1. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
Органическая химия как
наука.
Органическая химия – это наука, изучающая
соединения углерода, или её ещё называют химией
соединений углерода.
Название «органическая химия» возникло ещё в
середине XIX века, когда все соединения получались
исключительно из растительных и животных организмов.
В то время на химиков давила виталистическая догма. По
всему миру организовывались международные
конференции, например, в 1860 году в городе Карлсруэ
итальянский ученый Канниццаро реанимировал закон
Авогадро.
В основе современной органической химии лежит
теория строения органических соединений (теория
А.М. Бутлерова). http://arkadiyzaharov.ru/studentu/chto-delat-
studentam/organicheskaya-ximiya/

2. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
Основные положения теории строения
органических соединений Бутлерова.
1. Атомы в молекулах соединяются в определённом
порядке в соответствии с их валентностью. Порядок
связи атомов называется строением.
2. Свойства веществ зависят не только от того, какие
атомы и в каком количестве входят в состав молекулы,
но и от их расположения. До Бутлерова в химии
господствовала догма: «Состав определяет свойства».
Эта догма ставила в тупик объяснение таких явлений
как изомерия. В то же время в органической химии
обнаружили, что одному составу соответствовало
несколько разных веществ. Такое явление получило
название изомерия.

3. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
После деятельности Бутлерова появилась другая
догма: «Строение вещества определяет его свойства».
В органической химии: В неорганической химии:
Состав
Состав – строение – свойства
Строение
Свойства
3. Атомы в молекулах (или группы атомов) взаимно
влияют друг на друга, от чего собственно зависит
реакционная способность в целом.

4. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
До Бутлерова существовали две теории:
Теория радикалов Теория типов
(автор Дюма) (автор Жерар)
Теория радикалов основана на представлении о
том, что органические вещества существуют в виде
установленных группировок, неизменно переходящих
из одного соединения в другие, которые назывались
радикалами.
В теории типов органические соединения
производятся от определённого родоначальника
неорганического вещества.

5. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
Отличие теории радикалов и теории типов
состояло в том, что Бутлеров, несмотря на то, что
пользовался старыми обозначениями, он предавал
совершенно новый смысл химическому мировоззрению.
Химическая формула – это формула строения (по
Бутлерову). Она отображает не только состав, но и
порядок.
В современной химии получили широкое
использование 3 типа формул:
1.Эмпирические СН4 , С2Н6 , С2Н4 . Эмпирические
формулы отображают состав.
H Тип СH3
Диметил
H водорода СH3
С2H3O Тип H
водорода O Вода
H H

6. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
2. Структурные формулы отображают не только
состав, но и порядок взаимной связи.
H H H
H С H H С С H
H H H
Метан Этан
H H
С С
H H
Этилен

7. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
3. Электронные формулы, в них чёрточка
заменяется парой электронов. Чёрточка символизирует
ковалентную химическую связь. Число чёрточек,
соединённых с данным атомом, должно соответствовать
∙∙
его валентности.
∙∙
H H H
∙∙ ∙∙ ∙∙
H С H H С С H
∙∙
∙∙
∙∙
∙∙
∙∙
∙∙ ∙∙ ∙∙
H H H
Метан Этан

8. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
Характеристические валентности
элементов
Элемент C H O N Cl S
Характерная
4 1 2 3 1 2
валентность
Возможны также случаи, когда валентность может не
совпадать с характеристической.
+
+ H O H
N
H

9. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
Электронный октет. Формулы Льюиса.
Ещё в 1916 г. Льюисом было выдвинуто
представление о ковалентной связи как
обобществленной паре электронов, а также о восьми
электронной оболочке (электронном октете).
Комбинация из восьми электронов рассматривается
как весьма стабильная.
В соответствии с этими представлениями при
образовании молекул из атомов второго периода
происходит заполнение внешней (валентной)
электронной оболочки с образованием октета,
состоящего из 4-х электронных пар, которые могут
образовать ковалентные связи или находиться в виде
неподелённых пар электронов.

10. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
ПРАВИЛО ОКТЕТА
«Атомы химических элементов стремятся к
достижению такого состояния, в котором их внешняя
электронная оболочка содержала бы 8е».
Оболочка из 8е (электронный октет) очень
устойчива. Подтверждением этому служит высокая
химическая инертность атомов благородных газов, для
которых: …ns2np6.
ПРАВИЛО ОКТЕТА
«Атомы химических элементов стремятся к
образованию химических связей, т.к. это позволяет им
приобрести электронную конфигурацию атомов
благородных газов»

11. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
Октетная модель Льюиса оказалась удачной для
описания строения органических соединений (большая
часть которых построена из атомов элементов второго
периода).
В основу составления структур (формул) Льюиса
положен принцип: у всех элементов (кроме водорода) в
валентной оболочке должно быть восемь электронов (4
пары).
В подобных формулах валентные электроны
обозначают точками (иногда пару электронов ─
черточкой).
Cl Cl
Cl C Cl Cl C Cl
Cl Cl

12. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
Структуры Льюиса
Структуры (формулы) Льюиса представляют собой
электронные формулы, записанные с выполнением
требования правила октета. Правило октета. Правило
октета Льюиса требует, чтобы в валентной оболочке
каждого атома в структуре имелось 8 электронов.
Исключением служит водород, у которого наблюдается
не октет, а дублет.
:
CCl4 :Cl :
:
:Cl :
..
. С . Cl:
:
:
: :
: :
:Cl . . - структура Льюиса или :Cl С Cl:
..
:
:
: Cl :
: Cl :
:
:
.
A . B A. + .B - гомолитический разрыв
. .
A .B A + .B−
+
- гетеролитический разрыв

13. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
(практическое занятие)
Задание:
Напишите структуры Льюиса для каждого из
приведенных ниже соединений. Поставьте на всех
атомах, которые не являются нейтральными, заряды
соответствующего знака.
1. аммиак 10. BF4
2. нитрит аммония 11. P4
3. цианистый водород 12. оксид азота NO
4. озон (угол О-О-О 120°) 13. азотистоводородная кислота
5. хлорная кислота NH3
6. H2O2 14. N2O (угол N-N-O 1800)
7. NH2OH 15. CH3CO2CH3
8. трехокись серы 16. (CH2)5C(CHO)2
9. H2SO4
17. (CH3)C(CN)CH2Cl

14. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
Напишите, приведенные ниже формулы
в
виде структур Льюиса
1. CH3 ─ Br 12. PCl3
2. CH3 ─ S ─ Cl 13. (CH3)3PO
3. Cl ─ C ≡ N 14. CaCO3
4. HN = NH 15. H2C2O2
5. (Cl)2C = O
16. CH2 = CHCl
6. H3C ─ O ─ C(O) ─ O ─CH3
17. CH2CCl2
7. H2N ─ C(S) ─NH2
18. HC ≡ C ─ C ≡ CH
8. CH3OH 19. BrCN
9. CH3CH2OH 20. (CH3)2C = O
10. CH3NO2 21. CH2NH
11. HCOOH

15. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
Примеры структур Льюиса:
:O:
: : .. ..
: :
а) H : O : O : H б) : N N: в) H O S O H
.. ..
:O:
:
:O:
г) -O S O-
: :
: :
: :
:O:
:
(на этом примере следует отметить 2 момента):
1. Правило октета соблюдается у элементов первого
и второго периодов. Для элементов больших периодов
(например S- и P-элементы) оно соблюдается не
всегда.

16. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
Т.к. органические вещества состоят из С, H, N, O, Cl,
то правило октета для них соблюдается очень хорошо,
для неорганических частиц оно может нарушаться, т.к.
у d- и f-элементов также могут принимать участие
электроны предвнешних энергетических уровней.
2.Второй момент связан с недостатком
изобразительных средств структурной теории, имея в
виду, что в случае таких частиц как SO42- на самом
деле можно предложить не одну, а несколько структур
Льюиса; в подобном случае эти структуры будут
показывать некие предельные,
( канонические, граничные) структуры, которые на
самом деле не реализуются.
Реальная частица представляет собой гибрид из
граничных структур.

