Chémia Úvod do organickej chémie

ORGANICKA CHEMIA
C, H, O, N, S, P a halogeny, spred 4 rokov→15 milionov
na prelome 18. a 19. sto. chemia sa rozdelila na anorg. a org.
v tomto obdobi bolo izolovanych vela zlucenin
19. sto → vitalisticka teoria(Berzelius) → tvrdi ze org. l. mozu
vznikat v zivej hmote iba za prispenia zivotnej sily = vis vitalis
1828 – Wohler – zahrievanim anorg. l. pripravil org. l.(pad vita. teor.)
19. sto → strukturna teoria(butlerov, kekula) → nazor, ze vlastnosti
org. l. zavisia od ich struktury, 3 poznatky =
1. uhlik je stvorvazbovy → viazat sa moze jednoduchov,
dvojitov, trojitov, stvoritou vazbou
2. atomy uhlika sa mozu navzajom spajat do retazcov linearnych a cyklickych
1877 – van’t Hoff, Le Bell → vytvorili hypotezu o tetraedrickom
usporiadani atomu uhlika, dospeli k nazoru, ze uhlik, kt. sa viaze 4 jednoduchymi
vazbami ma tieto vazby usporiadane tak, ze smeruju do vrcholov tetraedra (stvorstena)
a zveraju 109
plasty, paliva, vybusniny, lieciva, farbiva, detergenty, pesticidy,
chladiva, aditiva
Dvojvazbovy v zak. stave, stvorvazbovy v excitovanom stave
Vazbovost → cislo, kt. udava s kolk. vazbami sa dany atom viaze
Tvori velke mnozstvo zlucenin → 1.ma strednu hodnotu elektro. 2,6
2. na valenc. vrstve nema volne orbitaly, a volne e. pary
3. ma schopnost vytvarat retazce neobmedz. dlzky
Vlastnosti anorg. l → malo prchave, nehorlave, nemenia sa ani s plamenom,
vo vode rozpustne, roztoky – vedu el. prud, nerozkladaju
Vlastnosti org. l. → citlivejsie na svetlo, teplo, velmi prchave(eter, aceton),
pri zahrievani (500C) sa rozkladaju, pri zihani v plameni sa spaluju,
lahko zapalne, mal ostale pri vyssich teplotach, horlave, tozicke, jedovate,
vo vode nerozpustne, roztoky nevodive, zle vedu elek. prud,
bezne sa vyskytuju u zmesi, reakcie prebiehaju 3krat
pomalsie sposebene tym ze → reakcie org. l.= reakcie molekul
→ reakcie anorg. l.= reakcie ionov, reakcie org. l. ovplyvnuje
rozpustadlo – tie iste latky v roznych rozpust. reaguju rozne,
pri reakcii 2 latok moze
sucasne prebiehat niekolko konkurencnych reakcii – ze vysledkom
reakcie moze byt zmes roznych produktov
Teoria hybridizacie(LCAO): Linearnou kombinaciou atomovych
orbitalov vznikaju nove hybridne orbitaly, vznikla preto aby
bolo mozne vysvetlit tvary niekt. molekul kt. nebolo mozne vysvetlit podla teorie valenc. vazieb
platia pri tvorbe 3 pravidla → 1.

pocet utvorenych
hybr. orb. sa rovna poctu povod. atom. orbit., 2. hyb. orb. mozu
vzniknut len z takych atom. orbit. ,kt. maju priblizne rovnaku
energiu, 3. hybridizacia je vzdy sprevadz. zmenou
tvaru orbitalu → hybrid. orbitaly su nesymetricky rozlozene
vzhladom na jadro atomu
VZORCE ORG. ZLUC.
1. Sumarne(molekulove) – vyjad. pocet atomov jed. prvkov v molekule
2. Racionalne – charakt. zozkupenia atomov
a) konstitucne, b) konformacne, c) konfiguracne
Struktura organickych latok
Pri popisovani struktury musime poznat konst., konform., konfig.
konstitucia → vzajomne usporiadan. atomov v molekule, udaje o tom
ktore atomy su navzaj. spojene vazbami, a aky je charakter tychto vazieb
konformacia → vyjad. usporiadanie atomov v priestore, ktore sa da menit
otacanim okolo jednoduchej vazby
konfiguracia → uspor. atomov v priestore, ktore nie je
mozne menit rotaciou okolo jednod. vazby

