Povijest razvoja organske kemije. Predmet i značenje organske kemije

Malo je razmišljala o ulozi organske kemije u životu modernog čovjeka. Ali to je ogromno, teško je precijeniti. Od jutra, kada se osoba budi i odlazi operirati, a do večeri kada ode u krevet, svake minute prati proizvode organske kemije. Četkica za zube, odjeću, papir, kozmetiku, namještaj i unutrašnjosti i još mnogo toga - sve to nam daje. Ali kada je sve bilo posve drukčije, malo se znalo o organskoj kemiji.

Razmotrimo kako se povijest razvoja organske kemije razvila korak po korak.

1. Razdoblje razvoja do XIV stoljeća, nazvano spontano.

2. XV - XVII stoljeće - početak razvoja, ili, jatrokhimiya, alkemija.

3. stoljeće XVIII - XIX - dominacija teorije vitalizma.

4. XIX - XX stoljeće - intenzivni razvoj, znanstvena pozornica.

Početak ili Elementalna faza formiranja kemije organskih spojeva

Ovo razdoblje podrazumijeva sam rođenje koncepta kemije, izvora. A izvori se vraćaju u drevni Rim i Egipat, u kojem su vrlo sposobni stanovnici naučili izvući boje za slikanje predmeta i odjeće od prirodnih sirovina - lišća i stabljika biljaka. Bile su indigo, dajući bogatu plavu boju, i alizolinu, doslovce bojajući sve u sočnim i atraktivnim nijansama naranče i crvene boje. Izuzetno okretni stanovnici različitih naroda u isto vrijeme također su naučili prihvatiti ocat, pripremati alkoholna pića iz šećera i tvari koje sadrže škrob, biljnog podrijetla.

Poznato je da vrlo česta hrana u primjeni tog povijesnog razdoblja bile životinjske masti, biljna ulja i smole koje se koriste od strane kuhara i iscjelitelja. A također je u upotrebi gusto uključivala različite otrove, kao glavno oružje unutarnjih odnosa. Sve ove tvari su proizvodi organske kemije.

No, nažalost, kao takav, pojam "kemije" nije postojao, a istraživanje specifičnih tvari kako bi se razjasnilo svojstva i sastav nije došlo. Stoga se ovo razdoblje naziva spontano. Sva su otkrića bila povremena, nenamjenska karakter svakodnevnog značaja. To se nastavilo do sljedećeg stoljeća.

Razdoblje iatrohemija je obećavajući početak razvoja

Doista, u 16. i 17. stoljeću su se izravne ideje o kemiji počele pojavljivati ​​kao znanost. Radom znanstvenika koje vrijeme neke organske tvari, naprava jednostavno izumio destilaciji ili sublimaciji tvari koriste posebne kemijske posude za drobljenje tvari, odvajanje prirodnih proizvoda su dobivene na sastojke.

Glavni smjer rada tog vremena bio je medicina. Želja za dobivanjem potrebnih lijekova dovela je do činjenice da su eterična ulja i ostali sirovi sastojci izvađeni iz biljaka. Dakle, Karl Scheele dobio je neke organske kiseline iz biljnih sirovina:

• jabučna;
• limun;
• galusna;
• mlijeko;
• oksalnu.

Na proučavanju biljaka i izolaciji tih kiselina znanstvenik je trajao 16 godina (od 1769. do 1785.). To je bio početak razvoja, postavljeni su temelji organske kemije, koji je bio izravno definiran kao dio kemije i kasnije se zvao (početak 18. stoljeća).

Tijekom istog razdoblja srednjeg vijeka, GF Ruel izolirala je kristale mokraćne kiseline iz uree. Drugi kemičari su dobivali sukcinsku kiselinu iz jantarne, vinske kiseline. U uobičajenoj uporabi uključuje postupak suhe destilacije biljnih i životinjskih materijala, čime se dobije octena kiselina, dietil eter, drvo alkohola.

To je bio početak intenzivnog razvoja organske kemijske industrije u budućnosti.

Vis vitalis ili "Životna snaga"

XVIII. I XIX. Stoljeća za organsku kemiju vrlo su dvostruki: s jedne strane postoji niz otkrića koje imaju grandiozno značenje. S druge strane, rast i nakupljanje potrebnih znanja i ispravnih ideja dugo vremena otežava dominantna teorija vitalizma.

