|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
NAJWAŻNIEJSZE ODKRYCIA NAUKOWE
Teoria budowy chemicznej. Historia i istota odkryć naukowych
Katalog / Najważniejsze odkrycia naukowe Na początku XIX wieku teoria elektrochemiczna Davy'ego-Berzeliusa królowała wśród zachodnich chemików. Zgodnie z teorią Jensa Berzeliusa (1779–1848) wyróżniano dwie części każdego związku chemicznego: jedna część naładowana dodatnio, druga naładowana elektroujemnie. W związku z tym Berzelius ułożył wszystkie pierwiastki w rzędzie, przy czym tlen był pierwiastkiem najbardziej elektroujemnym, a potas najbardziej elektrododatnim. Berzelius nazwał najbardziej elektroujemne pierwiastki metaloidami, najbardziej elektrododatnimi metalami. W latach trzydziestych swoją pracą chemik francuski J. B. Dumas zadał cios teorii Davy'ego - Berzeliusa, wysuwając jego tzw. teorię typów dla związków organicznych. Dumas argumentował, że nie tyle natura ciała złożonego, co układ w nim atomów, tego samego typu, determinuje właściwości chemiczne związku. Jednak te poglądy Dumasa wkrótce napotkały cały szereg trudności i sprzeczności. Następnie ogromnym krokiem naprzód w problemie rozwoju podstawowych pojęć chemicznych był tzw. system unitarny, czyli teoria francuskich chemików Ch.Gerarda i O.Laurenta. Najistotniejszą cechą tej teorii było konsekwentne stosowanie nowej doktryny do związków chemicznych. Laurent i Gerard przypisuje się rozróżnieniu pojęć cząstki, atomu i ekwiwalentu. Jednak najbardziej fundamentalną kwestią, która wywołała gorącą debatę wśród czołowych chemików Zachodu, była kwestia możliwości wyrażenia struktury związków chemicznych za pomocą wzorów. Wielki reformator chemii, jak czasami nazywano Charlesa Frédérica Gérarda (1816-1856), przekonał się, że zjawiska chemiczne zaczynają się dopiero wtedy, gdy zmienia się materia, czyli przestaje istnieć jako taka. Dlatego możemy poznać, jak to ujął Gerard, tylko przeszłość i przyszłość substancji, a zatem wzory chemiczne mogą wyrażać nie układ atomów, ale tylko znane analogi substancji. Zgodnie z tym, co właśnie zostało powiedziane, według Gerarda, dla każdej substancji można napisać tyle formuł racjonalnych, ile dana substancja może podlegać różnego rodzaju przekształceniom. W 1858 roku słynny chemik sierpień Kekule (1829-1896) robi niezwykle ważny krok i rozszerza pojęcie czterech atomów węgla na związki zawierające kilka atomów węgla, a tym samym dochodzi do wniosku, że możliwe jest celowe łączenie atomów węgla w związkach poliwęglowych. W przyszłości Kekule rozszerza tę zasadę sprzężenia na przypadki łączenia atomów węgla z innymi pierwiastkami wieloatomowymi, takimi jak np. tlen, azot i inne. Później Kekule zbliżył się do problemu budowy związków organicznych, mając za punkt wyjścia atomowość lub wartościowość pierwiastków, ale nie zrobił zdecydowanego kroku w tym kierunku. Tak więc pod koniec swojego artykułu w 1858 r. Kekule pisze: „Podsumowując, uważam za konieczne zauważyć, że sam przywiązuję jedynie drugorzędną wagę do tego rodzaju argumentów ...” Należy dodać, że Kekulé przez długi czas pozostawał zdominowany przez idee Gerarda iw swoim znanym podręczniku chemii organicznej, wydanym w latach 1859-1861, szeroko wykorzystuje formuły „racjonalne” w duchu Gerarda. I chociaż odczuwano zbliżanie się nowego okresu w rozwoju chemii, geniusz Butlerowa był potrzebny, aby dokonać przełomu. Aleksander