СТРУКТУРА РЕЧОВИН І ЇХ ВЛАСТИВОСТІ

Треба було дослідити предмети, перш ніж можна було приступити до дослідження процесів. Треба спочатку знати, що таке даний предмет, щоб можна було зайнятися тими змінами, які з ні відбуваються.

Ф. Енгельс

Характер будь-якого хімічної сполуки залежить не тільки від якісного і кількісного складу, а й від взаємного впливу атомів і будови молекули - найменшої хімічної системи.

Речовини, що мають однакову молекулярну формулу, називають ізомерами, а саме явище ізомерії. Формулу З 4 Н 8 О має 21 речовина. Довгий час аж до XVIII ст. хіміки ставок різницю межд мінеральними і органічними речовинами. Саме явище ізомерів змушує, не задовольняючись встановленням молекулярної формули йти далі, з'ясовуючи деталі внутрішньої будови молекул органічних речовин, структуру сполуки. Структуру молекул органічно з'єднань намагався пояснити шведський хімік Й. Берцеліус в своїй теорії радикалів. У ній він наївно вважає, що структура молекул зависи від електричних зарядів в молекулах органічних сполук.

На зміну теорії радикалів прийшла теорія типів французького вченого

III. Жерара, відповідно до якої органічні сполуки розглядалися як похідні найпростіших речовин: водню, води, аміаку. Формули виходили подібні з сучасними, але в них вкладалося зміст зовсім інше: формули теорії типів - це тольк формули перетворення. Внутрішня будова молекул вважалося непізнаваним, стаючи на позицію агностицизму - філософського вчення ставить кордону людського пізнання. «Анархія» в хімії пішла на спад завдяки роботам Франкланда і Кскуля. У хімії утвердилося поняття про валентності, зокрема розвинулося уявлення про чотири валентності вуглецю. Працями Канніцаро була внесена ясність в питан про атомних і молекулярних масах, про еквівалентах.

Таким чином, до 1860 року було досягнуто розуміння фундаментальних понять хімії (атом, молекула, еквівалент, валентність), визнана справедливість закону Авогадро. Все це сприяло розвитку хімії в області отримання речовин з наперед заданими специфічними властивостями що було великим кроком вперед. Подальший розвиток теорії будови знаходить в працях російського вченого А. М. Бутлерова. Атоми в органічно молекулах пов'язані один з одним в певному порядку хімічним силами (силами валентності). Теорія Бутлерова тому і названа теорією хімічної будови, що вона вказувала нема на просторове взаємно розташування атомів в молекулі, а на розподіл дії хімічно сил спорідненості. Вона вказувала на причини активності одних речовин і пасивності інших. Більш того, вона вказувала на наявність активних центро і активних угруповань в структурі молекули. І саме тому вона став для хіміків дієвим керівництвом в практиці синтезу органічно речовин. Ідеї про енергетичну нееквівалентності хімічних зв'язків обумовленої взаємним впливом атомів в структурі молекули, є виручкою головним змістом поняття «структура» в теорії Бутлерова.

Теорія хімічної будови Бутлерова знайшла фізичні обгрунтування в квантовій механіці. Сьогодні йод структурою молекул розуміється і просторова, і енергетична впорядкованість квантово-механічної системи, що складається з атомних ядер і електронів і володіє єдиної молекулярної орбиталью. Взагалі ж поняття «структура» В в хімії можна дати єдине визначення: структура - це стійка упорядкованість якісно незмінною системи, якою є молекула. Погляди Кекуле і Бутлерова перетворили хімію з науки аналітичної, що займається вивченням складу готових речовин, у наук переважно синтетичну, здатну створювати нові речовин і нові матеріали. Просторова структура розташування атом в молекулі, особливо в органічній хімії, визначає властивості речовин і особливості хімічних реакцій.

Структуру встановлюють фізичними методами - ядерний магнітний резонанс, електронографія, мас-спектрометрія і ін. Формули будови висловлюють порядок хімічного зв'язку атомів, і кожна речовина має одну певну формулу будови, яка відображатиме порядок хімічно зв'язку атомів в реально існуючої молекулі. Фізичні та хімічно властивості органічних сполук визначаються складом і будовою і молекул. У той же час можна було судити лише про хімічному будову -В порядку хімічного зв'язку атомів. В даний час є возможност визначати просторову будову: визначати розподіл електричних зарядів - електронна будова. Всі три особливості будови складають одне якісне цілісне будова органічної сполуки. Наприклад, формула З 2 Н 6 Про відповідає двом різним речовин: Дімі-тілові ефіру СН3-О-СН3 етилового спирту СН 3 -СН 2 ОН. Завдяки успіхам хімії та фізики в даний час знають, що хімічні явища пов'язані з процесами, що відбуваються в електронній оболонці атомів.

У визначенні будови молекули як єдиної цілісної системи все більше стали застосовувати різні фізико-хімічні методи, засновані па законах квантової механіки. До таких належать: рефрактометрия, спектроскопія, спектральний ядерний магнітний резонанс (ЯМР) електронний парамагнітний резонанс (ЕПР). Сьогодні розроблено методи дослідження структури і властивостей хімічних волокон і полонених акустичним методом.

Численні досліди проводяться в області дослідження залежності біологічної активності речовини від його структури. У зв'язку з цим заслуговує на увагу новий метод кількісних співвідношень структура-активність (скорочено - КССА), вже зарекомендував себ в фармакології, але придатний для пошуку будь-яких речовин з наперед заданими властивостями.

Таким чином, еволюція поняття хімічної структури здійснювалася в напрямку, з одного боку, аналізу її складових частин або елементів, а з іншого - встановлення характеру фізико-хіміческог взаємодії між ними. Останнє особливо важливо для ясного розуміння структури з точки зору системного підходу, де під структуро увазі упорядковану зв'язок і взаємодія між елементами системи, внаслідок чого і виникають нові цілісні її властивості. У тако хімічної системі, як молекула, саме специфічний характер взаємодії складових се атомів визначає властивості молекули.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >