Кто открыл органическую химию

История открытия органической химии.

Что такое органическая химия.

Органическая химия – это раздел химии, изучающий структуру, свойства, методы синтеза органических соединений и реакции между ними. Она изучает соединения углерода с другими элементами – так называемые органические соединения и законы их превращений. Способность углерода соединяться с большинством элементов и образовывать молекулы различного состава и строения обусловливает многообразие органических соединений.

Предмет органической химии включает следующие цели, экспериментальные методы и теоретические представления:

· Выделение индивидуальных веществ из растительного, животного или ископаемого сырья

· Синтез и очистка соединений

· Определение структуры веществ

· Определение механизмов химических реакций

· Выявление связей между структурой органических веществ и их свойствами

Органическими называются вещества, содержащие С (углерод). Из них исключаются некоторые соединения, например, угольная кислота, которую классически относят к неорганической химии. Органические вещества считаются самым большим классом. Это связано с высокой способностью углерода образовывать прочные связи с другими элементами. Несмотря на то, что они могут быть любыми, «традиционными» соединениями считают связи с О, S, H и N.

Для начала нужно понять, что такое , функциональные группы элементов, что подразумевает классификация органических соединений. Основными видами природного происхождения считаются нуклеиновая кислота, жиры, белки и углеводы. Кроме основного элемента углерода, они содержат P, S, H, O и N.

Это – нефтепродукты, горючее для различных двигателей, полимерные материалы (каучуки, пластмассы, волокна, пленки, лаки, клеи и т. д.) , поверхностно-активные вещества, красители, средства защиты растений, лекарственные препараты, вкусовые и парфюмерные вещества и т. п. Без знания основ органической химии современный человек не способен экологически грамотно использовать все эти продукты цивилизации.

Главные свойства органических элементов — это ковалентная связь, полярность, энергия связи. Смысл этого вида связи заключается в том, что электроны, которые соединяются, находятся в свободном пространстве между атомами. Полярность зависит от такого свойства, как электроотрицательность. Это способность атомов притягивать к себе электроны. Таким образом, полярность можно определить, как соединение, образованное между двумя элементами с разной электроотрицательностью. Если показатели равны, связь считается неполярной.

Энергия ковалентной связи определяется расстоянием между атомами. Сила притяжения должна быть больше силы отталкивания. Надо учитывать еще такое свойство, как прочность связи. Соответственно, чем сильнее энергия, тем прочнее связь. Можно упомянуть также свойство гибридизации, которая образуется при изменении ковалентной связи. При этом изменяется форма s- и p-орбиталей.

Что касается функциональных групп, то выделяют карбонилы, нитрогруппу, гидроксиды, аминогруппу, карбоксилы, фтор, бром, йод, хлор. Их можно считать составляющими химического вещества, которое образуется вместе с углеводородом.

История открытия органической химии.

“. в живой природе элементы повинуются иным законам,

чем в безжизненной”

Способы получения различных органических веществ были известны ещё с древности. Египтяне и римляне использовали красители индиго и ализарин, содержащиеся в растительных веществах. Многие народы знали секреты производства спиртных напитков и уксуса из сахар- и крахмалсодержащего сырья. Во времена средневековья к этим знаниям ничего не прибавилось, некоторый прогресс начался только в XVI—XVII в: были получены некоторые вещества, в основном путём перегонки определённых растительных продуктов. В 1769—1785 г. Шееле выделил несколько органических кислот, таких как яблочная, винная, лимонная, галловая, молочная и щавелевая. В 1773 г. Руэль выделил из человеческой мочи мочевину.

Выделенные из животного или растительного сырья продукты имели между собой много общего, но отличались от неорганических соединений. Так возник термин «Органическая химия» — раздел химии, изучающий вещества, выделенные из организмов (определение Берцелиуса, 1807 г.). При этом полагали, что эти вещества могут быть получены только в живых организмах благодаря «жизненной силе».

Как принято считать, органическая химия как наука появилась в 1828 году когда Фридрих Вёлер впервые получил органическое вещество — мочевину — в результате упаривания водного раствора цианата аммония (NH4OCN).

