История на развитието на органичната химия. Предметът и значението на органичната химия

Малцина мислеха за ролята на органичната химия в живота на съвременния човек. Но това е огромно, трудно е да се надцени. От сутринта, когато човек се събужда и отива да се измие и до вечерта, когато лежи в леглото, всяка минута той придружава продуктите на органичната химия. Четка за зъби, дрехи, хартия, козметика, мебели и интериорни предмети и много други - всичко това ни дава това. Но след като всичко беше съвсем различно и малко се знаеше за органичната химия.

Нека разгледаме как историята на развитието на органичната химия се развива стъпка по стъпка.

1. Периодът на развитие до XIV век, наречен спонтанно.

2. XV - XVII в. - началото на развитието, или, jatrokhimiya, алхимия.

3. Век XVIII - XIX - господство на теорията на жизнеността.

4. XIX - ХХ век - интензивно развитие, научна фаза.

Начало или Елементарен етап на образуване на химията на органичните съединения

Този период предполага само раждането на понятието за химия, източници. И източниците се връщат в Древен Рим и Египет, в които много способни жители се научили да извличат оцветители за боядисване на предмети и дрехи от естествени суровини - листа и стъбла от растения. Те бяха индиго, давайки богат син цвят и ализолин, оцветявайки буквално всичко в сочни и атрактивни нюанси на оранжево и червено. Изключително гъвкавите жители на различни националности от същото време също се научили да получават оцет, да произвеждат алкохолни напитки от захар и съдържащи нишесте вещества от растителен произход.

Известно е, че най-често използваните продукти в този исторически период са животински мазнини, смоли и растителни масла, които са били използвани от лекарите и готвачите. И също така в използването на гъсто включени различни отрови, като основно оръжие на вътрешните отношения. Всички тези вещества са продукти от органичната химия.

Но, за съжаление, като такава, концепцията за "химия" не съществуваше и не се осъществи проучването на конкретни вещества с цел изясняване на свойствата и състава. Ето защо този период се нарича спонтанен. Всички открития са били случайни, неспецифични характер от всекидневно значение. Това продължило до следващия век.

Периодът на ятохимия е обещаващо начало на развитие

Всъщност през XVI-XVII в. Започнаха да се появяват директни идеи за химията като наука. Благодарение на работата на учените от това време са получени някои органични вещества, най-простите устройства за дестилация и сублимация на вещества са били изобретени, специални химически прибори са използвани за смилане на вещества, разделяне на природните продукти на съставки.

Основното направление на работата по онова време е медицината. Желанието за получаване на необходимите лекарства доведе до факта, че от растенията се извличат етерични масла и други сурови компоненти. Така че, Карл Шеле получава някои органични киселини от растителни суровини:

• ябълчна;
• лимон;
• галова;
• мляко;
• оксалова.

При изследването на растенията и изолирането на тези киселини, ученият отне 16 години (от 1769 до 1785 г.). Това беше началото на развитието, бяха положени основите на органичната химия, които директно се дефинират като част от химията и по-късно се наричат ​​(началото на 18 век).

През същия период от Средновековието GF Ruel изолира кристали на пикочна киселина от урея. Други химици са получили янтарна киселина от кехлибарена винена киселина. При обичайна употреба е методът на суха дестилация на растителни и животински суровини, чрез който се получава оцетна киселина, диетилов етер, дървесен алкохол.

Това беше началото на интензивното развитие на органичната химическа промишленост в бъдеще.

Vis vitalis или "Life force"

XVIII - XIX век за органичната химия са много двойни: от една страна, има редица открития, които имат огромно значение. От друга страна, натрупването и натрупването на необходимите знания и правилни идеи от дълго време се възпрепятства от доминиращата теория на жизнеността.

