Die Entwicklungsgeschichte der organischen Chemie. Thema und Bedeutung der Organischen Chemie

Nur wenige haben darüber nachgedacht, was die Rolle istOrganische Chemie im Leben des modernen Menschen. Aber es ist riesig, es ist schwer, es zu überschätzen. Vom Morgen an, wenn ein Mensch aufwacht und sich waschen will, bis zum Abend, wenn er zu Bett geht, wird er jede Minute von Produkten der organischen Chemie begleitet. Zahnbürste, Kleidung, Papier, Kosmetik, Möbel und Einrichtungsgegenstände und vieles mehr – all das gibt sie uns. Aber einmal war alles ganz anders und man wusste nur sehr wenig über organische Chemie.

Betrachten wir, wie sich die Entwicklungsgeschichte der organischen Chemie in Etappen entwickelt hat.

1. Die Entwicklungsperiode bis zum XIV. Jahrhundert, genannt spontan.

2. XV - XVII Jahrhunderte - der Beginn der Entwicklung oder, Iatrochemie, Alchemie.

3. Jahrhundert XVIII - XIX - die Dominanz der Vitalismustheorie.

4. XIX - XX Jahrhunderte - intensive Entwicklung, wissenschaftliches Stadium.

Der Anfang oder das spontane Stadium der Bildung der Chemie organischer Verbindungen

Dieser Zeitraum impliziert die GeburtKonzepte der Chemie, Ursprünge. Und die Ursprünge gehen auf das antike Rom und Ägypten zurück, in denen sehr fähige Einwohner lernten, aus natürlichen Rohstoffen - Blättern und Stängeln von Pflanzen - Farbstoffe zum Färben von Gegenständen und Kleidung zu gewinnen. Dies waren Indigo, das eine satte blaue Farbe verleiht, und Alisorin, das buchstäblich alles in saftigen und attraktiven Orange- und Rottönen färbt. Die ungewöhnlich wendigen Bewohner verschiedener Nationalitäten lernten gleichzeitig auch die Gewinnung von Essig, um aus zucker- und stärkehaltigen Stoffen pflanzlichen Ursprungs alkoholische Getränke herzustellen.

Bekannt als sehr verbreitete LebensmittelIn dieser historischen Zeit wurden tierische Fette, Harze und Pflanzenöle verwendet, die von Heilern und Köchen verwendet wurden. Und auch verschiedene Gifte traten als Hauptwaffe der innerhäuslichen Beziehungen in den Alltag ein. Alle diese Stoffe sind Produkte der organischen Chemie.

Aber leider ist der Begriff "Chemie" als solcher nichtexistierte, und die Untersuchung bestimmter Stoffe zur Klärung der Eigenschaften und Zusammensetzung fand nicht statt. Daher wird dieser Zeitraum als spontan bezeichnet. Alle Entdeckungen waren zufälliger, nicht gezielter Natur von alltäglicher Bedeutung. Dies dauerte bis zum nächsten Jahrhundert an.

Die Zeit der Iatrochemie ist ein vielversprechender Beginn der Entwicklung

Tatsächlich war es im 16.-17. Jahrhundert, dassum direkte Ideen über die Chemie als Wissenschaft zu entwickeln. Dank der Arbeit der damaligen Wissenschaftler wurden einige organische Substanzen erhalten, die einfachsten Geräte zur Destillation und Sublimation von Substanzen wurden erfunden, spezielle chemische Gerichte wurden verwendet, um Substanzen zu mahlen und die Naturprodukte in Zutaten zu trennen.

Die Hauptarbeitsrichtung war damalsMedizin. Der Wunsch, die notwendigen Medikamente zu erhalten, führte zur Freisetzung ätherischer Öle und anderer Rohstoffe aus Pflanzen. So hat Karl Scheele einige organische Säuren aus Pflanzenmaterialien gewonnen:

• Apfel;
• Zitrone;
• gallisch;
• Molkerei;
• oxalisch.

Für das Studium von Pflanzen und die Isolierung dieser Säurendafür brauchte der Wissenschaftler 16 Jahre (von 1769 bis 1785). Dies war der Beginn der Entwicklung, die Grundlagen der organischen Chemie wurden gelegt, die direkt als Teilgebiet der Chemie definiert und später (Anfang des 18. Jahrhunderts) benannt wurde.

