Historien om utvecklingen av organisk kemi. Ämnet och betydelsen av organisk kemi

Få människor tänker på vad som är betydelsen av organisk kemi i livet för den moderna människan. Men det är enorm, det är svårt att överskatta. På morgonen när en person vaknar upp och går att tvätta, och långt in på kvällen, när han går till sängs, han följer ständigt produkter av organisk kemi. Tandborste, kläder, papper, kosmetika, möbler och inredning, och mycket mer - allt detta ger oss den. Men när det inte var fallet, och om organisk kemi vet mycket lite.

Låt oss se hur utvecklats stegvis historia organisk kemi.

1. period av utveckling fram till XIV-talet, kallas naturliga.

2. XV - XVII-talet - början av utvecklingen eller iatrochemistry alkemi.

3. talet XVIII - XIX - dominans teorin om vitalism.

4. XIX - XX-talet - intensiv utveckling, vetenskaplig skede.

Starta eller naturliga fasen av utvecklingen av organisk kemi

Denna fas består av mycket framväxten av begreppet kemiska ursprung. Och ursprunget går så långt tillbaka som antikens Rom och Egypten, som är mycket kapabla invånare lärt sig att göra färgämnen för färg föremål och kläder från naturliga råvaror - blad och stjälkar av växter. Dessa var indigo, vilket ger djupblå färg och alizorin färgning bokstavligen alla saftiga och attraktiva nyanser av orange och rött. Ovanligt vig invånare av olika nationaliteter samtidigt också lärt hur man får vinäger, att göra sprit från sackaros och stärkelse innehåller ämnen av vegetabiliskt ursprung.

Det är känt att en mycket vanlig mat vid tillämpningen av denna historiska period var animaliska fetter, vegetabiliska oljor och hartser som används av kockar och healers. Och även i det dagliga livet av olika gifter var tätt som främsta vapen vnutriusobnyh relationer. Alla dessa ämnen är produkter av den organiska kemin.

Men tyvärr, som sådan, begreppet "kemi" existerar inte, och studiet av specifika ämnen i syfte att klargöra egenskaper och sammansättning uteblev. Därför är denna period kallas spontan. Alla upptäckter var slumpmässiga, ofokuserat natur konsumentvärden. Detta fortsatte fram till nästa århundrade.

iatrochemistry period - en lovande start utveckling

I själva verket var det i XVI - XVII århundraden började växa fram direkta representationer av kemi som en vetenskap. Genom arbetet i vetenskapsmän en tid erhållits organiska substanser uppfunna enkel anordning för destillation och sublimering av ämnen som används en särskild kemiska fartyg för krossning substanser till separation av naturprodukter ingredienser.

Tyngdpunkten i den tiden var medicinen. Önskan att få de nödvändiga läkemedel har lett till det faktum att anläggningen stod eteriska oljor och andra råvaror. Således var Karl Scheele erhålles flera organiska syror från vegetabiliska råvaror:

• äppel;
• citron;
• gallussyra;
• mjölk;
• oxalsyra.

På studier av växter och fördelningen av dessa syror vetenskapsman tog 16 år (1769 till 1785). Detta var början på utvecklingen, lade grunden till organisk kemi, som är direkt som en gren av kemin har identifierats och namngav senare (tidigt XVIII-talet).

Under samma period USA GF markerad Rueil kristaller av urinsyra från urea. Andra kemister bärnstenssyra erhölls från bärnsten, vinsyra. I allmänt bruk innefattar ett förfarande för torrdestillation av växt- och djurmaterial, genom vilken erhålles ättiksyra, dietyleter, trä alkohol.

Så började en intensiv utveckling av den organiska kemiska industrin i framtiden.

Vis vitalis eller "livskraft"

XVIII - XIX-talet för organisk kemi är mycket tvåfaldig: å ena sidan finns det ett antal upptäckter som har enormt värde. Å andra sidan en lång tid, tillväxt och ansamling av relevant kunskap och korrekta idéer hämmade den dominerande teorin om vitalism.

Denna teori myntade och beskrivs de viktigaste Jens Jakobs Berzelius, som på samma gång han själv har gett, och definitionen av organisk kemi (den exakta året är okänd, eller 1807 eller 1808). Enligt bestämmelserna i denna teori, kan de organiska ämnena bildas endast i levande organismer (växter och djur, inklusive människan), som de enda levande varelser har en speciell "livskraft", som gör att dessa ämnen som produceras. Även oorganiska ämnen får organiskt helt omöjligt, eftersom de är produkter livlös, icke brännbara, utan vis vitalis.