Тази теория е въведена и определена от главния Jens Jacobs Berzelius, който в същото време дава същото определение за органичната химия (точната година е неизвестна, било 1807, или 1808). Съгласно разпоредбите на тази теория органичните вещества могат да се образуват само в живите организми (растения и животни, включително хора), тъй като само в живите същества съществува специална "жизнена сила", която позволява тези вещества да се произвеждат. Макар че е напълно невъзможно да се получат органични вещества от неорганични вещества, тъй като те са продукти на неживата природа, незапалими, без визита.

Същите учени бяха предложени първата класификация на всички известни по това време съединения за неорганични (неживи, всички вещества като вода и соли) и органични (живи, такива като зехтин и захар). Също така Берзилий беше първият, който уточни конкретно какво е органичната химия. Дефиницията звучеше така: това е част от химията, която изучава веществата, изолирани от живите организми.

През този период учените лесно извършват трансформацията на органични вещества в неорганични, например, по време на горенето. Все още нищо не е известно за възможността от обратни трансформации.

Съдбата имаше удоволствието да се разпорежда с факта, че студентът на Йенс Берзилиус Фридрих Уелър е допринесъл за началото на разпадането на теорията на учителя си.

Германският учен работи върху съединения на цианидите и в един от експериментите той успява да получи кристали подобни на пикочната киселина. В резултат на по-задълбочено проучване той се убеди, че наистина е успял да получи органична материя от неорганичните без никаква визия. Колкото и Берзелий да беше скептичен, трябваше да признае този безспорен факт. Това беше първият удар на жизненоважните възгледи. Историята на развитието на органичната химия започва да набира скорост.

Редица открития, които смазват жизнеражението

Успехът на Вьолер вдъхновява химиците от XVIII век, така че универсалните опити и експерименти започнаха да произвеждат органични вещества в изкуствени условия. Такива синтези, които са от решаващо и най-голямо значение, са извършени няколко пъти.

1. 1845 - Адолф Колб, който е бил студент на Wöhler, управлявал от прости неорганични вещества C, H₂, ох₂ многоетапен пълен синтез за получаване на оцетна киселина, която е органично вещество.
2. 1812. Константин Кирххоф синтезира глюкоза от нишесте и киселина.
3. 1820 г. Хенри Браконо денатурира протеина с киселина и след това третира сместа с азотна киселина и получава първата от 20 по-късно синтезирани аминокиселини - глицин.
4. 1809 Michel Chevrel изследва състава на мазнините, опитвайки се да ги раздели на съставни елементи. В резултат на това той получава мастни киселини и глицерин. 1854 Жан Бертолот продължава работата на Chevrel и нагрят глицерин с стеаринова киселина. Резултатът е мазнини, точно повтаряйки структурата на природните съединения. По-късно той успява да получи други мазнини и масла, които са малко по-различни в структурата на молекулите от естествените аналози. Това означава, че е доказана възможността за получаване на нови органични съединения от голямо значение в лабораторията.
5. J. Bertlo синтезира метан от сероводород (Н.₂S) и въглероден дисулфид (CS₂).
6. През 1842 г. Зинин успява да синтезира анилин, багрило от нитробензен. По-късно той успя да получи няколко анилинови багрила.
7. А. Байер създава собствена лаборатория, която се занимава с активен и успешен синтез на органични багрила, подобни на естествени: алисарин, индиго, антрохинон, ксантен.
8. 1846 синтез на нитроглицерин към учените Sobrero. Той също така разработи теория на типовете, според която веществата са подобни на някои от неорганичните и могат да бъдат получени чрез заместване на водородни атоми в структурата.
9. 1861 г. Булеров синтезира захариново вещество от формалин. Той формулира и разпоредбите на теорията за химическата структура на органичните съединения, които са все още актуални днес.

Всички тези открития са определили предмета на органичната химия - въглерод и неговите съединения. Други открития са насочени към изучаването на механизмите на химичните реакции в органичната материя, установяването на електронната природа на взаимодействията и разглеждането на структурата на съединенията.