Im gleichen Zeitraum des Mittelalters G.F.Ruel hat Harnsäurekristalle aus Harnstoff isoliert. Andere Chemiker erhielten Bernsteinsäure aus Bernstein, Weinsäure. Es wird die Methode der Trockendestillation von pflanzlichen und tierischen Rohstoffen verwendet, bei der Essigsäure, Diethylether und Holzalkohol gewonnen werden.

Dies war der Beginn der intensiven Entwicklung der organisch-chemischen Industrie in der Zukunft.

Vis vitalis oder "Vitalität"

XVIII - XIX Jahrhunderte für die organische Chemie ist sehrzweierlei: Einerseits gibt es eine Reihe von Entdeckungen, die von großer Bedeutung sind. Andererseits wird das Wachstum und die Anhäufung des notwendigen Wissens und der richtigen Ideen lange Zeit durch die vorherrschende Theorie des Vitalismus behindert.

Er führte diese Theorie in den Gebrauch ein und bezeichnete die HauptJens Jacobs Berzelius, der gleichzeitig selbst die Definition der organischen Chemie gab (das genaue Jahr ist unbekannt, entweder 1807 oder 1808). Nach den Vorgaben dieser Theorie können organische Stoffe nur in lebenden Organismen (Pflanzen und Tiere einschließlich des Menschen) gebildet werden, da nur Lebewesen eine besondere „Lebenskraft“ besitzen, die es ermöglicht, diese Stoffe herzustellen. Gleichzeitig ist es absolut unmöglich, organische Substanzen aus anorganischen Substanzen zu gewinnen, da es sich um Produkte unbelebter Natur, nicht brennbar, ohne vis vitalis handelt.

Derselbe Wissenschaftler schlug die erste vorEinteilung aller damals bekannten Verbindungen in anorganische (nicht lebende, alle Stoffe wie Wasser und Salz) und organische (lebend, solche wie Olivenöl und Zucker). Berzelius war auch der erste, der speziell definierte, was organische Chemie ist. Die Definition klang so: Dies ist ein Zweig der Chemie, der aus lebenden Organismen isolierte Substanzen untersucht.

Während dieser Zeit gelang es den Wissenschaftlern leicht, organische Substanzen in anorganische umzuwandeln, beispielsweise bei der Verbrennung. Über die Möglichkeit von Rücktransformationen war jedoch nichts bekannt.

Das Schicksal freute sich darüber, dass es Friedrich Wöhler war, ein Schüler von Jens Berzelius, der zum beginnenden Zusammenbruch der Theorie seines Lehrers beitrug.

Deutscher Wissenschaftler arbeitete an Cyanidverbindungenund in einem der Experimente gelang es ihm, harnsäureähnliche Kristalle zu erhalten. Als Ergebnis sorgfältigerer Forschung war er überzeugt, dass es ihm wirklich gelungen ist, organisches Material aus anorganischem Material ohne jegliche vis vitalis zu gewinnen. So skeptisch Berzelius auch war, er musste diese unbestreitbare Tatsache zugeben. Dies war der erste Schlag gegen die vitalistischen Ansichten. Die Entwicklungsgeschichte der organischen Chemie nahm Fahrt auf.

Eine Reihe von Entdeckungen, die den Vitalismus überwältigten

Vehlers Erfolg inspirierte die Chemiker des 18.Daher begannen weit verbreitete Tests und Experimente mit dem Ziel, organische Substanzen unter künstlichen Bedingungen zu gewinnen. Mehrere solcher Synthesen, die von entscheidender und größter Bedeutung sind, wurden durchgeführt.

