Historie vývoje organické chemie. Předmět a význam organické chemie

Málokdo přemýšlel o tom, jakou roliorganická chemie v životě moderního člověka. Ale je to obrovské, je těžké to přeceňovat. Od rána, kdy se člověk probudí a jde k umytí, a až do večera, kdy chodí do postele, každou minutu doprovází produkty organické chemie. Zubní kartáček, oblečení, papír, kosmetika, nábytek a interiérové ​​předměty a mnohem víc - to vše nám to dává. Ale jakmile bylo všechno úplně jiné a bylo málo známo o organické chemii.

Zvažme, jak se historie vývoje organické chemie rozvíjela krok za krokem.

1. Doba vývoje až do 14. století nazvaná spontánní.

2. XV - XVII století - začátek vývoje, nebo, jatrokhimiya, alchymie.

3. století XVIII - XIX - dominance teorie vitalismu.

4. XIX - XX století - intenzivní vývoj, vědecká fáze.

Počáteční nebo elementární fáze vzniku chemie organických sloučenin

Toto období znamená samotný začátekpojmy chemie, původy. A zdroje se vrátily do Starého Říma a Egypta, kde se velmi schopní obyvatelé naučili získat barviva pro malování předmětů a oděvů z přírodních surovin - listů a stonků rostlin. Byly indigo, dávat bohatou modrou barvu a alizolin, barvit doslova všechno v šťavnatých a atraktivních odstínech oranžové a červené barvy. Extrémně agilní obyvatelé různých národností současně se také naučili přijímat ocot, vyrábět alkoholické nápoje z cukru a látek obsahujících škrob s rostlinným původem.

Je známo, že velmi běžné produktypři použití v této historické době byly živočišné tuky, pryskyřice a rostlinné oleje, které používaly lékaři a kuchaři. A také v používání hustě obsažených různých jedů, jako hlavní zbraň vnitřních vztahů. Všechny tyto látky jsou produkty organické chemie.

Ale bohužel, jako takový, pojem "chemie" neníexistovala studie specifických látek, aby se objasnily vlastnosti a složení. Proto se toto období nazývá spontánní. Všechny objevy byly příležitostné, neúčelné povahy každodenního významu. Toto pokračovalo až do příštího století.

Doba iatrochémie je slibným začátkem vývoje

Ve skutečnosti to bylo v 16.-17. Stoletíobjevit přímé reprezentace chemie jako věda. Prostřednictvím práce vědců, že čas některé organické látky, je zařízení vynalezl jednoduché destilaci a sublimaci látek používaných speciální chemické nádoby pro drcení látek, oddělení přírodních produktů, které byly získány u složek.

Hlavním směrem práce té doby byllék. Touha po získání potřebných léků vedla k tomu, že z rostlin byly extrahovány esenciální oleje a další surové složky. Takže Karl Scheele obdržel některé organické kyseliny z rostlinných surovin:

• jablko;
• citron;
• gallic;
• mléčné výrobky;
• oxalová.

Na studium rostlin a izolaci těchto kyselinvědec trvalo 16 let (1769 až 1785). To byl začátek vývoje, položil základy organické chemie, který je přímo, jak bylo zjištěno odvětví chemie a pojmenoval později (brzy XVIII století).

Během stejného období středověku GF Ruel izoloval krystaly kyseliny močové z močoviny. Další chemici obdrželi kyselinu jantarovou z jantaru, kyseliny vinné. Při běžném použití se používá způsob suché destilace rostlinných a živočišných surovin, kterým se získává kyselina octová, diethylether, dřevěný alkohol.

To byl začátek intenzivního vývoje organického chemického průmyslu v budoucnu.

Vis vitalis nebo "Life force"

XVIII - XIX. Století pro organickou chemiiDvakrát: na jedné straně existuje řada objevů, které mají velkolepý význam. Na druhé straně růst a shromažďování potřebných znalostí a správných myšlenek na dlouhou dobu brání dominantní teorie vitalismu.

Tato teorie byla zavedena do praxe a označena za hlavníJens Jacobs Berzelius, který současně dal definici organické chemie (přesný rok je neznámý, ať již v roce 1807 nebo 1808). Podle ustanovení této teorie se organické látky mohou tvořit pouze v živých organismech (rostlinách a zvířatech, včetně lidí), protože pouze v živých bytostech existuje zvláštní "vitální síla", která umožňuje tyto látky vyrábět. Zatímco je zcela nemožné získat organické látky z anorganických látek, protože jsou produkty neživé povahy, nehořlavé, bez vis vitalis.

