1. Связь между строением и свойствами утверждает познаваемость органических веществ и открывает широкую дорогую к изучению синтеза и структуры веществ. Действительно, из основного положения теории вытекает, что изучение свойств веществ дает возможность знать строение и наоборот.2. Отсюда же вытекает объяснение вопросу изомерии (срок был введен в 1830 г. Берцелиусом), а именно, что молекулы с одинаковым качественным и количественным составом владеют разными свойствами, так как имеют разное строение.1863 г. - Бутлеров получил третбутиловий спирт, потом его гомологи, которое подтвердило явление изомерии.1864 г. - предусмотрел существование изомеров в насыщенном ряде.1866 г. - синтезировал изобутан, изобутилен с третбутилового спирта.3. Важной частью теории Бутлерова есть учения о взаимном влиянии атомов в молекуле. Это учение было подтверждено учениками Бутлерова - Марковниковым, Зайцевым, Поповым.Теория химического строения выстроила в стройную систему весь известный исследовательский материал. Следующие 100 лет только подтвердили верность теории.Создание теории оказывало содействие бушующему развитию органической химии и дало начало новому структурному периоду, который связан с синтезом и определением структуры большинства органических соединений с химических и физик-химических методов. Этот период в XX столетии характеризуется применением автоматизации и компьютеризации как в научной, так и в производственной сферах.В научной сфере теория химического строения в 70-х годах обогатилась стереохимичними представлениями, основателями которой были гол. ученый Вант-Гофф и франц. Ле Бель. Они независимо один от второго опубликовали работы, в которых говорили о тетраедричну строении атома Карбона в насыщенных углеводородах и объясняли тем существование оптических изомеров (таблица “Строение метана”).С открытием электрона и развитием представлений о строении атомов и состояния электрона в атоме, углубляет и теория химического строения (начало XX столетие).В производственной сфере теория химического строения оказалась тем толчком к развитию, поскольку открылась широкая возможность к созданию новых областей производства.Современная тенденция в развитии химических производств заключається в расширении биохимических методов (ферментативных) и микробиологических (штаммы микроорганизмов), с которых синтезированные интерферон, инсулин, соматотропин и др. Достижение генной инженерии открывают чрезвычайно большие перспективы развития народного хозяйства.Несмотря на отсутствие принципиальної разности между органическими и неорганическими веществами, органическая химия развила как самостоятельная наука. Этому оказывало содействие две особенности: 1) отличие свойств органических и неорганических веществ: горючесть, нестойкость к действию агрессивной среды (кислоты, щелочи, окислители) (опыты с одними и вторыми веществами); 2) составляясь из небольшого количества химических элементов (C, H, O, N, Нal, S, P) органические соединения начисляют уже свыше 14 млн. веществ.Причина отличий - преобладающее количество соединений с ковалентной связью и атомов Карбона образовывать цепи.
принцип наименьшей энергии: максимуму устойчивости системы соответствует минимум её энергии.
следовательно, в соответствии с данным принципом электроны будут вначале располагаться на атомных орбиталях, имеющих минимальную энергию, в этом случае связь электронов с ядром наиболее прочная и атомная система находится в состоянии максимальной устойчивости.
вмногоэлектронных атомах электроны испытывают не только притяжение ядер, но и отталкивание электронов, находящихся ближе к ядру и экранирующих ядро от более далеко расположенных электронов. поэтому последовательность возрастания энергии орбиталей усложняется.
порядок возрастания энергии атомных орбиталей в сложных атомах описывается правилом клечковского: при увеличении заряда ядра атома заполнение орбиталей происходит в порядке возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел (n+l), а при равных значениях суммы (n+l) – в порядке возрастания n.
соответственно этому правилу подуровни выстраиваются в следующий ряд (рис. 2.4.): 1s< 2s< 2p< 3s< 3p< 4s≈3d< 4p< 5s≈4d< 5p< 6s≈4f≈5d< 6p< 7s≈5f≈6d.
исключение составляют d и f – элементы с полностью и наполовину заполненными подуровнями, у которых наблюдается так называемый провал электронов, например: cu, ag, cr, mo, pd, pt (это явление будет рассмотрено позднее).
принцип запрета паулигласит: в атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором четырех квантовых чисел.