1. 1845 - Adolf Kolbe, ein Schüler von Weler, wirtschaftete aus einfachen anorganischen Stoffen C, H₂, Ö₂ durch mehrstufige Vollsynthese zu Essigsäure, einer organischen Substanz.
2. 1812 Konstantin Kirchhoff synthetisierte Glucose aus Stärke und Säure.
3. 1820 Henri Braconno denaturierte das Protein mit Säure und behandelte die Mischung dann mit Salpetersäure, um die erste von 20 später synthetisierten Aminosäuren zu erhalten - Glycin.
4. 1809 gr.Michel Chevreul untersuchte die Zusammensetzung von Fetten und versuchte, sie in ihre Bestandteile zu zerlegen. Als Ergebnis erhielt er Fettsäuren und Glycerin. 1854 Jean Berthelot setzt die Arbeit von Chevreul fort und erhitzt Glycerin mit Stearinsäure. Das Ergebnis ist Fett, das die Struktur natürlicher Verbindungen genau wiederholt. In Zukunft konnte er andere Fette und Öle gewinnen, die sich in ihrer molekularen Struktur etwas von ihren natürlichen Gegenstücken unterschieden. Das heißt, er bewies die Möglichkeit, unter Laborbedingungen neue organische Verbindungen von großer Bedeutung zu erhalten.
5. J. Berthelot synthetisierte Methan aus Schwefelwasserstoff (H₂S) und Schwefelkohlenstoff (CS₂).
6. 1842 Zinin gelang es, Anilin, einen Farbstoff aus Nitrobenzol, zu synthetisieren. Später gelang es ihm, eine Reihe von Anilinfarbstoffen zu erhalten.
7. A. Bayer gründet sein eigenes Labor, in dem er sich mit der aktiven und erfolgreichen Synthese natürlicher organischer Farbstoffe beschäftigt: Alizarin, Indigo, Anthrochinon, Xanthen.
8. 1846 Synthese von Nitroglycerin durch den Wissenschaftler Sobrero. Er entwickelte auch eine Typentheorie, die besagt, dass Stoffe einigen anorganischen ähnlich sind und durch Austausch von Wasserstoffatomen in der Struktur erhalten werden können.
9. 1861 A.M.Butlerov synthetisierte eine Zuckersubstanz aus Formalin. Er formulierte auch die bis heute relevanten Bestimmungen der Theorie der chemischen Struktur organischer Verbindungen.

All diese Entdeckungen haben das Thema Bio bestimmtChemie - Kohlenstoff und seine Verbindungen. Weitere Entdeckungen zielten darauf ab, die Mechanismen chemischer Reaktionen in organischer Materie zu untersuchen, die elektronische Natur von Wechselwirkungen aufzuklären und die Struktur von Verbindungen zu betrachten.

Die zweite Hälfte des 19. und 20. Jahrhunderts – die Zeit der globalen chemischen Entdeckungen

Die Entwicklungsgeschichte der organischen Chemie im Laufe des Studiumsdie Zeit veränderte sich immer mehr. Die Arbeit vieler Wissenschaftler zu den Mechanismen innerer Prozesse in Molekülen, in Reaktionen und Systemen hat fruchtbare Ergebnisse gebracht. So entwickelt Friedrich Kekule 1857 die Valenztheorie. Er verdankt auch den größten Verdienst - die Entdeckung der Struktur des Moleküls des aromatischen Kohlenwasserstoffs Benzol. Gleichzeitig formulierte AM Butlerov die Bestimmungen der Theorie der Struktur von Verbindungen, in denen er auf die Tetravalenz des Kohlenstoffs und das Phänomen der Existenz von Isomerie und Isomeren hinweist.

V. V. Markownikow und A. M.Zaitsev vertieft sich in das Studium der Reaktionsmechanismen in organischer Materie und formuliert eine Reihe von Regeln, die diese Mechanismen erklären und bestätigen. 1873 - 1875. I. Vislicenus, Van't Hoff und Le Belle untersuchen die räumliche Anordnung von Atomen in Molekülen, entdecken die Existenz von Stereoisomeren und werden die Begründer einer ganzen Wissenschaft - der Stereochemie. Viele verschiedene Menschen waren an der Schaffung des Bio-Bereichs beteiligt, den wir heute haben. Daher verdienen Wissenschaftler der organischen Chemie Aufmerksamkeit.

Das Ende des 19. und 20. Jahrhunderts ist die Zeit der weltweiten Entdeckungen in den Bereichen Pharma, Farben und Lacke und Quantenchemie. Betrachten Sie die Entdeckungen, die den maximalen Wert der organischen Chemie erbracht haben.

1. 1881 M. Konrad und M. Goodzeit synthetisierten Anästhetika, Veronal und Salicylsäure.
2. 1883 erhält L. Knorr Antipyrin.
3. 1884 erhält F. Stoll das Pyramidon.
4. 1869 erhielten die Hyatt-Brüder die erste Chemiefaser.
5. 1884 D. Eastman synthetisierte fotografischen Zelluloidfilm.
6. 1890 wurde die Kupfer-Ammoniak-Faser von L. Depassi hergestellt.
7. 1891 C. Cross mit Kollegen erhielt Viskose.
8. 1897 begründeten F. Mischer und Buchner die Theorie der biologischen Oxidation (zellfreie Fermentation und Enzyme als Biokatalysatoren wurden entdeckt).
9. 1897 F. Mischer entdeckt Nukleinsäuren.
10. Der Beginn des XX Jahrhunderts - Neue Chemie der Organoelementverbindungen.
11. 1917 Lewis entdeckte die elektronische Natur chemischer Bindungen in Molekülen.
12. 1931 Hückel - Begründer der Quantenmechanismen in der Chemie.
13. 1931-1933 Lymus Pauling untermauert die Resonanztheorie, und später enthüllen seine Kollegen das Wesen der Richtungen chemischer Reaktionen.
14. 1936 Nylon synthetisiert.
15. 1930-1940 AE Arbuzov führt zur Entwicklung von Organophosphatverbindungen, die die Grundlage für die Herstellung von Kunststoffen, Medikamenten und Insektiziden sind.
16. 1960 Akademiker Nesmeyanov und seine Studenten stellen das erste synthetische Lebensmittel unter Laborbedingungen her.
17. 1963 Du Vinho erhält Insulin, ein großer Fortschritt in der Medizin.
18. 1968 gelang es dem indischen H.G. Koran, ein einfaches Gen zu erhalten, das bei der Entschlüsselung des genetischen Codes half.

Somit ist die Bedeutung der organischen Chemie inDas Leben der Menschen ist einfach kolossal. Kunststoffe, Polymere, Fasern, Farben und Lacke, Kautschuke, Kautschuke, PVC-Materialien, Polypropylene und Polyethylene und viele andere moderne Stoffe, ohne die das Leben heute nicht mehr möglich ist, haben einen schwierigen Weg zu ihrer Entdeckung genommen. Hunderte von Wissenschaftlern haben ihre langjährige akribische Arbeit zu einer gemeinsamen Entwicklungsgeschichte der organischen Chemie beigetragen.

Modernes System organischer Verbindungen

Nachdem ich einen großen und schwierigen Weg in der Entwicklung zurückgelegt hatte,Die organische Chemie steht heute nicht still. Mehr als 10 Millionen Verbindungen sind bekannt, und diese Zahl wächst jedes Jahr. Daher gibt es eine gewisse systematische Struktur der Anordnung von Substanzen, die uns die organische Chemie liefert. Die Einstufung der organischen Verbindungen ist in der Tabelle dargestellt.

Das Studium der ganzen Vielfalt von Stoffen und Reaktionen, in die sie eintreten, ist heute Gegenstand der organischen Chemie.

Arten von chemischen Bindungen in organischen Stoffen

Alle Verbindungen sind gekennzeichnet durchelektronenstatische Wechselwirkungen innerhalb von Molekülen, die in organischer Materie in Gegenwart kovalenter polarer und kovalenter unpolarer Bindungen zum Ausdruck kommen. In metallorganischen Verbindungen ist eine schwache ionische Wechselwirkung möglich.

Kovalente unpolare Bindungen entstehen zwischen C-CWechselwirkung in allen organischen Molekülen. Die kovalente polare Wechselwirkung ist charakteristisch für verschiedene nichtmetallische Atome im Molekül. Zum Beispiel C-Hal, C-H, C-O, C-N, C-P, C-S. Dies sind alle Bindungen in der organischen Chemie, die existieren, um Verbindungen zu bilden.

Sorten von Formeln von Stoffen in organischer Substanz

Die gebräuchlichsten Formeln zum Ausdrücken vondie quantitative Zusammensetzung der Verbindung nennt man empirisch. Solche Formeln gibt es für jeden anorganischen Stoff. Bei der Formulierung organischer Formeln standen Wissenschaftler jedoch vor vielen Herausforderungen. Erstens geht die Masse vieler von ihnen in die Hunderte oder sogar Tausende. Es ist schwierig, eine empirische Formel für eine so große Substanz zu definieren. Daher entstand im Laufe der Zeit ein Abschnitt der organischen Chemie wie die organische Analyse. Als Gründer gelten die Wissenschaftler Liebig, Wöhler, Gay-Lussac und Berzelius. Sie waren es, die zusammen mit den Arbeiten von A. M. Butlerov die Existenz von Isomeren bestimmt haben - Substanzen mit der gleichen qualitativen und quantitativen Zusammensetzung, die sich jedoch in der Struktur des Moleküls und in den Eigenschaften unterscheiden. Deshalb wird die Struktur organischer Verbindungen heute nicht durch eine empirische, sondern durch eine Strukturvoll- oder Strukturkurzformel ausgedrückt.