Stejnému vědci bylo nabídnuto prvníklasifikace všech sloučenin známých v té době pro anorganické (neživé, všechny látky jako voda a sůl) a organické (živé, ty, které jsou jako olivový olej a cukr). Také Berzelius poprvé specifikoval, co je organická chemie. Definice zní takto: je to část chemie, která zkoumá látky izolované od živých organismů.

Během tohoto období vědci snadno provedli transformaci organických látek na anorganické, například při spalování. Nicméně ještě nebylo známo o možnosti reverzních přeměn.

Osud měl potěšení, že se zbaví skutečnosti, že studentem Jensa Berzeliuse Friedricha Wellera, který přispěl k začátku kolapsu teorie jeho učitele.

Německý vědec pracoval na sloučeninách kyanidůa v jednom z pokusů prováděných na získání krystalů podaří Podobně jako na kyselinu močovou. Výsledkem je, že důkladnější studie zjistil, že ve skutečnosti se podařilo získat organickou hmotu z anorganické, aniž by vis vitalis. Bez ohledu na to, jak skeptický Berzelius byl nucen přiznat, že tento nepopiratelný fakt. Byla to první rána do vitálních názorů. Historie rozvoje organické chemie začala nabývat dynamiky.

Několik objevů, které rozdrtily vitalismus

Úspěch Wöhlera inspiroval chemiků z osmnáctého století,proto byly zahájeny všudypřítomné pokusy a pokusy o získání organických látek za umělých podmínek. Taková syntéza, která má rozhodující a největší důležitost, byla několikrát spáchána.

1. 1845 G. - Adolf Kolbe, který byl žák Wöhler, řídí jednoduché anorganické látky C, H₂, O₂ vícestupňovou plnou syntézu za vzniku kyseliny octové, což je organická látka.
2. 1812. Constantine Kirchhoff syntetizoval glukosu ze škrobu a kyseliny.
3. 1820 Henry Braconno denaturoval bílkovinu kyselinou a pak zpracoval směs kyselinou dusičnou a získal první z 20 později syntetizovaných aminokyselin - glycin.
4. 1809 Michel Chevrel studoval složení tuků a pokoušel se je rozdělit na jednotlivé složky. V důsledku toho dostával mastné kyseliny a glycerin. 1854 Jean Berthelot pokračoval v práci Chevrel a zahřátý glycerin s kyselinou stearovou. Výsledkem je tuk, přesně se opakující struktura přírodních sloučenin. Později se mu podařilo získat další tuky a oleje, které byly poněkud odlišné ve struktuře molekul z přirozených analogů. To znamená, že dokázala možnost získat v laboratoři nové organické sloučeniny, které mají velký význam.
5. J. Bertlo syntetizoval methan ze sirovodíku (H.₂S) a sulfidu uhličitého (CS₂).
6. V roce 1842 byl Zinin schopen syntetizovat anilin, barvivo z nitrobenzenu. Později se mu podařilo získat řadu anilinových barviv.
7. A. Bayer vytváří vlastní laboratoř, která se zabývá aktivní a úspěšnou syntézou organických barviv podobných přírodním: alizarin, indigoid, anthroquinone, xanthen.
8. 1846 syntéza nitroglycerinu vědci Sobrero. On také vyvinul teorii typů, který říká, že látky jsou podobné některým z anorganických a mohou být získány nahrazením atomů vodíku ve struktuře.
9. 1861 AM Butlerov syntetizoval sacharinovou látku z formalinu. Rovněž formuloval ustanovení teorie chemické struktury organických sloučenin, které jsou dnes ještě významné.

Všechny tyto objevy určily předmět ekologickéchemie - uhlík a jeho sloučeniny. Další objevy byly zaměřeny na studium mechanismů chemických reakcí v organické hmotě, stanovení elektronické povahy interakcí a zvažování struktury sloučenin.

Druhá polovina XIX. A XX. Století - čas globálních chemických objevů

Historie vývoje organické chemie s průchodemčas prošel stále většími změnami. Práce mnoha vědců o mechanismech vnitřních procesů v molekulách, reakcích a systémech přinesla plodné výsledky. Takže v roce 1857 Friedrich Kekule rozvíjí teorii valence. Má také největší zásluhu - objev struktury molekuly aromatických uhlovodíků benzenu. Současně AM Butlerov formuluje teorii struktury sloučenin, ve které poukazuje na čtyřnásobnou hodnotu uhlíku a fenomén existence izomerie a izomerů.

V. V. Markovnikov a A. M. Zaytsev jde hlouběji do studia mechanismů reakcí v organické hmotě a formuluje řadu pravidel, které tyto mechanismy vysvětlují a potvrzují. V letech 1873 - 1875 let. Wislicenus, Vant-Goff a Le Bel studují prostorové uspořádání atomů v molekulách, objevují existenci stereoizomerů a stávají se zakladateli celé vědy - stereochemie. Spousta různých lidí se podílela na vytváření oblasti organické hmoty, kterou máme dnes. Vědci z organické chemie proto zaslouží pozornost.