Ova teorija je skovao te ocrtao glavni Jens Jakova Berzelius, koji je ujedno i on sam je dao i definicija organske kemije (točna godina nepoznata, ili 1807 ili 1808). Prema odredbama ove teorije, organske tvari može se održati samo u živim organizmima (biljke i životinje, uključujući i ljude), kao jedina živa bića imaju poseban „životnu silu” koja omogućuje tih tvari proizvedeni. Iako je sasvim nemoguće dobiti organske iz anorganskih tvari, budući da su proizvodi nežive prirode, nezapaljivi, bez vitalnosti.

Isti znanstvenici su prvi razvrstavanje svi poznati u vrijeme spojeva u anorganske (neživih sve tvari kao što su voda i sol) i organske (uživo, i one koje kao što su maslinovo ulje i šećera) je predloženo. Također Berzelius je bio prvi koji je specifično odredio organsku kemiju. Definicija je zvučala ovako: to je dio kemije koji proučava tvari izolirane od živih organizama.

Tijekom tog razdoblja, znanstvenici su lako transformirali organske tvari u anorganske, na primjer, tijekom izgaranja. Međutim, ništa se ne zna o mogućnosti povratne transformacije još.

Sudbina je htjela da je da je student Jens Berzelius Friedrich Wöhler pridonijela početku raspada teorije svog učitelja.

Njemački znanstvenik radio je na spojevima cijanida i u jednom je eksperimentu uspio dobiti kristale slične mokraćnoj kiselini. Kao rezultat temeljitijih istraživanja, postao je uvjeren da je doista uspio dobiti organsku materiju iz anorganske bez ikakvih vitalnosti. Koliko god je Berzelius bio skeptičan, morao je priznati tu neosporivu činjenicu. Ovo je bio prvi udarac vitalističkim pogledima. Povijest razvoja organske kemije počela je postići zamah.

Brojna otkrića koja su slomila vitalizam

Wöhler uspjeh potaknuo je kemičare iz XVIII stoljeća, pa je počeo raširen testiranja i eksperimente da bi se dobili organske tvari in vitro. Takve sinteze, koje su odlučujuće i najveće važnosti, počinjene su nekoliko puta.

1. 1845. - Adolf Kolbe, student Wöhlera, upravljao je iz jednostavnih anorganskih tvari C, H₂, oh₂ višestupanjska puna sinteza za proizvodnju octene kiseline, koja je organska tvar.
2. 1812. Konstantin Kirchhoff sintetizirao je glukozu iz škroba i kiseline.
3. 1820 Henri Braconnot denaturira protein kiseline i zatim se pomiješa s dušičnom kiselinom i dobivenu smjesu od prvih 20 amino kiselina sintetiziranih kasnije - glicin.
4. 1809 Michel Chevrel proučavao je sastav masti, pokušavajući ih podijeliti u svoje sastavne dijelove. Kao rezultat toga, dobio je masne kiseline i glicerin. 1854 Jean Berthelot nastavlja rad Chevrela i zagrijava glicerin stearinska kiselina. Rezultat je masnoća, što upravo ponavlja strukturu prirodnih spojeva. Kasnije je uspio dobiti druge masti i ulja, koji su bili nešto drugačiji u strukturi molekula od prirodnih analoga. To jest, dokazala je mogućnost dobivanja novih organskih spojeva od velike važnosti u laboratoriju.
5. J. Bertlo sintetizirao je metan iz sumporovodika (H₂S) i ugljični disulfid (CS₂).
6. Godine 1842. Zinini su mogli sintetizirati anilin, boju iz nitrobenzena. Kasnije je uspio dobiti niz anilinskih boja.
7. A. Bayer stvara svoj vlastiti laboratorij koji se bavi aktivnom i uspješnom sintezom organskih boja sličnih onima prirodnim: alizarin, indigoid, antrokinon, ksanten.
8. 1846 sinteza nitroglicerina znanstveniku Sobreru. Također je razvio teoriju tipova, koji kaže da su tvari slične nekim anorganskim i mogu se dobiti zamjenom vodikovih atoma u strukturi.
9. 1861. g. Butlerov sintetizira saharinsku tvar iz formalina. Također je formulirao odredbe teorije kemijske strukture organskih spojeva, koje su i danas relevantne.

Sva ta otkrića odredila su predmet organske kemije - ugljika i njegovih spojeva. Daljnja otkrića imala su za cilj proučavanje mehanizama kemijskih reakcija u organskim tvarima, uspostavljanje elektronske prirode interakcija i razmatranje strukture spojeva.