Diese Strukturen sind charakteristisch und unverwechselbareine Eigenschaft, die die organische Chemie hat. Formeln werden mit Bindestrichen geschrieben, die auf chemische Bindungen hinweisen. die abgekürzte Strukturformel für Butan lautet beispielsweise CH₃ - CH₂ - CH₂ - CH₃... Die vollständige Strukturformel zeigt alle chemischen Bindungen in einem Molekül.

Es gibt auch eine Möglichkeit, die Summenformeln organischer Verbindungen aufzuschreiben. Es sieht genauso aus wie empirisch im Anorganischen. Für Butan wird es zum Beispiel so sein: С₄H₁₀... Das heißt, die Summenformel gibt eine Ideenur über die qualitative und quantitative Zusammensetzung der Verbindung. Strukturelle Bindungen charakterisieren Bindungen in einem Molekül und können daher verwendet werden, um die zukünftigen Eigenschaften und das chemische Verhalten einer Substanz vorherzusagen. Dies sind die Merkmale der organischen Chemie. Formeln werden in beliebiger Form geschrieben, jede von ihnen gilt als richtig.

Reaktionsarten in der organischen Chemie

Es gibt eine bestimmte Klassifizierung der organischen Chemie nach der Art der stattfindenden Reaktionen. Darüber hinaus gibt es mehrere solcher Klassifikationen nach verschiedenen Kriterien. Betrachten wir die wichtigsten.

Mechanismen chemischer Reaktionen durch Methoden zum Aufbrechen und Knüpfen von Bindungen:

• homolytisch oder radikal;
• heterolytisch oder ionisch.

Reaktionen nach Art der Transformation:

• Kettenrest;
• nukleophile aliphatische Substitution;
• nukleophile aromatische Substitution;
• Eliminationsreaktionen;
• elektrophile Verbindung;
• Kondensation;
• Cyclisierung;
• elektrophile Substitution;
• Umlagerungsreaktionen.

Durch das Verfahren zum Starten der Reaktion (Initiierung) und durchkinetische Ordnung auch manchmal werden die Reaktionen klassifiziert. Dies sind die Hauptmerkmale der Reaktionen der organischen Chemie. Die Theorie, die den Ablauf jeder chemischen Reaktion im Detail beschreibt, wurde bereits Mitte des 20. Jahrhunderts entdeckt und wird bis heute mit jeder neuen Entdeckung und Synthese bestätigt und ergänzt.

Es ist zu beachten, dass Reaktionen in organischenunter härteren Bedingungen ablaufen als in der anorganischen Chemie. Dies ist auf die stärkere Stabilisierung der Moleküle organischer Verbindungen aufgrund der Bildung von intra- und intermolekularen starken Bindungen zurückzuführen. Daher ist praktisch keine Reaktion vollständig, ohne die Temperatur, den Druck zu erhöhen oder einen Katalysator zu verwenden.

Moderne Definition der organischen Chemie

Generell ging die Entwicklung der organischen Chemie weitereine intensive Reise über mehrere Jahrhunderte. Über Stoffe, ihre Strukturen und Reaktionen, in die sie eintreten können, hat sich eine riesige Menge an Informationen angesammelt. Millionen nützlicher und einfach notwendiger Rohstoffe wurden synthetisiert und in verschiedenen Bereichen von Wissenschaft, Technologie und Industrie verwendet. Der Begriff der organischen Chemie wird heute als etwas Großes und Großes, Vielfältig und Komplexes, Vielfältiges und Bedeutsames wahrgenommen.

Auf einmal die erste Definition dieses großartigenAbschnitt der Chemie war das, was Berzelius vorgab: Es ist die Chemie, die aus Organismen isolierte Substanzen untersucht. Seit diesem Moment ist viel Zeit vergangen, es wurden viele Entdeckungen gemacht und eine Vielzahl von Mechanismen intrachemischer Prozesse erkannt und offenbart. Infolgedessen gibt es heute ein anderes Konzept davon, was organische Chemie ist. Die Definition lautet wie folgt: Dies ist die Chemie des Kohlenstoffs und aller seiner Verbindungen sowie der Methoden zu ihrer Synthese.