Zgodovina razvoja organske kemije. Predmet in pomen organske kemije

Nekaj ​​misli o vlogi organske kemije v življenju sodobnega človeka. Ampak to je ogromno, težko ga je preceniti. Zjutraj, ko se oseba zbudi in gre za pranje, in tudi v večernih urah, ko gre spat, se je nenehno spremljajo izdelke organske kemije. Zobna ščetka, oblačila, papir, kozmetika, pohištvo in notranjost ter še veliko več - vse to nam daje. Toda, ko je bilo vse popolnoma drugačno, malo je bilo znano o organski kemiji.

Poglejmo, kako se je zgodovina razvoja organske kemije postopoma razvila.

1. Obdobje razvoja do XIV stoletja, ki se imenuje spontano.

2. XV - XVII stoletje - začetek razvoja, ali, jatrokhimiya, alkemija.

3. stoletje XVIII - XIX - dominacija teorije vitalizma.

4. XIX - XX stoletje - intenzivni razvoj, znanstvena faza.

Začetek ali Elementna stopnja nastanka kemije organskih spojin

To obdobje pomeni rojstvo koncepta kemije, virov. In viri se vrnejo v starodavni Rim in Egipt, v katerem so se zelo sposobni prebivalci naučili izvleči barvila za slikanje predmetov in oblačil iz naravnih surovin - listov in stebel rastlin. Indigo so imeli bogato modro barvo in alizolin, obarvali dobesedno vse v sočnem in privlačnem odtenku oranžne in rdeče barve. Nenavadno Spreten prebivalci različnih narodnosti hkrati tudi naučili, kako priti kis, da žganja iz saharoze in snovi, ki vsebujejo škrob rastlinskega izvora.

Znano je, da so zelo pogost hrane pri uporabi tega zgodovinskega obdobja, živalske maščobe, rastlinska olja in smole, ki jih kuharji in zdravilci uporabljajo. In tudi z uporabo gosto vključenih različnih strupov, kot glavno orožje notranjih odnosov. Vse te snovi so proizvodi organske kemije.

Ampak, na žalost, kot tak ni obstajal koncept "kemije" in ni prišlo do študije specifičnih snovi, da bi razjasnili lastnosti in sestavo. Zato se to obdobje imenuje spontano. Vsa odkritja so bila priložnostnega, nenamernega značaja vsakdanjega pomena. To je trajalo do naslednjega stoletja.

Obdobje iatrokemije je obetaven začetek razvoja

Dejansko je bilo v 16. - 17. stoletju neposredne zamisli o kemiji začelo nastajati kot znanost. Skozi delo znanstvenikov, ki časovnih nekatere organske snovi, naprava je izumil preprost destilacije in sublimacije snovi uporablja posebna kemičnih plovil za drobljenje snovi, ločevanje naravnih proizvodov so bile pridobljene na sestavine.

Glavna usmeritev dela tistega časa je bila medicina. Želja po pridobitvi potrebnih zdravil je privedla do dejstva, da so rastline pridobivali eterična olja in druge surove sestavine. Karl Scheele je tako dobil nekaj organskih kislin iz rastlinskih surovin:

• jabolka;
• limona;
• gallic;
• mleko;
• oksalni.

Na študiju rastlin in izolaciji teh kislin je znanstvenik vzel 16 let (od 1769 do 1785). To je bil začetek razvoja, položeni so bili temelji organske kemije, ki je bil neposredno opredeljen kot del kemije in je bil kasneje imenovan (začetek 18. stoletja).

V istem obdobju srednjega veka je GF Ruel izoliral kristale moke iz sečnine. Drugi kemiki so iz jantarne, vinske kisline pridobili sukcinsko kislino. V splošni rabi je metoda suhe destilacije rastlinskih in živalskih surovin, skozi katero dobimo ocetno kislino, dietil eter in lesni alkohol.

To je bil začetek intenzivnega razvoja organske kemične industrije v prihodnosti.

Vis vitalis ali "življenjska sila"

XVIII - XIX stoletja za organsko kemijo so zelo dvojen: po eni strani obstajajo številna odkritja, ki imajo velikega pomena. Po drugi strani pa prevladujoča teorija vitalizma ovira rast in kopičenje potrebnega znanja in pravilnih zamisli za dolgo časa.

Ta teorija je skoval in predstavil glavne Jens Jakobs Berzelius, ki hkrati je sam določen, in opredelitev organske kemije (točen leto ni znano, ali 1807 ali 1808). V skladu z določbami te teorije, lahko organske snovi, ki se oblikujejo le v živih organizmov (rastline in živali, vključno z ljudmi), saj imajo le živa bitja, posebno "življenjsko silo", ki omogoča, da te snovi proizvajajo. Čeprav je popolnoma nemogoče dobiti organske snovi iz anorganskih snovi, ker so izdelki nežive narave, negorljivi, brez vis vitalis.

Isti znanstveniki najprej klasifikacija vse znane v času spojin v anorganski (neživih vse snovi, kot sta voda in soli) in organski (žive, tiste, kot olivno olje in sladkor) je bil predlagan. Tudi Berzelius je bil prvi, ki natančno navede, kaj je organska kemija. Definicija je slišala takole: to je del kemije, ki preučuje snovi, izolirane od živih organizmov.

V tem obdobju so znanstveniki zlahka izvedli preoblikovanje organskih snovi v anorgansko, na primer med zgorevanjem. Vendar pa še ni bilo znano o možnosti povratnih transformacij.

Usoda je bila zadovoljna, ker je bila študent Jens Berzelius, Friedrich Weller, ki je prispeval k začetku razpada njegove učiteljske teorije.

Nemški znanstvenik je delal na spojinah cianidov in v enem od poskusov je dobil kristale, podobne sečni kisline. Kot rezultat bolj temeljite študije je postal prepričan, da je resnično uspel pridobiti organske snovi iz anorganskih snovi brez kakršnekoli vitalizacije. Vendar pa je bil veliko Berzelius skeptičen, je moral priznati to nesporno dejstvo. To je bil prvi udarec za vitalistične poglede. Zgodovina razvoja organske kemije je začela pridobivati ​​zagon.

Številna odkritja, ki so zdrobili vitalizem

Uspeh Wöhlerja je navdihnil kemike osemnajstega stoletja, zato so univerzalni poskusi in eksperimenti začeli proizvajati organske snovi v umetnih razmerah. Take sinteze, ki so odločilnega in največjega pomena, so bile večkrat storjene.

1. 1845 - Adolf Kolbe, ki je bil študent Wöhlerja, je uspel iz preprostih anorganskih snovi C, H₂, O podjetju₂ večstopenjsko popolno sintezo za proizvodnjo ocetne kisline, ki je organska snov.
2. 1812. Constantine Kirchhoff je sintetiziral glukozo iz škroba in kisline.
3. 1820 Henri Braconnot denaturiran protein kislino in nato obdelamo z dušikovo kislino in zmes dobljene iz prvih 20 aminokislin sintetiziranih kasneje - glicin.
4. 1809 Michel Chevrel je proučeval sestavo maščob in jih poskušal razdeliti na njihove sestavne dele. Kot rezultat, je prejel maščobne kisline in glicerin. 1854 Jean Berthelot je nadaljeval z delom Chevrela in ogretim glicerinom stearinska kislina. Rezultat je maščoba, ki natančno ponavlja strukturo naravnih spojin. Kasneje je uspel dobiti druge maščobe in olja, ki so se v strukturi molekul iz naravnih analogov nekoliko razlikovali. To pomeni, da je dokazala možnost pridobivanja novih organskih spojin velikega pomena v laboratoriju.
5. J. Bertlo je sintetiziral metan iz vodikovega sulfida (H₂S) in ogljikovega disulfida (CS₂).
6. Leta 1842 je Zinin uspel sintetizirati anilin, barvilo iz nitrobenzena. Kasneje mu je uspelo pridobiti več anilinskih barvil.
7. A. Bayer ustvari lasten laboratorij, ki je bila dejavna in uspešna sinteza organskih barvil, podobne naravni: alizarinska, indigoid-, antrohinonovye, ksanten.
8. 1846 sinteza nitroglicerina znanstveniku Sobreru. Razvil je tudi teorijo tipov, ki pravi, da so snovi podobne nekaterim anorganskim in jih je mogoče pridobiti z zamenjavo atomov vodika v strukturi.
9. 1861 AM Butlerov je sintetiziral saharinsko snov iz formalina. Prav tako je oblikoval določbe teorije o kemijski strukturi organskih spojin, ki so še danes pomembne.

Vsa ta odkritja so določila predmet organske kemije - ogljika in njegovih spojin. Nadaljnja odkritja so bila namenjena preučevanju mehanizmov kemičnih reakcij v organski snovi, ugotavljanju elektronske narave interakcij in upoštevanju strukture spojin.

Druga polovica XIX in XX stoletja - čas svetovnih kemičnih odkritij

Zgodovina razvoja organske kemije je sčasoma prinesla vse večje spremembe. Delo mnogih znanstvenikov o mehanizmih notranjih procesov v molekulah, reakcijah in sistemih je prineslo plodne rezultate. Tako je leta 1857 Friedrich Kekule razvil teorijo valence. Prav tako ima največjo zaslugo - odkritje strukture molekule aromatski ogljikovodik benzen. Istočasno, AM Butlerov formuliramo teorijo s strukturo položaju spojin, v katerih kaže na tetravalence ogljika in pojava obstoja izomerov in izomerov.

VV Markovnikov in AM Zaitsev poglobita študijo mehanizmov reakcij v organski snovi in ​​oblikujejo številna pravila, ki jih ti mehanizmi razlagajo in potrjujejo. Leta 1873 - 1875 let. I. Wislicenus, Van`t Hoff in Le Bel preuči prostorska razporeditev atomov v molekuli, razkrivajo obstoj stereo-izomerov, in so predniki celotne znanosti - stereokemijo. Veliko ljudi je sodelovalo pri ustvarjanju področja organske snovi, ki jo imamo danes. Zato si zaslužijo pozornost znanstveniki organske kemije.

Konec XIX in XX stoletja so časi globalnih odkritij v industriji farmacije, barv in lakov, kvantne kemije. Razmislimo o odkritjih, ki so zagotovile najvišjo vrednost organske kemije.

1. 1881 M. Conrad in M. Gudseyt so sintetizirali anestetiko, veronalno in salicilno kislino.
2. 1883 L. Knorr je prejemal antipirin.
3. 1884 F. Stoll je prejel piramidon.
4. Leta 1869 so brata Hyatt prejela prvo umetno vlakno.
5. 1884 D. Eastman je sintetiziral celuloidni film.
6. Leta 1890 je bilo pridobljeno vlakno bakrovega amonijaka L. Depassi.
7. Leta 1891 je Charles Cross in njegovi kolegi dobivali viskozo.
8. 1897 F. Miser in Buchner sta ustanovila teorijo biološka oksidacija (fermentacija brez celic in encimi so bili odkriti kot biokatalizatorji).
9. 1897 F. Mišer je odkril nukleinske kisline.
10. Začetek dvajsetega stoletja je nova kemija organoločnih spojin.
11. 1917 Lewis je odkril elektronsko naravo kemične vezi v molekulah.
12. 1931. Hückel je ustanovitelj kvantnih mehanizmov v kemiji.
13. 1931-1933 Lymus Pauling upravičuje teorijo resonance, pozneje pa njegovi zaposleni razkrijejo bistvo smeri v kemičnih reakcijah.
14. Leta 1936 je bil sintetiziran najlon.
15. 1930-1940 gg. AE Arbuzov povzroča razvoj organofosfornih spojin, ki so osnova za proizvodnjo plastike, drog in insekticidov.
16. 1960 Akademik Nesmeyanov in njegovi učenci ustvarijo prvo sintetično hrano v laboratoriju.
17. 1963 Du Vinhu prejema insulin, kar je velik korak naprej v medicini.
18. Leta 1968 je indijski HG Koran uspel dobiti preprost gen, ki je pomagal pri dešifriranju genskega kodeksa.

Tako je pomen organske kemije v življenju ljudi preprosto ogromen. Plastika, polimeri, vlakna, barve in izdelki iz laka, gume, gume, PVC materiali, polipropileni in polietileni ter številne druge sodobne snovi, brez katerih se življenje danes sploh ne zdi mogoče, je šlo po težki poti do odkritja. Na stotine znanstvenikov je že več let opravilo težko delo pri razvijanju skupne zgodovine razvoja organske kemije.

Sodobni sistem organskih spojin

Po opravljeni veliki in kompleksni poti v razvoju, organska kemija še vedno ne stoji. Znano je več kot 10 milijonov povezav, to število pa vsako leto narašča. Zato obstaja določena sistematizirana struktura porazdelitve snovi, ki nam daje organska kemija. Razvrstitev organskih spojin je predstavljena v tabeli.

Študija o celotni vrsti snovi in ​​reakcij, na katere vstopajo, in je predmet organske kemije do danes.

Vrste kemičnih vezi v organskih snoveh

Za vse spojine so značilne elektronsko-statične interakcije znotraj molekul, ki se v organski snovi izražajo v prisotnosti kovalentnih polarnih in kovalentnih nepolarnih vezi. Anorganske spojine so možne tvorbe šibke ionske interakcije.

