|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ВАЖЛИВІ НАУКОВІ ВІДКРИТТЯ
Теорія хімічної будови. Історія та суть наукового відкриття
Довідник / Найважливіші наукові відкриття На початку ХІХ століття серед західних хіміків безроздільно панувала електрохімічна теорія Деві - Берцеліуса. Згідно з теорією Йєнса Берцеліуса (1779–1848), у кожному хімічному поєднанні відрізняли дві його частини: одну частину, заряджену електропозитивно, іншу – електронегативно. Відповідно до сказаного всі елементи Берцеліус розташовував у ряд, причому кисень найбільш електронегативним елементом, калій найбільш електропозитивним. Найбільш електронегативні елементи Берцеліус назвав металоїдами, найбільш електропозитивні – металами. У тридцятих роках своїми роботами французький хімік Ж. Б. Дюма завдав удару по теорії Деві - Берцеліуса, висунувши для органічних сполук свою, так звану, теорію типів. Дюма стверджував, що й не так природа складного тіла, скільки розташування у ньому атомів, однаковість типу, зумовлюють хімічні властивості сполуки. Однак ці погляди Дюма незабаром у свою чергу натрапили на цілу низку труднощів та протиріч. Надалі величезним кроком уперед у проблемі розвитку основних хімічних понять стала так звана унітарна система, або теорія французьких хіміків, Ш. Жерара та О. Лорана. Найбільш істотною рисою цієї теорії був послідовний додаток до хімічних сполук нового вчення. Лорану і Жерару належить заслуга розмежування понять про частинку, атом і еквівалент. Однак найбільш важливим питанням, що викликало бурхливі суперечки між провідними хіміками Заходу, було питання можливості висловлювати формулами будову хімічних сполук. Великий реформатор хімії, як іноді називали Шарля Фредеріка Жерара (1816–1856), переконався, що хімічні явища починаються лише тоді, коли речовина змінюється, т. е. перестає існувати як таке. Тому ми можемо знати, як висловлювався Жерар, лише минуле і майбутнє речовини, і, отже, хімічні формули можуть виражати не розташування атомів, лише відомі аналоги речовин. Відповідно до щойно сказаного, за Жераром, для кожної речовини можна написати стільки раціональних формул, скільки ця речовина може відчувати різних видів перетворень. 1858 року відомий хімік Серпень Кекуле (1829-1896) робить надзвичайно важливий крок і поширює положення про чотиритомність вуглецю на сполуки, що містять у своєму складі кілька вуглецевих атомів, і таким чином приходить до висновку про можливість доцільного зчеплення вуглецевих атомів у багатовуглецевих сполуках. Надалі це правило зчеплення Кекуле поширює і випадки з'єднання вуглецевих атомів з іншими багатоатомними елементами, такими, наприклад, як кисень, азот та інші. Пізніше Кекуле підійшов впритул до проблеми будови органічних сполук, маючи відправним пунктом атомність чи валентність елементів, але рішучого кроку цьому напрямі зробив. Так, наприкінці своєї статті в 1858 році Кекуле пише: "На закінчення я вважаю за потрібне відзначити, що сам я міркуванням подібного роду надаю лише другорядне значення..." До сказаного слід додати, що Кекуле ще довгий час залишається у владі ідей Жерара і у своєму відомому підручнику органічної хімії, виданому 1859–1861 років, широко користується "раціональними" формулами на кшталт Жерара. І хоча відчувалося наближення нового періоду у розвитку хімії, але потрібний був геній Бутлерова, щоб зробити прорив. Олександр Михайлович Бутлеров (1828-1886) народився в Бутлерівці, невеликому селі неподалік Казані, де знаходився маєток батька. Матері своєї Сашко не пам'ятав, вона померла за одинадцять днів після його народження. Вихований батьком, людиною освіченою, Сашко хотів у всьому бути схожим на нього. Спочатку він навчався в пансіоні, а потім вступив до Першої казанської гімназії. Після її закінчення Сашко вступив на природничо відділення Казанського університету, правда, поки тільки як слухач, він був ще неповнолітнім. Лише наступного, 1845 року, коли юнакові виповнилося 17 років, ім'я Бутлерова з'явилося у списку прийнятих перший курс. У 1846 році юнак захворів на тиф і дивом вижив, а от батько, що заразився від нього, помер. Восени разом із тіткою вони переїхали до Казані. Молодий Бутлеров займався з винятковою старанністю, але, на свій подив, помітив, що найбільше задоволення приносять йому лекції з хімії. Він став регулярно ходити і на лекції Миколи Миколайовича Зініна, що читалися для студентів фізико-математичного відділення Щоб здобути вчений ступінь кандидата, Бутлеров мав подати дисертацію після закінчення університету. На той час Зінін поїхав з Казані до Петербурга, і залишалося нічого іншого, як зайнятися природничими науками. Для кандидатської роботи Бутлер підготував статтю "Денні метелики Волго-Уральської фауни". Проте обставини склалися так, що Олександру таки довелося повернутись до хімії. Восени 1850 Бутлеров склав іспити на вчений ступінь магістра хімії і негайно приступив до докторської дисертації "Про ефірні масла", яку захистив на початку наступного року. 4 червня 1854 Бутлеров отримав підтвердження про присудження йому наукового ступеня доктора хімії та фізики. Події розгорталися з неймовірною швидкістю. Відразу після отримання докторського ступеня Бутлеров був призначений виконувачем обов'язків професора хімії Казанського університету. На початку 1857 він став уже професором, а влітку того ж року отримав дозвіл на закордонне відрядження. Бутлеров прибув Берлін наприкінці літа. Потім він продовжив поїздку Німеччиною, Швейцарією, Італією та Францією. Кінцевою метою його подорожі був Париж – світовий центр тогочасної хімічної науки. Його спричиняла передусім зустріч з Адольфом Вюрцем. Бутлеров пропрацював у лабораторії Вюрца два місяці, саме тут він розпочав свої експериментальні дослідження, які протягом наступних двадцяти років увінчалися відкриттями десятків нових речовин та реакцій. Численні зразкові синтези Бутлерова - етанолу та етилену, динзобутилену, третинних спиртів, уротропіну, триоксиметилену, полімеризації етиленових вуглеводнів - лежать біля витоків низки галузей промисловості і, таким чином, вплинули на неї безпосередній стимулюючий вплив. Займаючись вивченням вуглеводнів, Бутлеров зрозумів, що вони є абсолютно особливий клас хімічних речовин. Аналізуючи їхню будову та властивості, вчений зауважив, що тут існує строга закономірність. Вона лягла в основу створеної ним теорії хімічної будови. 17 лютого 1858 Бутлеров зробив доповідь в Паризькому хімічному суспільстві, де вперше виклав свої теоретичні ідеї про будову речовини. Його доповідь викликала загальний інтерес і жваві дебати: "Здатність атомів з'єднуватися один з одним різна. Особливо цікавий у цьому відношенні вуглець, який, на думку Августа Кекуле, є чотиривалентним, - говорив у своїй доповіді Бутлеров. - Якщо уявити валентність у вигляді щупальців, за допомогою яких атоми зв'язуються між собою, не можна не помітити, що спосіб зв'язку відбивається на властивостях відповідних сполук. Подібних думок ніхто досі не висловлював. "Можливо, настав час, - продовжував Бутлеров, - коли наші дослідження повинні стати основою нової теорії хімічної будови речовин. Ця теорія буде відрізнятися точністю математичних законів і дозволить передбачати властивості органічних сполук". Через кілька років під час другого закордонного відрядження Бутлеров представив на обговорення створену ним теорію. Повідомлення він зробив на 36-му з'їзді німецьких натуралістів та лікарів у Шпейєрі. З'їзд відбувся у вересні 1861 року. Він виступив із доповіддю перед хімічною секцією. Тема мала більш ніж скромну назву - "Дещо про хімічну будову тіл". У доповіді Бутлеров висловлює основні тези своєї теорії будови органічних сполук. Це насамперед визначення поняття "хімічна будова", яке Бутлеров формулює наступним чином: "Виходячи з думки, що кожен хімічний атом, що входить до складу тіла, бере участь в утворенні цього останнього і діє тут певною кількістю хімічної сили (спорідненості), що належить йому, я називаю хімічною будовою розподіл дії цієї сили, внаслідок якого хімічні атоми, посередньо або безпосередньо впливаючи один на одного, з'єднуються в хімічну частинку. "Це визначення Бутлерова настільки глибоко, - пише у своїй книзі академік А. Є. Арбузов, - настільки змістовно, що в основному воно не розходиться з тим, що ми розуміємо в даний час під хімічною будовою у світлі нових наукових уявлень про будову хімічної частки (Молекули). Вкрай важливим, особливо на той час, є те місце доповіді, де Бутлеров говорить про можливість судити про будову молекул речовини хімічними методами і, насамперед, методами синтезу органічних сполук. З цього питання Бутлеров у своїй доповіді каже: "Висновки про хімічну будову речовин, ймовірно, можна краще заснувати на вивченні способів їх синтетичної освіти - і переважно - на таких синтезах, які відбуваються при температурі мало піднесеної і - взагалі - при умовах, де можна стежити за перебігом поступового ускладнення хімічної частки". Проте найбільш відповідальним місцем доповіді Бутлерова є питання можливості висловлювати формулами будова тієї чи іншої речовини. З цього принципового питання наукова позиція Бутлерова різко відрізнялася від поглядів та переконань усіх його попередників. Саме AM Бутлеров, на противагу Жерару, Кекуле, Кольбе та іншим хімікам, вважав можливим і необхідним висловлювати будову певної сполуки лише однією формулою. , Що Бутлеров є справжнім творцем теорії хімічної будови. Отже, теорія заявила своє право існування. Вона вимагала подальшого розвитку та експериментальних доказів. В 1863 Бутлеров, впливаючи диметилцинком на хлористий ацетил, отримав вперше в історії хімії найпростіший третинний спирт - третинний бутиловий спирт, або триметилкарбінол. Незабаром після цього у літературі з'явилися повідомлення про успішно проведений синтез первинного та вторинного бутилових спиртів. Тепер уже ні про яку суперечку і мови бути не могло - існувало чотири різні бутилові спирти. І всі вони – ізомери. Який це був тріумф структурної теорії! І який щасливий був її автор. Тріумфом теорії хімічної будови органічних сполук Бутлерова стало правильне пояснення з урахуванням цієї теорії явищ ізомерії. У статті "Про різні способи пояснення деяких випадків ізомерії", опублікованій в 1863 німецькою і в 1864 французькою мовами, Бутлеров зробив висновок: "Якщо при однаковому складі речовини відрізняються властивостями, то вони повинні також відрізнятися і своєю хімічною будовою". Найкращим підтвердженням вчення Бутлерова про ізомерію послужив синтез теоретично передбачуваних ізомерів - ізобутану та ізобутилену. У 1862-1865 роках Бутлеров висловив основне положення теорії оборотної ізомеризації - таутомерії, механізм якої, за Бутлеровим, полягає в розщепленні молекул однієї будови та поєднанні їх залишків з утворенням молекул іншої будови. Успіх приніс ученому впевненість, але водночас поставив перед ним нове, важче завдання. Необхідно було застосувати структурну теорію всім реакцій і сполук органічної хімії, а головне, написати новий підручник з органічної хімії, де всі явища розглядалися з погляду нової теорії будови. Бутлеров працював над підручником майже два роки без перерви. Книга "Вступ до повного вивчення органічної хімії" вийшла друком трьома випусками у 1864–1866 роках. Поява цього підручника мало величезне значення поширення нового вчення серед хіміків. Книга викликала справжню революцію у хімічній науці. Вже в 1867 році почалася робота з її перекладу та видання німецькою мовою. Видання Бутлеровим російською та німецькою мовами керівництва з органічної хімії, де вперше теорія хімічної будови була послідовно проведена через усі тоді відомі класи органічних сполук, поряд із його блискучими синтезами, сприяли широкому визнанню та зміцненню його теорії серед хіміків усього світу. Незабаром після цього вийшли видання майже всіма основними європейськими мовами. За словами німецького дослідника Віктора Мейєра, вона стала "путівничою зіркою у величезній більшості досліджень у галузі органічної хімії". У дослідженнях Бутлеров продовжував розвивати структурну теорію. Він поставив за мету довести, що розгалужену і пряму вуглецеві ланцюги можуть мати всі типи органічних сполук. Це випливало безпосередньо з теорії, але теоретичні положення треба було довести на практиці. Хіба не можна отримати вуглеводень - наприклад, бутан, - чотири вуглецеві атоми якого були б пов'язані один з одним не послідовно, а так, як вони пов'язані в тріметіл-карбіноле? Але щоб знайти правильний метод його синтезу, потрібно безліч дослідів. І ось нарешті зусилля Бутлерова увінчалися успіхом. У великій колбі був довгоочікуваний изобутилен. Доведено існування розгалуженого ланцюга вуглеводнів! Сьогодні, між іншим, отримання вуглеводнів та спиртів, якими займався Бутлерів, досягло колосальних промислових масштабів, їх одержують у мільйонах тонн. Автор: Самін Д.К.
▪ Основний закон електростатики ▪ ДНК
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Електрони тунелюють крізь бар'єр миттєво ▪ Вплив какао на розумову працездатність ▪ Бездротові навушники Sony WF-1000XM3 з активним шумопоглинанням
▪ розділ сайту Дитяча наукова лабораторія. Добірка статей ▪ стаття Витончений та стрімкий човен. Поради моделісту ▪ стаття Скільки років спортивній боротьбі? Детальна відповідь ▪ стаття Захист від переохолодження. Поради туристу ▪ стаття Чудо-телефон. Секрет фокусу
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page