О. Бутлеров, досліджуючи органічні речовини довів, що кожна молекула має певну хімічну будову, яка і визначає властивості речовини.
Хімічна будова — порядок сполучення атомів у молекулі та характер зв'язків між ними.
Атоми Карбону відрізняються від атомів інших елементів тим, що здатні утворювати стійкі хімічні зв'язки один з одним. Вони можуть зв'язуватися у ланцюги різної довжини. Ланцюги бувають лінійними і розгалуженими.
Для зображення хімічної будови органічних сполук органічних речовин використовують структурні формули, в яких указують не лише кількісний і якісний склад, але і послідовність сполучення атомів у молекулі. Карбон в усіх органічних речовинах є чотиривалентним.
У 1861 році О. Бутлеров сформулював основні положення теорії будови органічних сполук:
- Атоми у молекулах розміщуються у певній послідовності, згідно їхньої валентності.
- Властивості речовин залежить не лише від кількісного і якісного складу молекул, а і від їхньої хімічної будови. Атоми у молекулі взаємно впливають один на одного.
- Деякі хімічні речовини мають однаковий склад, але різну хімічну будову. Таке явище називають ізомерією, а речовини — ізомерами.
О. Бутлеров дійшов висновку, що починаючи з четвертого представника насичених вуглеводнів, атоми Карбону можуть утворювати і розгалужені, і нерозгалужені ланцюги.
Молекулярна формула бутану:
Скорочена структурна формула:
нормальний бутан (\(n\)—бутан; нерозгалужений ланцюг):
;
ізобутан (розгалужений ланцюг): .
Ці вуглеводні — ізомери. Вони мають однаковий склад, проте їхні властивості
помітно відрізняються. Ізомер з розгалуженим ланцюгом має нижчу температуру кипіння.
Ізомерія — явище існування речовин з однаковим складом молекул, але різним сполученням атомів.
Ізомери — речовини з однаковим якісним і кількісним складом молекул, але різною хімічною будовою, і різними властивостями.
Гомологи — речовини, молекули яких мають схожу будову, але відрізняються за складом на одну або декілька груп .
Практично усі органічні сполуки мають ковалентний хімічний зв'язок.
Ковалентний зв'язок — це зв'язок між атомами неметалів, який утворюється за рахунок спільних електронних пар.
Утворення ковалентних зв'язків показують структурні (графічні) формули, в яких спільна електронна пара позначається рискою.
В органічних речовинах атоми Карбону можуть сполучатися з іншими атомами одинарними зв'язками, подвійними і потрійними. Одна риска між атомами позначає одинарний зв'язок, дві риски — подвійний, три риски — потрійний: