Органика теория

1. Состав органических веществ, их многообразие. Место органической химии в системе естественных наук. Источники органических соединений.

Ответ. Органические соединения – соединения углерода с другими элементами. Основанием для выделения органических соединений в отдельную группу является то, что число известных в настоящее время соединений углерод чрезвычайно велико и во много раз превышает число всех неорганических веществ (если последних известно около 600 тысяч, то число органических соединений превышает в настоящее время 10 млн.). Многообразие соединений углерода представляет собой удивительное и единственное в своем роде явление и обусловлено способностью атомов углерода соединяться друг с другом с образованием цепей, циклов и других каркасов с практически неограниченным числом атомов углерода. Для органических соединений в значительно большей степени характерно явление изомерии. При этом между органическими веществами существует более тесная связь, чем между многими неорганическими. К настоящему времени органическая химия сложилась в стройную науку, позволяющую планировать и осуществлять синтез практически любых типов органических соединений, а также надежно предсказывать их химические и физико-химические свойства. Развитие органической химии в историческом аспекте можно условно разделить на четыре периода: эмпирический (середина XVII — конец XVIII веков), аналитический (конец XVIII — середина XIX веков), структурный (вторая половина XIX — начало XX веков) и современный (начало XX века — до наших дней). Эмпирическому периоду предшествовал этап многовекового накопления фактического материала в процессе практической деятельности человека. так, в Египте и Индии издавна было развито искусство крашения тканей природными красителями. древние римляне и египтяне умели варить мыло. С глубокой древности люди использовали процесс брожения для получения спиртных напитков. Немало природных веществ применялось в древней медицине. В средние века (VIII—XVI) — период господства алхимии — знания об органических веществах развивались крайне медленно. Некоторый шаг вперед в это время был сделан лишь благодаря совершенствованию методов перегонки: выделены некоторые эфирные масла, получен винный спирт, ацетон. В первоначальный период развития химии исследователи не замечали различий между веществами, выделенными из неживой природы и полученными из растений и животных. однако в дальнейшем стали обращать внимание на различную устойчивость и химическое поведение веществ живой и неживой природы, что послужило причиной разделения химии во второй половине XVII века на минеральную и химию растений и животных. в это время органическая химия начала формироваться как химия растений и животных (эмпирический период). К концу XVIII века были достигнуты заметные успехи в получении индивидуальных органических веществ: из растений выделены винная, лимонная, яблочная, молочная, слизевая кислоты (К. Шееле, 1769—1785) и другие вещества, получен ряд органических соединений животного происхождения — мочевина (И. Руэль, 1773), мочевая кислота (К. Шееле) и др. Однако исследования в эмпирическом периоде проводились еще без четких теоретических представлений, методом проб и ошибок. В конце XVIII и первой половине XIX веков основное внимание химиков было сосредоточено на изучении качественного и количественного состава полученных веществ (аналитический период). В это время французский химик Антуан Лавуазье установил, что вещества и растительного, и животного происхождения могут содержать углерод. Кроме того, в начале XIX века обнаружен ряд растительных и животных веществ (щавелевая кислота, жиры и др.). Полученный материал позволил сделать первые теоретические обобщения. Поскольку, как показали исследования, между химией растений и животных принципиальной разницы нет, в этот период формируется общее понятие «органическое вещество» и возникает термин «органическая химия» (Й. Я. Берцелиус, 1808). Однако многие ученые того времени, в том числе и Й. Я. Берцелиус, имели виталистические воззрения. Они полагали, что органические вещества присущи только живым организмам и образуются под влиянием особой «жизненной силы». Первый сокрушительный удар по витализму был нанесен в 1828 году, когда немецкому химику Фридриху Вёлеру удалось получить синтетическим путем мочевину. Вскоре последовал и ряд других блестящих исследований — синтез уксусной кислоты, осуществленный Адольфом Вильгельмом Германом Кольбе (1845), жиров — Пьером Эженом Марселеном Бертло (1854), сахаристого вещества — Александром Михайловичем Бутлеровым (1861) и др. Успешно развивающийся органический синтез продемонстрировал ошибочность и необоснованность виталистических взглядов. Эти достижения аналитического периода способствовали утверждению материалистической точки зрения на единство природы и создали предпосылки для выработки прочной теоретической основы органической химии. Крупнейшим событием в развитии органической химии явилось создание в 60-х годах XIX века великим русским ученым А. М. Бутлеровым теории химического строения органических соединений. С этого времени начинается структурный период бурного развития органической химии, в течение которого она окончательно сформировалась как самостоятельная наука. Первостепенное значение приобретает органический синтез, с помощью которого получены многие, не найденные в природе вещества. В это время было установлено строение многих природных соединений, сделан ряд важных открытий. В конце XIX — начале XX веков органический синтез начинает внедряться в химическую промышленность. Появляются отрасли по производству синтетических красителей, лекарственных средств, взрывчатых веществ. Современный период развития органической химии характеризуется значительно возросшими масштабами органического синтеза, широким применением в органической химии физических методов и вычислительной техники, все большим внедрением методов квантово-механической теории. Это позволило получить качественно новые представления о строении органических соединений, выяснить механизмы химических взаимодействий. Из современной органической химии выросли и успешно развиваются такие самостоятельные направления, как химия гетероциклических соединений, химия высокомолекулярных соединений, антибиотиков, гормонов, витаминов, химия элементоорганических соединений и др.