Kovalentne nepolarne vezi nastanejo med interakcijo C-C v vseh organskih molekulah. Kovalentna polarna interakcija je značilna za različne ne-metalne atome v molekuli. Na primer, C-Hal, C-H, C-O, C-N, C-P, C-S. To so vse povezave v organski kemiji, ki obstajajo za tvorbo spojin.

Sorte formul snovi v organskih

Najpogostejše formule, ki izražajo količinsko sestavo spojine, se imenujejo empirične. Takšne formule obstajajo za vsako anorgansko snov. Toda ko gre za sestavljanje formul v organskih delih, so se znanstveniki soočili s številnimi problemi. Prvič, množica množice jih štejemo v stotine ali celo na tisoče. Težko je določiti empirično formulo za tako veliko snov. Zato se je sčasoma pojavil del organske kemije, kot je organska analiza. Ustanovitelji so znanstveniki Libich, Weller, Gay-Lussac in Berzelius. So skupaj z deli AM Butlerova določili obstoj izomerov - snovi, ki imajo enako kvalitativno in količinsko sestavo, vendar se razlikujejo po strukturi molekule in lastnosti. Zato se struktura organskih spojin danes ne izraža kot empirična, temveč kot strukturna popolna ali strukturna skrajšana formula.

Te strukture so značilnost in posebnost organske kemije. Formule so napisane s pomišljaji, ki označujejo kemične vezi. na primer, zmanjšana strukturna formula butana bo imela obliko CH₃ - CH₂ - CH₂ - CH₃. Celotna strukturna formula prikazuje vse kemijske vezi, prisotne v molekuli.

Obstaja tudi način pisanja molekulskih formul organskih spojin. Izgleda kot empirična iz anorganskih. Za butan, na primer, bo: C₄H₁₀. To pomeni, da molekularna formula daje idejo le kvalitativnega in kvantitativnega sestavka spojine. Strukturne značilnosti označujejo vezi v molekuli, tako da lahko napovedujejo prihodnje lastnosti in kemično obnašanje snovi. To so značilnosti, ki jih ima organska kemija. Formule so napisane v kakršni koli obliki, vsaka od njih pa se šteje kot pravilna.

Vrste reakcij v organski kemiji

Obstaja določena razvrstitev organske kemije glede na vrsto reakcij, ki se pojavijo. In obstaja več takšnih klasifikacij, po različnih razlogih. Razmislimo o glavnih.

Mehanizmi kemijskih reakcij z metodami rupture in vezanja:

• homolitični ali radikalni;
• heterolitična ali ionska.

Reakcije po vrstah transformacij:

• veriga radikal;
• nukleofilna alifatska substitucija;
• nukleofilna aromatska substitucija;
• eliminacijske reakcije;
• elektrofilna povezava;
• kondenzacija;
• ciklizacija;
• elektrofilna substitucija;
• preureditev reakcij.

Mimogrede se sprožita reakcija (iniciacija) in kinetični red, včasih se reagirajo tudi reakcije. To so glavne značilnosti reakcij, ki jih ima organska kemija. Teorija, ki opisuje podrobnosti poteka vsake kemične reakcije, je bila odkrita sredi 20. stoletja in jo potrdi in dopolnjuje z vsakim novim odkritjem in sintezo.

Treba je opozoriti, da na splošno reakcije v organskih pogojih potekajo v strožjih pogojih kot v anorganski kemiji. To je posledica večje stabilizacije molekul organskih spojin zaradi nastajanja notranjih in medmolekularnih močnih vezi. Zato praktično ne moremo reagirati brez povečanja temperature, tlaka ali uporabe katalizatorja.

Sodobna definicija organske kemije

Na splošno je razvoj organske kemije že več stoletij potekal intenzivno. Na snovi, njihovo strukturo in reakcije, na katere lahko pridejo, zbirajo ogromno informacij. Sintetizirali so milijone uporabnih in preprosto potrebnih surovin, ki se uporabljajo na različnih področjih znanosti, tehnologije in industrije. Koncept organske kemije danes zaznamuje kot nekaj velikega, velikega, številnega in kompleksnega, raznolikega in pomembnega.

Prvič je definicija tega velikega dela kemije nekoč pokazala Berzelius: kemija, ki preučuje snovi, izolirane iz organizmov. Od takrat je minilo veliko časa, veliko odkritij je bilo izvedenih in razkrito je bilo veliko mehanizmov intra-kemičnih procesov. Zaradi tega danes obstaja drugačen koncept, kaj je organska kemija. Opredelitev tega je dana: to je kemija ogljika in vseh njegovih spojin, pa tudi metode za njihovo sintezo.