Koje su odredbe teorije hemijske strukture. Glavne odredbe teorije hemijske strukture organskih jedinjenja A.M. Butlerov

U najopštijem i najsistematičnijem obliku, teoriju hemijske strukture (skraćeno TCS) prvi je formulisao ruski hemičar A. M. Butlerov 1861. godine, a zatim je razvio i dopunio on i njegovi učenici i sledbenici (prvenstveno V. V. Markovnikov, A. M. Zaitsev i drugi), kao i od strane mnogih stranih hemičara (Ya. G. van't Hoff, J. A. Le Bel i drugi).

Razmotrimo glavne odredbe klasičnog TCS-a i prokomentarišemo ih sa stanovišta moderne strukturne hemije.

1. Svaki atom u molekulu je sposoban da formira određeni broj hemijskih veza sa drugim atomima.

Već u prvoj polovini XIX veka. u hemiji su se formirale ideje o sposobnosti atoma da se međusobno kombinuju u određenim odnosima. Prema Butlerovu, svaki atom „se rađa sa određenom količinom sile koja proizvodi hemijske fenomene (afinitete). U hemijskoj kombinaciji, ... dio ove sile ili cijela njena količina se troši. Tako su naglašene dvije karakteristike međuatomske kemijske interakcije: a) diskretnost - sav afinitet koji je svojstven atomu trebao je biti sastavljen od zasebnih dijelova ili, prema Butlerovu, „zasebnih jedinica kemijske sile“, što je jasno izraženo simbolika valentnih poteza (na primjer, H-O-H, H-C≡N, itd.), gdje svaki potez karakterizira jednu hemijsku vezu; b) zasićenje - broj hemijskih veza koje formira atom je ograničen, zbog čega postoje npr. neutralni molekularni sistemi različite stabilnosti kao što su CH, CH2, CH3, CH4, ali nema molekula CH5, CH6, itd.

Kvantitativna mjera sposobnosti atoma da formira hemijske veze je njegova valencija. Formacija 1850-ih koncepti valencije i hemijske veze poslužili su kao najvažniji preduslov za stvaranje TCS. Međutim, prije početka XX vijeka. fizičko značenje valentnog poteza, a time i priroda hemijske veze i valencije, ostalo je nejasno, što je ponekad dovodilo do paradoksa. Dakle, proučavajući svojstva nezasićenih ugljikovodika, Butlerov je 1870. prihvatio ideju njemačkog hemičara E. Erlenmeyera o postojanju višestrukih veza u njima. U međuvremenu, ostalo je nejasno zašto se višestruka veza pokazala manje jakom (sklona reakcijama adicije) od jednostruke veze (koja ne ulazi u ove reakcije). Postojale su i druge indikacije da neke ili sve hemijske veze u molekulu nisu bile jednake vrednosti.

Stvaranjem kvantne hemije postalo je jasno da po pravilu svakom valentnom potezu odgovara dvocentrična dvoelektronska veza i da se hemijske veze mogu razlikovati po energiji, dužini, polarnosti, polarizabilnosti, orijentaciji u prostoru, višestrukosti. , itd. (vidi Hemijska veza) .

Koncept hemijske veze podrazumeva podelu atoma molekula na hemijski vezane i hemijski nevezane (vidi sliku), iz čega sledi druga pozicija TCS.

H / O \ H Hemijski vezani atomi

Hemijski nevezani atomi

2. Atomi u molekulu povezani su jedni s drugima određenim redoslijedom, prema njihovoj valentnosti. Upravo je „red hemijske interakcije“, ili, drugim rečima, „metod međusobnog hemijskog vezivanja“ atoma u molekulu, Butlerov nazvao hemijskom strukturom. Kao rezultat toga, hemijska struktura, jasno izražena strukturnom formulom (ponekad se naziva i grafička, a poslednjih godina - topološka), pokazuje koji parovi atoma su hemijski vezani, a koji nisu, tj. hemijska struktura karakteriše topologiju molekula (vidi Molekul). Istovremeno, Butlerov je posebno naglasio da svakom jedinjenju odgovara samo jedna hemijska struktura i, posljedično, samo jedna strukturna (grafička) formula.

