ХИМИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ ТЕОРИЯ
, теория,
описывающая строение орга-нич. соединений, т. е. последовательность (порядок)
расположения атомов и связей в молекуле, взаимное влияние атомов, а также
связь строения с физ. и хим. свойствами веществ.
Впервые осн. положения X. с. т. были высказаны
А. М. Бутлеровым в докладе "О химическом строении веществ" (съезд
немецких естествоиспытателей, г. Шпейер, 1861); он писал: "Исходя от мысли,
что каждый химический атом, входящий в состав тела, принимает участие в
образовании этого последнего и действует здесь определенным количеством
принадлежащей ему химической силы (сродства), я называю химическим строением
распределение действия этой силы, вследствие которого химические атомы,
посредственно или непосредственно влияя друг на друга, соединяются в химическую
частицу" (Избр. работы по органической химии, 1951, с. 71-72). Впоследствии
эти положения были развиты им в ряде статей и кн. "Введение к полному изучению
органической химии" (Казань, 1864-66; нем. издание: Лейпциг, 1867-1868)
- первом руководстве по органич. химии, в к-ром весь материал систематизирован
с позиций X. с. т. Созданию X. с. т. предшествовали установление таких
важных понятий, как атом и молекула (1-й Междунар. конгресс химиков, Карлсруэ,
1860), а также постулирова-ние Ф. А. Кекуле и А. С. Купером четырёхвалентности
углерода (1857-58). Гра-фич. формулы органич. соединений, близкие формулам,
вытекающим из X. с. т., были предложены в 1858 Купером (см. Органическая
химия).
Осн. положения X. с. т. заключаются в следующем:
а) в органич. молекулах атомы соединяются между собой в определённом порядке
согласно их валентности, что определяет хим. строение молекул; б) хим.
и физ. свойства органич. соединений зависят как от природы и числа входящих
в их состав атомов, так и от хим. строения молекул; в) для каждой эмпирич.
формулы можно вывести определённое число теоретически возможных структур
(изомеров); г) каждое органич. соединение имеет одну формулу хим. строения,
к-рая даёт представление о свойствах этого соединения; д) в молекулах существует
взаимное влияние атомов как связанных, так и непосредственно не связанных
друг с другом. Последнее положение теории было развито учеником Бутлерова
В. В. Мар-ковниковым (см. Марковникова правило) и в дальнейшем-многими
другими учёными.
X. с. т. позволила объяснить остававшиеся
непонятными для химиков того времени известные случаи изомерии (положения
и скелета). Оправдалось предвидение Бутлерова (1863) о возможности определения
пространственного расположения атомов в молекуле. В 1874 Я. Вант-Гофф
и
независимо от него франц. химик Ж. Ле Бель высказали идею о том, что четыре
валентности углерода имеют чёткую пространств, ориентацию и направлены
к вершинам тетраэдра, в центре к-рого находится атом углерода. Это положение
об определённой пространств, ориентации хим. связей легло в основу нового
раздела органич. химии - стереохимии. Оно позволило объяснить ряд
уже известных к тому времени случаев геометрической
и гл. обр. оптич. изомерии, а также явление,
получившее в дальнейшем назв. таутомерии (Бутлеров, 1862; нем. химик
К. Лаар, 1885).
Правильность своей теории Бутлеров подтвердил
синтезом ряда органич. соединений. X. с. т. обладала огромной пред-сказат.
способностью в направлении синтеза органич. соединений и установлении строения
уже известных веществ. Поэтому теория Бутлерова способствовала бурному
развитию хим. науки, в т. ч. синтетич. органич. химии, и хим. пром-сти.
Дальнейшее развитие X. с. т. обогатило
органич. химию новыми представлениями, напр, о циклич. строении бензола
(Кекуле,
1865) и осцилляции (перемещении) двойных связей в его молекуле (1872) (это
представление сыграло очень большую роль в химии ароматич. и гетеро-циклич.
соединений), об особых свойствах соединений с сопряжёнными связями (теория
парциальных валентностей, Ф. К. И. Тиле, 1899) и др. Развитие стереохимии
привело к созданию теории напряжения (А. Байер,
1885), объясняющей
различную устойчивость циклов в зависимости от их размера, и в дальнейшем-к
конформационному
анализу (нем. химики Г. Заксе, 1890, и Э. Мор, 1918). Осн. положения
X. с. т. получили подтверждение при изучении органич. соединений химическими,
физическими и расчётными методами.
Фундаментальное значение в X. с. т. имеют
представления о взаимном влиянии атомов в молекулах органич. соединений.
Однако X. с. т. не могла объяснить природу этого влияния, его внутренний
механизм. Это стало возможным благодаря успехам физики, позволившим раскрыть
сущность понятий "валентность" и "хим. связь". С нач. 20 в. возникают электронные
представления в органич. химии (см. Электронные теории в органической
химии), в основе к-рых лежат электронные трактовки природы ионов (Дж.
Дж. Томсон), ионной связи (В. Кос-селъ) и ковалентной связи
(нем. физик И. Штарк, Г. Н. Льюис). Электронные представления позволили
объяснить причину взаимного влияния атомов (статич. и динамич. смещением
электронной плотности в молекуле) и предсказывать направленность реакций
в зависимости от хим. строения реагентов. С кон. 20-х гг. 20 в. хим. связь
стали трактовать с позиций квантовой химии.
Теория Бутлерова лежит в основе номенклатуры
и систематики органич. соединений (см. Номенклатура химическая), а
применение его структурных формул помогает как определению путей синтеза
новых веществ, так и установлению строения сложных (в т. ч. и природных)
соединений.
Лит.: Бутлеров А. М., Соч., т. 1
- 3, М., 1953-1958; Марковников В. В., Избр. труды, М., 1955; Столетие
теории химического строения. Сб. статей, М., 1961; Быков Г. В.. История
классической теории химического строения, М., I960; его ж е. История электронных
теорий органической химии, М., 1963; Жданов Ю. А., Теория строения органических
соединений, М., 1971; Реутов О. А., Теоретические основы органической химии,
[2 изд.], М., 1964; Т а т е в с к и и В. М., Классическая теория строения
молекул и квантовая механика, М., 1973.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я