|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ВАЖЛИВІ НАУКОВІ ВІДКРИТТЯ
Стереохімія. Історія та суть наукового відкриття
Довідник / Найважливіші наукові відкриття "Ідеї щодо просторового устрою найдрібніших частинок матерії стали висловлюватися відтоді, як у науці з'явилося саме уявлення про молекули і їх атоми, - пише В.М. Потапов. - Так, ще Дж. Дальтон на початку XIX століття говорив про можливі кулясті, тетраедричні, гексаедричні форми в атомістиці ". Приблизно в той самий час В. Волластон звертав увагу на необхідність розглядати розташування атомів у просторі та вказував, що "стійка рівновага" при з'єднанні атомів двох видів у співвідношенні 1:4 досягається при їхньому тетраедричному розташуванні. Однак на можливість пізнати "геометричне розташування первинних частинок" Волластон дивився песимістично. Думки про можливість різного розташування атомів у молекулах неодноразово висловлювалися на початку XIX століття низкою вчених у зв'язку з обговоренням проблем ізомерії... Так, в 1831 році Я. Берцеліус писав, що "існують тіла, складені з однакового числа атомів тих же елементів, але розташованих неоднаковим чином і тому мають неоднакові хімічні властивості та неоднакову кристалічну форму". Вже наприкінці сорокових років Л. Гмелін зазначав: "Атоми не розташовуються, як це виражається формулою, в одному ряду... а наближаються, на підставі спорідненості, якомога ближче один до одного, внаслідок чого вони утворюють більш менш регулярні фігури. Тому надзвичайно важливо визначити це розташування атомів... бо від цього, можливо, проллється більше світла на кристалічну форму, ізомерію... на конституцію органічних сполук". Знаменитий російський хімік AM Бутлерів у низці своїх ранніх робіт також висловлював цікаві думки про просторову будову молекул: "...я не вірю, що неможливо, як це думає Кекуле, уявити на площині положення атомів у просторі". Це висловлювання 1864 року, а двома роками раніше Бутлеров говорив про тетраедричному розташуванні заступників навколо вуглецевого атома: "... візьмемо грубий приклад і, припустивши, що у чотирихатомного паю вуглецю всі 4 одиниці спорідненості різні, уявімо його у вигляді тетраедра, у якого кожна з 4-х площин здатна зв'язати 1 пай водню... Проте немає підстав зараховувати Бутлерова до засновників стереохімії. П.І. Вальден міркує: "Чому, питається, знадобилося ще 25 років, щоб лише в 1874 році виникла стереохімія?.. Відповідь може бути легко дана: ідея з'явилася раніше фактів! Факти, спостереження - ось те поживне середовище, в якому існує і розвивається, а при необхідності, залежно від накопичення фактів, трансформується ідея. Явлення, що безпосередньо послужили поштовхом для зародження стереохімії, були відкриті в одній із прикордонних областей фізики та хімії при дослідженні взаємодії світла та речовини. Спочатку було відкрито поляризоване світло. Подальші його дослідження виконав французький вчений та політичний діяч Домінік Франсуа Араго (1786–1853). У 1811 році йому вдалося виявити, що кварц має здатність обертати площину поляризації світла. Араго назвав таке явище оптичною активністю. Ставало все очевиднішим, що така здатність пов'язана з кристалічним станом. Адже варто розчинити кварц і він втрачає оптичну активність. Через чотири роки наступний крок зробив Ж. Б. Біо, який встановив, що оптичною активністю володіє і цілий ряд органічних рідин. Зрозуміло, що тут пояснення треба було шукати не в особливостях кристала, а властивостях самого речовини. Подальший прогрес пов'язаний із роботами Луї Пастера. Відправною точкою стереохімічних робіт Пастер стали кристалографічні дослідження солей винної кислоти. В.