Michajłowicz Butlerow (1828–1886) urodził się w Butlerovce, małej wiosce niedaleko Kazania, gdzie znajdował się majątek jego ojca. Sasha nie pamiętał swojej matki, zmarła jedenaście dni po jego urodzeniu. Wychowany przez ojca, wykształconego człowieka, Sasha chciał być taki jak on we wszystkim. Początkowo uczył się w szkole z internatem, a następnie wstąpił do Pierwszego Gimnazjum Kazańskiego. Po ukończeniu studiów Sasha wstąpił na wydział nauk przyrodniczych Uniwersytetu Kazańskiego, jednak do tej pory tylko jako student był jeszcze niepełnoletni. Dopiero w następnym roku, 1845, kiedy młodzieniec skończył 17 lat, nazwisko Butlerowa pojawiło się na liście przyjętych na pierwszy rok. W 1846 roku młodzieniec zachorował na tyfus i cudem przeżył, ale zmarł jego ojciec, który się na nią zachorował. Jesienią razem z ciotką przenieśli się do Kazania. Młody Butlerov studiował z wyjątkowym zapałem, ale ku swojemu zdziwieniu zauważył, że wykłady z chemii sprawiają mu największą przyjemność. Zaczął regularnie uczęszczać na wykłady. Nikołaj Nikołajewicz Zininktóre zostały odczytane dla studentów Wydziału Fizyki i Matematyki. Aby otrzymać stopień kandydata, Butlerov musiał złożyć rozprawę po ukończeniu uniwersytetu. W tym czasie Zinin opuścił Kazań do Petersburga i nie pozostało nic innego, jak uprawiać nauki przyrodnicze. Do pracy kandydata Butlerov przygotował artykuł „Motyle dzienne fauny Wołga-Ural”. Jednak okoliczności były takie, że Aleksander musiał jeszcze wrócić do chemii. Jesienią 1850 r. Butlerov zdał egzaminy na stopień magistra chemii i natychmiast rozpoczął pracę doktorską „O olejkach eterycznych”, którą obronił na początku następnego roku. 4 czerwca 1854 r. Butlerow otrzymał potwierdzenie, że uzyskał stopień doktora chemii i fizyki. Wydarzenia rozwijały się z niesamowitą szybkością. Natychmiast po otrzymaniu doktoratu Butlerov został mianowany profesorem chemii na Uniwersytecie Kazańskim. Na początku 1857 roku został już profesorem, a latem tego roku otrzymał pozwolenie na wyjazd za granicę. Butlerow przybył do Berlina pod koniec lata. Następnie kontynuował tournee po Niemczech, Szwajcarii, Włoszech i Francji. Ostatecznym celem jego podróży był Paryż – ówczesne światowe centrum nauki chemicznej. Przyciągnęło go przede wszystkim spotkanie z Adolfem Würzem. Butlerow pracował w laboratorium Wurtza przez dwa miesiące, to tutaj rozpoczął swoje badania eksperymentalne, które w ciągu następnych dwudziestu lat zostały zwieńczone odkryciami dziesiątek nowych substancji i reakcji. Liczne przykładowe syntezy Butlerowa - etanol i etylen, dinzobutylen, alkohole trzeciorzędowe, urotropina, trioksymetylen, polimeryzacja węglowodorów etylenu - leżą u początków wielu gałęzi przemysłu, a zatem miały na nie najbardziej bezpośredni stymulujący wpływ. Badając węglowodory, Butlerov zdał sobie sprawę, że reprezentują one bardzo szczególną klasę chemikaliów. Analizując ich strukturę i właściwości, naukowiec zauważył, że istnieje tu ścisły wzór. Stanowiła podstawę stworzonej przez niego teorii budowy chemicznej. 