Становление органической химии

Концепция витализма.

Введение.

Заключение.

Модернизация периодической системы в начале XX века завершила химический этап её развития. Химия в принципе не могла объяснить причину периодичности свойств элементов и их соединений. Дальнейшее развитие периодического закона в XX веке связано с блестящими успехами физики, приведшими к революционным изменениям в естествознании.

 

 

Тема: Период классической химии. Становление органической химии.

Цель: Систематизировать знания о становлении органической химии и возникновении структурных теорий

 

Накопленные в течение восемнадцатого столетия знания позволили химикам сделать вывод, что вещества неживой природы могли выдерживать жесткую обработку, и именно их Берцелиус назвал неорганическими. А вещества живой или некогда живой материи такой обработки не выдерживали, и их он назвал органическими. В 1809 г. Берцелиус ввел термин органическая химия и определил органическое вещество как относящееся к живой природе, т.е. содержащую vis vitalis –жизненную силу.

В то время в науке господствовал витализм - учение, рассматривающее жизнь как особое явление, подчиняющееся не законам мироздания, а влиянию особых жизненных сил. Сторонники витализма утверждали, что для превращения неорганических веществ в органические требуется какое-то особое воздействие («жизненная сила»), которое проявляется только внутри живой ткани.

 

К 19 в. Было известно и выделено много органических соединений. Получить их путем синтеза, однако, не получалось, так как не было «жизненной силы». Но в 1828 г. Фридрих Велер (1800-1882) синтезировал мочевину. В 1845 Адольф Вильгельм Кольбе (1818-1884) ученик Велера синтезировал уксусную кислоту из элементов. Окончательный удар по витализму нанесли работы Марселина Бертло (1827-1907), который в 50-е годы синтезировал метиловый спирт, этиловый спирт, бензол, ацетилен, а также осуществил синтез искусственных жиров

В 30-х годах появляются и первые теоретические работы. В 1832 появилась теория радикалов Велера и Юстуса Либиха (1803-1873) .Они обнаружили, что все производные бензойной кислоты содержали радикал бензоил и выдвинули идею о том, что все органические вещества состоят из двух частей - из неизменного радикала и остальной, изменяющейся части.. В 1837 году Роберт Бунзен (1811-1899) открыл радикал какодил (СН₃)₄As₂. Однако никто не мог получить радикал в чистом виде и к 1840 году стало ясно, что с теорией радикалов не все в порядке.

В 1834 г. французский химик Жан Батист Андрэ Дюма (1800-1884) описывает явление металепсии – замещения водорода в органических соединениях хлором, при котором сохраняются основные свойства вещества – получив из этанола хлораль. Явление металепсии в корне противоречило электрохимическому дуализму Берцелиуса. Дюма начинает развивать мысль о типах органических соединений: типы спирта, альдегида, кислоты, эфира и т.п. (в принципе типы Дюма можно сопоставить с современным понятием классы органических соединений).

Следующим этапом развития структурной химии стала новая теория типов, которую разработали французские химики Шарль Фредерик Жерар (1816-1856) и Огюст Лоран (1807-1853). В 1840-е годы Жерар и Лоран высказывают взгляды, представляющие собой принципиально новое понимание молекулы химического соединения как унитарной (единой) системы; они считают, что значение электростатических сил преувеличено. Всем органическим соединениям соответствует определенный тип неорганических молекул –водорода, воды, НСl и аммиака. Взгляды Жерара и Лорана вызвали резкую критику со стороны Берцелиуса и других сторонников электрохимического дуализма, и лишь в 1850-х годах (после смерти Берцелиуса) получили признание.

Следующим этапом развития структурной химии становится теория валентности, которую обычно связывают с именем английского химика Эдуарда Франкленда (1825-1899). Развивая высказанные Жераром, Лораном, Одлингом, Уильямсоном и др. идеи о связи между эквивалентностью атомов и эквивалентностью радикалов, Франкленд в 1852 г. предлагает ввести понятие "соединительной силы" атомов.

Но решающую роль в создании теории валентности сыграл Фридрих Август Кекуле. В 1857 Кекуле в своей статье по-новому раскрывает теоретический смысл основных типов Жерара – водорода, воды, НСl и аммиака:

"Число атомов одного элемента, связанных с одним атомом другого, зависит от основности или величины сродства. Элементы в этом отношении распадаются на три главные группы:

1. Одноосновные или одноатомные (I), например H, Cl, Br, K.

2. Двухосновные или двухатомные (II), например O, S.

3. Трёхосновные или трёхатомные (III), например N, P, As.

Отсюда вытекают три главных типа соединений: I + I, II + 2 I, III + 3 I, или же в виде простейших своих представителей HH, OH₂, NH₃".

Здесь же Кекуле показывает, что углерод является четырёхосновным (четырёхатомным) элементом, и его простейшим соединением является СН₄. В 1858 г. взгляды, почти совпадающие с идеями Кекуле, высказывает в статье "О новой химической теории" шотландец Арчибальд Скотт Купер (1831-1892). Однако в отличие от Кекуле, Купер считает, что некоторые элементы способны проявлять переменную валентность: углерод характеризуется двумя степенями сродства – низшей в оксиде СО и высшей в диоксиде СО₂.