Den samma forskare första klassificering av alla kända vid tidpunkten för föreningarna i den oorganiska (icke-levande, alla substanser som vatten och salt) och organiska (levande, de som som olivolja och socker) har föreslagits. Också Berzelius först betecknade specifikt att sådan organisk kemi. Fastställande var: en del av kemin som studerar ämnen som härrör från levande organismer.

Under denna period, scientists lätt implementeras omvandling av organiska föreningar till oorganiska, t ex genom förbränning. Dock möjligheten till omställning av någonting inte känt ännu.

Ödet skulle ha det, att det var elev Jens Berzelius Fridrih Veler bidrog till början av kollapsen av teorin om sin lärare.

German forskare som arbetar på cyanidföreningar och i en av de experiment som utförts för att erhålla kristaller hanterar Liknar urinsyra. Som en följd av en mer grundlig undersökning fann han att verkligen lyckats få organiskt material från oorganiska, utan vis vitalis. Oavsett hur skeptisk Berzelius, var han tvungen att erkänna detta obestridliga faktum. Så det behandlades den första slag mot vitalistic vyer. Historien om organisk kemi började ta fart.

Flera upptäckter, krossad vitalism

Wohler framgång har inspirerat kemister av XVIII-talet, så började utbredd tester och experiment för att få organiskt material in vitro. Sådana synteser som är kritiska och viktigaste har varit flera.

1. 1845 G. - Adolf Kolbe som var elev Wohler, hanterar enkla oorganiska C, H _2, O ₂ flerstegs total syntes för att erhålla ättiksyra, vilket är ett organiskt material.
2. 1812, Konstantinom Kirhgofom implementerat glukossyntes från stärkelse och syra.
3. 1820 Anri Brakonno denaturerat protein syra och behandlades sedan med salpetersyra och den erhållna blandningen från de första 20 aminosyrorna syntetiserade senare - glycin.
4. 1809 Michel Chevreul studerat sammansättningen av fetter, försöker dela upp dem i dess ingående komponenter. Som ett resultat fick han fettsyror och glycerol. 1854, Zhan Bertlo fortsatt drift Chevrel glycerol och upphettas med stearinsyra. Resultat - fett, exakt upprepar strukturen hos naturliga föreningar. Senare lyckades han få och andra fetter och oljor, som var något annorlunda molekylstruktur från naturliga analogier. Det demonstreras möjligheten att få nya organiska föreningar av stor betydelse i laboratoriet.
5. J. Berthelot syntetiserade metan från vätesulfid _(H2S) och koldisulfid (CS _2).
6. 1842 Zinin kunde syntetisera anilin från nitrobensen färgämne. Senare lyckades han få ett antal anilin färgämnen.
7. A. Bayer skapar ett eget laboratorium, som har varit aktiv och framgångsrik syntes av organiska färgämnen, som liknar naturlig: alizarin, indigo, antrohinonovye, xanten.
8. 1846 syntes av nitroglycerin vetenskapsmän Sobrero. Han utvecklade också en teori typer, som säger att ämnen som liknar vissa av den oorganiska och kan framställas genom att ersätta väteatomer i strukturen.
9. 1861 A. M. Butlerov syntetiserade sötningsmedel av formalin. De formulerades genom bestämmelserna i teorin om kemisk struktur av organiska föreningar som är relevanta för den föreliggande dagen.

Alla dessa upptäckter har identifierat föremål för organisk kemi - kol och dess föreningar. Ytterligare upptäckter har fokuserat på mekanismerna för kemiska reaktioner i organisk kemi, för att fastställa vilken typ av elektroniska interaktioner och till strukturen av föreningarna.

Den andra hälften av XIX och XX-talet - en tid av global kemiska upptäckter

Historien om organisk kemi över tiden har genomgått alla de stora förändringarna. Arbetet många forskare över mekanismerna för interna processer i molekyler, reaktioner och system har gett fruktbara resultat. Så i 1857, Friedrich Kekule utvecklade teorin om valens. Den tillhör också till den stora förtjänsten - upptäckten av strukturen av molekylerna av det aromatiska kolvätet bensen. Samtidigt A.M. Butlerov formulerade teorin om strukturen positionen av föreningar i vilka pekar till kolet tetravalence och fenomenet förekomsten av isomerer och isomerer.

VV Markovnikov och A. M. Zaytsev gräva i studiet av reaktionsmekanismer i organiskt material och formulera en uppsättning regler som förklarar dessa mekanismer och bekräfta. I 1873 - 1875 år. I. Wislicenus, Van't Hoff och Le Bel studera den rumsliga arrangemang av atomer i molekyler, avslöja om det finns stereoisomerer, och är förfäder till hela vetenskapen - stereokemi. Många olika människor som är inblandade i skapandet av området för organisk kemi, som vi har idag. Därför, organisk kemi, forskare är anmärkningsvärd.

I slutet av XIX och XX-talet - en tid av global upptäckt inom läkemedelsindustrin, färgindustrin, kvantkemi. Anser att en öppning, för att säkerställa högsta värdet för organisk kemi.

1. 1881 Conrad M. och M. Gudtseyt syntetiserade anestetika, veronal och salicylsyra.
2. 1883 L. Knorr mottagna antipyrin.
3. 1884 F. Stoll fick pyramidon.
4. 1869 Hyatt bröder vann den första syntetfiber.
5. 1884 D. Eastman syntetiserade celluloid film.
6. 1890 erhöll kopparammonium fiber L. Depassi.
7. 1891 Charles Cross och hans kollegor blev rayon.
8. 1897 F. Miescher och Buchner grundade teorin om biologisk oxidation (cellfri jäsnings upptäcktes och enzymer som biokatalysatorer).
9. 1897 F. Miescher upptäckte nukleinsyror.
10. I början av XX-talet - den nya kemin av metallorganiska föreningar.
11. 1917 Lewis öppnade den elektroniska naturen hos kemiska bindningar i molekyler.
12. 1931 Hückel - grundare av kvant mekanismer i kemi.
13. Av 1931-1933. Laymus Pauling motiverar resonansteori, och senare hans medarbetare avslöja essensen av trenderna i kemiska reaktioner.
14. 1936 Nylon syntetiseras.
15. Av 1930-1940. AE Arbuzov ger upphov till utvecklings Organiska fosforföreningar som ligger till grund för produktion av plast, läkemedel och insekticider.
16. 1960 akademiker Nesmeyanov med eleverna skapade den första syntetiska mat i laboratoriet.
17. 1963 Du Vinho mottagande insulin, som är ett stort steg framåt inom medicinen.
18. 1968 Indian HG Koranen lyckats få en enkel gen som hjälpte till att dechiffrera den genetiska koden.

Således vikten av organisk kemi i människors liv helt enkelt kolossala. Plaster, polymerer, fibrer, färger och lacker, gummi, gummi, PVC-material, polypropen och polyeten, och många andra moderna ämnen, utan vilken idag är helt enkelt inte möjligt liv, komplex bana till dess upptäckt. Hundratals forskare har gjort sina år av hårt arbete, så det var en allmän historia av utvecklingen av organisk kemi.

Det moderna systemet av organiska föreningar

Efter att ha gjort en stor och svår väg för utvecklingen av organisk kemi, och nu står inte stilla. Det finns mer än 10 milj. Anslutningar och antalet ökar för varje år. Därför finns det en systematisk ordning struktur av ämnen som ger oss organisk kemi. Klassificering av organiska föreningar presenteras i tabellen.

Den klass av föreningar	strukturella särdrag	Den allmänna formeln
Kolväten (som består av endast kol- och väteatomer)	mättad (endast sigma bindning.); omättad (sigma och pi kommunikation.); acyklisk; cyklisk.	Alkaner CnH2n + 2; Alkener, cykloalkaner CnH2n; Alkyner, alkadiener, CnH2n-2; Arena C 6 H 2n-6.
Ämnen som innehåller olika heteroatomer i huvudgruppen	halogener; OH-grupp (alkoholer och fenoler); gruppering ROR (etrar).	R-Hal; R-OH; ROR.
karbonylföreningar	aldehyder; ketoner; kinoner.	RC (H) = O
Föreningar innehållande en karboxylgrupp	karboxylsyra; estrar.	R-COOH; R-COOR.
Föreningar innehållande svavel, kväve eller fosfor i molekylen	Kan vara cyklisk eller acyklisk	-
metallorganiska föreningar	Kol bundet direkt till det andra elementet, men icke väte	C-E
metallorganiska föreningar	Kol bundet till metallen	Med-Me
heterocykliska föreningar	I strukturbaserad cykel med medlemmar av de heteroatomer	-
naturliga substanser	Stora polymermolekyler som utgör de naturliga föreningarna	proteiner, nukleinsyror, aminosyror, alkaloider och liknande. d.
polymerer	Substanser med hög molekylvikt, vilka är baserade på monomera enheter	n (-RRR-)

Studiet av hela olika ämnen och reaktioner som de kommer in, och är föremål för organisk kemi i dag.

Typer av kemiska bindningar i organiska ämnen

För eventuella föreningar som kännetecknas elektronnostaticheskie interaktioner inom molekylerna, vilka uttrycks i närvaro av organiska kovalenta polära och icke-polära kovalenta bindningar. De metallorganiska föreningarna kan bilda svaga joniska interaktion.