М. Потапов так описує цей процес: "На першому етапі досліджень оптично активних речовин вважали, що кристали їх завжди геміедричні, тобто можуть існувати в двох формах, що відносяться один до одного як предмет до свого дзеркального зображення. Єдиним винятком, що здається, з цього правила з'явилися кристали правообертальної винної кислоти, які, за даними німецького хіміка Е. Мітчерліха, виявилися негеміедричними, що повністю збігаються формою з кристалами оптично неактивного ізомеру - виноградної кислоти. В 1848 Л. Пастер повторив експеримент Е. Мітчерліха і виявив геміедрію в кристалах натрієвоаммонієвої солі виноградної (оптично неактивної) кислоти. При цьому виявилося, що одночасно трапляються кристали двох дзеркальних форм. Відділивши їх пінцетом Один від одного і окремо розчинивши у воді, Пастер виявив, що обидва розчини оптично активні, причому один обертає площину поляризації вправо, як природна винна кислота, а інший - вліво. Таким чином, вперше було показано, що оптично неактивна речовина - виноградна кислота - є сумішшю двох оптично активних компонентів: право-і лівообертальної винної кислоти. Усі наведені вище досягнення підготували тріумф Якоба Генрі Вант-Гоффа (1852–1911). Він народився в Голландії в Роттердамі в сім'ї лікаря. Закінчивши школу, Генрі вступив у сімнадцять років у Політехнічний інститут у Дельфті. Наприкінці другого курсу він складає іспити вже за третій. Вант-Гофф вважає, що вищої освіти недостатньо і вирішує працювати над докторською дисертацією. Для цього він вирішує продовжити освіту в Лейденському університеті. Однак йому там рішуче не сподобалося, і Генрі їде до Бонна до знаменитого хіміка Кекули. Після відкриття молодим вченим пропіонової кислоти Кекуле порекомендував своєму учневі поїхати до Парижа до професора Вюрца, спеціаліста з органічного синтезу. У Парижі Генрі зблизився із французьким хіміком-технологом Жозефом Ашилем Ле Белем (1847–1930). Обидва зацікавлено стежили за дослідженнями у галузі оптичної ізомерії, які проводив Пастер. А далі... Ось що пише у своїй книзі "Великі хіміки" К. Манолов: "В Утрехтському університеті була багата бібліотека. Тут Генрі познайомився зі статтею професора Йоганнеса Вісліценуса про результати дослідження молочної кислоти. Він узяв аркуш паперу і накреслив формулу молочної кислоти. У центрі молекули – знову один асиметричний вуглецевий атом. По суті, якщо чотири різні заступники замінити атомами водню, вийде молекула метану. Припустимо, що атоми водню в молекулі метану розташовані в одній площині з атомом вуглецю. Вант-Гофф був вражений несподіваною думкою. Він залишив статтю недочитаною і вийшов надвір. Вечірній вітерець смикав його біляве волосся, він нічого не помічав навколо - перед очима стояла щойно зображена ним формула метану. Але наскільки ймовірно, що всі чотири водні розташовані в одній площині? У природі все прагне стану з мінімальною енергією. У разі це відбувається лише тоді, коли атоми водню розташовуються у просторі рівномірно навколо вуглецевого атома. Вант-Гофф подумки уявив, як міг би виглядати молекула метану у просторі. Тетраедр! Звісно ж, тетраедр! Це найвигідніше розташування! А якщо атоми водню замінити чотирма різними заступниками? Вони можуть зайняти два різні положення у просторі. Невже це є рішення загадки? Вант-Гофф кинувся назад до бібліотеки. Як така проста думка досі не спала йому на думку? Відмінності в оптичних властивостях речовин пов'язані насамперед із просторовою будовою їх молекул. На аркуші паперу біля формули молочної кислоти з'явилося два тетраедри, причому один був дзеркальним відображенням іншого. Вант-Гофф тріумфував. Молекули органічних сполук мають просторову будову! Це ж так просто... Як це ніхто й досі не здогадався? Він має негайно викласти свою гіпотезу та опублікувати статтю. Не виключена помилка, але якщо його здогад виявиться вірним... Вант-Гофф дістав чистий аркуш паперу і написав заголовок майбутньої статті: "Пропозиція застосовувати у просторі сучасні структурно-хімічні формули разом із приміткою про відношення між оптичною обертальною здатністю та хімічною конструкцією органічних сполук ". Назва вийшла досить довгою, але вона точно відображала поставлену мету та основний висновок. "Я дозволю собі в цьому попередньому повідомленні висловити деякі думки, які можуть викликати дискусію", - почав свою статтю Вант-Гофф. Наміри автора були найпрекраснішими, ідеї оригінальними та багатообіцяючими, але