Важным этапом стала разработка теории валентности Купером и Кекуле в 1857 г., а также теории химического строения Бутлеровым в 1861 г. В основу этих теорий были положены четырёхвалентность углерода и его способность к образованию цепей. В 1865 году Кекуле предложил структурную формулу бензола, что стало одним из важнейших открытий в органической химии.

Когда и как возникла органическая химия

Органическая химия, как наука, оформилась в XIX веке, поэтому, её смело можно считать одной из самых молодых точных наук, т.к., математика, физика, астрономия сформировались намного раньше.

Выделение органической химии из общей химии произошло вследствие накопленных знаний человеком, когда учёные поняли, что углерод способен образовывать неимоверно большое количество соединений. Однако, и сейчас граница между органической и неорганической химией достаточно условна, например, мрамор и поташ, являющиеся простейшими углеродными соединениями, в конечном счете, есть производными метана, но эти вещества обычно рассматриваются в курсе неорганической химии.

Человек достаточно давно научился производить многие органические вещества: масло, жиры, сахар, крахмал и проч. Первой кислотой, с которой познакомились наши далекие предки, была уксусная кислота. Воздействуя водным раствором уксусной кислоты на щелочи, человек впервые получил искусственные соли. Древние люди знали примитивный способ перегонки, с помощью которого варили скипидар и мыло. Еще одной из самых первых реакций органических веществ, была реакция брожения виноградного сока – древние египтяне и германцы первыми из народов научились варить пиво, а древние славяне – медовуху. Чуть позже в Индии и Египте умельцы научились при помощи органических веществ окрашивать ткани.

Период развития химических знаний в средние века (до XVI столетия) принято называть периодом алхимии. В этот период среди ученых господствовало учение Аристотеля, согласно которому, все вещества, составляющие материю, состояли из четырех элементов: земли, воды, воздуха и огня.

Алхимики, продолжая ученые Аристотеля, считали, что вещество можно изменить его обработкой, после чего обрабатываемое вещество может получить свойство другого вещества. Самым популярным направлением работы алхимиков было извлечение золота из различных веществ при помощи “философского камня”, когда делались попытки придать неблагородным металлам качества благородных путем специальной обработки особым веществом (философским камнем), и, в конечном счете, получить золото.

В этот период средневековые ученые-алхимики не видели различия между органическими и неорганическими веществами.

Первым небольшим шажком вперед можно считать получение крепкого винного спирта, что удалось сделать благодаря использованию улучшенных методов перегонки. Полученный винный спирт древние знахари называли “жизненной водой”, считая, что он является лекарством от многих болезней, а Раймонд Луллий утверждал, что применяя винный спирт, можно вернуть молодость.

Все же, каким бы долгим не был средневековый застой, когда на протяжении нескольких столетий люди находились под гнетом реакционной идеологии господствующих классов и католической церкви, но и ему пришел конец. Отправной точкой, ставшей зарождением химии, как науки, можно считать учение Агриколы о металлургии, и Парацельса – о медицинской химии (ятрохимии).

Однако, хоть период ятрохимии и был большим шагом вперед, но он мало принес ценного в теоретическое и практическое развитии химии – в изучении веществ ученые слабо продвинулись вперед. По-прежнему, средневековые ученые не видели разницы между органическими и неорганическими веществами. В то время все известные химические вещества классифицировались в соответствии с их физическими свойствами.

Только во второй половине XVI столетия “умные головы” того времени приходят к выводу, что химию следует рассматривать, как часть учения о природе, а не как приложение к другим наукам. В этот период начинают формироваться представления человека о химически чистом веществе и о составных или сложных веществах. В итоге, англичанин Роберт Бойль в 1661 году в своем труде “Sceptical Shymist”, впервые высказывает идею об элементах, как о пределе разложения веществ – следует обращать внимание только не те составные части веществ, которые могут быть выделены, поэтому, они реально существуют. Если эти выделенные составные части не поддаются разложению, они являются элементами. Такие элементы могут быть установлены только опытным путем.

К сожалению, потребовалось еще более двух веков, чтобы взгляды Бойля завоевали признание у химиков, и окончательно установилось понятие об элементах, как о конечных продуктах разложения веществ.

На протяжении XVII-XVIII веков в научной среде господствовала флогистонная теория, которая была выдвинута с целью попытки объяснить суть процессов окисления (горения) и восстановления.

