58140

Развитие органической химии. Теория радикалов и теория типов

Другое

Педагогика и дидактика

В теории типов органические соединения конструировались из неорганических веществ типов тип водорода воды хлористого водорода аммиака замещением в них атомов на органические фрагменты; введено понятие изомерии Берцелиус.

Русский

2014-04-22

1.93 MB

26 чел.

§1.2 Развитие органической химии. Теория радикалов и теория типов.

Истоки органической химии восходят к глубокой древности (уже тогда знали о спиртовом и уксуснокислом брожении, крашении индиго и ализарином).
Индиго
, один из самых прочных и ярких природных красителей. Само название «индиго» происходит от «индикус», то есть «индийский». В Индии и Египте индиго был известен с древнейших времен, а добывали его из стеблей и листьев растений рода индигофера (Indigofera tinctoria L.) Для того, чтобы получить 3 кг. красителя, необходимо было переработать 100 кг. листьев растений!

Ализарин, или Марену, также являлся весьма распространенным и значимым красителем, который добывали из корней растения марена (корни растения Rubia tinctoria, известные под названием alizari).
Этот цвет особенно прижился во Франции и Англии, ведь в 19 веке Луи Филипп велел использовать Ализарин для окраски обмундирования французской пехоты, однако красные рейтузы французов смотрелись не столь стильно, как знаменитые английские красные плащи.
Интересно, что сам Ализарин имеет желтый цвет, и образует красную окраску только после протравы ткани солями алюминия (например, алюминиевыми квасцами)

Другой красный краситель, а точнее сказать, алый, – Кармин (или Кошениль), имеет животное происхождение. Добывают его из высушенных тел насекомых, а именно – самок червеца карминоносного (Coccus cacti). 150 тысяч насекомых необходимо изловить среди колючек мексиканского кактуса (на которых и проживает червец), чтобы получить всего 1 кг. красителя!

Кстати, Кошениль популярен до сих пор, в том числе и как пищевой краситель. В США продукты, покрашенные кармином, помечают фразой «содержит только натуральные красители». Однако долгое время шли дебаты о том, чтобы производители продуктов с использованием кошенили обязательно указывали на этикетке фразу «с добавлением насекомых». Вегетарианцам рекомендовано избегать клубничных, малиновых, и вишнёвых йогуртов, мороженного, соков, а так же любых других покупных продуктов любого оттенка красного. Ведь за фразой «содержит только натуральные составляющие» наверняка будут скрываться невинно убитые жуки.
Брожение, или ферментация. 

Однако в средние века (период алхимии) были известны лишь немногие индивидуальные органические вещества. Все исследования этого периода сводились главным образом к операциям, при помощи которых, как тогда думали, одни простые вещества можно превратить в другие. Начиная с 16 в. (период ятрохимии) исследования были направлены в основном на выделение и использование различных лекарственных веществ: был выделен из растений ряд эфирных масел, приготовлен диэтиловый эфир, сухой перегонкой древесины получены древесный (метиловый) спирт и уксусная кислота, из винного камня - винная кислота, перегонкой свинцового сахара - уксусная кислота, перегонкой янтаря - янтарная кислота. Большая роль в становлении органической химии принадлежат А.Лавуазье, который разработал основные количественные методы определения состава химических соединений. Лавуазье (Antoine-Laurent Lavoisier) — великий основатель современной химии, род. в Париже 26 авг. основатель современной химии. Лавуазье происходил из состоятельной буржуазной семьи.1743 г.; в 1794 г. 8 мая (19 флореаля II года республики) был гильотинирован по решению революционного трибунала.
Слияние
химии соединений растительного и животного происхождения в единую химическую науку органической химии осуществил Й.Берцелиус, который ввел сам термин и понятие органического вещества, образование последнего, по Берцелиусу, возможно только в живом организме при наличии "жизненной силы".
Берцелиус Иоган-Яков (барон фон-В.) — шведский химик, род. 29 авг. 1779 г. в Вестерлёсе, неподалеку от Линчёпинга, в Остготланде; первоначальное образование получил в линчёпингской гимназии, а затем в Упсальском университете

Это заблуждение опровергли Ф.Вёлер (1828), который получил мочевину (органическое вещество) из цианата аммония (неорганическое вещество), А.Кольбе, синтезировавший уксусную кислоту,
 
Фридрих Вёлер (нем. Friedrich Wöhler; 31 июля 1800, Эшерсхейм — 23 сентября 1882, Гёттинген) — немецкий химик, по образованию врач. Изучал химию у Л. Гмелина в Гейдельберге и Й. Берцелиуса в Стокгольме.
КОЛЬБЕ (Kolbe), 27 сентября 1818 г. – 25 ноября 1884 г. Немецкий химик Адольф Вильгельм Герман Кольбе родился в Эллихаузене близ Гёттингена.
М.Бертло, получивший метан из H2S и CS2, A.M Бутлеров, синтезировавший сахаристые вещества из формалина.
В первой половине 19 в. был накоплен обширный опытный материал и сделаны первые обобщения, определившие бурное развитие органической химии.
Теория типов (Ш.Жерар, 1853), 


Французский химик Шарль Фредерик
Жерар родился в Страсбурге в семье банковского служащего.
В теории типов органические соединения конструировались из неорганических веществ - "типов" (тип водорода, воды,
хлористого водорода, аммиака) замещением в них атомов на органические фрагменты; введено понятие изомерии (Берцелиус).

