8.1.2 Открытие явления металепсии

В 1834 г. французский химик Жан Батист Андре Дюма (1800-1884 г.г.) при действии хлора на этанол (С₂Н₅ОН) получил хлораль (С₂Н₃Cl₃О) или альдегид трихлоруксусной кислоты. Он обратил внимание на общность реакции замещения водорода галогенами в органических соединениях и предложил назвать это явление металепсией (производное греческого – замена, обмен).

Это открытие не было признано сразу. Большинство химиков, следуя взглядам Я. Берцелиуса, считали, что замещение атома водорода на атом хлора невозможно. Они не могли допустить, чтобы водород и хлор, элементы, удаленные в электрохимическом ряду, могли замещать один другой, а тем более образовывать соединение, сходное по химическим свойствам. Через некоторое время была получена трихлоруксусная кислота, обладающая свойствами, подобными уксусной кислоте. Таким образом, хлор, замещая водород в органическом соединении, играет практически ту же роль. После того, как из трихлоруксусной кислоты была получена уксусная (Л. Мельзенс, 1842 г.), химики пришли к общему заключению, что взаимное замещение элементов в органических соединениях должно рассматриваться как действительный закон природы.

8.1.3 Теория многоосновных кислот

В 30-х годах XIX в. кислоты рассматривали как оксиды неметаллов, основания – как оксиды металлов, соли – как соединения кислот и оснований. Участию воды в образовании кислот и оснований, а также ее выделению при реакции большого значения не придавали.

В 1838 г. вышла статья Ю. Либиха «О конституции органических кислот». Изучая соли таких кислот, как яблочной, фумаровой и других, он пришел к выводу, что кислоты могут быть одно-, двух-, и трехосновными. Он отмечал, что водородная теория кислот в противовес кислородной теории объединяет все кислоты в класс веществ со сходными свойствами. Ученый писал: «Кислотами называются водородные соединения, атом водорода в которых может быть замещен металлом. Нейтральные соли – это соединения, в которых водород замещен эквивалентом какого-либо металла».

Работы Ю. Либиха в этом направлении продолжил французский химик Шарль Жерáр (1816-1856 г.г.). Он последовательно применил водородную теорию ко всем кислотам. Ученый показал, что серная, хромовая и угольная кислоты – двухосновны. Он предложил называть ангидридами вещества, содержащие кислород или серу и способные соединяться с водой с образованием кислот.

8.1.4 Открытие явления изомерии

На основе многочисленных анализов состава органических веществ складывалось мнение о зависимости свойств веществ от их состава. Считали, что если свойства двух соединений различны, значит, они отличаются по составу. Но с 1817 г. стали появляться факты, которые противоречили этому выводу.

Анализируя соли гремучей кислоты (HCNO) и циановой (HNCO), Я. Берцелиус показал, что эти кислоты имеют одинаковый состав, но обладают различными свойствами. В 1830 г. Я. Берцелиус синтезировал виноградную кислоту и определил, что она имеет тот же состав, что и виннокаменная. Но эти кислоты различаются по свойствам. Исходя из этого, он сделал заключение, что одни и те же атомы элементов в одинаковом количестве, но соединенные различным образом, дают соединения с различными физическими и химическими свойствами. Такие соединения Я. Берцелиус предложил называть изомерами, то есть составленными из одинаковых частей.

Вещества, имеющие одинаковый качественный и количественный состав, но различную молекулярную массу, названы были им полимерными (или полимерами), а само явление – полимерией.

Значение открытия явления изомерии в том, что оно поставило на повестку дня вопрос о строении органических соединений и указывало, что химические и физические свойства вещества зависят не только от количества атомов, но и от порядка их соединения друг с другом.