невелика стаття, надрукована голландською мовою, залишилася непоміченою європейськими вченими. Один тільки Бюї Балло, професор фізики в Утрехтському університеті, гідно оцінив її". Минуло лише два місяці, як друг Вант-Гоффара – Ж. Ле Бель опублікував свою роботу. У ній поява оптичної активності він пояснював просторовими особливостями будови молекул приблизно так, як це зробив раніше голландський учений. Але роботи були зовсім ідентичні. Найбільш істотна відмінність полягала в тому, - пише Потапов, - що Вант-Гофф говорив про спрямованість валентностей вуглецевого атома, користуючись чіткою геометричною картиною тетраедра, а Ле Бель представляв валентності як якусь неорієнтовану доцентрову силу. за Ле Белем, різною залежно від природи цих заступників, але не обов'язково тетраедрической.У додатку до пояснення причин оптичної активності за наявності так званого асиметричного атома обидва підходи давали однаковий результат, проте чіткіше сформульована теорія Вант-Гоффа виявилася значно пліднішою при поясненні ряду інших факторів”. Саму ідею просторової будови молекул голландець розвинув як для того, щоб пояснити явища оптичної ізомерії. "У своїй статті, - продовжує Манолов, - він дав просте пояснення і геометричній ізомерії. Розглянувши будову фумарової та малеїнової кислот, він схематично показав, що дві їх карбоксильні групи можуть перебувати з однієї або з двох протилежних сторін щодо площини подвійного зв'язку між атомами вуглецю ". Нова стаття Вант-Гоффа "Хімія у просторі", де він висловив усі ці міркування, послужила початком нового етапу у розвитку органічної хімії. Невдовзі після її виходу з друку, у листопаді 1875 року, Вант-Гофф отримав листа від професора Вісліценуса, який викладав органічну хімію у Вюрцбурзі і був одним із найвідоміших фахівців у цій галузі. "Я хотів би отримати згоду на переклад Вашої статті німецькою мовою моїм асистентом доктором Германом, - писав Вісліценус. - Ваша теоретична розробка принесла мені велику радість. Я бачу в ній не тільки надзвичайно дотепну спробу пояснити досі незрозумілі факти, але вірю також , що вона нашої науці... набуде епохальне значення " . Переклад статті вийшов у світ у 1876 році. На той час Вант-Гоффу вдалося отримати місце помічника фізики у Ветеринарному університеті в Утрехті. Особлива " заслуга " у популяризації нових поглядів Вант-Гоффа належала професору Герману Кольбе з Лейпцига, який висловився проти статті, до того ж у досить різкому тоні. У своїх зауваженнях з приводу статті Вант-Гоффа він написав: "Якийсь доктор Я. Г. Вант-Гофф з Ветеринарного інституту в Утрехті, мабуть, не має смаку до точних хімічних досліджень. Йому значно зручніше сісти на Пегаса (ймовірно взятого) напрокат у Ветеринарному інституті) і проголосити у своїй "Хімії у просторі", що, як йому здалося під час сміливого польоту до хімічного Парнасу, атоми розташовані у міжпланетному просторі". Звичайно, кожного, хто прочитав цю різку відповідь, зацікавила теорія Вант-Гоффа. Так почалося її швидке поширення у науковому світі. Тепер Вант-Гофф міг би повторити слова свого кумира Байрона: "Одного ранку я прокинувся знаменитістю". Через кілька днів після опублікування статті Кольбе Вант-Гоффу було запропоновано посаду викладача в Амстердамському університеті, а з 1878 року він стає професором хімії. Автор: Самін Д.К.
▪ Диференційне та інтегральне числення
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Найбільший у світі рідкокристалічний екран з TFT управлінням ▪ Якщо електромобіль потрапив в аварію ▪ Кожен живе у своїй власній реальності
▪ Розділ сайту Основи першої медичної допомоги (ОПМП). Добірка статей ▪ стаття Автожир на корді. Поради моделісту ▪ стаття З чого виготовляють клей? Детальна відповідь ▪ стаття Бухгалтер Департаменту контролю. Посадова інструкція ▪ стаття Сигналізатор несправності кулера. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Конструювання лампових підсилювачів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
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