Razmatrana odredba TCS-a općenito je važeća danas. Međutim, prvo, daleko je od uvijek moguće prenijeti molekularnu strukturu jednom klasičnom strukturnom formulom (vidi Benzol), drugo, u ne-krutim molekulima, red veze atoma može se spontano i prilično brzo promijeniti (vidi Molekul), a , treće, moderna hemija je otkrila širok spektar molekula sa "neobičnim" strukturama (na primjer, u nekim karboranima, atom ugljika je vezan za pet susjednih atoma).

3. Fizička i hemijska svojstva jedinjenja određena su i njegovim kvalitativnim i kvantitativnim sastavom, i njegovom hemijskom strukturom, kao i prirodom veza između atoma.

Ova odredba je centralna za TCS. Upravo je njegova tvrdnja u hemiji bila glavna Butlerovljeva naučna zasluga. Iz ove pozicije slijedi niz važnih posljedica: objašnjenje izomerizma razlikom u kemijskoj strukturi izomera, ideja o međusobnom utjecaju atoma u molekuli, kao i značenje i značaj strukturnih formula molekula. je otkriveno.

Godine 1874. TCS je obogaćen stereohemijskim konceptima (vidi Stereohemija), u okviru kojih je bilo moguće objasniti fenomen optičkog, geometrijskog i konformacionog izomerizma (vidi Izomerizam).

U savremenoj hemiji, pojam "struktura molekula" shvata se "na tri načina: a) kao hemijska struktura (tj. topologija molekule); b) kao prostorna struktura koja karakteriše raspored i kretanje jezgara u prostoru c) kao elektronska struktura (vidi Molekul, hemijska veza).

Dakle, glavna pozicija TCS-a, sa moderne tačke gledišta, može se predstaviti na sledeći način: fizička i hemijska svojstva jedinjenja određena su njihovim kvantitativnim i kvalitativnim elementarnim sastavom, kao i hemijskim (topološkim), prostornim (nuklearnim). ) i elektronska struktura njihovih molekula.

4. Hemijska struktura se može proučavati hemijskim metodama, odnosno analizom i sintezom.

Razvijajući ovu poziciju, Butlerov je formulisao niz pravila za "prepoznavanje hemijske strukture" i široko ih primenio u svom eksperimentalnom radu.

Trenutno se struktura molekula proučava i hemijskim i fizičkim metodama (vidi Spektralnu analizu).

5. Atomi uključeni u molekulu, i hemijski vezani i nevezani, imaju određeni uticaj jedni na druge, što se manifestuje u reaktivnosti pojedinih atoma i veza molekula, kao i u drugim njegovim svojstvima.

TCS, kao i svaka naučna teorija, temelji se na nekim konceptima modela koji imaju određeno područje primjenjivosti i odražavaju samo određene aspekte stvarnosti. Dakle, govoreći o TCS, ne treba zaboraviti da je u stvarnosti molekul jedinstveni integralni sistem jezgara i elektrona i razdvajanje pojedinačnih atoma, funkcionalnih grupa, hemijskih veza, usamljenih elektronskih parova itd. u njemu je aproksimacija. Ali čim se ova aproksimacija pokazala efikasnom u rješavanju raznih kemijskih problema, postala je široko rasprostranjena. Istovremeno, teorijsko, mentalno rasparčavanje, strukturiranje objekta (molekula) koji je integralan po prirodi nas tjera da u teoriju unesemo dodatne ideje, uzimajući u obzir činjenicu da odabrani molekularni fragmenti (atomi, veze itd. ) su zapravo povezani i međusobno djeluju. U tu svrhu kreiran je koncept međusobnog utjecaja atoma (VVA).

Svojstva i stanje svakog atoma ili funkcionalne grupe molekula određuju ne samo njihova priroda, već i okolina. Na primjer, uvođenje OH grupe u molekulu može dovesti do različitih rezultata:

Stoga, proučavajući prirodu i intenzitet utjecaja različitih supstituenata na svojstva molekula, postupaju na sljedeći način: razmatraju niz reakcija, odnosno niz jedinjenja istog tipa koji se međusobno razlikuju bilo po prisutnosti supstituenta ili u rasporedu višestrukih veza, na primjer: CH2=CH-CH=CH-CH3, H2C=CH-CH2-CH=CH2, itd., ili prema nekim drugim detaljima strukture. Istovremeno, istražuje se sposobnost supstanci ove serije da učestvuju u istoj vrsti reakcija, na primjer, proučavaju bromiranje fenola i benzena. Uočene razlike su povezane sa uticajem različitih supstituenata na ostatak molekula.