Druga polovica XIX i XX stoljeća - vrijeme globalnih kemijskih otkrića

Povijest razvoja organske kemije doživjela je sve veće promjene tijekom vremena. Rad mnogih znanstvenika o mehanizmima unutarnjih procesa u molekulama, reakcijama i sustavima donio je plodonosne rezultate. Dakle, 1857. Friedrich Kekule razvija teoriju valencije. On također ima najveću zaslugu - otkriće strukture molekule aromatski ugljikovodik benzena. Istovremeno, AM Butlerov formulirati teoriju strukture položaju spojeva na što ukazuje na ugljikov tetravalence i fenomen postojanja izomere, i izomere.

VV Markovnikov i AM Zaitsev produbljuju proučavanje mehanizama reakcija u organskoj tvari i formuliraju niz pravila koja ti mehanizmi objašnjavaju i potvrđuju. 1873. - 1875. godine. Wislicenus, Vant-Goff i Le Bel istražuju prostorni raspored atoma u molekulama, otkrivaju postojanje stereoizomera i postaju utemeljitelji cijele znanstvene stereokemije. Puno različitih ljudi sudjelovalo je u stvaranju područja organske tvari koju imamo danas. Stoga znanstvenici organske kemije zaslužuju pozornost.

Kraj XIX i XX stoljeća vrijeme su globalnih otkrića u farmaceutici, industriji lakova i lakova, kvantnoj kemiji. Razmislimo o otkrićima koja su pružila maksimalnu vrijednost organske kemije.

1. 1881 M. Conrad i M. Gudseyt sintetiziraju anestetike, veronalnu i salicilnu kiselinu.
2. 1883 L. Knorr je primio antipirin.
3. 1884 F. Stoll dobio je piramidon.
4. Godine 1869. braća Hyatt primila su prvo umjetno vlakno.
5. 1884 D. Eastman sintetizira celuloidni film.
6. Godine 1890. dobiven je bakar-amonijak vlakno od L. Depassi.
7. Godine 1891. Charles Cross i njegovi kolege dobili su viskozu.
8. 1897 F. Misher i Buchner utemeljili su teoriju biološkom oksidacijom (fermentacija bez stanica i enzimi su otkriveni kao biokatalizatori).
9. 1897. F. Misher otkrio je nukleinske kiseline.
10. Početak 20. stoljeća je nova kemija organoelement spojeva.
11. 1917. Lewis je otkrio elektronsku prirodu kemijske veze u molekulama.
12. 1931. Hückel je osnivač kvantnih mehanizama u kemiji.
13. Od 1931-1933. Lymus Pauling opravdava teoriju rezonancije, a kasnije njegovi zaposlenici otkrivaju bit smjernica u kemijskim reakcijama.
14. Godine 1936. sintetiziran je najlon.
15. 1930-1940 gg. AE Arbuzov potiče razvoj organskih fosfornih spojeva, koji su osnova za proizvodnju plastike, lijekova i insekticida.
16. 1960. Akademik Nesmeyanov i njegovi učenici kreiraju prvu sintetičku hranu u laboratoriju.
17. 1963. Du Vinhu prima inzulin, što je veliki korak naprijed u medicini.
18. 1968. Indijski HG Koran uspio je dobiti jednostavan gen koji je pomogao u dešifriranju genetskog koda.

Dakle, važnost organske kemije u životu ljudi jednostavno je ogromna. Plastika, polimeri, vlakna, boje i lakovi, gume, gume, PVC materijale, polipropilena i polietilena, te mnoge druge moderne tvari, bez koje se danas jednostavno nije moguće život, složen put do njegova otkrića. Stotine znanstvenika učinilo je svoje dugogodišnje mukotrpne radove kako bi razvile zajedničku povijest razvoja organske kemije.

Moderni sustav organskih spojeva

Nakon što je napravio ogroman i složen put u razvoju, organska kemija i dalje ne prestaje. Poznato je više od 10 milijuna veza, a taj broj raste svake godine. Stoga postoji određena sustavna struktura raspodjele tvari koje nam organska kemija daje. Klasifikacija organskih spojeva prikazana je u tablici.

Proučavanje cijele raznolikosti tvari i reakcija kojima ulaze, a do danas je predmet organske kemije.

Vrste kemijskih veza u organskim tvarima

Za sve spojeve karakteristične su elektronsko-statičke interakcije unutar molekula koje se u organskoj tvari izražavaju u prisutnosti kovalentnih polarnih i kovalentnih nepolarnih veza. Anorganski spojevi mogu nastati slaba ionska interakcija.

Kovalentne nepolarne veze nastaju između interakcije C-C u svim organskim molekulama. Kovalentna polarna interakcija je karakteristična za različite ne-metalne atome u molekuli. Na primjer, C-Hal, C-H, C-O, C-N, C-P, C-S. To su sve veze u organskoj kemiji koje postoje za formiranje spojeva.

Vrste formula supstanci u organskim

Najčešće formule koje izražavaju kvantitativni sastav spoja nazivaju se empirijskim. Takve formule postoje za svaku anorgansku tvar. No, kada je riječ o sastavljanju formula u organskoj, znanstvenici su suočeni s mnogim problemima. Prvo, masa mnogih od njih broji se u stotinama ili čak tisućama. Teško je utvrditi empirijsku formulu za takvu ogromnu tvar. Stoga se tijekom vremena pojavio dio organske kemije, poput organske analize. Osnivači su znanstvenici Libich, Weller, Gay-Lussac i Berzelius. Oni su, zajedno s djelima AM Butlerova, odredili postojanje izomera - tvari koje imaju isti kvalitativni i kvantitativni sastav, ali se razlikuju u strukturi molekula i svojstava. Zato se struktura organskih spojeva danas izražava ne kao empirijska već kao strukturna kompletna ili strukturna skraćenica.

Ove strukture su karakteristična i osobitost organske kemije. Formule su napisane pomoću crtica koje označavaju kemijske veze. na primjer, smanjena strukturna formula butana imat će oblik CH₃ - CH₂ - CH₂ - CH₃. Kompletna strukturna formula pokazuje sve kemijske veze prisutne u molekuli.

Postoji i način pisanja molekulskih formula organskih spojeva. Izgleda kao empirijski iz anorganskih. Za butan, na primjer, to će biti: C₄H₁₀. To jest, molekulska formula daje ideju samo kvalitativnog i kvantitativnog sastava spoja. Strukturne osobine karakteriziraju veze u molekuli, kako bi mogli predvidjeti buduća svojstva i kemijsko ponašanje tvari. To su značajke koje organska kemija ima. Formule su napisane u bilo kojem obliku, svaki se smatra ispravnim.

Vrste reakcija u organskoj kemiji

Postoji određena klasifikacija organske kemije prema vrsti reakcija koje se javljaju. I postoji nekoliko takvih klasifikacija, iz različitih razloga. Pogledajmo glavne.

Mehanizmi kemijskih reakcija metodama rupture i vezivanja:

• homolitički ili radikalni;
• heterolitički ili ionski.

Reakcije prema vrstama transformacija:

• lančani radikal;
• nukleofilna alifatska supstitucija;
• nukleofilna aromatska supstitucija;
• reakcije eliminacije;
• elektrofilna veza;
• kondenzacije;
• ciklizacija;
• elektrofilna supstitucija;
• redukcijske reakcije.

Način na koji se aktiviraju reakcija (inicijacija) i kinetički poredak, ponekad se razvrstavaju i reakcije. To su glavne značajke reakcija koje organska kemija ima. Teorija koja opisuje pojedinosti o tijeku svake kemijske reakcije otkrivena je sredinom 20. stoljeća i potvrđena je i dopunjena svakim novim otkrićem i sintezom.

Treba napomenuti da općenito, reakcije u organskim pojavama pod strogim uvjetima nego u anorganskoj kemiji. To je zbog veće stabilizacije molekula organskih spojeva zbog formiranja unutarnjih i intermolekularnih jakih veza. Stoga praktički nikakva reakcija ne može učiniti bez povećanja temperature, tlaka ili primjene katalizatora.

Suvremena definicija organske kemije

Općenito, razvoj organske kemije već je stoljećima na intenzivnom putu. Ogromna količina informacija prikupljena je na tvari, njihovim strukturama i reakcijama na koje mogu ući. Milijuni korisnih i jednostavno potrebnih sirovina korišteni u različitim područjima znanosti, tehnologije i industrije su sintetizirani. Koncept organske kemije danas se percipira kao nešto grandiozno i ​​veliko, brojno i složeno, raznoliko i značajno.

Jedno je vrijeme prva definicija ovog velikog dijela kemije bilo ono što je Berzelius dao: kemiju je koja proučava tvari izolirane iz organizama. Od tog vremena prošlo je dosta vremena, napravljeno je mnogo otkrića i ostvaren je veliki broj mehanizama intrakemijskih procesa. Zbog toga danas postoji drugačiji koncept, što je organska kemija. Definicija je dana: kemije ugljika i svih njegovih spojeva, kao i metode njihove sinteze.