История развития органической химии.

Департамент образования и науки костромской области

Областное государственное бюджетное образовательные учреждение

среднего профессионального образования

«Костромской энергетический техникум им Ф.И.Чижова»

(ОГБПОУ «КЭТ им Ф.И.Чижова»)

Реферат на тему"Органическая химия:этапы развития"

Студентки группы 2-1 ХАО

Шаховой Анастасии

Преподаватель по химии

Юраш.А.Н.

Кострома 2017 г.

Содержание

1.Развитие органической химии

2.Литература

История развития органической химии.

Органическая химия изучает соединения углерода — углеводо­роды и их производные, в состав которых могут входить почти все элементы периодической системы.

Выделение органической химии в самостоятельную научную дисциплину обусловлено большим числом и многообразием соеди­нений углерода, наличием специфических свойств, отличающих их от соединений других элементов, и, наконец, их исключитель­ным значением в жизни человека. В настоящее время известно более 4,5 миллионов органиче­ских соединений, в то время как соединений неорганических всего около 700 тыс. Превращения органических соединений управляются общими законами химии, а также специфическими закономерностями, ха­рактерными только для органических соединений. Органические соединения обычно менее стойки, чем неорганические, легче окис­ляются (горят), подавляющее большинство из них имеет только ковалентные связи между атомами. Особое положение органической химии в системе наук обуслов­лено еще и тем, что она изучает более высоко организованную материю, чем неорганическая химия, и тесно связана с биологией: органические вещества появились на Земле позже неорганических, они являются носителями жизнедеятельности животных и расти­тельных организмов.

Но не только этим определяется исключительное значение органической химии. Органические соединения составляют основу многих отраслей химической промышленности (пластических масс, синтетического каучука и резины, моторного топлива и смазочных материалов, растворителей, лаков и пигментов, красителей для во­локна, медикаментов, взрывчатых веществ, текстильных, Кожевен­ных и пищевых материалов и т. д.) и широко используются в произ­водстве. С древнейших времен люди использовали природные органиче­ские вещества и получали из них различные продукты, например спиртные напитки (вино, пиво, «мед»), уксус, органические краси­тели (пурпур, индиго, ализарин), эфирные масла, сахар и др. Затем научились видоизменять эти вещества и воспроизводить природные процессы в расширенных масштабах и в условиях, отличных от природных. И уже значительно позже стали получать не существующие в природе вещества и материалы и изучать меха­низм химических процессов.

Одним из первых методов переработки природных веществ была перегонка. С ее помощью, например, из уксуса была получена уксусная кислота (IX в.), из бродящих жидкостей — этиловый спирт (XI в.), а затем из спирта — перегонкой с серной кислотой — этиловый эфир (XVI в.), из природных смол — янтарная и бензой­ная кислоты. Впоследствии научились выделять нужные вещества методами кристаллизации, перегонки с паром и т. д.

Во второй половине XVIII в. М. В. Ломоносов и А. Лавуазье установили закон сохранения вещества и положили начало коли­чественным методам исследования в химии. С этого времени в хи­мию вошел химический анализ, т. е. определение качественного и количественного состава веществ. Прогресс в области химического анализа способствовал совершенствованию методов очистки хими­ческих веществ. В «аналитический» период развития химии начи­нает обособляться органическая химия.

Первая классификация химических соединений была дана в учебнике Лемери в 1675 г. Он делил их по происхождению на минеральные, растительные и животные. Этот принцип, однако, не позволял отделить органические вещества от неорганических: по классификации Лемери, например, янтарная кислота относилась к группе минеральных веществ, так как ее получали перегонкой ископаемого янтаря, поташ попадал в группу растительных веществ, а фосфат кальция — в группу животных веществ, так как их полу­чали прокаливанием соответственно растительных (древесина) или животных (кости) материалов.

В первой половине XIX в. было предложено выделить соедине­ния углерода в самостоятельную химическую дисциплину — орга­ническую химию.

Многие ученые, в том числе знаменитый шведский химик Берцелиус, тогда полагали, что органические вещества возникают только в живом организме под влиянием особой «жизненной силы». Этот взгляд на происхождение органических веществ получил название витализма[1].

Идеалистическое учение виталистов тормозило развитие органи­ческой химии, ограничивало попытки синтеза органических ве­ществ. Однако оно вскоре было опровергнуто практикой, химиче­скими экспериментами. Так, немецкий химик Вёлер получил из неорганических веществ щавелевую кислоту (1824) и мочевину 2 (1828). Русский ученый Н. Н. Зинин получил анилин (1842), кото­рый ранее получали из растительного сырья. В 1845 г. немецкий химик Кольбе синтезировал уксусную кислоту, в 1854 г. француз­ский ученый Бертло — жиры, а в 1861 г. А. М. Бутлеров получил первое синтетическое сахаристое вещество.

Гибель витализму принес успешно развивающийся в первой половине XIX в. основной метод органической химии — метод ор­ганического синтеза.

