроны да хромоформды топқа жатқызады.

Ауксохромды топтар өздігінен органикалық қосылыстардың түсін өзгертпейді, бірақ олардың топтардың қатысында органикалық қосылыстардың түсі қоюланады немесе алуан түрлі өзгереді. Аусохромды топтарға: амино, диметил амино, гидроксил, сульфо, карбоксил жатады.

Бояғыштық құрамында негіздік топтар басым болса, онда бояғыш негізді болады, керісінше қышқылдық топтары басым болған кезде бояғыш қышқылдық қасиет көрсетеді.

Бейорганикалық катиондар органикалық реагенттермен мына функционалдық топтармен карбоксил -СООН, оксим -NOH, енолдық, гидроксил -ОН, сульфо тобымен SO3H, NH2 және Н-N-R сутегіні бөліп шығару арқылы әрекеттеседі. Мына функционалдық топтармен: оксим, амино, гидроксил, карбонил топтарының оттектерімен және тиотоптарымен координациялық байланыс арқылы әрекеттеседі.

Органикалық реагенттер мен металдар арасындағы химиялық байланыстарды табиғатына байланысты 3 топқа бөледі.

Ионды ассоциаттар
Ішкі кешенді қосылыстар
Хеллатты кешендер (сақиналы немесе циклді)

Ионды ассоциаттар органикалық бояғыштық катионмен металдың анионды қосылысы әрекеттесу нәтижесінде түзіледі. Мысалы: SbCl6, BF4, ReO4 иондарының негіздік бояғыштармен (бриллианттық, жасыл, метилді күлгін, родамин В, күлгін кристалдық) әрекеттесіп ионды ассоциаттар түзілуін қарастыруға болады. Бұл жағдайда металл ионы органикалық реагентпен әрекеттеспейді.

Кешеннің органикалық қабатқа экстракциялау шарты: ол - кешендердің электро-бейтараптығы және координациялық қанықтығы. Кешен электробейтарапты болмаған жағдайда ол органикалық қабатқа ауыспайды.

Экстракцияланатын иондық ассоциаттар негіздер және қышқылды немесе негіздік бояғыштар түзеді. Мысалы ретінде бор тетрафторатының кешенді анионының метилді көгілдірмен ассоциаты түзілуін қарастыруға болады.

Бұрын иондық ассоциаттары тек сапалық талдауда пайдаланылған. Қазіргі кезде оларды сандық талдау әдісінде кеңінен қолданады, бұл кезде ассоциат тұнбалардың органикалық еріткіштерде ерітеді. Ішкі кешенді тұздар. Бұл қосылыстар металл иондарымен қышқылдық қасиет көрсететін органикалық лигандтардың әрекеттесуі нәтижесінде түзіледі.

Бұлардың құрамына -СООН, -ОН, -N-OH, -NH2, -SO3H, =NH функционалдық топ болуы керек.

Қосылыстардың бұл түрі металл катионы тұз түзуші функционалдық топтан сутегі ионды ығыстыру нәтижесінде түзіледі, егер де органикалық лигандтың құрамында электрондонордың рөлін атқаратын бөлшек болса, онда қосылыс координациялық байланыс арқылы түзіледі. Ішкі кешенді қосылыстардың құрамына және байланыс табиғатына байланысты оларды 2 түрге жікейді:

а) электролит емес ішкі кешенді қосылыстар, яғни сыртқы сферасы жоқ кешендер. Мысал ретінде аминосірке қышқылының Cu-мен кешенін қарастыруға болады.

б) ішкі кешенді қосылыстар - электролиттер, бұлар α-органикалық қышқылдармен анионы (лимон, шарап, қымыздық, салицилат) қышқылдарының қосылыстары. Сыртқы сферада H, K, Na, яғни оң зарядталған иондар болады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.