8.1.5 Учение о гомологии
В 1842 г. немецкий химик Я. Шиль показал, что спирты образуют закономерный ряд, в котором состав соединений изменяется на некоторую постоянную величину. Сравнив точки кипения спиртов, он установил, что с присоединением гомологической разности температура кипения спирта возрастает на 18 ºС. Ученый предположил, что существуют гомологические ряды не только для спиртов, но и для других классов соединений.
В 1844-1845 г.г. Шарль Жерáр установил гомологию, как общую закономерность органических соединений. Он сформулировал понятие о гомологии: «Существуют углеродистые соединения, выполняющие те же химические функции, следующие тем же законам метаморфоз и содержащие то же количество элементов: водорода, кислорода, углерода, азота и т. д., увеличенных или уменьшенных на величину CH2. Я называю их гомологическими телами».
Установление гомологических рядов помогло Шарлю Жерáру разработать классификацию органических веществ по естественным семействам: спирты, кислоты, альдегиды и т. д. С помощью этих рядов удалось сгруппировать гомологи того или иного соединения и предвидеть существование еще неизвестных веществ.
В 1858 г. А. Кекуле вывел математический закон гомологических рядов: если связывается более двух атомов углерода, валентность углеродной группы повышается на две единицы с каждым добавленным атомом углерода. Число атомов водорода, связанных с n атомами углерода, будет равно: 2 n + 2.
При переходе от одного члена ряда к следующему закономерно изменяются физические и химические свойства.
8.1.6 Теория типов Шарля Жерáра
В основу своей теории ученый положил аналогии в реакциях и происхождение органических и некоторых неорганических соединений, принятых в качестве типов.
Основные положения теории Ш. Жерáр изложил в статье «Об ангидридах органических кислот» (1852 г.). Органические соединения могут быть сведены́ к трем или четырем типам, каждый из которых способен давать свой гомологический ряд. Этими типами являются: вода, хлороводород, аммиак. Обменивая свой атом водорода на определенные группы, эти типы дают начало кислóтам, спиртам, эфирам, органическим хлоридам, аминам и другим соединениям.
Обменивая типический водород на радикалы, Ш. Жерáр получал от типа «воды» (Н2О) следующие соединения:
В 1854 г. по аналогии с типом воды А. Кекуле ввел тип сероводорода; в 1855 г. – тип метана; в 1857- 1858 г.г. – ввел различие между главными и побочными типами:
главные типы: Н Н; ОН2; NH3;
побочные типы: HCl; SH2; PH3.
Теория химических типов рассматривала радикал не как постоянную группу, а как остаток молекулы, который образуется при отщеплении от какого-либо ее элемента и который с остатком другой молекулы дает новое соединение. Согласно правилу типических реакций Ш. Жерáра способность атомов молекулы вступать в те или другие реакции зависит от типа его «связей», то есть от его окружения.
Система Ш. Жерáра имела противоречия. Он считал, что химические формулы не предназначены представлять истинное расположение атомов в молекуле, а имеют целью выявить лишь отношения, которые связывают тела между собой, и их превращения. Это привело его к заключению, что вообще нельзя выразить истинное расположение атомов в молекуле.
Я. Берцелиус, напротив, допускал возможность выяснения строения органических соединений.
Ш. Жерáр утверждал, что реакции разложения и образование органических соединений не дают возможности сделать вывод о расположении атомов в молекуле. Он ошибался, полагая, что только изучение физических свойств веществ может позволить выяснить это расположение.