Što se tiče organskih jedinjenja, jedna od njihovih karakterističnih karakteristika je sposobnost supstituenta da prenese svoj uticaj na lance kovalentno vezanih atoma (vidi Hemijska veza). Naravno, na supstituente utiče i ostatak molekula. Prenos uticaja supstituenta na a- i l-veze dovodi do promene ovih veza. Ako se uticaj supstituenata prenosi uz učešće a-veza, onda se kaže da supstituent ispoljava induktivni, odnosno I-efekat. Ako u lancu postoje π-veze, one su takođe polarizovane (π-efekat). Osim toga, ako lanac ima sistem konjugiranih višestrukih veza (-C=C-C=C-) ili supstituent s nepodijeljenim elektronskim parom s višestrukom vezom (CH3-O-CH=CH2) ili s aromatičnim jezgrom, tada prenos uticaja se dešava duž sistema π-veza (efekat konjugacije, ili C-efekat), dok se elektronski oblak delimično pomera u oblast susedne σ-veze. Na primjer, supstituenti kao što su -Br, -Cl, -OH, -NH2, koji imaju nepodijeljene parove elektrona, su donori π-elektrona. Stoga se kaže da imaju +C-efekat. Istovremeno, pomiču gustinu elektrona prema sebi duž σ-veza, odnosno imaju -I-efekat. Za -Br, -Cl prevladava I-efekat, za -OH i -NH2-, naprotiv, +C-efekat. Stoga je, recimo, u fenolu gustoća π-elektrona na jezgri benzena veća nego u benzenu, što olakšava nastanak reakcija elektrofilne supstitucije u fenolu (u poređenju s benzenom).

Teorija hemijske strukture se takođe široko koristi u neorganskoj hemiji, posebno nakon što je A. Werner 1893. godine stvorio koordinacionu teoriju (vidi Koordinacione spojeve).

Najveći događaj u razvoju organske hemije bio je stvaranje 1961. godine od strane velikog ruskog naučnika A.M. Butlerovljeva teorija hemijske strukture organskih jedinjenja.

Prije A.M. Butlerov, smatralo se da je nemoguće znati strukturu molekula, odnosno red kemijske veze između atoma. Mnogi naučnici su čak poricali realnost atoma i molekula.

A.M. Butlerov je opovrgao ovo mišljenje. Polazio je od ispravnih materijalističkih i filozofskih ideja o stvarnosti postojanja atoma i molekula, o mogućnosti poznavanja hemijske veze atoma u molekulu. On je pokazao da se struktura molekula može utvrditi empirijski proučavanjem hemijskih transformacija supstance. Suprotno tome, znajući strukturu molekula, može se izvesti hemijska svojstva jedinjenja.

Teorija hemijske strukture objašnjava raznolikost organskih jedinjenja. To je zbog sposobnosti četverovalentnog ugljika da formira ugljične lance i prstenove, kombinuje se sa atomima drugih elemenata i prisustva izomerizma u hemijskoj strukturi organskih jedinjenja. Ova teorija je postavila naučne osnove organske hemije i objasnila njene najvažnije zakonitosti. Osnovni principi njegove teorije A.M. Butlerov je naveo u izvještaju "O teoriji hemijske strukture".

Glavne odredbe teorije strukture su sljedeće:

1) u molekulima su atomi međusobno povezani u određenom nizu u skladu sa svojom valencijom. Redosled veze atoma naziva se hemijska struktura;

2) svojstva supstance ne zavise samo od toga koji su atomi iu kojoj količini deo njenog molekula, već i od redosleda u kome su međusobno povezani, odnosno od hemijske strukture molekula;

3) atomi ili grupe atoma koji su formirali molekul međusobno utiču jedni na druge.

U teoriji hemijske strukture velika pažnja se poklanja međusobnom uticaju atoma i grupa atoma u molekulu.

Hemijske formule, koje opisuju red povezanosti atoma u molekulima, nazivaju se strukturnim formulama ili strukturnim formulama.