Втората половина на XIX и XX век - времето на глобалните химически открития

Историята на развитието на органичната химия е претърпяла все по-големи промени във времето. Работата на много учени относно механизмите на вътрешните процеси в молекулите, в реакциите и системите дава плодотворни резултати. Така че, през 1857 г. Фридрих Кекуле развива теорията за валентността. Той също има най-голяма заслуга - откриването на структурата на молекулата ароматен въглеводород бензол. В същото време АМ Булеров формулира теорията за структурата на съединенията, в която той посочва четворността на въглерода и феномена на съществуването на изомеризъм и изомери.

В. В. Марковков и АМ Зайцев задълбочават изследването на механизмите на реакциите в органичната материя и формулират редица правила, които тези механизми обясняват и потвърждават. През 1873 - 1875 години. Wislicenus, Vant-Goff и Le Bel изследват пространственото подреждане на атомите в молекулите, откриват съществуването на стереоизомери и стават основатели на цялата наука - стереохимия. Много хора взеха участие в създаването на областта на органичната материя, която имаме днес. Ето защо учените от органичната химия заслужават внимание.

Краят на XIX и XX век са времената на глобалните открития във фармацевтиката, бояджийската и лаковата индустрия, квантовата химия. Да разгледаме откритията, които предоставиха максималната стойност на органичната химия.

1. 1881 г. М. Конрад и М. Гудсит синтезират анестетици, веронална и салицилова киселина.
2. 1883 г. Л. Кнор получава антипирин.
3. 1884 г. Е. Стол получава пирамида.
4. През 1869 г. братя Хиат получават първите изкуствени влакна.
5. 1884 г. Д. Ийстман синтезира целулоиден филм.
6. През 1890 г. се получава медно-амонячно влакно на L. Depassi.
7. През 1891 г. Чарлс Крос и колегите му получават вискоза.
8. 1897 г. Мишер и Бюхнер основават теорията биологично окисление (безклетъчна ферментация и ензими бяха открити като биокатализатори).
9. 1897 г. Мишер открил нуклеинови киселини.
10. Началото на 20-ти век е новата химия на органичните съединения.
11. 1917 г. Луис открива електронната природа на химичната връзка в молекулите.
12. 1931. Хюкел е основател на квантовите механизми в химията.
13. От 1931-1933. Лимус Полинг оправдава теорията на резонанса, а по-късно служителите му оповестяват същността на насоките в химическите реакции.
14. През 1936 г. е синтезиран найлон.
15. 1930-1940 г. AE Arbuzov води до развитието на органофосфорни съединения, които са в основата на производството на пластмаси, наркотици и инсектициди.
16. 1960 г. Академик Несмеянов и неговите ученици създават първата лабораторна храна в лабораторията.
17. 1963 Du Vinhu получава инсулин, което е огромна стъпка напред в медицината.
18. 1968 Индийският колеж на Корана успя да получи прост ген, който помогна за дешифрирането на генетичния код.

По този начин важността на органичната химия в живота на хората е просто огромна. Пластмаси, полимери, влакна, бои и лакове, гума, каучук, PVC материали, полипропилен и полиетилен, както и много други съвременни вещества, без които днес просто не е възможно живот, комплекс път към откриването му. Стотици учени са направили своите години на упорита работа, така че имаше общо историята на развитието на органичната химия.

Съвременна система от органични съединения

След като извърши огромен и сложен път в развитието, органичната химия все още не стои неподвижна. Повече от 10 милиона връзки са известни и този брой нараства всяка година. Ето защо има известна систематизирана структура на разпределението на веществата, които ни дава органичната химия. Класификацията на органичните съединения е представена в таблицата.

Проучването на цялото разнообразие от вещества и реакции, към които те влизат и до днес е предмет на органичната химия.

Видове химични връзки в органични вещества

За всички съединения са характерни електрон-статични взаимодействия вътре в молекулите, които в органичната материя се изразяват в присъствието на ковалентни полярни и ковалентни неполярни връзки. Неорганичните съединения могат да образуват слабо йонно взаимодействие.

