Για πολύ καιρό, οι επιστήμονες προσπάθησαν να αναπτύξουν μια ενοποιημένη θεωρία που θα εξηγούσε τη δομή των μορίων, θα περιέγραφε τις ιδιότητές τους σε σχέση με άλλες ουσίες. Για να γίνει αυτό, έπρεπε να περιγράψουν τη φύση και τη δομή του ατόμου, να εισαγάγουν τις έννοιες «σθένος», «πυκνότητα ηλεκτρονίων» και πολλές άλλες.
Το υπόβαθρο της δημιουργίας της θεωρίας
Η χημική δομή των ουσιών ενδιέφερε αρχικά τον Ιταλό Amadeus Avogadro. Άρχισε να μελετά το βάρος των μορίων διαφόρων αερίων και, με βάση τις παρατηρήσεις του, διατύπωσε μια υπόθεση για τη δομή τους. Όμως δεν ήταν ο πρώτος που έκανε αναφορά σε αυτό, αλλά περίμενε μέχρι να λάβουν παρόμοια αποτελέσματα οι συνάδελφοί του. Μετά από αυτό, ο τρόπος απόκτησης του μοριακού βάρους των αερίων έγινε γνωστός ως νόμος του Avogadro.
Η νέα θεωρία ώθησε άλλους επιστήμονες να μελετήσουν. Ανάμεσά τους ήταν ο Λομονόσοφ, ο Ντάλτον, ο Λαβουαζιέ, ο Προυστ, ο Μεντελέεφ και ο Μπουτλέροφ.
θεωρία του Μπουτλέροφ
Η διατύπωση "θεωρία της χημικής δομής" εμφανίστηκε για πρώτη φορά σε μια έκθεση σχετικά με τη δομή των ουσιών, την οποία παρουσίασε ο Butlerov στη Γερμανία το 1861. Συμπεριλήφθηκε χωρίς αλλαγές σε επόμενες δημοσιεύσεις καιεδραιωμένη στα χρονικά της ιστορίας της επιστήμης. Αυτός ήταν ο πρόδρομος πολλών νέων θεωριών. Στο έγγραφό του, ο επιστήμονας περιέγραψε τη δική του άποψη για τη χημική δομή των ουσιών. Εδώ είναι μερικές από τις διατριβές του:
- τα άτομα στα μόρια συνδέονται μεταξύ τους με βάση τον αριθμό των ηλεκτρονίων στα εξωτερικά τροχιακά τους.
- μια αλλαγή στην αλληλουχία σύνδεσης των ατόμων οδηγεί σε αλλαγή στις ιδιότητες του μορίου και η εμφάνιση μιας νέας ουσίας·
- οι χημικές και φυσικές ιδιότητες των ουσιών εξαρτώνται όχι μόνο από το ποια άτομα περιλαμβάνονται στη σύνθεσή της, αλλά και από τη σειρά της σύνδεσής τους μεταξύ τους, καθώς και από την αμοιβαία επιρροή;- για να προσδιοριστεί η μοριακή και ατομική σύσταση μιας ουσίας, είναι απαραίτητο να σχεδιάσουμε μια αλυσίδα διαδοχικών μετασχηματισμών.
Γεωμετρική δομή μορίων
Η χημική δομή των ατόμων και των μορίων συμπληρώθηκε τρία χρόνια αργότερα από τον ίδιο τον Butlerov. Εισάγει το φαινόμενο της ισομέρειας στην επιστήμη, υποθέτοντας ότι, ακόμη και έχοντας την ίδια ποιοτική σύνθεση, αλλά διαφορετική δομή, οι ουσίες θα διαφέρουν μεταξύ τους σε πολλούς δείκτες.
Δέκα χρόνια αργότερα, εμφανίζεται το δόγμα της τρισδιάστατης δομής των μορίων. Όλα ξεκινούν με τη δημοσίευση από τον van't Hoff της θεωρίας του για το τεταρτοταγές σύστημα σθένους στο άτομο άνθρακα. Οι σύγχρονοι επιστήμονες διακρίνουν δύο τομείς της στερεοχημείας: τη δομική και τη χωρική.
Με τη σειρά του, το δομικό μέρος χωρίζεται επίσης σε ισομέρεια του σκελετού και της θέσης. Αυτό είναι σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη κατά τη μελέτη οργανικών ουσιών, όταν η ποιοτική τους σύνθεση είναι στατική και μόνοο αριθμός των ατόμων υδρογόνου και άνθρακα και η αλληλουχία των ενώσεων τους στο μόριο.
Η χωρική ισομέρεια είναι απαραίτητη όταν υπάρχουν ενώσεις των οποίων τα άτομα είναι διατεταγμένα με την ίδια σειρά, αλλά στο διάστημα το μόριο βρίσκεται διαφορετικά. Εκχωρήστε οπτικό ισομερισμό (όταν τα στερεοϊσομερή αντικατοπτρίζονται μεταξύ τους), διαστεριομερισμό, γεωμετρικό ισομερισμό και άλλα.
Άτομα σε μόρια
Η κλασική χημική δομή ενός μορίου υποδηλώνει την παρουσία ενός ατόμου σε αυτό. Υποθετικά, είναι σαφές ότι το ίδιο το άτομο σε ένα μόριο μπορεί να αλλάξει, και οι ιδιότητές του μπορούν επίσης να αλλάξουν. Εξαρτάται από το ποια άλλα άτομα το περιβάλλουν, την απόσταση μεταξύ τους και τους δεσμούς που παρέχουν τη δύναμη του μορίου.
Οι σύγχρονοι επιστήμονες, που επιθυμούν να συμβιβάσουν τη γενική θεωρία της σχετικότητας και την κβαντική θεωρία, δέχονται ως αρχική θέση το γεγονός ότι όταν σχηματίζεται ένα μόριο, ένα άτομο αφήνει μόνο έναν πυρήνα και ηλεκτρόνια για αυτό και το ίδιο παύει να υπάρχει. Φυσικά, αυτή η διατύπωση δεν επιτεύχθηκε αμέσως. Έχουν γίνει αρκετές προσπάθειες για να διατηρηθεί το άτομο ως μονάδα του μορίου, αλλά όλες απέτυχαν να ικανοποιήσουν τους απαιτητικούς μυαλούς.
Δομή, χημική σύνθεση του κυττάρου
Η έννοια της «σύνθεσης» σημαίνει την ένωση όλων των ουσιών που εμπλέκονται στο σχηματισμό και τη ζωή του κυττάρου. Αυτή η λίστα περιλαμβάνει σχεδόν ολόκληρο τον πίνακα των περιοδικών στοιχείων:
- ογδόντα έξι στοιχεία είναι πάντα παρόντα.
- είκοσι πέντε από αυτά είναι ντετερμινιστικά για το κανονικόζωή;- περίπου άλλα είκοσι είναι απολύτως απαραίτητα.
Οι πέντε πρώτοι νικητές ανοίγονται με οξυγόνο, η περιεκτικότητα του οποίου στο κελί φτάνει το εβδομήντα πέντε τοις εκατό σε κάθε κύτταρο. Σχηματίζεται κατά την αποσύνθεση του νερού, είναι απαραίτητο για αντιδράσεις κυτταρικής αναπνοής και παρέχει ενέργεια για άλλες χημικές αλληλεπιδράσεις. Το επόμενο σε σημασία είναι ο άνθρακας. Είναι η βάση όλων των οργανικών ουσιών και είναι επίσης υπόστρωμα για τη φωτοσύνθεση. Ο μπρούντζος παίρνει υδρογόνο - το πιο κοινό στοιχείο στο σύμπαν. Περιλαμβάνεται επίσης σε οργανικές ενώσεις στο ίδιο επίπεδο με τον άνθρακα. Είναι σημαντικό συστατικό του νερού. Την τιμητική τέταρτη θέση καταλαμβάνει το άζωτο, το οποίο είναι απαραίτητο για τον σχηματισμό αμινοξέων και, ως εκ τούτου, πρωτεϊνών, ενζύμων ακόμη και βιταμινών.
Η χημική δομή του κυττάρου περιλαμβάνει επίσης λιγότερο δημοφιλή στοιχεία όπως ασβέστιο, φώσφορος, κάλιο, θείο, χλώριο, νάτριο και μαγνήσιο. Μαζί καταλαμβάνουν περίπου το ένα τοις εκατό της συνολικής ποσότητας ύλης στο κύτταρο. Απομονώνονται επίσης μικροστοιχεία και υπερμικροστοιχεία, τα οποία βρίσκονται σε ίχνη σε ζωντανούς οργανισμούς.