17 lutego 1858 Butlerow sporządził raport w Paryskim Towarzystwie Chemicznym, gdzie po raz pierwszy przedstawił swoje teoretyczne idee dotyczące budowy materii. Jego raport wzbudził powszechne zainteresowanie i ożywioną debatę: "Zdolność atomów do łączenia się ze sobą jest inna. Szczególnie interesujący pod tym względem jest węgiel, który według Augusta Kekule jest czterowartościowy" - powiedział Butlerov w swoim raporcie. Nie zauważam, że sposób łączenia znajduje odzwierciedlenie we właściwościach odpowiednich związków. Nikt jeszcze nie wyraził takich myśli. "Być może nadszedł czas" - kontynuował Butlerow - "kiedy nasze badania powinny stać się podstawą nowej teorii budowy chemicznej substancji. Teoria ta będzie wyróżniać się dokładnością praw matematycznych i umożliwi przewidywanie właściwości związków organicznych.” Kilka lat później, podczas drugiej podróży za granicę, Butlerov przedstawił do dyskusji stworzoną przez siebie teorię. Ogłosił to na 36. Kongresie Niemieckich Przyrodników i Lekarzy w Speyer. Konwencja odbyła się we wrześniu 1861 roku. Zrobił prezentację przed sekcją chemiczną. Temat miał bardziej niż skromną nazwę – „Coś o budowie chemicznej ciał”. W raporcie Butlerov wyraża główne postanowienia swojej teorii budowy związków organicznych. Jest to przede wszystkim definicja pojęcia „struktury chemicznej”, którą Butlerov formułuje w następujący sposób: „Wychodząc z założenia, że każdy atom chemiczny, który jest częścią ciała, bierze udział w tworzeniu tego ostatniego i działa tu z pewną przynależną mu siłą chemiczną (powinowactwem), nazywam strukturę chemiczną rozkładem działania tej siły, dzięki której atomy chemiczne, pośrednio lub bezpośrednio wpływając na siebie, łączą się w cząsteczkę chemiczną. „Ta definicja Butlerova jest tak głęboka”, pisze akademik A.E. Arbuzov w swojej książce, „tak znacząca, że w zasadzie nie różni się od tego, co obecnie rozumiemy przez strukturę chemiczną w świetle najnowszych pomysłów naukowych dotyczących struktury cząsteczki chemicznej (Cząsteczki). Niezwykle ważne, zwłaszcza jak na tamte czasy, jest również miejsce w raporcie, w którym Butlerov mówi o możliwości oceny budowy cząsteczek substancji metodami chemicznymi, a przede wszystkim metodami syntezy związków organicznych. W tej kwestii Butlerow mówi w swoim raporcie: „Wnioski dotyczące budowy chemicznej substancji, według wszelkiego prawdopodobieństwa, można najlepiej oprzeć na badaniu metod ich syntetycznego tworzenia - a głównie na takich syntezach, które są przeprowadzane w temperaturze, która jest nieznacznie podwyższona i - ogólnie - w warunkach, w których można prześledzić przebieg stopniowej komplikacji cząsteczki chemicznej. Jednak najważniejszym miejscem w raporcie Butlerowa jest kwestia możliwości wyrażenia struktury substancji za pomocą formuł. W tej fundamentalnej kwestii stanowisko naukowe Butlerowa znacznie odbiegało od poglądów i przekonań wszystkich jego poprzedników. To właśnie AM Butlerov, w przeciwieństwie do Gerarda, Kekuli, Kolbe i innych chemików, uważał za możliwe i konieczne wyrażenie struktury pewnego związku za pomocą tylko jednego wzoru. Ten Butlerov jest prawdziwym twórcą teorii budowy chemicznej”. Tak więc teoria zadeklarowała swoje prawo do istnienia. Wymagało to dalszego rozwoju i dowodów eksperymentalnych. W 1863 roku Butlerow, działając na chlorek acetylu z dimetylocynkiem, otrzymał po raz pierwszy w historii chemii najprostszy trzeciorzędowy alkohol – trzeciorzędowy alkohol butylowy, czyli trimetylokarbinol. Wkrótce potem w literaturze pojawiły się doniesienia o udanej syntezie pierwszorzędowych i drugorzędowych alkoholi butylowych. Teraz nie było mowy o żadnym sporze - były cztery różne alkohole butylowe. I wszystkie są