Ковалентни неполярни връзки възникват между взаимодействието С-С във всички органични молекули. Ковалентното полярно взаимодействие е характерно за различните неметални атоми в молекулата. Например, С-Hal, С-Н, С-О, С-N, С-Р, С-S. Това са всички връзки в органичната химия, които съществуват за образуването на съединения.

Разновидности на формули на вещества в органичните

Най-често срещаните формули, изразяващи количествения състав на съединението, се наричат ​​емпирични. Такива формули съществуват за всяко неорганично вещество. Но когато става въпрос за съставяне на формули в органиката, учените са изправени пред много проблеми. Първо, масата на много от тях се брои в стотици или дори хиляди. Трудно е да се определи емпиричната формула за такова огромно вещество. Следователно, с течение на времето се появиха части от органичната химия, като органичен анализ. Основателите му са учените Либич, Уелър, Гей-Лусак и Берзелиус. Те, заедно с делата на AM Butlerov, определени наличието на изомери - съединения, които имат същия качествен и количествен състав, но се различават по структура и свойства на молекулата. Ето защо структурата на органични съединения, изразени днес не е емпирично и структурна пълна или кондензирано структурна формула.

Тези структури са характерна и отличителна черта на органичната химия. Формулите са написани с тирета, показващи химически връзки. например, намалената структурна формула на бутан ще има формата СН₃ - СН₂ - СН₂ - СН₃. Пълната структурна формула показва всички химични връзки, присъстващи в молекулата.

Съществува и начин за написване на молекулните формули на органичните съединения. Тя изглежда точно като емпиричната от неорганичните. За бутан, например, ще бъде: C₄Н₁₀. Това означава, че молекулната формула дава само идея за качествения и количествен състав на съединението. Структурните характеристики характеризират връзките в молекулата, така че те могат да предвидят бъдещите свойства и химическото поведение на веществото. Това са особеностите на органичната химия. Формулите са написани под всякаква форма, като всяка от тях се счита за правилна.

Видове реакции в органичната химия

Съществува определена класификация на органичната химия според типа реакции, които се случват. И има няколко такива класификации, на различни основания. Нека разгледаме основните.

Механизми на химичните реакции чрез методите на разкъсване и свързване:

• хомолитичен или радикален;
• хетеролитна или йонна.

Реакции по видове трансформации:

• верижен радикал;
• нуклеофилно алифатно заместване;
• нуклеофилно ароматно заместване;
• реакции на елиминиране;
• електрофилно свързване;
• кондензация;
• циклизация;
• електрофилно заместване;
• прегрупиране на реакциите.

Между другото, реакцията (инициирането) и кинетичният ред се задействат, понякога и реакциите се класифицират. Това са основните характеристики на реакциите, които има органичната химия. Теорията, описваща подробностите на хода на всяка химическа реакция, е открита в средата на 20 век и е потвърдена и допълнена с всяко ново откритие и синтез.

Трябва да се отбележи, че като цяло реакциите в органичните се срещат при по-строги условия, отколкото в неорганичната химия. Това се дължи на по-голяма стабилизация на молекулите на органичните съединения, дължащи се на образуването на вътрешни и междумолекулни силни връзки. Следователно, практически няма реакция без повишаване на температурата, налягането или приложението на катализатора.

Съвременна дефиниция на органичната химия

Като цяло, развитието на органичната химия е на интензивен път от няколко столетия. Натрупано е огромно количество информация за веществата, техните структури и реакции, на които те могат да влязат. Милиони полезни и просто необходими суровини, използвани в различни области на науката, технологиите и промишлеността, са синтезирани. Концепцията за органичната химия днес се възприема като нещо грандиозно и голямо, многобройно и сложно, разнообразно и значително.

По едно време първото определение за тази голяма част от химията беше това, което Берзилий даде: химията изучава веществата, изолирани от организми. Оттогава е изминало много време, са направени много открития и са реализирани и разкрити голям брой механизми на инхи-химичните процеси. Поради това днес има различна концепция, каква е органичната химия. Определение за него се дава това: химията на въглерода и всички негови съединения, както и методите за тяхното синтезиране.