Первоначально синтез одних веществ из других осуществлялся случайно, по интуиции. Однако исследователи подмечали все боль­ше закономерностей в переходах одних веществ в другие. Эти закономерности позволяли группировать органические вещества. Так, например, выявилось сходство между такими веществами, как спирт, хлористый этил, этиловый эфир. Все они содержат группировку атомов (радикал) С2Н4 (в современном написании), названную «этерином». Спирт и эфир рассматривались как гидраты этерина, хлористый этил — как гидрохлорид этерина (Дюма, Берцелиус).

Крупнейший немецкий ученый Либих, используя масло горьких миндалей, получил ряд веществ, содержащих группировку (ради­кал) СвН5СО (бензойный альдегид С6Н5СО—Н, бензойную кислоту С„Н5СО—ОН, хлористый бензоил C6H5CO—C1 и т. д.). Эти и другие достижения химиков привели к созданию первой теории органической химии — теории радикалов (Дюма, Либих, Берцелиус). Ее авторы полагали, что радикалы играют в органиче­ских соединениях роль атомов и не могут изменяться при химиче­ских превращениях. Однако вскоре было установлено, что в органи­ческих радикалах атомы водорода могут замещаться даже на такие отличные от водорода по химической природе атомы, как атомы хлора (Дюма), и при этом тип химического соединения сохраняется.

Теорию радикалов сменила более совершенная и охватывающая больший экспериментальный материал теория типов (Лоран, Жерар, Дюма).

Большинство сторонников теории типов (Жерар, Кольбе, Кекуле и др.) были идеалистами-агностиками. Они исходили из того, что невозможно определить строение вещества опытным путем. Можно только классифицировать органические вещества по типам превращений, в которые эти вещества вступают. При такой классификации одно и то же органическое вещество можно было отно­сить к разным типам. Первоначально насчитывали четыре, затем пять типов органических соединений: тип водорода, хлористого водорода, воды, аммиака и метана. Теория типов искусственно и с большими натяжками позволяла классифицировать большой экспериментальный материал, нако­пившийся к середине XIX в. Однако предсказать существование и пути синтеза органических соединений неизвестных классов она не могла. Органическая химия в эти годы представлялась, по выражению Вёлера, «... дремучим лесом, полным чудесных вещей, огромной чащей без выхода, без конца, куда не осмеливаешься проник­нуть».

Дальнейшее развитие науки требовало создания новой, более прогрессивной теории. В создание такой теории органической химии внесли свой вклад ученые нескольких стран — в первую очередь русский ученый А. М. Бутлеров, шотландец Купер и круп­нейший немецкий химик Кекуле.

Кекуле (одновременно с его соотечественником Кольбе) устано­вил четырех валентность углерода и (одновременно с Купером) развил идею о способности углеродных атомов соединяться в длин­ные цепи. Купер предложил современную систему изображения связей в химических соединениях с помощью черточек. Однако эти ученые считали строение молекул непознаваемым и, выдвигая свои идеи, имели целью лишь систематику, классификацию и опи­сание экспериментального материала.

Начиная с 1858 г. А. М. Бутлеров развивает и экспериментально обосновывает теорию химического строения. А. М. Бутлеров исхо­дил из материалистических представлений, основанных на атоми­стическом учении М. В. Ломоносова и Дальтона. Сущность этой тео­рии сводится к следующим основным положениям.

1.Химическая природа каждой сложной молекулы определя­ется природой составляющих ее атомов, их количеством и химиче­ским строением.

2.Химическое строение — это определенный порядок в чередовании в молекуле атомов, во взаимодействии, взаимном влиянии атомов друг на друга (как соседних, так и через другие атомы).

3. Химическое строение веществ определяет их физические и химические свойства.

4. Изучение свойств веществ позволяет определить их химическое строение.

В отличие от ранее существовавших теорий теория химиче­ского строения позволяла классифицировать весь накопившийся и новый экспериментальный материал и, что самое важное, предска­зывать возможное число органических соединений определенного состава и вероятные пути их синтеза, т. е. допускала экспери­ментальную проверку. Она стала общей теорией органической химии как науки.

Теорию химического строения подтвердило получение Бутлеро­вым и его учениками, а затем и другими химиками всех предска­занных изомеров простейших органических соединений. Так, были синтезированы изобутан, изобутилен, третичные спирты и т. д. Позднее Кекуле также стал на позиции теории строения и внес особенно крупный вклад в создание структурной теории раз­работкой вопросов строения ароматических соединений. Для написания структурной формулы любого органического сое­динения используют четыре основных свойства углерода: четырех валентность, а также способность его атомов соединяться в цепи, образовывать двойные и тройные связи и циклы.