В 1852 г. в работе "Об ангидридах органических кислот" Жерар сформулировал положения, составившие новую теорию типов (теорию типов Жерара-Лорана), которая на основании унитарного подхода включила и представления о сложных радикалах, и идеи Дюма о типах молекул. Согласно новой теории типов, "органические соединения могут быть сведены к трём или четырём типам; каждый из них способен давать <гомологические> ряды…; этими типами являются вода Н2О, водород Н2, хлористый водород HCl и аммиак NН3. Обменивая свой водород на определённые группы, эти типы дают начало кислотам, спиртам, эфирам, гидридам, органическим хлоридам, кетонам, щелочам".  Ниже приведены формулы Жерара-Лорана для основных типов:

Некоторые соединения, принадлежащие к типу воды и полученные замещением водорода на соответствующие атомы или сложные радикалы, изображались в новой теории типов следующим образом:

Новая теория типов завоевала в 1850-е годы широкое признание; она позволила систематизировать органические соединения, список которых очень быстро увеличивался и, что особенно важно, привела к открытию многих новых соединений (в частности, существование ангидридов карбоновых кислот было предсказано Жераром на основании данной теории. Тем не менее, новая теория типов также не могла полностью удовлетворить химиков. Новая теория типов по-прежнему обходила стороной вопрос о молекулярной структуре. Жерар в рамках унитарного подхода утверждал, что формулы теории типов отражают лишь прошлое и будущее молекулы, но не её строение, которое, по его мнению, можно установить лишь физическими методами. Поэтому Жерар скептически относился к рациональным формулам теории и протестовал против утверждений, что каждому химическому соединению непременно соответствует лишь одна такая формула. ой теории).

Исследования Э.Франклендом (1852) металлоорганических соединений позволили установить четырехвалентность углерода, заложить основы теории валентности (Ф.Кекуле, 1858) и постулировать существование углерод-углеродных простых и двойных связей.
 Кекуле (Kekule) Фридрих Август (7.9.1829, Дармштадт,—13.7.1896, Бонн), немецкий химик-органик. В 1856—58 приват-доцент Гейдельбергского университета. С 1858 профессор химии Гентского университета (Бельгия).

Революционный вклад внес А.Купер (1858), который ввел понятие валентного штриха.

С тех пор и по настоящее время химики используют язык так называемых конституционных (структурных) формул молекул органических соединений, в которых связи между отдельными атомами обозначаются с помощью одного (простая, или одинарная, связь), двух (двойная) или трех (тройная) валентных штрихов.

Одновременно продолжается интенсивное развитие синтеза. Создаются первые промышленные производства органических соединений (А.Гофман, У.Перкин-старший - синтетические красители: мовеин, фуксин, цианиновые и азокрасители). Усовершенствование открытого Н.Н.Зининым (1842) способа синтеза анилина послужило основой создания анилинокрасочной промышленности.
В начале XIX века, во время войны Франция находилась в блокаде и была лишена необходимых товаров, поступавших из-за границы. Не ввозилась больше в страну и синяя краска индиго, необходимая для окраски солдатских мундиров. Наполеон пообещал миллион франков тому, кто откроет способ получения этого красителя из отечественного сырья. Но получить премию так никому и не удалось.

   Лишь спустя сорок лет, в 1842 г., профессор Казанского университета Николай Николаевич Зинин сделал открытие, благодаря которому химики смогли найти промышленный способ получения не только индиго, но и многих других красителей. И уже в 1862 г. на международной выставке, проходившей в Лондоне, появились первые образцы синтетических красителей и окрашенные ими ткани, перья и меха. Посетители поражались многообразию красок, их яркостью, глубиной и блеском, невиданным до той поры. Но самое удивительное, что все эти красители были сделаны из одного вещества – анилина, получаемого из каменноугольной смолы. 

   Таким образом, создание анилинокрасочной промышленности стало возможным лишь после открытия, сделанного русским ученым Н.Н. Зининым. Но несмотря на это в Россию краски еще долгое время завозились из-за границы. А тонны каменноугольной смолы – сырья для получения анилина, использовались по-старинке – для пропитки шпал и смазывания деревянных мостовых. 