IZOMERIA
jav pri ktorom 2 alebo viacej zlucenin maju rovnaky
sumarny vzorec, ale lisia sa svojou strukturou, teda vlastnostami
a) izomeria konstitucna, b) izomeria priestorova
a) → i) retazcova, ii) polohova, iii) skupinova, iiii) tautomeria
b) → i)konformacna, ii)geometricka, iii)opticka
a) →i) lisi sa retazcom(linearny, rozvetveny)
ii) lisia sa polohov nasobnej vazby, polohov substinentov
iii) lisia sa skupinami ktore su viazane cez kyslik
iiii) lisia sa polohov nasob. vazby a polohov atomu kyslika
b) →i)zakrytova konf., zosikmena konf.
ii) v zluc., kde sa nachadza dvojita vazba, atomy sa nemozu otacat
- ked na opacnych stranach subst. - trans
- ked na tych istych – cis
iii) nestotoznitelne, opticke vlastnosti
TYPY A PRIEBEH REAKCII V ORGANICKEJ CHEMII
substrat – latka kt. ma zlozit. strukt a vacsiu molek. hmotnost,
latka kde dochadza k zmene na vazbe C
cinidlo – lat. s jednoduch. struktu.,
mensiou relativnou hmotnostou, casto je to anorg. l.
1. kriterium → charakter zmien na substrate
a) substitucia = CH4 + Cl2 →(UV) CH3Cl + HCl
b) adicia - dochadza k znizovaniu nasobnosti vazieb
H – C = C – H + HCl → CH2 = CH – Cl
CH2 = CH2 + H2 → CH3 – CH3
c)eliminacia – dochadza k zvysovaniu nasobnosti vazieb
d) molekulovy presmyk – vnutromolekulova reakcia, pri ktorej
sa nemeni sumar. vzorec zluc. a dochadza len k preskupovaniu atomov
2.

kriterium → sposob zaniku vazby pri reakcii
a) homologicky = 2 castice s nesparenym e., kazdy z
atomov si ponecha jeden elektron,
vzniknu radikalove cinidla
b) heterolyticky = vznik anionu a kationu
na zaklade tohto rozdelujeme cinidla na
1. radikalove, 2. nukleofilne, 3. elektrofilne
1. maju nespareny e a vyvol. homologicky zanik vazby
2. aniony alebo molekuly s volnym e parom
a vyvol. homologicky zanik vazby, su donorom elektronou,
vyhladavaju v molekule substratu miesto s
elektronovym zriedenim(Br-, Cl-, OH-, -N-H2 – volna skup.
s vol. e parom[aminoskupina], H2O – NH3 – neut.molek. s volnym e parom)
3. su akceptorom, kationy alebo neut. molekuly ktore
maju v molekule nedostatok elektronov
– elektrondeficitne (CH3+ - Cl+ - N+O2 = kationy, AlCl3 – BF3 = molekuly)
SR – radikalova subs., SN – nukleofilna subs , SE – elektrofilna subs.
Priebeh reakcii vyjadr. pomocou reak schem v
ktorych nie su zachovane pravidla platne pre chemicke rovnice
Vacsina vazieb v org. zluc. je nepolarna(rovnomerne rozlozena), elektr. par je
rovnomerne rozlozeny medzi viaz. atomami, rozdiel elekt.je 0 alebo pribl. Ak rozdiel >0,4, elekt. par je nerovnomerne rozlozeny, je blizsie posunuty smerom k elektron. atomu
INDUKCNY EFEKT
Ak je molekula zlozena z viacerych atomov, tak potom polarna vazba je centrom z k
toreho sa siri elektrostaticke pole na dalsie vazby
Je to posun elktronu v molek. org latky vyvolany pritomnostou polarnej vazby, siri sa po sigma
vazbach a prejavuje sa po treti atom uhlika v molekule
I – kladny – dochadza k zvacseniu elektronovej hustoty na uhlikovom retazci
I – zaporny – k zmenseniu elekt. hustoty
substinenty:
-I vyvolavaju = halogeny, NO2, CN, OH
+I vyvolavaju = CH3-(metyl)[najmensi efekt], CH3-CH2-(etyl), izopropyl, tercbutyl[najv.]
I – ma vplyv na fyz. a chem. vlastnosti latok, zvysuje silu organickych kyselin
MEZOMERNY EFEKT
Posun vaz. elekt. parov ktory sa siri po pi vazbach a vznika v takych zluceninach ktore maju v
susedstve dvojitej, trojitej vazby atom s volnym elekt. parom
- siri sa rovnomerne po celej molekule
Tieto efekty sa uplatnuju pri org. zluc. ktore su v pokojnom stave
Pri reakciach org. z. tychto molekul moze dojst k posunom ucinkom cinidla.