Калькулятор органической химии
Основные понятия органической химии
Органическая химия — наука о соединениях углерода. Понимание ключевых расчётных инструментов необходимо в синтезе, анализе и идентификации органических веществ.
Степень ненасыщенности (IHD)
Индекс водородной дефицитности (IHD, степень ненасыщенности) определяет количество колец и кратных связей в молекуле. Рассчитывается по молекулярной формуле без построения структуры.
Выход реакции
Теоретический выход — максимальная масса продукта при полном расходе лимитирующего реагента. Процент выхода показывает эффективность синтеза: отношение реально полученного к теоретическому.
Тонкослойная хроматография
ТСХ (TLC) — быстрый метод контроля чистоты и хода реакции. Фактор удерживания Rf однозначно характеризует вещество в данной системе растворителей на данном сорбенте.
Молекулярная формула
Молярная масса (M) — сумма атомных масс всех атомов в формульной единице. Эмпирическая формула показывает простейшее целочисленное соотношение элементов — основа для расчётов состава.
pKa и кислотно-основная сила
pKa = −log₁₀(Ka) — количественная мера силы кислоты. Чем меньше pKa, тем сильнее кислота. Знание pKa необходимо для выбора реагентов, условий реакции и буферных систем.
Растворители
Выбор растворителя определяет механизм, скорость и селективность реакции. Полярность, протонность и диэлектрическая проницаемость — ключевые параметры при выборе системы для синтеза или хроматографии.
Ключевые расчёты подробно
Теоретические основы и практические примеры наиболее важных инструментов калькулятора органической химии.
Степень ненасыщенности: IHD = (2C + 2 + N − H − X) / 2
Индекс водородной дефицитности (IHD, degree of unsaturation, DBE) позволяет определить число кратных связей и циклов в молекуле. Каждая двойная связь и каждый цикл увеличивают IHD на 1; тройная связь — на 2. Бензольное кольцо (3 двойных связи + 1 цикл) = 4. O и S не влияют на IHD, галогены приравниваются к H, N добавляет +1 в числитель.
Пример: C₆H₅NO₂ (нитробензол): IHD = (2×6 + 2 + 1 − 5 − 0)/2 = (12+2+1−5)/2 = 10/2 = 5. Это соответствует 4 (бензол) + 1 (C=O в нитрогруппе NO₂). Результат IHD = 4+ означает наличие ароматического кольца.
Теоретический выход и лимитирующий реагент
Лимитирующий реагент — тот, который расходуется первым и ограничивает выход продукта. Для его определения рассчитывают количество молей каждого реагента (n = m/M), делят на стехиометрический коэффициент; наименьшее значение соответствует лимитирующему реагенту. Теоретический выход = n_лим × M_продукта.
Процент выхода: %η = (m_факт / m_теор) × 100. Хороший выход для органического синтеза — более 70%, отличный — более 85%. Причины неполного выхода: побочные реакции, неполная конверсия, потери при выделении.
Идентификация функциональных групп
Функциональные группы определяют химические свойства и реакционную способность органических молекул. Их идентификация в спектрах ИК и ЯМР — первый шаг структурной расшифровки. ИК-спектр показывает типы связей через характеристические частоты колебаний, ЯМР — химическое окружение атомов через экранирование.
Диагностические признаки: широкий пик 3200–3600 см⁻¹ — OH или NH; 1700–1750 см⁻¹ — карбонильная группа C=O; 2100–2260 см⁻¹ — тройная связь C≡C или C≡N. В ¹H ЯМР: δ 9–10 ppm — альдегид CHO; δ 10–12 ppm — карбоновая кислота COOH; δ 6–8 ppm — ароматика.
ТСХ и Rf: выбор системы растворителей
Тонкослойная хроматография на силикагеле (SiO₂) — стандартный метод мониторинга органических реакций. Силикагель — полярный сорбент: полярные вещества адсорбируются сильнее и имеют меньший Rf. Подбор системы растворителей: начинают с неполярных (гексан/EtOAc 9:1), увеличивают полярность до оптимального Rf = 0.3–0.5.