Авторами теории флогистона были Бехер и Сталь, которые считали, что процесс окисления металла заключался в разложении металла на окисел и флогистон (некое невесомое вещество).

Хоть теория флогистона искажала многие реальные факты, но она дала возможность определить “родственность” многих веществ, дав верное направление для дальнейших химических исследований, предсказав химические отношения веществ. Период флогистона можно считать становлением этапа экспериментального исследования химических реакций.

Понадобилось почти два столетия, чтобы “перерасти” период флогистона – это стало возможным только после того, как ученые накопили достаточно фактического материала, и поняли, что теорией флогистона невозможно объяснить накопленные данные.

Последний гвоздь в “крышку гроба” теории флогистона был вбит М. В. Ломоносовым в 1748 году, когда великий русский ученый сформировал закон сохранения вещества. Однако, флогистон настолько укоренился в умах ученых того времени, что даже в 1774 году, когда Шеели и Пристли открыли кислород, они так и не сумели сделать научные выводы из своего открытия, поскольку являлись убежденными флогистиками.

Однако, прогресс нельзя остановить, в конце XVIII и в начале XIX века последовал ряд научных открытий, а накопленного фактического материала стало так много, что ученые были вынуждены пересмотреть свои представления о растительных и животных веществах.

Систематическое изучение органических соединений начал во второй половине XVIII столетия шведский аптекарь К.В. Шееле, выделивший и описавший примерно половину всех, известных на то время, органических веществ.

Первым ученым, который сформулировал понятие об органическом веществе, стал шведский ученый Ионс Якоб Берцелиус, известный, как автор первой таблицы атомных весов химических элементов, и создатель дуалистической электрохимической теории и теории радикалов в органической химии.

После того, как Берцелиус, в изданном им в 1827 году учебнике химии, высказал убеждение о том, что “элементы в живой природе подвержены иным законам, нежели в безжизненной”, учение об органических веществах стало развиваться подобно снежному кому.

• 1824 г. – Вёлер, являющийся учеником и последователем Берцелиуса, синтезирует щавелевую кислоту, к сожалению, ученый не увидел важности своего открытия.
• 1825 г. – Гмелин синтезирует кроконовую кислоту, но, подобно Вёлеру не понимает всей важности своей работы.
• 1828 г. – Вёлер делает новое открытие, – он получает мочевину из неорганического вещества.
• 1845 г. – немец Кольбе синтезирует уксусную кислоту из древесного угля, воды, серы и хлора.
• 1854 г. – француз Бертело впервые синтезирует вещество, относящееся к классу жиров.
• 1861 г. – русский ученый Бутлеров впервые синтезирует вещество, относящееся к классу сахаров.
• 1862 г. – Бертело проводит первый полный синтез органического вещества из элементов, получая ацетилен.

В итоге, ученые стали перед дилеммой – где провести “границу” между органической и неорганической химией. В результате долгих споров в научной среде было решено дать следующую трактовку предмету органической химии:

В основе теории строения органических веществ лежат труды немецкого ученого А. Кекуле, который в 1857 году разработал теорию валентности, применительно к органическим веществам, согласно которой, атом углерода во всех своих соединениях проявляет валентность, равную четырем, т.е., может образовывать четыре связи, но при этом атомы углерода могут объединяться в цепи неограниченной длины.

Немного позже, в 1861 году, русский ученый А.М.Бутлеров изложил свою теорию строения органических веществ, в основе которой лежит идея неразрывной связи химических и физических свойств молекул с их строением.

Основные положения теории химического строения органических веществ А.М.Бутлерова:

• Молекулы органических веществ состоят из атомов, которые связаны между собой в определенном порядке, согласно их валентности.
• Свойства вещества зависят от качественного и количественного соотношения атомов в молекуле, а также от химического строения вещества.
• Свойства вещества определяются взаимным влиянием атомов, как связанных между собой химическими связями, так и не связанных.
• Строение молекулы можно установить на основе изучения химических свойств, и, наоборот, по строению вещества можно судить о его химических свойствах.

Теория Бутлерова дала возможность провести систематизацию накопленного экспериментального материала, и дала возможность предсказывать существование, а также пути синтеза, новых органических веществ.