Vrijednost teorije hemijske strukture A.M. Butlerov:

1) je bitan deo teorijske osnove organske hemije;

2) po značaju se može uporediti sa Periodnim sistemom elemenata D.I. Mendeljejev;

3) omogućila je sistematizaciju ogromne količine praktičnog materijala;

4) omogućilo je da se unapred predvidi postojanje novih supstanci, kao i da se naznače načini za njihovo dobijanje.

Teorija hemijske strukture služi kao vodeća osnova u svim istraživanjima u organskoj hemiji.

5. Izomerizam. Elektronska struktura atoma elemenata malih perioda Hemijska veza

Svojstva organskih supstanci ne zavise samo od njihovog sastava, već i od redosleda povezivanja atoma u molekulu.

Izomeri su tvari koje imaju isti sastav i istu molarnu masu, ali različitu molekularnu strukturu, te stoga imaju različita svojstva.

Naučni značaj teorije hemijske strukture:

1) produbljuje ideje o supstanci;

2) ukazuje na put do saznanja unutrašnje strukture molekula;

3) omogućava razumevanje činjenica akumuliranih u hemiji; predviđaju postojanje novih supstanci i pronalaze načine da ih sintetiziraju.

Sva ova teorija uvelike je doprinijela daljem razvoju organske hemije i hemijske industrije.

Njemački naučnik A. Kekule izrazio je ideju o međusobnom povezivanju atoma ugljika u lancu.

Doktrina elektronske strukture atoma.

Karakteristike doktrine elektronske strukture atoma: 1) omogućile su razumevanje prirode hemijske veze atoma; 2) saznati suštinu međusobnog uticaja atoma.

Stanje elektrona u atomima i struktura elektronskih ljuski.

Elektronski oblaci su područja najveće vjerovatnoće prisutnosti elektrona, koja se razlikuju po svom obliku, veličini i orijentaciji u prostoru.

U atomu vodonik jedan elektron tokom svog kretanja formira negativno nabijeni oblak sfernog (sfernog) oblika.

S-elektroni su elektroni koji formiraju sferni oblak.

Atom vodonika ima jedan s-elektron.

U atomu helijum su dva s-elektrona.

Osobine atoma helijuma: 1) oblaci istog sfernog oblika; 2) najveća gustina je jednako uklonjena iz jezgra; 3) elektronski oblaci su kombinovani; 4) formiraju zajednički oblak od dva elektrona.

Karakteristike atoma litijuma: 1) ima dva elektronska sloja; 2) ima oblak sfernog oblika, ali je mnogo veći od unutrašnjeg oblaka od dva elektrona; 3) elektron drugog sloja slabije privlači jezgro od prva dva; 4) lako se hvata drugim atomima u redoks reakcijama; 5) ima s-elektron.

Osobine atoma berilijuma: 1) četvrti elektron je s-elektron; 2) sferni oblak se poklapa sa oblakom trećeg elektrona; 3) postoje dva uparena s-elektrona u unutrašnjem sloju i dva uparena s-elektrona u vanjskom.

Što se više elektronskih oblaka preklapa kada se atomi povežu, oslobađa se više energije i to je jače hemijska veza.

Hemijska struktura molekula predstavlja njenu najkarakterističniju i jedinstvenu stranu, jer određuje njena opšta svojstva (mehanička, fizička, hemijska i biohemijska). Svaka promjena u hemijskoj strukturi molekula povlači za sobom promjenu njegovih svojstava. U slučaju manjih strukturnih promjena napravljenih na jednom molekulu, slijede male promjene u njegovim svojstvima (obično utiču na fizička svojstva), ali ako je molekul doživio duboke strukturne promjene, tada će njegova svojstva (posebno kemijska) biti duboko promijenjena.

Na primjer, alfa-aminopropionska kiselina (alfa-alanin) ima sljedeću strukturu:

Šta vidimo:

1. Prisustvo određenih atoma (C, H, O, N),
2. određeni broj atoma koji pripadaju svakoj klasi, koji su povezani određenim redoslijedom;

Sve ove karakteristike dizajna određuju niz svojstava Alfa-alanina, kao što su: čvrsto stanje agregacije, tačka ključanja 295°C, rastvorljivost u vodi, optička aktivnost, hemijska svojstva aminokiselina itd.

U prisustvu veze između amino grupe i drugog atoma ugljika (tj. došlo je do male strukturne promjene), što odgovara beta-alaninu:

Opšta hemijska svojstva su i dalje karakteristična za aminokiseline, ali tačka ključanja je već 200°C i nema optičke aktivnosti.

Ako su, na primjer, dva atoma u ovoj molekuli povezana atomom N sljedećim redoslijedom (duboka strukturna promjena):

tada se formirana tvar - 1-nitropropan po svojim fizičkim i kemijskim svojstvima potpuno razlikuje od aminokiselina: 1-nitro-propan je žuta tekućina, s tačkom ključanja od 131 ° C, nerastvorljiva u vodi.

Na ovaj način, odnos struktura-svojstvo omogućava vam da opišete opća svojstva supstance sa poznatom strukturom i, obrnuto, omogućava vam da pronađete hemijsku strukturu supstance, znajući njena opšta svojstva.

Opći principi teorije strukture organskih jedinjenja

U suštini određivanja strukture organskog jedinjenja leže sledeći principi koji proizilaze iz odnosa njihove strukture i svojstava:

a) organske supstance, u analitički čistom stanju, imaju isti sastav, bez obzira na način njihove pripreme;

b) organske supstance, u analitički čistom stanju, imaju stalna fizička i hemijska svojstva;

c) organske supstance sa stalnim sastavom i svojstvima, imaju samo jednu jedinstvenu strukturu.

1861. veliki ruski naučnik A. M. Butlerov u svom članku „O hemijskoj strukturi materije“ otkrio je glavnu ideju teorije hemijske strukture koja se sastoji u uticaju metode vezivanja atoma u organskoj materiji na njena svojstva. On je sažeo sva znanja i ideje o strukturi hemijskih jedinjenja koja su do tada bila dostupna u teoriji strukture organskih jedinjenja.

Glavne odredbe teorije A. M. Butlerova

može se sažeti na sljedeći način:

1. U molekuli organskog jedinjenja atomi su povezani određenim redoslijedom, koji određuje njegovu strukturu.
2. Atom ugljika u organskim jedinjenjima ima valencu četiri.
3. S istim sastavom molekule moguće je nekoliko opcija za međusobno povezivanje atoma ove molekule. Takva jedinjenja koja imaju isti sastav, ali različite strukture nazvana su izomeri, a slična pojava nazvana je izomerijom.
4. Poznavajući strukturu organskog jedinjenja, može se predvideti njegova svojstva; Poznavajući svojstva organskog jedinjenja, može se predvideti njegova struktura.
5. Atomi koji formiraju molekul podložni su međusobnom utjecaju, što određuje njihovu reaktivnost. Direktno vezani atomi imaju veći uticaj jedni na druge, uticaj nedirektno vezanih atoma je mnogo slabiji.

Učenik A.M. Butlerov - V. V. Markovnikov nastavio da proučava pitanje međusobnog uticaja atoma, što se odrazilo 1869. u njegovom disertacijskom radu "Materijali o međusobnom uticaju atoma u hemijskim jedinjenjima".

Zasluga A.M. Butlerov i važnost teorije hemijske strukture je izuzetno velika za hemijsku sintezu. Ukazala se prilika da se predvide osnovna svojstva organskih jedinjenja, da se predvide načini njihove sinteze. Zahvaljujući teoriji hemijske strukture, hemičari su prvo cenili molekul kao uređeni sistem sa striktnim redosledom veza između atoma. I trenutno, glavne odredbe Butlerovljeve teorije, uprkos promjenama i pojašnjenjima, leže u osnovi modernih teorijskih koncepata organske hemije.

Prvi se pojavio početkom 19. veka. teorija radikala (J. Gay-Lussac, F. Wehler, J. Liebig). Radikali se nazivaju grupe atoma koje prolaze nepromijenjene tijekom kemijskih reakcija iz jednog spoja u drugi. Ovaj koncept radikala je sačuvan, ali se većina ostalih odredbi teorije radikala pokazala netačnim.

