Изомерия және гомологтық қатар. Химия, 11 сынып, дидактикалық материал.

Гомологтық қатар

 Гомологтар (грек. «homologos» - ұқсас) – химиялық қасиеттері мен құрылысы ұқсас, ал молекулалар құрамы бойынша бір не бірнеше CH₂ тобы айырмашылығы болатын қосылыстар.

 Мысалы ретінде алкандардың гомологтық қатарын қарастырайық. Алкандардың алғашқы мүшесі метан, СН₄ мен келесі мүшесі этанның, С₂Н₆ молекулалық құрамын салыстырайық, бір-бірінен СН₂ тобына айырмашылығы бар екенін табамыз. Осы сияқты, этан, С₂Н₆, пропан, С₃Н₈ мен бутанның, С₄Н₁₀, яғни әр келесі көмірсутектің молекулалық құрамы өзінің алдындағы көмірсутектен СН₂ тобына өзгеретіндігін байқауға болады. Гомологтарды салыстырмалы молекулалық массаларының өсуіне қарай орналастырса, гомологтық қатар түзіледі. CH₂ тобы - гомологтық айырым деп аталады.

 Алкандардық гомологтық қатары

 Бір гомологтық қатарда орналасқан қосылыстардың химиялық қасиеттері және жалпы формулалары ұқсас болады, бірақ физикалық қасиеттері құрамындағы көміртек атомдарының санына тәуелді. Кестеге қарап алкандардың гомологтық қатарында құрамындағы көміртек саны артқан сайын балқу және қайнау температурасының арытатынын байқауға болады. Алкандардың бастапқы төрт мүшесі – газдар, пентаннан, С₅Н₁₂ бастап петадеканға, С₁₅Н₃₂ дейін – сұйық заттар, ал құрамы С₁₆Н₃₄ және одан да көп көміртек атомдары бар жоғары молекулалы алкандар – қатты заттар болады.

 Изомерлер

 Изомерия – құрамы мен молекулалық массасы бойынша бірдей, бірақ құрылысы, физикалық және химиялық қасиеттері әртүрлі болатын қосылыстардың болуын сипаттайтын құбылыс.

 Изомерлер - молекулалық құрамы бірдей, бірақ молекулалық құрлысы әртүрлі, сондықтан қасиеттеріде (химиялық және физикалық) әртүрлі заттар.

 Грекше «изо» - тең, «мерос» - бөлшек деген мағынаны білдіреді.

І. Құрылымдық изомерлер

•  Көміртек атомының қаңқасына байланысты:

•   Функционалдық топтың орнына байланысты:

 а. Қос немесе үш байланыстың орнына байланысты:

 в. Функционалдық топтың орнына байланысты:

•  Класаралық изомерлер:

ІІ. Кеңістіктік изомерлер

•  Геометриялық изомерлену - негізінен құрамында қос байланыс бар органикалық заттарды болады. Геометриялық изомерленуді - цисс және трансизомерия деп екіге жіктеуге болады. Егер радикалдар жазықтықтың бір жағында орналасса – цисс, ал радикалдар жазықтықтың екі жағында орналасса – трансизомерия деп аталады. Мысалы:

•  Оптикалық (айналық) изомерлену – молекул құрамындағы көміртек атомы төрт түрлі атоммен немесе атом топтарымен байланысқан болса (), кеңістікте орналасуы әртүрлі, екі түрлі органикалық затқа бірдей құрылымдық формула сәйкес келеді.

«Изомерлерді қалай құрастыру қажет» нұсқаулығы

Алканның бір өкілі мысалында C₆H₁₄ (гексан) қарастырайық:

1. Берілген молекулалық формулада көміртек қаңқасының формуласын тармақталмаған түрде құрастыру қажет:

С – С – С – С – С – С

2. Көміртек атомдардың барлығын нөмірлеу:

3. Көміртек төрт валентті екендігін біле отырып, сутек атомдарын көміртек тізбегіне қосыңыз:

4. Көміртек тізбегін бір атомға қысқартыңыз, ол үшін ол атомды бүйірлік тармаққа орналастырыңыз. Көміртектің шеттерінде орналасқан атомдары тізбектің бүйірі болып табылмайтынын есте сақтаңыз.

5. Бүйірлік тармақталуға жақын жақтан бастап тізбекті нөмірлеу қажет. Содан соң валенттік ережелерді сақтап, сутек атомдарын қосыңыз:

6. Егер басқа көміртек атомдары арқылы бүйірлік тармақталуға мүмкіндік болса, басқа изомерлерді құрастырыңыз:

7. Егер бүйірлік тармаққа мүмкіндік болмаса, көміртек тізбегін тағы бір атомға қысқартыңыз. Бір көміртек атомынан екі тармақтан артық кетпейтінін ұмытпаңыз.

8. Тармақталу жақын жақтан жаңа тізбекті нөмірлеңіз. Көміртектің төрт валенттігін ескере отырып, сутек атомдарын қосыңыз.

9. Көміртек тізбегіне тағы бүйірлік тармақты орналастыруға болады ма екенін тексеріңіз. Егер мүмкін болса, онда изомерлер формулаларын құрастырыңыз. Егер мүмкіндік болмаса, көміртек атомдарының тізбегін қысқартуды жалғастырыңыз. Тізбекті нөмірлеп, изомерлер формулаларын құрастыра беріңіз. Егер тармақталу тізбектің шетінен бірдей арақашықтықта болса, тізбек тармақталу көбірек жақтан бастап нөмірленеді.