В 70-х годах XIX в. теория строения дополнилась теорией прост­ранственного расположения атомов в молекулах — стереохимической теорией (Вант-Гофф, Лебедь). Создание теории химического строения способствовало бурному развитию органической химии и в последней четверти XIX в. она приняла современный облик. Уже в конце XIX в. синтетический метод органической химии стал проникать в химическую промышленность. Возникают произ­водства синтетических красителей, взрывчатых веществ, медика­ментов. Сырьевую базу для них дает коксохимическая промышлен­ность: необходимые для этих производств органические вещества получают преимущественно из каменноугольной смолы и продук­тов ее переработки. Развитие промышленности в свою очередь сти­мулировало научные исследования1.

В начале XX в. органическая химия и промышленность обога­щаются новыми методами синтеза: широко используются высокие давления (В. Н. Ипатьев), катализ (Габер, Н. Д. Зелинский, Сабатье), электрохимические методы. Особенно бурно развивается химическая промышленность в Гер­мании. Именно благодаря развитию металлургии и химической промышленности Германия становится одной из наиболее развитых империалистических держав. В результате первой мировой войны Германия утратила свое преимущество в развитии химической промышленности. На первое место в области развития химии вышли Соединенные Штаты Аме­рики. В качестве сырья для получения органических соединений в США использовалась главным образом нефть. Преимущественное развитие получили такие отрасли химической промышленности, как производство искусственного моторного топлива и смазоч­ных масел, растворителей, лаков и красок, позже пластических масс.

В царской России несмотря на ведущую роль отечественных химиков во многих областях химии химическая промышленность была развита слабо и в основном находилась в руках иностранного капитала. Это несоответствие между развитием науки и промышлен­ности было характерно для господствовавшего в России самодержав­ного буржуазно-помещичьего строя, неспособного использовать бо­гатейшие материальные и духовные ресурсы страны.

В результате мировой войны 1914 г. и гражданской войны и эта слабо развитая химическая промышленность была почти пол­ностью разрушена. Химическую промышленность в Советском Союзе фактически пришлось создавать заново. В короткие сроки были соз­даны такие отрасли химической промышленности, как азотно-туковая, анилинокрасочная, пластических материалов, искусствен­ного волокна, лакокрасочная. Впервые в мире были построены за­воды по производству синтетического каучука способом, разработанным С. В. Лебедевым. Выпуск химической продукции увели­чился в 1940 г. по сравнению с 1913 г. почти в 25 раз.

Нападение фашистской Германии на нашу страну нанесло всей промышленности, в том числе и химической, огромный урон. Было выведено из строя более половины всех производственных мощно­стей. Химическая промышленность, как и остальные отрасли народ­ного хозяйства, после войны была быстро восстановлена и реорга­низована. Выпуск химической продукции к 1959 г. — первому году семилетнего плана — увеличился по сравнению с довоенным 1940 г. больше чем в пять раз. Советский Союз по производству химиче­ской продукции занял первое место в Европе и второе в мире (после США), а по темпам развития опередил все капиталистические страны. Несмотря на это потребности нашего народного хозяйства в неко­торых важных химических продуктах удовлетворялись далеко не полностью.

Высокие темпы роста химической промышленности, опережаю­щие темпы роста других отраслей промышленности, сохранялись и в последующие годы. Из года в год значительно увеличивается вы­пуск и расширяется ассортимент синтетических смол, каучуков, химических волокон, красителей, средств защиты растений, меди­каментов, продуктов, заменяющих пищевое сырье, и т. д.

Современный период развития органической химии характери­зуется в области теории все большим проникновением мето­дов квантовой механики в органическую химию. С их помощью химики пытаются решить вопрос о причинах того или иного прояв­ления взаимного влияния атомов в молекулах. В области развития органического синтеза со­временный период характеризуется исключительными успехами в получении природных веществ, участвующих в жизнедеятельности растений и животных. Синтезированы хлорофилл, гемин и многие гормоны, витамины, алкалоиды и антибиотики. Успешно решается величайшая проблема огромного философского значения — проб­лема синтеза белка. В последние годы расшифровано строение молекул ряда белков и уже синтезированы простейшие белковые вещества. Выявлена роль нуклеиновых кислот в синтезе белка, в хранении и передаче наследственной информации. Осуществлен синтез гена. В промышленности наблюдается исключительный прогресс в производстве необходимых для развития техники новых материалов, природных веществ и их заменителей, в использовании прогрессивных каталитических методов, сверхвысоких давлений, в разработке методов очистки органических веществ.

Широко внедряются физические методы опре­деления строения органических веществ: инфракрасная спектроскопия, электронография, ядерный и электронный парамаг­нитный резонанс, масс-спектроскопия и др. Задача разделения и идентификации органических веществ ре­шается в современных лабораториях с помощью хроматографа в течение нескольких часов. Многие вопросы строения органиче­ских веществ, на решение которых раньше надо было затратить несколько месяцев, а иногда и лет, решаются с применением физи­ческих методов в несколько минут или часов.

Литература

https://www.kycherova.ru/istoriy_razvitiy_organicheskoi_himii/index.html

https://info.sernam.ru/book_orgchem.php?id=3