Prema teoriji tipova (C. Gerard), sve organske supstance se mogu podeliti na tipove koji odgovaraju određenim neorganskim supstancama. Na primjer, R-OH alkoholi i R-O-R etri smatrani su predstavnicima H-OH tipa vode, u kojoj su atomi vodika zamijenjeni radikalima. Teorija tipova stvorila je klasifikaciju organskih supstanci, čiji se neki principi trenutno primjenjuju.

Modernu teoriju strukture organskih jedinjenja stvorio je istaknuti ruski naučnik A.M. Butlerov.

1. Atomi u molekulu su raspoređeni u određenom nizu prema njihovoj valenciji. Valencija atoma ugljika u organskim jedinjenjima je četiri.

2. Svojstva supstanci ne zavise samo od toga koji su atomi i u kojim količinama su deo molekula, već i od redosleda u kom su međusobno povezani.

3. Atomi ili grupe atoma koji čine molekul međusobno utiču jedni na druge, o čemu zavisi hemijska aktivnost i reaktivnost molekula.

4. Proučavanje svojstava supstanci omogućava vam da odredite njihovu hemijsku strukturu.

Međusobni utjecaj susjednih atoma u molekulima je najvažnije svojstvo organskih jedinjenja. Ovaj utjecaj se prenosi ili kroz lanac jednostrukih veza ili kroz lanac konjugiranih (naizmjeničnih) jednostrukih i dvostrukih veza.

Klasifikacija organskih jedinjenja zasniva se na analizi dva aspekta strukture molekula - strukture ugljeničnog skeleta i prisutnosti funkcionalnih grupa.

Aleksandar Mihajlovič Butlerov rođen je 3 (15) septembra 1828. godine u gradu Čistopolju, Kazanska gubernija, u porodici veleposednika, penzionisanog oficira. Prvo obrazovanje stekao je u privatnom internatu, zatim je studirao u gimnaziji i na Kazanskom carskom univerzitetu. Od 1849. predaje, 1857. postaje redovni profesor hemije na istom univerzitetu. Dva puta je bio njen rektor. Godine 1851. odbranio je magistarski rad "O oksidaciji organskih jedinjenja", a 1854. na Moskovskom univerzitetu - doktorsku disertaciju "O eteričnim uljima". Od 1868. bio je običan profesor hemije na Univerzitetu u Sankt Peterburgu, od 1874. - obični akademik Petrogradske akademije nauka. Pored hemije, Butlerov je posvetio pažnju praktičnim pitanjima poljoprivrede, hortikulture, pčelarstva, a pod njegovim rukovodstvom počeo je uzgoj čaja na Kavkazu. Preminuo je u selu Butlerovka, Kazanska gubernija, 5. (17.) avgusta 1886. godine.

Prije Butlerova, učinjen je značajan broj pokušaja da se stvori teorija o kemijskoj strukturi organskih spojeva. Ovim pitanjem su se više puta bavili najeminentniji hemičari tog vremena, čiji je rad ruski naučnik delimično koristio za svoju teoriju strukture. Na primjer, njemački hemičar August Kekule zaključio je da ugljik može formirati četiri veze s drugim atomima. Štoviše, vjerovao je da za isto jedinjenje može postojati nekoliko formula, ali je uvijek dodao da, ovisno o kemijskoj transformaciji, ova formula može biti različita. Kekule je vjerovao da formule ne odražavaju redoslijed u kojem su atomi povezani u molekulu. Drugi istaknuti njemački naučnik, Adolf Kolbe, generalno je smatrao da je suštinski nemoguće razjasniti hemijsku strukturu molekula.

