Tipines strukturos chemijoje
5 (100%) 1 vote

Tipines strukturos chemijoje

Turinys

1. Įžanga……………………………………………………………………………………..3psl

2. Cheminiai junginiai…………………………………………………………………..3psl

3. Cheminiai ryšiai : joninis……………………………………………………………5psl

kovalentinis……………………………………………………5psl

vandenilinis……………………………………………………5psl

metališkasis……………………………………………………6psl

4. Oksidacijos ir redukcijos reakcijos………………………………………………6psl

5. Oksidai…………………………………………………………………………………….7psl

6. Hidridai……………………………………………………………………………………7psl

7. Organinių junginių klasifikacija………………………………………………….8psl

8. Sotieji acikliniai angliavandeniliai………………………………………………9psl

9. Nesotieji acikliniai angliavandeniliai………………………………………… 9psl

10. Cikliniai angliavandeniliai………………………………………………………..10psl

11. Angliavandenilių dariniai………………………………………………………..11psl

12. Organiniai junginiai su kitais elementais…………………………………..14psl

13. Išvados………………………………………………………………………………….15psl

14. Literatūra………………………………………………………………………………17psl

15. Zusammenfassung………………………………………………………………….18psl

Įžanga

Kuriant sruktūrų algebrą kaip sistemotyros dalį svarbu ją sukurti taip, kad galėtume ją taikyti realiai egzistuojačių struktūrų aprašymui bei nagrinėjimui. Labai plačią ir svarbią struktūrų klasę sudaro cheminių junginių struktūros, o cheminės reakcijos pateikia labai plačią operacijų su struktūromis aibę. Tokių struktūrų ir operacijų nagrinėjimas yra svarbi sudedamoji struktūrų algebros kūrimo empiriniu indukciniu būdu dalis ir vienas pagrindinių šio mano referato tikslų. Taikant empirinį indukcinį metodą, panaginėsime struktūrų algebrą ir išsirsime tokia tipines struktūras (būtent chemijoje), kurias galima laikyti elementariomis tipinėmis struktūromis ir kaip jomis pasinaudodami iš elementarių tipinių struktūrų būtų galima sukonstruoti sudėtingesnių sistemų struktūras.

Šiame referate norėčiau trumpai apžvelgti tipines chemines struktūras, kaip elementarios struktūros cheminių reakcijų pagalba jungiasi į sudėtingesnes ir gauname milžinišką cheminių junginių įvairovę, kokie panašumai ir skirtumai, jungimosi būdai, kaip priklauso savybės nuo cheminio junginio struktūros bei sandaros. Taip pat apžvelgti struktūrų algebrą sistemotyrininko akimis, o tam puikiai tinka tipinės struktūros chemijoje. Žinoma, tipines struktūras galime įžvelgti ne tik chemijoje, fizikoje, bet ir kasdieniniuose, visiems įprastuose reiškiniuose.

Kurdami struktūrų algebrą mes pasinaudojame tipinių cheminių struktūrų tyrinėjimu (bent jau didžiąja dalimi), bet to tai yra puikus struktūrų algebros (būtent sistemos klasifikacijos keliais aspektais) pavyzdys. Klasifikuodami įvairius cheminius junginius mes negalime žvelgti į viską vienašališkai, nes jei suklasifikuojame atsižvelgdami į vieną aspektą, tai dar nereiškia, kad ir kitais atvejais klasifikacija bus tokia pati. Todėl šiame referate apžvelgsiu net keletą galimos klasifikacijos būdų ir pamatysime, kaip skirtingai galima tai padaryti. Bet ne tik kaip jungiant cheminius junginius, gauname naujus junginius, bet ir kaip vienodai vadinami cheminiai junginiai gali būti skirtingos sandaros bei struktūros.

Noriu padėti sistemotyrininkams chemijoje įžvelgti struktūras, o taip pat chemikams padėti susisteminti cheminius junginius, bei kitas tipines chemines struktūras, sistematizuoti chemines žinias, bandant pažvelgti į cheminių junginių aibę kaip į tai, kas galėtų ir privalėtų būti sujungta į antrojo tipo sistemą, o tai ir yra vienas iš svarbiausių sistemotyrininkų ir chemikų šiandieninių uždavinių.

Cheminiai junginiai

Cheminiai ryšiai atsiranda tarpusavyje sąveikaujant atomams. Tokiu būdu iš atomų gali susidaryti įvairūs cheminiai junginiai: molekulės, makromolekulės, kristalai ir pan.

Atomams besijungiant į cheminius junginius vyksta jų elektroninių apvalkalų sąveika bei persidengimas, dėl to atomų elektronai molekulėje gali ir persiskirstyti.