17. Концепция резонанса
..
:
:
:O: :O: :O:
.. .. .. .. .. ..
: O S O.
: : :
:O S O: O S O .
.. .. .. .. ..
:O: : O. :
. :O:
..
:
.. ..
:
:O: :O: :O:
.. .. .. .. .. S ..
O S O: :O S O
: :
O S O:
:
.. .. .. .. .. ..
:..:
O :O: :O:
:
:
2-
Согласно теории резонанса, реальные ионы SO4
представляют собой эти шесть граничных структур:
:O: 2-
.. ..
O S O
.. ..
:O:

18. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
Классификация органических соединений.
Существуют различные принципы классификации
органических соединений с точки зрения строения
углеродного скелета органические соединения можно
разделить на 2 большие группы:
1. Соединения с открытой цепью углеродных
атомов (их называют соединения жирного ряда)
С С С С С

19. КЛАССИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ
СОЕДИНЕНИЙ.
2. Соединения с замкнутой углеродной цепью
(их называют циклическими):
Гетероциклические
Карбоциклические
(циклы содержащие
(в цикле только атом «С»)
двухва-лентный элемент
(O, S, N)
Алициклический Ароматический
ряд ряд
СH2 СH
H2С СH2 HС СH N
H2С СH2 HС СH H
циклогекса бензол пиррол
СH2 н СH

20. КЛАССИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ
СОЕДИНЕНИЙ.
Каждый из этих рядов может подразделяться на классы
в зависимости от функциональных групп.
КЛАССЫ
1. R – H - углеводороды (Сn H2n+2 , Сn H2n , Сn
H2n-2)
2. R – Hal – галогенопроизводные
3. R – OH – спирты R–C–R
4. R – COOH – карбоновые кислоты О
6. RR – COH – кетоны
5. – C – R – альдегиды
7.R – O – R , R – COOR – простые и сложные эфиры
8. R – NH2 , R – NH – R , R – N – R - амины
9. R – NO2 – нитросоединение

21. ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Органические соединения обладают целым рядом
особенностей, которые отличают их от других:
многообразие, явление гомологии, изомерия,
исключительно ковалентный характер химической
связи, высокая биологическая роль (например,
ферменты, гормоны, белки, углеводы и др. важнейшие
биомолекулы).
В наше время, как известно, число органических
соединений приближается к 15 миллионам.
КАКОВЫ ПРИЧИНЫ МНОГООБРАЗИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ
СОЕДИНЕНИЙ?
Причин много, но все они связаны как и другие
вышеперечисленные особенности с особенностями
строения атома углерода.
1. Атомы углерода способны образовывать прочные
ковалентные связи, соединяясь не только с атомами
других элементов, но и между собой, образуя длинные
цепи и циклы.

22. Причины многообразия органических соединений
(продолжение)
2. Четырёхковалентность атома углерода, что приводит
к разветвлению углеродных цепей и к увеличению
многообразия более сложных структур.
3. Способность атома углерода образовывать кратные
связи (двойные и тройные). Для атома углерода возможно
существование нескольких гибридных состояний.
Гибридизация атомных орбиталей – смешивание разных
по форме и энергии орбиталей, в результате чего
возникают новые орбитали, но с одинаковой формой и
энергией.
Гибридные орбитали принимают участие только в
образовании σ-связи.
sp3- гибридизация sp2- гибридизация sp- гибридизация

23. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
ГИБРИДИЗАЦИЯ АО УГЛЕРОДА
sp3 sp2
sp
180◦
109,4◦ 120◦

24. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ГИБРИДИЗАЦИИ . .
.. .. .. .. :O:..
.. .. +
д) H O N O е) O С O
.. .. з) H O N O
.. .. .. ..
Найдём тип гибридизации атомов углерода и
кислорода в молекуле CO2.
1. Подсчитывают суммарное число объектов, с
которыми связан данный атом, понимая под объектами
другие атомы, окружающие данный атом, а также
неподелённые электронные пары.
2. Если суммарное число таких объектов равно «4», то
данный атом находится в sp3-гибридном состоянии, если
«3», то – sp2 – гибридном состоянии, если «2», то – sp.
sp2 sp sp2
O С O

25. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
Способы перекрывания АО (ЭО) при образовании
ковалентной связи
σ-связь – это связь, при π-связь:
которой перекрывание
орбиталей вдоль оси связи
А В А В
Ось связи

26. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
ЯВЛЕНИЕ ГОМОЛОГИИ
Еще впервой половине XIX века было замечено, что многие
органические вещества образуют ряды, в каждом из которых
вещества обладают сходными химическими свойствами и
отличаются друг от друга на одну или несколько групп CH2. Это
явление было названо гомологией (Ш. Жерар,1844 г.).
Гомологи - вещества, обладающие сходными
химическими свойствами и отличающиеся друг
от друга на одну или несколько групп CH2 .
Было установлено, что гомология является
естественным следствием цепеобразной связи атомов
углерода. Поэтому можно дать определение:
Гомологи - это соединения, имеющие одинаковый
функциональный характер, но отличающиеся числом
углеродных атомов, входящих в состав их
углеводородных радикалов.

27. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
Явление гомологии
Явление гомологии заключается в том, что многие
органические вещества образуют ряды (классы), в
каждом из которых вещества обладают сходными
химическими свойствами (содержат одну и ту же
функциональную группу) и отличаются по составу друг от
друга на группу -СH2 – (гомологическая разность)
СН4 → С2Н6, С2H5OH → C3H7OH и т.д.
Номенклатура первых десяти представителей
1 – мет 6 – гекс
2 – эт 7 – гепт
3 – проп 8 – окт
4 – бут 9 – нон
5 – пент 10 – дек

28. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
Гомологический ряд алканов.
Название Формула Название Формула
алкана радикала
метан CH4 метил - CH3
этан C2H6 этил - CH2 – CH3
пропан C3H8 пропил - CH2 – CH2 – CH3
н-бутан C4H10 бутил - C4H9
н-пентан C5H12 пентил - C5H11
н-гексан C6H14 гексил - C6H13
н-гептан C7H16 гептил _ C7H15

29. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
Гомологический ряд алканов.
Название Формула Название Формула
алкана радикала
н-октан C8H18 октил и т. д.
н-нонан C9H20 нонил
н-декан C10H22 децил
н-ундекан C11H24 удецил
н-додекан C12H26 додецил
…… -
н-алкан CnH2n+2 алкил CnH2n+1

30. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
ИЗОМЕРИЯ
Изомерия – явление существования веществ,
имеющих одинаковый состав, но разные свойства.
Свое объяснение изомерия получила на основе
теории строения А. М. Бутлерова.
Сегодня все типы изомерии органических
соединений классифицируются следующим образом:

31. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
Изомерия
Для органических соединений очень широко
распространено явление изомерии.
Изомерия
Структурная изомерия Пространственная изомерия

32. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
СТРУКТУРНАЯ ИЗОМЕРИЯ:
а) изомерия углеродного скелета
CH3 – CH2 – CH2 – CH3
бутан
CH3 – CH – CH3
CH3
изобутан

33. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
б) ИЗОМЕРИЯ ПОЛОЖЕНИЯ (бутен-1, бутен-2)
CH3 – CH2 – CH = CH2 CH3 – CH = CH – CH3
бутен-1 бутен-2
CH3 – CH2 – CH2 – CH2OH CH3 – CH2 – CH – CH3
бутанол-1 OH
бутанол-2

34. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
в) ИЗОМЕРИЯ ВЗАИМНОГО ПОЛОЖЕНИЯ:
CH3 – C – CH2 – CH2 – C – CH3
O O
CH3 – CH2 – C – C – CH2 – CH3
O O

35. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
МЕЖКЛАССОВАЯ ИЗОМЕРИЯ
C2H6O
CH3 – CH2 – OH CH3 – O – CH3
Этиловый спирт Диметиловый эфир
(Ткип =78,3◦ С) (Ткип =–23,6◦ С)
Наблюдается различие в
свойствах

36. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
Изомерия взаимного расположения
OH OH OH
OH
OH OH

37. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
Динамическая изомерия (подвижная)
H O
C CH2OH
H C OH H C O H
OH C H C OH H C
H C OH HO C C OH
H C OH H OH
CH2OH
Глюкоза Глюкоза
(альдегидная (циклическая
форма) форма)

38. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
ДИНАМИЧЕСКАЯ ИЗОМЕРИЯ
(ПОДВИЖНАЯ)
CH3– C –СH2– C – OC2H5 CH3 – C = CH – C – OC2H5
O O OH O
Ацетоуксусный эфир Ацетоуксуный эфир
(кето – форма) (енольная форма)

39. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ИЗОМЕРИЯ
- геометрическая (цис-транс-изомерия)
H COOH HOOC COOH
C=C C=C
HOOC H H H
Фурамовая кислота Фурамовая кислота
(транс-изомер) Ткип =287◦ С (цис-изомер) Ткип =130◦ С
- оптическая (зеркальная) изомерия
*
CH3 – CH – COOH
OH
*- асимметрический атом углерода

40. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ А.М. БУТЛЕРОВА
- ОПТИЧЕСКАЯ (ЗЕРКАЛЬНАЯ) ИЗОМЕРИЯ
COOH
COOH
H H
OH HO CH3
CH3
Проекции Фишера
COOH COOH
H OH HO H
CH3 CH3