По мере развития органической химии, как науки, стало понятно, что плоскими структурными формулами очень тяжело, а порой, практически невозможно, объяснить изомерию того или иного вещества. Так возникла очень важная область органической химии – стереохимия, родоначальниками которой принято считать Я.Х.Вант-Гоффа и Ж.А.Лё Беля, которые независимо друг от друга и примерно в одно и то же время (1874 год), предложили теорию пространственного расположения атомов в молекуле.

По мере развития теоретических знаний все более широкое развитие получал органический синтез – к концу XIX столетия ученые выделили многочисленных представителей различных классов органических соединений, установлены структуры многих веществ природного происхождения, разработаны реакции и методы, которые в наши дни считаются классикой органической химии.

Новый качественный скачок органическая химия получила в первой трети XX века, после того, как Нильс Бор предложил современную модель строения атома. В 1916 году Коссель и Льюис излагают теорию электронного представления о химической связи, которая затем была развита Ингольдом в теорию электронных смещений.

Очередной мощный импульс в своем развитии органическая химия получила с изобретением современных методов физических исследований, благодаря которым можно было достаточно оперативно проводить анализ сложных структур и решать задачи, на которые ранее требовались годы работ.

Современный органический синтез может решить практически любую задачу. Сейчас ученые-органики решают проблему количественного соотношения между структурой молекулы и ее физическими и биологическими свойствами.

На стыке органической химии и биохимии развились такие научные направления, как молекулярная биология и биоорганическая химия.

Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию 🙂 Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка:

Код кнопки:
Политика конфиденциальности Об авторе

Кто открыл органическую химию

Способы получения различных органических веществ были известны еще с древности. Египтяне и римляне использовали красители индиго и ализарин , содержащиеся в растительных веществах. Многие народы знали секреты производства спиртных напитков и уксуса из сахар- и крахмалсодержащего сырья.

Во времена средневековья к этим знаниям ничего не прибавилось, некоторый прогресс начался только в 16-17 в: были получены некоторые продукты, в основном путем перегонки некоторых растительных продуктов. В 1769—1785 г. Шееле выделил несколько органических кислот , таких как яблочная , винная , лимонная , галловая , молочная и щавелевая . В 1773 г. Руэль выделил из человеческой мочи мочевину .

Выделенные из животного или растительного сырья продукты имели между собой много общего, но отличались от неорганических соединений . Так возник термин «Органическая химия» — раздел химии, изучающий вещества , выделенные из организмов (определение Берцелиуса , 1807 г.). При этом полагали, что эти вещества могут быть получены только в живых организмах благодаря «жизненной силе».

Как принято считать, органическая химия как наука появилась в 1828 году когда Фридрих Вёлер впервые получил органическое вещество — мочевину — в результате упаривания водного раствора цианата аммония (NH₄OCN).

Важным этапом стала разработка теории валентности Купером и Кекуле в 1857 г., а также теории химического строения Бутлеровым в 1861 г. В основу этих теорий были положены четырёхвалентность углерода и его способность к образованию цепей. В 1865 году Кекуле предложил структурную формулу бензола , что стало одним из важнейших открытий в органической химии. В 1875 г. Вант-Гофф и Ле Бель предложили тетраэдрическую модель атома углерода , по которой валентности углерода направлены к вершинам тетраэдра , если атом углерода поместить в центр этого тетраэдра. В 1917 году Льюис предложил рассматривать химическую связь с помощью электронных пар.

В 1931 г. Хюккель применил квантовую теорию для объяснения свойств ароматических углеродов , чем основал новое направление в органической химии — квантовую химию. В 1933 г. Ингольд провел изучение кинетики реакции замещения у насыщенного атома углерода, что привело к масштабному изучению кинетики большинства органических реакций.

Историю органической химии принято излагать в связи с открытиями сделанными в области строения органических соединений, однако такое изложение больше связано с историей химии вообще. Гораздо интереснее рассматривать историю органической химии с позиции материальной базы, т. е. собственно предмета изучения органической химии.

Источники:

http://poisk-ru.ru/s3832t7.html
http://prosto-o-slognom.ru/chimia_organicheskaya/index.html
http://sites.google.com/site/mirhimii/istoria