согласно этому принципу, на одной орбитали, характеризуемой определенными значениями трех квантовых чисел n, l и ml, могут находиться только два электрона, отличающихся значением спинового квантового числа ms, а именно ms=+ и ms= –, т. е. спины которых противоположно направлены. это можно символически представить следующей схемой .
заполнение и не допускается.
принцип запрета паули определяет электронную емкость энергетических уровней и подуровней. на s – подуровне (одна орбиталь) может быть лишь два электрона, на p – подуровне (три орбитали) – шесть, на d подуровне (пять орбиталей) – десять, на f – подуровне (семь орбиталей) – четырнадцать электронов. вообще, максимальное число электронов на подуровне с орбитальным квантовым числом l равно 2(2l+1). поскольку число орбиталей данного энергетического уровня равно n2, емкость энергетического уровня составляет 2n2 электронов, где n – соответствующее значение главного квантового числа.
правило гунда: устойчивому (невозбужденному) состоянию атома соответствует такое распределение электронов в пределах энергетического подуровня, при котором абсолютное значение суммарного спинового числа их (│∑ms│) максимально.
другими словами: заполнение орбиталей одного подуровня в основном состоянии атома начинается одиночными электронами с одинаковыми спинами. после того как одиночные электроны займут все орбитали в данном подуровне, заполняются орбитали вторыми электронами с противоположными спинами.
ответ: последовательность заполнения электронами уровней, подуровней, орбиталей в многоэлектронных атомах определяют:
1. принцип наименьшей энергии;
2. правило клечковского;
3. принцип запрета паули;
4. правило гунда.
принцип наименьшей энергии: максимуму устойчивости системы соответствует минимум её энергии.
следовательно, в соответствии с данным принципом электроны будут вначале располагаться на атомных орбиталях, имеющих минимальную энергию, в этом случае связь электронов с ядром наиболее прочная и атомная система находится в состоянии максимальной устойчивости.
вмногоэлектронных атомах электроны испытывают не только притяжение ядер, но и отталкивание электронов, находящихся ближе к ядру и экранирующих ядро от более далеко расположенных электронов. поэтому последовательность возрастания энергии орбиталей усложняется.
порядок возрастания энергии атомных орбиталей в сложных атомах описывается правилом клечковского: при увеличении заряда ядра атома заполнение орбиталей происходит в порядке возрастания суммы главного и орбитального квантовых чисел (n+l), а при равных значениях суммы (n+l) – в порядке возрастания n.
соответственно этому правилу подуровни выстраиваются в следующий ряд (рис. 2.4.): 1s< 2s< 2p< 3s< 3p< 4s≈3d< 4p< 5s≈4d< 5p< 6s≈4f≈5d< 6p< 7s≈5f≈6d.
исключение составляют d и f – элементы с полностью и наполовину заполненными подуровнями, у которых наблюдается так называемый провал электронов, например: cu, ag, cr, mo, pd, pt (это явление будет рассмотрено позднее).
принцип запрета паулигласит: в атоме не может быть двух электронов с одинаковым набором четырех квантовых чисел.
согласно этому принципу, на одной орбитали, характеризуемой определенными значениями трех квантовых чисел n, l и ml, могут находиться только два электрона, отличающихся значением спинового квантового числа ms, а именно ms=+ и ms= –, т. е. спины которых противоположно направлены. это можно символически представить следующей схемой .
заполнение и не допускается.
принцип запрета паули определяет электронную емкость энергетических уровней и подуровней. на s – подуровне (одна орбиталь) может быть лишь два электрона, на p – подуровне (три орбитали) – шесть, на d подуровне (пять орбиталей) – десять, на f – подуровне (семь орбиталей) – четырнадцать электронов. вообще, максимальное число электронов на подуровне с орбитальным квантовым числом l равно 2(2l+1). поскольку число орбиталей данного энергетического уровня равно n2, емкость энергетического уровня составляет 2n2 электронов, где n – соответствующее значение главного квантового числа.
правило гунда: устойчивому (невозбужденному) состоянию атома соответствует такое распределение электронов в пределах энергетического подуровня, при котором абсолютное значение суммарного спинового числа их (│∑ms│) максимально.
другими словами: заполнение орбиталей одного подуровня в основном состоянии атома начинается одиночными электронами с одинаковыми спинами. после того как одиночные электроны займут все орбитали в данном подуровне, заполняются орбитали вторыми электронами с противоположными спинами.