Kovalenta opolära kommunikation ske mellan C-C genom att reagera alla organiska molekyler. Kovalenta polära interaktioner karakteristiska för olika-icke-metallatomer i molekylen. Till exempel C-Hal, CH, CO, CN, CP, CS. Detta är allt på grund av den organiska kemin, som existerar för bildningen av föreningar.

Variationer i föreningarna med formlerna organiska

De vanligaste formler för antalet medlemmar i en förening som kallas empirisk. Sådana formler existerar för var och en av den oorganiska substansen. Men när det kom till att utarbeta formler i organisk kemi, forskarna ställts inför flera problem. För det första, vikten av många av dem, hundratals, eller tusentals. Det är svårt att avgöra den empiriska formel för ett så stort ämne. Därför, med tiden fanns det en skiljevägg för organisk kemi som organiskt analys. Dess grundare ansåg forskarna Liebig, Wöhler, Gay-Lussac och Berzelius. De tillsammans med arbetena av A. M. Butlerova, identifierat förekomsten av isomerer - föreningar som har samma kvalitativa och kvantitativa sammansättning, men skiljer sig åt i struktur och egenskaper hos molekylen. Det är därför strukturen av organiska föreningar uttryckt idag är inte empirisk och strukturell fullständig eller kondenserad strukturformel.

Dessa strukturer - karakteristiska och utmärkande för vilket är den organiska kemin. Formlerna är skrivna med hjälp av streck, är en kemisk bindning. t ex kommer butan kondenserad strukturformel ha formen CH ₃ - CH ₂ - CH ₂ - CH _3. Fullständiga strukturformel visar alla kemiska bindningar i molekylen.

Också att det finns en metod för registrering molekylformler av organiska föreningar. Han ser likadan ut som den empiriska från oorganiska. För butan, till exempel, kommer det att vara: C ₄ H _10. Det vill säga molekylformeln ger en idé endast om den kvalitativa och kvantitativa sammansättningen av den sammansatta. Struktur karaktäriserar bindning i molekylen, så att de kan användas för att förutsäga framtida beteende och kemiska egenskaper för ämnet. Dessa är de funktioner som har organisk kemi. Formler skrivs i någon form, var och en av dem är sant.

Typer av reaktioner inom organisk kemi

Det finns en viss klassificering av den typ av organisk kemi reaktioner som sker. Och några av dessa klassificeringar, på olika grunder. Överväga de viktigaste.

Mekanismer av kemiska reaktioner i metoderna för brytning och bindningsbildning:

• eller homolytisk radikal;
• heterolytisk eller jonisk.

Reaktionerna på de typer av omvandlingar:

• kedja-radikal;
• nukleofil alifatisk substitution;
• nukleofil aromatisk substitution;
• elimineringsreaktion;
• elektrofil addition;
• kondensation;
• cyklisering;
• elektrofil substitution;
• omlagringsreaktion.

I form av run reaktion (initiering) och på den kinetiska ordning av reaktionen är också ibland kategoriserade. Dessa är de grundläggande funktionerna i de reaktioner som har organisk kemi. Teorin som beskriver detaljerna i varje kurs av en kemisk reaktion, har öppnats i mitten av XX-talet, och bekräftas och kompletteras fortfarande med varje ny upptäckt och syntes.

Det bör noteras att de allmänna organisk kemi reaktioner fortskrider under mer stringenta betingelser än i oorganisk kemi. Detta beror på att större stabilisering av organiska molekyler på grund av bildning inom och starka intermolekylära bindningar. Därför är nästan ingen reaktion komplett utan höjning av temperaturen, trycket eller tillämpning av katalysatorn.

Den moderna definitionen av organisk kemi

I allmänhet, utvecklingen av organisk kemi pågår ett intensivt sätt under flera århundraden. Det samlat en enorm mängd information om ämnen, deras strukturer och reaktioner som de kan gå. Syntetiserade miljontals nyttig och helt enkelt behövs råvaror som används i de olika områdena vetenskap, teknik och industri. Begreppet organisk kemi i dag uppfattas som något stort och stora, många och komplexa, mångskiftande och betydande.

Vid den tiden, den första definitionen av denna stora del av kemin var vad gav Berzelius: det är kemi som studerar ämnen som isolerats från organismer. Sedan dess har mycket tid gått, gjort många upptäckter, och realiserade och beskrives ett stort antal processer vnutrihimicheskih mekanismer. Som ett resultat, i dag finns det en annan uppfattning om vad den organiska kemin. Bestämning det ges: kolet kemi och av dess föreningar, och deras syntesmetoder.