Визуализация пятен: УФ 254 нм (для соединений с ароматикой/хромофором), KMnO₄ (общий реагент), нингидрин (аминокислоты и амины), ванилин-H₂SO₄ (общий, особенно для терпенов), молибдат аммония (фосфорсодержащие). Rf воспроизводим только при одинаковой пластинке, системе растворителей и температуре.
Справочник по реакционной способности
Ключевые факторы, определяющие реакционную способность органических соединений.
IHD и типы органических соединений
Кислоты и основания: шкала pKa
Правило выбора растворителя (Snyder)
Практические советы
Типичные ошибки и рекомендации при расчётах в органическом синтезе и анализе.
1Проверяйте IHD перед расшифровкой спектра
Рассчитайте IHD по молекулярной формуле до анализа ИК и ЯМР. IHD = 0 — алкан, нет кратных связей в спектре. IHD = 4 — почти наверняка бензольное кольцо (ищите сигналы ароматических протонов δ 7–8 ppm и поглощение 1450–1600 см⁻¹). Отрицательный IHD — ошибка в формуле.
2Правильно определяйте лимитирующий реагент
Лимитирующий реагент — не тот, которого взяли меньше по массе! Нужно сравнить молярные количества с учётом стехиометрии: n_eff = n / коэффициент. Возьмите 1.0 г A (M = 50 г/моль, коэфф. 1) и 2.0 г B (M = 100 г/моль, коэфф. 1): mol(A) = 0.02, mol(B) = 0.02 → реагенты равны. Если коэфф. A = 2: n_eff(A) = 0.01 < 0.02 → A лимитирует.
3Оптимальный Rf на ТСХ
Для хорошего разделения подбирайте систему, где целевое вещество имеет Rf 0.3–0.5. На SiO₂ начинайте с неполярной смеси (гексан/EtOAc 9:1), постепенно увеличивая полярность (7:3, 1:1, чистый EtOAc). Для кислот добавляйте 1% AcOH, для аминов — 1–5% Et₃N или NH₃ во избежание размытых пятен.
4pKa для выбора основания в синтезе
Для полного депротонирования кислоты используйте основание с конъюгированной кислотой, pKa которой на 2–3 единицы выше. Чтобы депротонировать ацетон (pKa 20), нужна база с pKa(сопряж. к-ты) > 22–23: NaH (pKa ~35), LDA (pKa ~36), но не Et₃N (pKa ~10). Для «мягкого» депротонирования спиртов — NaH или NaOH.
5Эмпирическая vs молекулярная формула
Эмпирическая формула — простейшее целочисленное отношение атомов: C₂H₄O → CH₂O. Молекулярная формула — реальный состав молекулы: C₂H₄O₂ (уксусная кислота), C₆H₁₂O₆ (глюкоза, которая = (CH₂O)₆). Для установления молекулярной формулы из элементного анализа нужно масс-спектрометрическое определение M.
6Повышение выхода реакции
Для повышения выхода: (1) используйте небольшой избыток более доступного реагента (1.1–1.5 экв.); (2) контролируйте ход реакции по ТСХ; (3) оптимизируйте растворитель, температуру и время; (4) тщательно выделяйте продукт (предотвращайте потери при фильтрации, экстракции, хроматографии). Выход >85% считается хорошим в лабораторном синтезе.
Как пользоваться калькулятором
Пошаговая инструкция для основных расчётных задач в органической химии.
Выберите задачу
Перейдите на нужную вкладку: «Молекулярная формула» для расчёта M, «Ненасыщенность» для IHD, «Выход реакции» для стехиометрии, «Растворители» и «Rf» для хроматографии.
Введите данные
Для формулы введите формулу (C6H12O6). Для IHD укажите число атомов C, H, N, X. Для выхода — массы, MW реагентов и коэффициенты. Для Rf — расстояния в мм.
Получите результат
Нажмите «Рассчитать». Калькулятор показывает MW с разбивкой по элементам, IHD с интерпретацией, лимитирующий реагент, теоретическую массу и % выход.
Используйте справочники
На вкладках «Функциональные группы», «pKa кислот» и «Растворители» — полные таблицы с поиском и сортировкой для идентификации и выбора условий реакции.
Часто задаваемые вопросы
Лиана Арифметова
Миссия: Демократизировать сложные расчеты. Превратить страх перед числами в ясность и контроль. Девиз: «Любая повторяющаяся задача заслуживает своего калькулятора».
