Техника - молодёжи 1958-09, страница 20

Зачем же понадобилось так усложнять обыкновенное химическое уравнение и расчленять его на отдельные атомы, связанные какими-то черточками?

Эти черточки поставлены неспроста. Они выражают одно удивительное и важное свойство атомов: присоединять к себе лишь вполне определенное число атомов другого влемеита.

Атомы на любят одиночества. Как только позволяет обстановка, они стараются (с определенным выбором, конечно) соединиться с другими атомами, чтобы образовать ту или иную молекулу сложного вещества.

3 этом отношении атомы чем-то напоминают людей, тоскующих по друзьям, общестру, семье.

Не все атомы довольствуются лишь одним Другом. Наряду с такими, как водород, никогда не присоединяющим к себе свыше одного атома другого элемента, существуют «компанейские» атомы — атомы, соединяющиеся с двумя, тремя и даже с большим количеством атомов. Некоторые заводят себе целые компании из восьми атомов (осьмкй). Больших компаний, правда, не бывает, но наряду с такими общительными атомами существуют н «отшельники» — атомы, совсем не соединяющиеся с другими (гелий, неон, аргон и другие, так называемые благородные газы).

Вот это свойство атомов, называемое валентностью, и обозначают черточками: сколько черточек у символа элемента, столько «друзей» он в состоянии приобрести. Запись:

I и и и II

Н- -о- -N- -С- -Р =S -Cl= =Os=

I I п н и и

означает, что элементы: водород, кислород, азот, углерод, фосфор, сера, хлор, осьмнй имеют различные валентности — от единицы и (по порядку) до 8.

Довольно часто один и тот же элемент проявляет склонность соединяться то с одним, то с другим количеством атомов. В таком случае об элементе говорят, что он обладает переменной валентностью. Так, в ряду кислородных соединений азота N2O, NO, N2O3, NO2, N2O5 валентность азота изменяется от 1 до 5, а сера в соединениях H2S, SO2 и OS3 имеет валентность 2, 4 и 6.

Структурные формулы типа

н

I

Н- С -Н Шъ тли) ИЛИ

I "

н-о о

S (серная kmcjcotjl) / ❖

н-о о

' как называют эту систему записи, в от ■ лнчие от молекулярной записи типа СН4, H₈S0_4l получили особенно большое распространение в том удивительном разделе химии, который занимается главным образом сложными углеродными соединениями и называется органической химией.

f • Ь ЛЕСУ ЧУДЕС

О том, ,что представляет из себя органическая химия, очень хорошо выразился ⁴ в письме Берцелиусу один из создателей у*' этрй* науки — немецкий химик Велер.

⁴♦⁴ "Ч.

«Органическая химия, — писал он, — может в настоящее время кого угодно свести с ума... Она представляется мне дремучим лесом, полным чудесных вещей; огромной чашей без выхода, без конца, куда не осмеливаешься проникнуть».

Да, эта химия, количество объектов изучения которой сейчас превысило три миллиона. — «чудесный лес» н в то же время «дремучий лес». Вполне естественно, что ее язык сложнее применяемого в неорганической химии и его понимают еще меньшее число неспециалистов, чем язык химии неорганических веществ. И все же наименования и органических веществ строятся на основе сравнительно небольшого количества общих и довольно простых правил, запомнив которые легко расшифровывать многочисленные сложные названия этих типов веществ.

Подходя к разбору языка органической химии, полезно прежде всего запомнить, что этот раздел науки в значительной степени имеет дело с частицами, которые занимают какое-то промежуточное положение между атомами и молекулами и называются радикалами. Эти частицы являются как бы осколками молекул. Представляя из себя объединение нескольких атомов, они в то же время не являются молекулами и жадно стремятся присоединить те атомы, которые позволяют им «дорасти» до молекул. Отличительная особенность радикалов состоит в том, что они при многочисленных реакциях, в отличие от изменяющихся молекул, сами остаются неизменными и как есть переходят из одного вещества в другое.

В органической химии радикалы играют такую же роль, как атомы в неорганической химии, и в значительной степени определяют свойства вещества и ход реакции.

Наименования радикалов стали составлять из наименований основных соединений, оканчивая их суффиксом «ил» (от греческого слова «илус» — вещество, материя). Так, например, когда захотели назвать радикалы простейших органических углеводородов — метана (^-Hj этана (СаН_в), пропана (CgHg) и бутана (CjHjo)» образовали следующие сло-ва: метил (СНз), этил (С2Н5), пропил (С3Н7) и бутил (С4Н9).

Кажется, что проще — придумать символ химическому элементу, а ведь не сразу нашли удобные обозначения. Водород сперва изображали кружком с точкой в центре. Затем вместо точки поставилi: заглавную букву Н — первую букву латинского названия водорода (Hydroge-nium). А зачем, собственно, нужен кружок? Выбросили и его, и вот перед нами современный, простой символ водорода.

В 60-х годах прошлого столетия появилась замечательная теория строения органических соединений, разработанная А, М. Бутлеровым. Она говорила о том, что соединения атомов происходят в соответствии с их валентностью и так, что свободных валентностей у атомов в соединениях не остается. Что атомы в молекулах соединяются друг с другом в определенной последовательности. Наконец, что свойства веществ зависят от их химического строения, то есть от порядка соединения атомов друг с другом.

Отсюда становится ясна исключительно высокая роль структурных формул для записи уравнений органической химии: ведь лишь такая запись позволяет разобраться, хотя бы в общих чертах, в том, что представляет из себя то или иное соединение.

Опираясь на теорию Бутлерова, в 1892 году химики приняли так называемую Женевскую номенклатуру, определяющую правила наименования органических веществ и требующую, чтобы каждое химическое соединение, помимо общепринятого названия, имело и официальное.

Признанная затем всем миром Женевская номенклатура требовала называть органические соединения так, чтобы по этим названиям были видны и количество атомов, входящих в структуру молекулы, и сама эта структура, с тем чтобы, пользуясь названием, можно было легко и точно написать структурную формулу. Для обозначения количеств применяются греческие наименования цифр: моно—1, ди — 2, три — 3, тетра—4, пеита — 5, гекса — 6, гепта — 7, ок-та — 8 и т. д.

Как в соответствии с научной номенклатурой расшифровать, скажем, трудное слово «тетраметнлметан»? «Тетра» — значит четыре, «метил» — это радикал, «метан» — известный газ.

Название «тетраметилметан» говорит за то, что перед нами вещество, образованное из метана

н

н-с-н

I

н

в котором каждый из четырех атомов водорода был заменен метилом СНз. В результате структурная формула те-траметнлметана будет выглядеть так:

СН₃

СН3-С-СН3

СН₃

Невозможно вкратце перескавать хотя бы основные правила Женевской номенклатуры и дополнившей" затем ее так называемой Льежской (1930), но нужно уверенно сказать: всякий, кто интересуется тонкостями построения языка органической химии, может без особог* труда их усвоить. После небольшой практической тренировки любитель органической химии почувствует себя в «дремучем лесу» этих наименований, как москвич на улицах родного города: конечно, нелегко запомнить все московские улицы и бульвары, но, зная общую схему расположения станций метро, наименования районов, хотя бы некоторые существенные линии троллейбусов и автобусов, никогда не заблудишься в столице.

20