Качественный и количественный состав органических веществ. Простейшая и молекулярная формулы

Состав веществ отражают химические формулы. Химические формулы показывают, какие атомы и в каких соотношениях входят в данное вещество. Для большинства неорганических веществ формула обычно отражает не только состав, но и ряд свойств, например, NaCl, HCl, MgCl₂.

В отличие от неорганических, в совершенно разных органических соединениях могут содержаться одни и те же элементы в одинаковых соотношениях.

Известно очень много соединений, которые соответствуют составу CH₂. Это, например, газы этилен С₂Н₄ и циклопропан С₃Н₆, жидкости циклогексан С₆Н₁₂ и гексен С₆Н₁₂, твердый полиэтилен (-C₂H₄-)_n и многие другие вещества.

Формулу CH₂ для всех перечисленных веществ называют простейшей. Она показывает, что в составе молекул этих веществ на один атом углерода приходится два атома водорода.

Формулу, отражающую соотношение атомов в молекуле вещества, называют простейшей формулой.

Молекулы органических веществ с одинаковой простейшей формулой могут содержать разное число атомов при их одинаковом соотношении.

Поэтому простейшей формулы недостаточно для описания органического соединения.

Общее число атомов каждого элемента в молекуле описывается молекулярной формулой.

Одной простейшей формуле могут соответствовать много молекулярных формул.

Гексен и циклогексан имеют одинаковые молекулярные формулы, но это два разных вещества с разными физическими и химическими свойствами.

Для характеристики органического вещества необходимо знать не только состав молекулы, но и порядок расположения атомов в молекуле – строение молекулы.

Строение веществ отражают структурные (графические) формулы, в которых ковалентные связи между атомами обозначают черточками – валентными штрихами.

В органических соединениях углерод образует четыре связи, водород – одну, кислород – две, а азот – три.

Число ковалентных неполярных или полярных связей,

которые может образовывать элемент, называют валентностью.

Связь, которая образована одной парой электронов, называется простой, или одинарной, связью.

Связь, которая образована двумя парами электронов, называется двойной связью, ее обозначают двумя черточками, как знак «равно». Три электронных пары образуют тройную связь, которую обозначают тремя черточками.

Структурные формулы передают порядок, в котором атомы соединены друг с другом, но не передают расположение атомов в пространстве. Структурные формулы – это двумерный рисунок, а молекулы трехмерны, т.е. объемны.

Молекула этанола:

Структурная формула

Объемная модель

На практике обычно применяют сокращенные структурные формулы, в которых не обозначены связи углерода, кислорода и других атомов с водородом:

CH₄      CH₃-CH₃     CH₃-CH₂-OH

метан       этан            этанол