Molekulinių orbitalių teorija teigia, jog, atomams jungiantis į molekulę, atskirų atomų elektroniniuose apvalkaluose esančių išorinių elektronų orbitalės gali “sumuotis” į molekulines orbitales, kurios ir suriša atomus į molekulę. Kai į molekulę jungiasi to paties cheminio elemento atomai, tuomet gauname homobranduolinę molekulę, pavyzdžiui, O2. Kai į molekulę jungiasi skirtingi atomai, tai gauname heterobranduolinę molekulę, pavyzdžiui, OH. Homobranduolinių molekulių orbitalės yra simetriškos, o heterobranduolinių – nesimetriškos. Lengviausiai gali būti apskaičiuotos
dviatomių homobranduolinių molekulių orbitalės, turinčios du simetriškus centrus – vienodų atomų branduolių centrus. Žymiai sudėtingiau apskaičiuoti triatomių, keturatomių, penkiaatomių ir t.t. heterobranduolinių molekulių orbitales. Apskaičiavimai žymiai palengvėja, kai atomai molekulėje išsidėsto simetriškai, kaip, pavyzdžiui, triatomėje BeH2 molekulėje (kurioje visi trys atomai išsidėsto vienoje tiesėje su Be atomu centre) ar penkiaatomėje CH4 molekulėje (kurioje vandenilio atomai išsidėsto taisyklingo tetraedro viršūnėse, o anglies atomas – tetraedro centre). Atomų, besijungiančių į molekulę, orbitalės, sąveikaudamos viena su kita, gali sudaryti ne tik jungiančiąsias, bet ir skiriančiąsias molekulines orbitales, kurioms būdingas elektronų išsklaidymas.

Atomo valentingumu vadinamas jo cheminių ryšių su kitais atomais skaičius. Kiekvienas cheminis ryšys yra apribotas tarp dviejų atomų ir yra dvicentrinis ir dvielektroninis. Molekulių sandaros formulėse tie ryšiai vaizduojami brūkšneliais, kurie jungia į molekulės sudėtį įeinančias atomų poras. Cheminiai ryšiai tarp atomų gali būti ne tik viengubieji, bet ir dvigubieji, trigubieji ir t.t., kai tų atomų elektroninių apvalkalų išoriniai sluoksniai turi pakankamai daug elektronų.

Į tam tikras konstrukcijas pagal tam tikras struktūras sujungti atomai yra vadinami cheminiais junginiais. Pagal tai, kaip cheminiai junginiai sugeba išlaikyti savo sudėtį ir struktūros lygį, jie yra skirstomi į daltonidus ir bertolidus.

• Daltonidais vadinami molekulinio tipo cheminiai junginiai, kurių atomai yra tarpusavyje susijungę pakankamai stipriais ir pilnaverčiais cheminiais ryšiais ir turi jiems būdingą pastovią cheminę sudėtį ir molekulės struktūrą. Toliau nagrinėsime tokias tipines daltonidų struktūras bei tipines tų struktūrų dalis, kaip, pavyzdžiui, aldehido, ketono, karboksilo ir pan. grupes.

• Bertolidų sudėtis ir struktūra nėra pastovios, o tam tikrose ribose gali keistis priklausomai nuo išorinių sąlygų. Bertolidų pavyzdžiai: vanduo skystoje fazėje, įvairūs polimerai, kai kurių metalų junginiai su deguonimi ar siera ir kiti. Pagrindinė bertolidų sudėties ir struktūros nepastovumo priežastis yra ta, kad tarp atomų yra palyginus silpni ryšiai.

Kadangi daltonidų junginių struktūrų įvairovė yra labai didelė, turime klasifikuoti ir sistematizuoti cheminius junginius, jei norime išskirti pagrindines tipines struktūras. O tam reikia pasirinkti cheminių junginių klasifikavimo ir sistematizavimo požymius. Vienu iš tų klasifikavimo požymių gali būti cheminių ryšių, jungiančių elementų atomus į cheminius junginius, tipai.

Jungtys (cheminiai ryšiai) tarp atomų skirstomos į jonines, kovalentines ir metalines, o tarp molekulių -į vandenilines. Dažnai viename junginyje yra kelių tipų jungtys.

• Joninė jungtis susidaro veikiant priešingo krūvio jonų elektrostatinėms traukos jėgoms. Joninė jungtis susidaro tarp atomų, kurie turi didelį elektrinių neigiamumų skirtumą t.y. kurių vienas linkęs elektronus atiduoti, o kitas-prisijungti (vyksta oksidacija ir redukcija). Pvz.:

Na → Na+ + e-

Cl + e- → Cl-

Na+ + Cl- → NaCl

Joniniai ryšiai gali būti ne tik tarp atomų, bet ir realiame gyvenime.

Galime paimti kad ir tokį pavyzdį, kaip vaikinas ir mergina, jie susipažįsta ir tarp jų pradeda veikti priešingo krūvio traukos jėgos. Bet tokios jėgos bėgant laikui keičiasi. Jos gali arba stripėti, arba silpnėti (kaip dažniausiai ir nutinka). Na, bet jeigu šios jėgos stiprėja, tai jos tampa tik dar stipresniu joniniu ryšiu. O jei silpnėja, tai tada tarp jų lieka tik kovalentinis ryšys, nes nes atomų (šiuo atveju vaikino ir merginos nebesieja traukos jėgos, juos sieja tik bendri elementai (vaikai, bendras turtas ir pan.).