Koncem XIX. A XX. Století jsou časy globálních objevů v oblasti farmaceutiky, nátěrových hmot a laků, kvantové chemie. Uvažujme o objevech, které poskytly maximální hodnotu organické chemie.

1. 1881 M. Conrad a M. Gudseyt syntetizovali anestetika, veronální a salicylovou kyselinu.
2. 1883 L. Knorr obdržel antipyrin.
3. 1884 F. Stoll obdržel pyramidon.
4. V roce 1869 dostali bratři Hyatt první umělé vlákno.
5. 1884 D. Eastman syntetizoval celuloidní film.
6. V roce 1890 bylo získáno vlákno měď-amoniak L. Depassi.
7. V roce 1891 dostal Charles Cross a jeho kolegové viskózu.
8. 1897 F. Misher a Buchner založili teorii biologické oxidace (fermentace bez buněk a enzymy byly objeveny jako biokatalyzátory).
9. 1897 F. Misher objevil nukleové kyseliny.
10. Začátkem 20. století je nová chemie organoelementních sloučenin.
11. 1917 Lewis objevil elektronickou povahu chemické vazby v molekulách.
12. 1931. Hückel je zakladatelem kvantových mechanismů v chemii.
13. 1931-1933 Lymus Pauling ospravedlňuje teorii rezonance a později jeho zaměstnanci odhalují podstatu směrů v chemických reakcích.
14. V roce 1936 byl syntetizován nylon.
15. 1930-1940 gg. AE Arbuzov vede k rozvoji organofosforových sloučenin, které jsou základem pro výrobu plastů, léků a insekticidů.
16. 1960 Akademik Nesmeyanov a jeho žáci vytvářejí v laboratoři první syntetické potraviny.
17. 1963 Du Vinhu dostává inzulin, což je obrovský krok vpřed v medicíně.
18. 1968 indický HG Koran se podařilo získat jednoduchý gen, který pomohl rozluštit genetický kód.

Důležitost organické chemie v roce 2004životy lidí jsou prostě obrovské. Plasty, polymery, vlákna, barvy a laky, kaučuky, kaučuk, PVC materiály, polypropyleny a polyethyleny a mnoho dalších moderních látek, bez nichž se dnes život jen nezdá být možný, prošli obtížnou cestou k objevu. Stovky vědců učinili mnoho let obtížnou prací, aby vytvořili společnou historii vývoje organické chemie.

Moderní systém organických sloučenin

Po dosažení obrovské a složité cesty ve vývoji,Organická chemie dnes ještě nezůstává. Více než 10 milionů spojení je známo a toto číslo roste každým rokem. Existuje tedy určitá systematizovaná struktura distribuce látek, které nám dává organická chemie. Klasifikace organických sloučenin je uvedena v tabulce.

Třída připojení	Vlastnosti konstrukce	Obecný vzorec
Uhlovodíky (složené pouze z atomů uhlíku a vodíku)	nasycený (pouze sigma); nenasycené (sigma a pi sv.); acyklický; cyklické.	Alkanes CnH2n + 2; Alkenes, cykloalkany CnH2n; Alkyny, alkadieny CnH2n-2; Arenas C6H2n-6.
Látky obsahující různé heteroatomy v hlavní skupině	halogeny; skupina OH (alkoholy a fenoly); skupina R-O-R (ethery).	R-Hal; R-OH; R-O-R.
Karbonylové sloučeniny	aldehydy; ketony; chinony.	R-C (H) = 0
Sloučeniny obsahující karboxylovou skupinu	karboxylové kyseliny; estery.	R-COOH; R-COOR.
Sloučeniny obsahující síru, dusík nebo fosfor v molekule	Může být cyklický a acyklický	-
Organoelementové sloučeniny	Uhlík je vázán přímo na jiný prvek, nikoliv na vodík	C-E
Organokovové sloučeniny	Uhlík je vázán na kov	C-Me
Heterocyklické sloučeniny	Jádrem struktury je cyklus s heteroatomy tvořícími	-
Přírodní látky	Velké molekuly polymeru, které tvoří součást přírodních sloučenin	proteiny, nukleové kyseliny, aminokyseliny, alkaloidy atd.
Polymery	Látky s velkou molekulovou hmotností, které jsou založeny na monomerních jednotkách	n(-R-R-R-)

Studium celé řady látek a reakcí, do kterých vstupují, a doposud je předmětem organické chemie.

