Historie vývoje organické chemie. Předmět a význam organické chemie

Málokdo přemýšlel o úloze organické 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 vznik konceptu chemie, pramenů. Zdroje se vrátily do Starého Říma a Egypta, ve kterém se velmi schopní obyvatelé naučili vytahovat 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. Neobvykle hbité obyvatelé různých národností ve stejné době se také naučil, jak se dostat na ocet, aby duchy od sacharózy a látek s obsahem škrobu rostlinného původu.

Je známo, že nejčastějšími produkty, které se v tomto historickém období používaly, byly živočišné tuky, pryskyřice a rostlinné oleje, které používali 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, je pojem „chemie“ neexistuje, a studie o specifických látek za účelem objasnění vlastností a nenastalo 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 se v 16.-17. Století začaly objevovat přímé názory o chemii 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 tehdejší doby byla medicína. 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 kyselin vědec odebral 16 let (od roku 1769 do roku 1785). Toto byl počátek vývoje, byly položeny základy organické chemie, která byla přímo definována jako část chemie a později byla nazývána (začátek 18. 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 chemii jsou velmi dvojí: 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 představena a určena hlavním Jensem Jacobsem Berzeliusem, který zároveň dává stejnou definici organické chemie (přesný rok není znám ani v letech 1807 nebo 1808). V souladu s touto teorií, organické látky mohou být vytvořeny pouze v živých organismů (rostlin a živočichů, včetně člověka), jako jediné živé bytosti mají zvláštní „životní sílu“, který umožňuje tyto látky produkované. Zatímco je zcela nemožné získat organické látky z anorganických látek, protože jsou produkty neživé povahy, nehořlavé, bez vis vitalis.

Stejném vědci První klasifikace všech známých v době sloučenin v anorganické (neživých, všechny látky, jako je voda a soli) a organické (živé, ty, které, jako olivový olej a cukr), bylo navrženo. 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 kyanidů a v jednom z experimentů získal krystaly podobné kyselině močové. V důsledku důkladnější studie se stal přesvědčený, že se mu podařilo získat organickou hmotu z anorganické látky bez jakýchkoliv životních vad. Ačkoli Berzelius byl skeptický, musel přiznat tento nesporný 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, takže univerzální pokusy a experimenty začaly produkovat organické látky v umělém prostředí. Taková syntéza, která má rozhodující a největší důležitost, byla několikrát spáchána.

1. 1845 - Adolf Kolbe, který byl studentem Wöhlera, se podařil z jednoduchých anorganických látek 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 Henri Braconnot kyselina denaturovaný protein a poté smísí s kyselinou dusičnou a získaná směs z prvních 20 aminokyselin syntetizovaných později - glycinu.
4. 1809 Michel Chevrel studoval složení tuků a snažil se je rozdělit do svých složek. V důsledku toho dostával mastné kyseliny a glycerin. 1854 Jean Berthelot pokračoval v práci Chevrel a vyhříval glycerin s kyselina stearová. 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 organické chemie - 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 prošla v průběhu času 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 aromatický uhlovodík benzen. Ve stejné době, AM Butlerov formuloval teorii polohy struktury sloučenin, ve kterých ukazuje na uhlíku tetravalence a fenomén existence izomery a izomery.

VV Markovnikov a AM Zaitsev prohlubují studium mechanismů reakcí v organické hmotě a formulují řadu pravidel, které tyto mechanismy vysvětlují a potvrzují. V letech 1873 - 1875 let. I. Wislicenus, Van`t Hoff a Le Bel studovat prostorové uspořádání atomů v molekulách, poukazují na stereo-izomerů, a jsou předky celého vědy - prostorovým uspořádáním. 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 biologická 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.

Tak důležitost organické chemie v životě lidí je prostě obrovská. Plasty, polymery, vlákna, barvy a laky, pryž, pryž, PVC materiálů, polypropylenu a polyethylenu, a mnoho dalších moderních látek, bez nichž dnes prostě není možný život, komplexní cestu k jeho objevu. Stovky vědců učinili mnoho let obtížnou prací, aby vytvořili společnou historii vývoje organické chemie.

Moderní systém organických sloučenin

Po provedení obrovské a složité cesty ve vývoji organická chemie stále 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.

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

Druhy chemických vazeb v organických látkách

U všech sloučenin jsou charakteristické elektron-statické interakce uvnitř molekul, které jsou v organické hmotě vyjádřeny v přítomnosti kovalentních polárních a kovalentních nepolárních vazeb. Anorganické sloučeniny jsou schopné vytvářet slabé iontové interakce.

Kovalentní nepolární vazby vznikají mezi interakcí C-C 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

Nejběžnější vzorce vyjadřující kvantitativní 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. Jsou spolu s pracemi AM Butlerov, které lze identifikovat existenci izomerů - sloučeniny, které mají stejné kvalitativní a kvantitativní složení, ale liší se v struktury a vlastností molekuly. To je důvod, proč struktura organických sloučenin není dnes vyjádřena jako empirická, ale jako strukturální kompletní nebo strukturální zkrácený vzorec.

Tyto struktury jsou charakteristickým a charakteristickým rysem organické 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 poskytuje pouze představu 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 (iniciace) a kinetický pořádek jsou spuštěny, někdy jsou také klasifikovány reakce. To jsou hlavní rysy reakcí, které má organická chemie. Teorie popisující detaily průběhu každé chemické reakce byla objevena v polovině 20. století a je potvrzena a doplněna každým novým objevem a syntézou.

Je třeba poznamenat, že reakce v organickém prostředí obecně probíhají 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 je po několik staletí intenzivní. 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.

První definice této velké části chemie najednou byla to, co dal Berzelius: je to chemie, která zkoumá 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.