 

PAGE   \* MERGEFORMAT 1


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

23660. Нечеткие множества в системах основанных на знаниях 462.5 KB
  Для ее решения вводится два показателя: П АiФ = sup min фu Aiu это возможность что нечеткое множество Ф принадлежит значению Аi атрибута Ã. Рассмотрим геометрическую интерпретацию определения ПА1Ф: min фu A1u представляет собой треугольник SQR т. sup min фu A1u это точка Q т. Тогда ПА1Ф = min {max 0 min 1 1 m1 m2 1 2 max 0 min 1 1 m2 m1 2 1 }.
23661. Основы построения систем основанных на знаниях (Соз) 68 KB
  Предположим нас интересует что имеет Иван: Запрос: имеет иван Вещь Ответ: Вещь = машина Если мы заполним базу еще рядом фактов имеет петр руб.500 имеет петр телевизор цена видео 4200 цена приемник 20 цена часы 70 тогда на аналогичный запрос но только относительно Петра мы получим ответ: Запрос: имеет петр Вещь Ответ: Вещь = часы Вещь = руб 500 Вещь = телевизор Заметим что имя петр мы вводим со строчной буквы так как это атом; а Вещь является переменной и записывается с заглавной буквы. Чтобы не...
23662. Экспертные системы. Назначения ЭС и основные требования к ним 78 KB
  Экспертные системы Система основанная на знаниях система программного обеспечения основными структурными элементами которой являются базы знаний и механизм логических выводов. Основными требованиями к ЭС являются: использование знаний связанно с конкретной предметной областью; приобретение знаний от эксперта; определение реальной и достаточно сложной задачи; наделение системы способностями эксперта. которые обладают общими качествами: имеют огромный багаж знаний о конкретной предметной области; имеют большой опыт работы в этой...
23663. Приобретение и формализация Знаний 465 KB
  Одной из них является чтректура получившая название дерево решений. Вместе с тем использование дерева решений может быть эффективно там где знания представляются в виде правил. Структура дерева решений иллюстрирует отношения которые должны быть установлены между правилами в хорошо организованной БЗ. Представление знаний в виде дерева решений Базируясь на знаниях эксперта графически диаграмму всех возможных исходов данной консультации можно представить в виде рис.
23664. Представление знаний с использованием логики предикатов 337.5 KB
  S2: получает студент стипендию  сдает успешно сессию студент S3: сдает успешно сессию студент Задача которую надо решить состоит в том чтобы ответить на запрос получает ли студент стипендию Когда используется обычная система логического вывода то такой вопрос представляется в виде отрицания S:  получает студент стипендию и система должна отвергнуть это отрицание при помощи других предложений демонстрируя что данное допущение ведет к противоречию. ШАГ 1 Система на первом шаге применит правило к родительским...
23665. Практикум по извлечению и структурированию знаний в среде CLIPS 1.45 MB
  заместитель начальника службы энергонадзора ОАО Транссибнефть Практикум по извлечению и структурированию знаний в среде CLIPS по дисциплине Интеллектуальные информационные системы Авторсост. В качестве средства разработки экспертных систем описана среда CLIPS. Справочная информация по среде CLIPS дана в необходимом количестве для выполнения практических занятий и домашних заданий.
23666. Построение ЭС с использованием неупорядоченных фактов (шаблонов) и различных типов условных элементов в антецедентах правил 61.5 KB
  Пример: data 1 two. Образец data YELLOW будет сопоставляться со всеми упорядоченными фактами содержащими в любом поле кроме первого символьное значение YELLOW. В частности он будет сопоставляться со следующими фактами: data YELLOW blue red green data YELLOW red data red YELLOW data YELLOW data YELLOW data YELLOW. Задано правило: defrule finddata data x y z = printout t x = x : y = y : z = z crlf и следующее множество фактов: data 1 blue data 1 blue red data 1 blue red 6.
23667. Изучение стратегий разрешения конфликтов в продукционных системах 43.5 KB
  При реализации прямого вывода в продукционных базах знаний машина логических выводов сопоставляет левые части антецеденты правил с базой данных и помещает правила антецеденты которых удовлетворяются в агенду конфликтное множество. Когда правило становится активным условия в его левой части удовлетворяются оно помещается в агенду в соответствии со следующими правилами: 1. Вновь активизируемые правила помещаются над всеми правилами с более низкой значимостью salience и ниже всех правил с более высокой значимостью. Если в результате...
23668. Реализация поиска в пространстве состояний 59 KB
  Каждое состояние в пространстве состояний определяется нахождением каждого персонажа объекта фермера farmer лисы fox козы goat и капусты cabbage на одном из двух берегов shore1 или shore2. Эти слоты могут принимать символьные значения shore1 и shore2. Таким образом для представления вершин ДП можно использовать неупорядоченный факт определяемый следующим шаблоном: deftemplate status slot farmerlocation type SYMBOL allowedsymbols shore1 shore2 slot foxlocation type SYMBOL allowedsymbols shore1...