izomerami. Cóż za triumf teorii strukturalnej! I jak szczęśliwy był jego autor. Triumf teorii budowy chemicznej związków organicznych Butlerowa był poprawnym wyjaśnieniem opartym na tej teorii zjawisk izomerii. W artykule „O różnych sposobach wyjaśniania niektórych przypadków izomerii”, opublikowanym w 1863 r. Struktura." Najlepszym potwierdzeniem teorii izomerii Butlerowa była synteza teoretycznie przewidywanych izomerów - izobutanu i izobutylenu. W latach 1862–1865 Butlerow wyraził główne stanowisko teorii odwracalnej izomeryzacji - tautomerii, której mechanizmem według Butlerova jest rozszczepienie cząsteczek o jednej strukturze i połączenie ich reszt w celu utworzenia cząsteczek o innej strukturze. Sukces przyniósł naukowcowi pewność siebie, ale jednocześnie postawił przed nim nowe, trudniejsze zadanie. Konieczne było zastosowanie teorii strukturalnej do wszystkich reakcji i związków chemii organicznej, a co najważniejsze, napisanie nowego podręcznika chemii organicznej, w którym wszystkie zjawiska byłyby rozpatrywane z punktu widzenia nowej teorii struktury. Butlerov pracował nad podręcznikiem przez prawie dwa lata bez przerwy. Książka „Introduction to the Complete Study of Organic Chemistry” została opublikowana w trzech wydaniach w latach 1864-1866. Pojawienie się tego podręcznika miało ogromne znaczenie dla upowszechnienia nowej doktryny wśród chemików. Książka spowodowała prawdziwą rewolucję w naukach chemicznych. Już w 1867 roku rozpoczęto prace nad jego tłumaczeniem i publikacją w języku niemieckim. Do szerokiego rozpoznania i umocnienie jego teorii wśród chemików na całym świecie. Wkrótce potem ukazały się wydania w prawie wszystkich głównych językach europejskich. Według niemieckiego badacza Victora Meyera stała się „gwiazdą przewodnią w ogromnej większości badań nad chemią organiczną”. W swoich badaniach Butlerow kontynuował rozwój teorii strukturalnej. Postanowił udowodnić, że wszystkie rodzaje związków organicznych mogą mieć rozgałęzione i proste łańcuchy węglowe. Wynikało to bezpośrednio z teorii, ale twierdzenia teoretyczne musiały zostać udowodnione w praktyce. Czy nie można otrzymać węglowodoru – na przykład butanu – którego cztery atomy węgla byłyby połączone ze sobą nie sekwencyjnie, ale tak, jak są połączone w trimetylokarbinolu? Jednak znalezienie odpowiedniej metody jego syntezy wymagało wielu eksperymentów. I wreszcie starania Butlerowa zostały uwieńczone sukcesem. W dużej kolbie znajdował się długo oczekiwany izobutylen. Udowodniono istnienie rozgałęzionego łańcucha węglowodorów! Dziś, nawiasem mówiąc, produkcja węglowodorów i alkoholi, w którą zaangażował się Butlerov, osiągnęła kolosalną skalę przemysłową, są produkowane w milionach ton. Autor: Samin D.K.
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Chłodnica FrigusAir 400 ARGB ▪ Komputer krępuje wyobraźnię projektanta ▪ Technologia bezprzewodowa NearLink ▪ Restauracja zaczyna się od kamery telewizyjnej
▪ sekcja serwisu Narzędzie dla elektryków. Wybór artykułu ▪ Artykuł Homo sovieticus. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Kiedy powstał fortepian? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Kontroler produktów spożywczych. Opis pracy ▪ artykuł Wskaźnik poziomu sygnału. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Mołdawskie przysłowia i powiedzenia. Duży wybór
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony