Предпосылки теории строения

Подобно тому, как в неорганической химии при изучении элементов и их соединений мы постоянно руководствовались периодическим законом и периодической системой химических элементов Д. И. Менделеева, в органической химии при изучении веществ мы будем опираться на теорию химического строения.

Теория химического строения в своей основе была создана в 60-х годах прошлого столетия.

В первой половине XIX в. основная задача органической химии состояла в изучении состава и свойств природных соединений, в разработке способов рационального использования их для практических нужд. В связи с развитием промышленности, торговли, ростом городов к органической химии стали предъявляться большие требования. Текстильная промышленность нуждалась в разнообразных красителях; для развития пищевой промышленности требовались более совершенные методы переработки сельскохозяйственных продуктов; нужно было решить проблему освещения растущих городов на основе использования природных материалов; удовлетворить потребность населения в лекарственных веществах и т.д.

Однако дальнейшее развитие органической химии стало замедляться из-за отставания в ней теоретических представлений. Открывавшиеся в процессе исследования веществ новые явления требовали систематизации и объяснения их с единой точки зрения, между тем теории того времени оказывались для этого недостаточными. Органическая химия должна была создавать новые вещества, но теоретические знания не могли указать пути их целенаправленного синтеза.

Необходимость новых теоретических воззрений в органической химии станет более понятной, если мы обсудим некоторые известные нам факты из данной области.

При изучении курса неорганической химии вы узнали, что Карбон образует с Гидрогеном большое число соединений, так называемых углеводородов. В состав горючего природного газа, например, наряду с простейшим углеводородом метаном CH₄, входят этан C₂H₆, пропан C₃H₈, бутан C₄H₁₀ и др.; при термическом разложении каменного угля образуются бензол C₆H₆, толуол C₇H₈ и т.д.; много различных углеводородов содержится в нефти. Возникают вопросы: почему два элемента могут образовывать так много соединений и, вообще, почему органических веществ значительно больше, чем неорганических?

Присмотримся теперь к составу углеводородов, например тех, что содержатся в природном газе. Карбон нам известен как элемент четырехвалентный, но здесь он как будто только в метане CH₄ сохраняет эту валентность. В этане C₂H₆, если следовать нашим представлениям, Карбон должен быть трехвалентным, а в пропане C₃H₈ иметь даже дробную валентность. Какова же валентность Карбона в органических соединениях?

Обратимся к другим фактам. Из курса биологии вам известна глюкоза, ее молекулярная формула C₆H₁₂O₆. Оказывается, что такая же формула у фруктозы (сахаристого вещества, содержащегося в меде, фруктах). При изучении неорганической химии мы не встречали случаев, чтобы разные вещества имели один и тот же молекулярный состав. В органической химии такие факты стали накапливаться еще с начала XIX столетия. Вещества, имеющие один и тот же состав, но разные свойства, Я. Берцелиус назвал изомерами. Причина изомерии также требовала научного обоснования.

Мы отметили лишь несколько проблем, требовавших теоретического объяснения. Перед учеными того времени стояли и другие сложные вопросы.

Поиск по сайту: