70. Кількісний функціональний аналіз

Функціональний аналіз – встановлення наявності функціональних груп в молекулах органічних сполук, наприклад: аміно- (NН2), нітро- (-NО2), гідрокси- (-ОН), карбоксильних (-СООН) та ін. груп. У відповідності із задачами встановлення хімічного складу розрізняють два види аналізу – якісний і кількісний. Ціль кількісного аналізу – знайти кількісні співвідношення між компонентами, знайденими при якісному дослідженні. Часто визначають кількість тільки одного або декількох (не всіх) компонентів проби. Результати аналізу дають можливість встановити хімічні формули синтетичних і природних сполук, оцінити відповідність різних матеріалів потребам виробництва.

Досліджуючи нову або невідому речовину, насамперед, з'ясовують, з яких елементів або іонів вона складається, а потім уже визначають, у яких кількісних співвідношеннях вони складаються. Проте на практиці дуже часто якісний склад аналізованого матеріалу достатньо добре відомий, і це дозволяє відразу приступити до кількісного аналізу, обравши найбільш прийнятний метод. Методи якісного і кількісного аналізу, що дозволяють визначити в аналізованій речовині вміст окремих елементів або іонів, називають елементним аналізом.

Для кількісного аналізу речовини береться точно зважена кількість речовини і непрямим шляхом визначається маса елементів, зв’язаних у речовині.

Якщо речовина складається тільки з Карбону, Гідрогену й Оксигену, то вона повністю окиснюється повітрям або киснем і купрум оксидом до СО₂ і Н₂О. Вода абсорбується в ємкості, заповненій сухим кальцій хлоридом, а СО₂ — в ємкості, заповненій NaOH і скловатою. Збільшення маси в посудинах відповідає масам сполук, що утворюються при згоранні. Завдяки цьому можна розрахувати вміст Карбону і Гідрогену в речовині. Прилад для кількісного визначення Карбону, Гідрогену й Оксигену у складі органічної речовини (апарат Лібіха)

71. Основи класичної теорії хімічної будови

Класична теорія будови речовини була створена у другій половині ХІХ ст. Мікрочасткою в цій теорії є атом, який вважався неподільним. Хімічною часткою є молекула, сукупність яких формує макротіла. Тому предметом вивчення класичної теорії є вивчення будови окремих хімічних часток – молекул. Велике значення у створенні класичної теорії будови речовини відіграв закон кратних відношень. Ця найменша кількість елемента називається атомом, а найменша масова кількість вважається атомною масою.Дальший розвиток вчення про будову речовини був пов’язаний з обгрунтуванням поняття про молекулу, визначенням молекулярних мас і формул речовин. 

Структурна формула – цехімічна формула, яка схематично показує порядок сполучення атомів у молекулі.

Молекулярний граф – цеграф з по-різному позначеними (кольорами) вершинами, які представляють атоми різних типів, та по-різному позначеними (кольорами) ребрами, що співвідносяться з різними типами зв'язків, котрий відображає усю сітку зв'язків для даної конфігурації ядер у молекулярній частинці.

Величини, які визначають геометричну конфігурацію молекули: тип гібридизації, число гібридних орбіталей, число неподільних електронних пар, координаційне число, валентний кут, довжина хімічних зв’язків. Види геометричних конфігурацій молекул: лінійна, кутова, трикутна, тетраедрична, тригональна, октаедрична.

Конформація молекули – просторове розташування атомів в молекулі певної конфігурації, обумовлене поворотом навколо однієї або декількох одинарних сигма-зв'язків. Характерна для циклічних сполук.

Види конформацій

Заслоненная конформація Загальмована конформація

а ) конформація «крісло» - має найменший запас енергії;

б) «ванна» - найменш вигідна конформація, найбільше енергії;

в) «твіст» форма

Механічна модель молекули – модель представлена не як електронно-ядерна система, а як система взаємодіючих атомів.

Молекулярна механіка — метод розрахунку геометрії та енергетичних характеристик молекулярних частинок з використанням емпіричних потенціальних функцій, вид яких взято з класичної механіки і в яких враховуються вандерваальсові сили та електростатична взаємодія.

Розглянемо рух вільної частинки, тобто частинки, що рухається у відсутність зовнішніх полів вздовж осі х. Оскільки зовнішні сили на частинку не діють, то її потенційна енергіяі Е = const її можна прирівняти нулю. В такому випадку рівняння Шредінгера для стаціонарних станів матиме вигляд:

де m – маса електрона, ψ – функція, h – стала Планка, Е - енергія

Структурна ізомерія: ізомерія карбонового скелету, ізомерія пов’язана з розміщенням гетероатомів, замісників, кратних зв’язків.

Оптичні ізомери – це просторові ізомери, молекули яких відносяться між собою як предмет і несумісне з ним дзеркальне відображення.