Butlerov je prvi put iznio svoje glavne ideje o strukturi organskih jedinjenja 1861. godine u izvještaju „O hemijskoj strukturi materije“, koji je predstavio učesnicima Kongresa njemačkih prirodnjaka i liječnika u Speyeru. U svoju teoriju ugradio je ideje Kekulea o valenciji (broj veza za određeni atom) i škotskog hemičara Archibalda Coopera da atomi ugljika mogu formirati lance. Fundamentalna razlika između Butlerovljeve teorije i drugih bila je pozicija o hemijskoj (a ne mehaničkoj) strukturi molekula - metodi po kojoj su se atomi vezali jedni za druge, formirajući molekul. Istovremeno, svaki atom je uspostavio vezu u skladu sa "hemijskom silom" koja mu pripada. Naučnik je u svojoj teoriji napravio jasnu razliku između slobodnog atoma i atoma koji se spojio s drugim (prelazi u novi oblik, a kao rezultat međusobnog utjecaja, povezani atomi, ovisno o strukturnom okruženju, imaju različite hemijske funkcije). Ruski hemičar je bio uvjeren da formule ne samo da shematski predstavljaju molekule, već odražavaju i njihovu stvarnu strukturu. Štaviše, svaki molekul ima određenu strukturu, koja se mijenja samo u toku kemijskih transformacija. Iz odredbi teorije slijedilo je (naknadno je eksperimentalno potvrđeno) da su kemijska svojstva organskog spoja određena njegovom strukturom. Ova izjava je posebno važna, jer je omogućila objašnjenje i predviđanje hemijskih transformacija supstanci. Postoji i obrnuti odnos: strukturna formula se može koristiti za suđenje hemijskih i fizičkih svojstava supstance. Osim toga, naučnik je skrenuo pažnju na činjenicu da se reaktivnost jedinjenja objašnjava energijom kojom se atomi vezuju.

Uz pomoć stvorene teorije, Butlerov je uspio objasniti izomerizam. Izomeri su spojevi u kojima su broj i "kvalitet" atoma isti, ali u isto vrijeme imaju različita kemijska svojstva, a time i različitu strukturu. Teorija je omogućila da se dobro poznati slučajevi izomerizma objasne na pristupačan način. Butlerov je vjerovao da je moguće odrediti prostorni raspored atoma u molekulu. Njegova predviđanja su kasnije potvrđena, što je dalo podsticaj razvoju nove grane organske hemije - stereohemije. Treba napomenuti da je naučnik prvi otkrio i objasnio fenomen dinamičkog izomerizma. Njegovo značenje leži u činjenici da dva ili više izomera pod određenim uslovima mogu lako preći jedan u drugi. Uopšteno govoreći, izomerizam je postao ozbiljan test za teoriju hemijske strukture i njome je sjajno objašnjen.

Nepobitne tvrdnje koje je Butlerov formulirao vrlo su brzo donijele univerzalno priznanje teoriji. Ispravnost iznesenih ideja potvrđena je eksperimentima naučnika i njegovih sljedbenika. U svom procesu dokazali su hipotezu izomerizma: Butlerov je sintetizirao jedan od četiri butil alkohola predviđena teorijom, dešifrirao njegovu strukturu. U skladu sa pravilima izomerizma, koja su direktno proizašla iz teorije, iskazana je i mogućnost postojanja četiri valerijanske kiseline. Kasnije su primljeni.

Ovo su samo neke činjenice u nizu otkrića: hemijska teorija strukture organskih jedinjenja imala je nevjerovatnu prediktivnu sposobnost.

U relativno kratkom periodu otkriven je, sintetizovan i proučavan veliki broj novih organskih supstanci i njihovih izomera. Kao rezultat toga, Butlerovljeva teorija dala je poticaj brzom razvoju kemijske nauke, uključujući sintetičku organsku hemiju. Tako su Butlerovljeve brojne sinteze glavni proizvodi čitavih industrija.

Teorija hemijske strukture je nastavila da se razvija, što je donelo mnoge revolucionarne ideje u organsku hemiju tog vremena. Na primjer, Kekule je iznio pretpostavku o cikličnoj strukturi benzena i kretanju njegovih dvostrukih veza u molekulu, o posebnim svojstvima spojeva s konjugiranim vezama i još mnogo toga. Štoviše, spomenuta teorija je organsku hemiju učinila vizualnijom – postalo je moguće nacrtati formule molekula.

A to je, zauzvrat, označilo početak klasifikacije organskih jedinjenja. Upravo je upotreba strukturnih formula pomogla da se odrede načini sinteze novih supstanci, da se uspostavi struktura složenih jedinjenja, odnosno dovela je do aktivnog razvoja hemijske nauke i njenih grana. Na primjer, Butlerov je počeo provoditi ozbiljne studije procesa polimerizacije. U Rusiji su ovaj poduhvat nastavili njegovi studenti, što je na kraju omogućilo otkrivanje industrijske metode za proizvodnju sintetičke gume.