• Kovalentinė jungtis susidaro, kai elektronai ne pereina iš vieno atomo į kitą, o sudaro vieną arba keletą besijungiantiems atomams bendrų elektronų. Elemento valentingumas junginiuose su kovalentine jungtimi yra lygus elektroninių porų skaičiui. Kai jungiasi vienarūšiai atomai, bendroji elektronų pora yra vienodai traukiama abiejų branduolių ir yra simetriškai išsidėsčiusi abiejų branduolių atžvilgiu, tokia jungtis vadinama nepoline. Kai jungiasi skirtingo elektrinio neigiamumo elementų atomai,tai bendroji pora stipriau traukiama didesnį elektrinį neigiamumą turinčio elemento branduolio pusėn. Dėl to elektriniai krūviai molekulėje pasiskirsto nevienodai. Kovalentinis ryšys, sudarytas elektronų poros, nesimetriškai išsidėsčiusios abiejų branduolių lauke, vadinamas poliniu.

Donorinė – akceptorinė jungtis yra atskiras kovalentinės jungties atvejis. Ji būdinga daugeliui junginų (SO2, H2SO4,HNO3,N2O,Cl2,CO ir kt.) ir ypač kompleksiniams junginiams. Tokia jungtis susidaro, kai vienas atomas turi laisvą elektronų porą, o kitas – tuščią orbitalę. Laisvoji elektronų pora pereina į tuščiąją orbitalę. Taip susidariusi kovalentinė jungtis nuo paprastos skiriasi tik susidarymo būdu. Atomas, turintis laisvąją elektronų porą vadinamas donoru, o atomas, turintis tuščią orbitalę – akceptoriumi.

• Vandenilinė jungtis – tai jungtis, susidaranti tarp vienos molekulės vandenilio atomų ir kitos molekulės didelio elektrinio neigiamumo elemento atomų(pvz.
O, N ir pan.). Cheminė jungtis, kuri susidaro tarp į molekulę sujungto vandenilio atomo ir kito elemento, lengvai prijungiančio elektronus, atomo vadinama vandeniline. Vandenilinė jungtis padeda susidaryti dviguboms molekulėms. Ji yra silpnesnė už kitas chemines jungtis.

• Metališkoji jungtis. Dėl savo vidinės struktūros metalai yra kristalinės medžiagos. Jų gardelėse išsidėstę teigiami jonai, o tarp jų juda elektronai.

Daugelio nesužadintosios būsenos metalų valentinėse orbitalėse yra palyginti nedaug elektronų. Todėl yra ir daug laisvųjų orbitalių, kurios susijungusios su gretimų atomų laisvosiomis orbitalėmis sudaro daugiacentrines atomines orbitales, apimančias visą metalo kristalą. Taigi valentiniai elektronai yra bendri visiems metalo atomams ir laisvai juda visame jo tūryje.

Metališkasis ryšys panašus į kovalentinį, nes jį sudaro valentiniai elektronai, o skiriasi tuo, kad metališkajame ryšyje elektronai bendri visiems atomams.

Taigi, pagal cheminių ryšių tipą galime cheminius junginius skirstyti į joninius, kovalentinius, metališkuosius ir mišrius.

Dar vienas cheminių junginių klasifikavimo būdas yra jų skirstymas į organinius ir neorganinius.

Neorganiniai junginiai klasifikuojami pagal molekulių cheminę sudėtį. Ypatinga grupė yra cheminiai junginiai su deguonimi, dar vadinami oksidais. Nurodant, koks cheminis elementas susijungęs su deguonimi, sakoma pvz. anglies oksidas. O norint nurodyti dar ir deguonies atomų skaičių, pridedami atitinkami priešdėliai: mono-, di-, tri- ir t.t. Pvz.: anglies monoksidas CO, anglies dioksidas CO2.

Kokios nors medžiagos jungimosi su deguonimi cheminė reakcija vadinamas oksidacija, t.y. cheminė reakcija, kurios metu atomas, molekulė ar jonas netenka vieno ar kelių elektronų, pvz.:

Zn0 + H+1 2 SO4  Zn+2 SO4 + H0 2 ,

o patys atomai, molekulės arba jonai yra reduktoriai. Vykstant oksidacijai, teigiamas oksidacijos laipsnis didėja, neigiamas – mažėja:

Ca  Ca +2 + 2e S-2  S0 +2e

Šiuo metu Jūs matote 30% šio straipsnio.
Matomi 1642 žodžiai iš 5466 žodžių.
Peržiūrėkite iki 100 straipsnių per 24 val. Pasirinkite apmokėjimo būdą:
El. bankininkyste - 1,45 Eur.
Įveskite savo el. paštą (juo išsiųsime atrakinimo kodą) ir spauskite Tęsti.
SMS žinute - 2,90 Eur.
Siųskite sms numeriu 1337 su tekstu INFO MEDIA ir įveskite gautą atrakinimo kodą.
Turite atrakinimo kodą?
Po mokėjimo iškart gausite atrakinimo kodą, kurį įveskite į laukelį žemiau:
Kodas suteikia galimybę atrakinti iki 100 straispnių svetainėje ir galioja 24 val.