Отказ от ответственности
Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые данным инструментом, носят исключительно ознакомительный и справочный характер. Они не являются профессиональной консультацией — медицинской, юридической, финансовой, инженерной или иной.
Точность результатов. Калькулятор основан на общепринятых формулах и методиках, однако фактические результаты могут отличаться в зависимости от индивидуальных условий, исходных данных и применяемых стандартов. Мы не гарантируем полноту, точность или актуальность приведённых расчётов.
Медицинские, финансовые и профессиональные решения должны приниматься исключительно на основании консультации с квалифицированными специалистами — врачом, финансовым советником, инженером или другим профессионалом в соответствующей области. Не используйте результаты данного инструмента как единственное основание для принятия важных решений.
Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут никакой ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший в результате использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию и применение полученных результатов.
Похожие инструменты
Калькулятор облигаций (YTM, дюрация, НКД)
Рассчитайте доходность к погашению (YTM), дюрацию, НКД и цену облигации. Для ОФЗ, корпоративных и муниципальных бондов.
Калькулятор акупунктуры: точки, цунь, электроакупунктура и хронопунктура
Расчёты акупунктуры онлайн: подбор точек по синдрому, конвертер цунь, курс лечения, электроакупунктура Фолля, хронопунктура Цзы-У Лю-Чжу.
Калькулятор контроля качества
Расчёты контроля качества: контрольные карты, Cp/Cpk, выборочный контроль, Парето, GR&R, стоимость
Калькулятор точки безубыточности (BEP)
Точка безубыточности в единицах и рублях. Постоянные и переменные затраты, маржинальность, запас прочности.
Калькулятор BI Dashboard: производительность, лицензии, KPI, adoption
Комплексный калькулятор BI-дашбордов. Производительность (виджеты, время загрузки, concurrent users), расписание обновления данных, сравнение стоимости Power BI/Tableau/DataLens/Metabase/Superset, подбор виджетов, KPI framework, метрики внедрения DAU/MAU.
Калькулятор электромагнитных волн
Конвертер длины волны, частоты и энергии фотона. Спектр электромагнитных волн, распространение в среде.
Генератор Cron выражений (Crontab)
Создать и расшифровать Cron выражения онлайн. Удобный генератор расписания для скриптов и серверов. Перевод на понятный язык.
Калькулятор центростремительной силы
Расчёт центростремительной силы и ускорения. Движение по окружности, угловая скорость, перегрузка (G-force).
Калькулятор pH раствора
Расчёт pH по концентрации ионов водорода. Конвертация [H⁺] в pH и обратно. Кислоты и основания.
Рост и вес ребёнка по перцентилям ВОЗ
Оценка физического развития ребёнка по стандартам ВОЗ. Перцентили роста, веса, ИМТ и окружности головы от 0 до 19 лет.
Калькулятор физиологии растений
Скорость фотосинтеза, водный потенциал, транспирация, устьичная проводимость, LAI, содержание хлорофилла, RGR.
Калькулятор игры и ММО: дроп, урон (DPS), генератор карт
Комплексный инструмент для геймеров и разработчиков. Рассчитайте шанс выпадения предмета, баланс урона (DPS) и сгенерируйте карту мира.
Калькулятор электрохимии
Расчёты по уравнению Нернста, законам Фарадея, ЭДС гальванического элемента, электролиз и электроосаждение.
Калькулятор веб-производительности: бюджет страницы, изображения, JS-бандл, CWV
Комплексный калькулятор веб-производительности: бюджет веса страницы (3G/4G/Broadband), оптимизация изображений (WebP/AVIF, responsive), анализ JS-бандла (parse/compile, code-splitting, tree-shaking), критический путь рендеринга (TTFB, FCP), стратегия кэширования (CDN, TTL) и трекер Core Web Vitals (LCP, FID, CLS, TTI, TBT, Lighthouse score).
Калькулятор для фрилансера (самозанятый, ИП)
Сравните налоговые режимы: самозанятый (НПД 4/6%), ИП на УСН 6/15%, Патент. Расчет чистого дохода и оптимального режима.