Druhy chemických vazeb v organických látkách

Pro všechny sloučeniny jsou charakteristickéElektro-statické interakce uvnitř molekul, které jsou v organické hmotě exprimovány za přítomnosti kovalentních polárních a kovalentních nepolárních vazeb. Anorganické sloučeniny jsou schopné vytvářet slabé iontové interakce.

Kovalentní nepolární vazby vznikají mezi CCinterakce ve všech organických molekulách. Kovalentní polární interakce je charakteristická pro různé nekovové atomy v molekule. Například C-Hal, C-H, C-O, C-N, C-P, C-S. To jsou všechny vazby v organické chemii, které existují pro tvorbu sloučenin.

Odrůdy vzorků látek v organických

Nejčastější vzorce vyjadřujícíkvantitativní složení sloučeniny, se nazývají empirické. Takové vzorce existují pro každou anorganickou látku. Ale když přišel na složení organických látek, vědci čelili mnoha problémům. Za prvé, množství mnoha z nich se počítá v stovkách nebo dokonce tisících. Je obtížné určit empirický vzorec pro takovou obrovskou substanci. Proto se časem objevila část organické chemie, jako je organická analýza. Jeho zakladateli jsou vědci Libich, Weller, Gay-Lussac a Berzelius. Oni spolu s pracemi AM Butlerovem určili existenci izomerů - látek, které mají stejné kvalitativní a kvantitativní složení, ale liší se strukturou molekuly a vlastností. To je důvod, proč struktura organických sloučenin není dnes vyjádřena jako empirická, ale jako strukturální kompletní nebo strukturální zkrácený vzorec.

Tyto struktury jsou charakteristické a charakteristické.což je organická chemie. Vzorce jsou psány pomocí pomlček ukazujících chemické vazby. například redukovaný strukturní vzorec butanu bude mít formu CH₃ - CH₂ - CH₂ - CH₃. Celý strukturní vzorec ukazuje všechny chemické vazby přítomné v molekule.

Existuje také způsob psaní molekulových vzorců organických sloučenin. Vypadá to jako empirický z anorganických. Například pro butan to bude: C₄H₁₀. To znamená, že molekulární vzorec dává nápadpouze o kvalitativním a kvantitativním složení sloučeniny. Strukturní charakteristiky charakterizují vazby v molekule, takže mohou předpovědět budoucí vlastnosti a chemické chování látky. To jsou rysy organické chemie. Vzorce jsou psány v jakékoli formě, každá z nich je považována za správnou.

Druhy reakcí v organické chemii

Existuje určitá klasifikace organické chemie podle typu reakcí, které se vyskytují. A existuje několik takových klasifikací na různých základech. Zvažme ty hlavní.

Mechanismy chemických reakcí způsoby prasknutí a lepení:

• homolytický nebo radikálový;
• heterolytické nebo iontové.

Reakce podle typů transformací:

• řetězec radikál;
• nukleofilní alifatická substituce;
• nukleofilní aromatická substituce;
• eliminační reakce;
• elektrofilní připojení;
• kondenzace;
• cyklizace;
• elektrofilní substituce;
• přeskupování reakcí.

Mimochodem reakce (zahájení) aKinetické uspořádání je také někdy klasifikováno jako reakce. To jsou hlavní rysy reakcí, které má organická chemie. Teorie, která popisuje podrobnosti o každém průběhu chemické reakce, byla otevřena v polovině XX století, a potvrdil a doplněny stále s každým novým objevem a syntézy.

Je třeba poznamenat, že obecně reakce v organickémse vyskytují za přísnějších podmínek než v anorganické chemii. To je způsobeno větší stabilizací molekul organických sloučenin v důsledku tvorby vnitřních a intermolekulárních silných vazeb. Proto prakticky žádná reakce nemůže být provedena bez zvýšení teploty, tlaku nebo aplikace katalyzátoru.

Moderní definice organické chemie

Obecně platí, že vývoj organické chemie pokračovalintenzivní cestou po několik staletí. Obrovské množství informací bylo shromážděno o látkách, jejich strukturách a reakcích, do kterých mohou vstoupit. Byly syntetizovány miliony užitečných a prostě nezbytných surovin používaných v různých oblastech vědy, techniky a průmyslu. Koncept organické chemie je dnes vnímán jako něco velkolepého a velkého, četného a složitého, různorodého a významného.

Najednou první definice tohoto skvěléhočást chemie byla to, co dal Berzelius: je to chemie, která studuje látky izolované z organismů. Od té doby uplynula spousta času, bylo zjištěno mnoho objevů a bylo realizováno a zveřejněno velké množství mechanismů intrachemických procesů. Protože dnes existuje jiný koncept, co je organická chemie. Definice je dána takto: je to chemie uhlíku a všech jeho sloučenin, stejně jako metody jejich syntézy.