Основні положення теорії хімічної будови А.М. Бутлерова
1. Атоми в молекулах з'єднані один з одним в певній послідовності відповідно до їх валентності. Послідовність міжатомних зв'язків в молекулі називається її хімічною будовою і відображається однією структурною формулою (формулою будови).
2. Хімічна будова можна встановлювати хімічними методами. (В даний час використовуються також сучасні фізичні методи).
3. Властивості речовин залежать від їх хімічної будови.
4. За властивостями даної речовини можна визначити будову його молекули, а за будовою молекули - передбачити властивості.
5. Атоми і групи атомів в молекулі роблять взаємний вплив один на одного.
Теорія Бутлерова з'явилася науковим фундаментом органічної хімії і сприяла швидкому її розвитку. Спираючись на положення теорії, А.М. Бутлеров дав пояснення явищу ізомерії, передбачив існування різних ізомерів і вперше отримав деякі з них.
Розвитку теорії будови сприяли роботи Кекуле, Кольбе, Купера і Вант-Гоффа. Однак їх теоретичні положення не носили загального характеру і служили, головним чином, цілям пояснення експериментального матеріалу.
Формула будови (структурна формула) описує порядок з'єднання атомів в молекулі, тобто її хімічну будову. Хімічні зв'язку в структурній формулі зображують рисками. Зв'язок між воднем і іншими атомами зазвичай не вказується (такі формули називаються скороченими структурними формулами).
Наприклад, повна (розгорнута) і скорочена структурні формули н-бутану C4H10імеют вид:
Інший приклад - формули изобутана.
Часто використовується ще більш короткий запис формули, коли не зображують не тільки зв'язку з атомом водню, але і символи атомів вуглецю і водню. Наприклад, будова бензолу C6H6 відображають формули:
Структурні формули відрізняються від молекулярних (брутто) формул, які показують тільки, які елементи і в якому співвідношенні входять до складу речовини (тобто якісний і кількісний елементний склад), але не відображають порядку зв'язування атомів.
Наприклад, н-бутан і ізобутан мають одну молекулярну формулу C4H10, але різну послідовність зв'язків.
Таким чином, відмінність речовин обумовлено не тільки різним якісним і кількісним елементним складом, а й різним хімічним будовою, яке можна відобразити лише структурними формулами.
3. Поняття про ізомерії
Ще до створення теорії будови були відомі речовини однакового елементного складу, але c різними властивостями. Такі речовини були названі изомерами, а саме це явище - ізомерією.
В основі ізомерії, як показав А.М. Бутлеров, лежить відмінність в будові молекул, що складаються з однакового набору атомів. Таким чином,
ізомерія - це явище існування сполук, що мають однаковий якісний і кількісний склад, але різну будову і, отже, різні властивості.
Наприклад, при вмісті в молекулі 4-х атомів вуглецю і 10-ти атомів водню можливе існування 2-х ізомерних сполук:
Залежно від характеру відмінностей в будові ізомерів розрізняють структурну і просторову изомерию.
4. Структурні ізомери
Структурні ізомери - сполуки однакового якісного і кількісного складу, що відрізняються порядком зв'язування атомів, тобто хімічною будовою.
Наприклад, складу C5H12 відповідає 3 структурних ізомери: