เคมีอินทรีย์คืออะไร. คำจำกัดความสมัยใหม่ของเคมีอินทรีย์

เคมีอินทรีย์เป็นสาขาหนึ่งของวิชาเคมีที่ศึกษาเกี่ยวกับสารประกอบของคาร์บอน โครงสร้าง คุณสมบัติ วิธีการสังเคราะห์ สารประกอบอินทรีย์เรียกว่า สารประกอบของคาร์บอนที่มีองค์ประกอบอื่นๆ คาร์บอนก่อตัวเป็นสารประกอบจำนวนมากที่สุดด้วยองค์ประกอบที่เรียกว่าออร์กาโนจีนิก: H, N, O, S, P ความสามารถของคาร์บอนในการรวมตัวกับองค์ประกอบส่วนใหญ่และก่อตัวเป็นโมเลกุลขององค์ประกอบและโครงสร้างต่างๆ เป็นตัวกำหนดความหลากหลายของสารประกอบอินทรีย์ (โดย ปลายศตวรรษที่ 20 จำนวนเกิน 10 ล้านคน ปัจจุบันมากกว่า 20 ล้านคน [ไม่ได้ระบุแหล่งที่มา 229 วัน]) สารประกอบอินทรีย์มีบทบาทสำคัญในการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต

วิชาเคมีอินทรีย์ประกอบด้วยวัตถุประสงค์ วิธีการทดลอง และแนวคิดทางทฤษฎีดังต่อไปนี้

การแยกสารแต่ละชนิดออกจากวัตถุดิบจากพืช สัตว์ หรือฟอสซิล

การสังเคราะห์และการทำให้บริสุทธิ์ของสารประกอบ

การกำหนดโครงสร้างของสาร

ศึกษากลไกการเกิดปฏิกิริยาเคมี

การระบุการพึ่งพาระหว่างโครงสร้างของสารอินทรีย์และคุณสมบัติของสารอินทรีย์

เรื่องราว

วิธีการรับสารอินทรีย์ต่าง ๆ เป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่สมัยโบราณ ชาวอียิปต์และชาวโรมันใช้สีย้อมครามและอะลิซารินที่มีอยู่ใน เรื่องของพืช. หลายประเทศรู้ความลับของการผลิตเครื่องดื่มแอลกอฮอล์และน้ำส้มสายชูจากวัตถุดิบที่มีน้ำตาลและแป้ง ในยุคกลาง ไม่มีการเพิ่มเติมความรู้นี้ ส่วนใหญ่มาจากการกลั่นผลิตภัณฑ์จากพืชบางชนิด ในปี ค.ศ. 1769-1785 Scheele ได้แยกกรดอินทรีย์หลายชนิด เช่น malic, tartaric, citric, gallic, lactic และ oxalic acids ในปี พ.ศ. 2316 Ruel ได้แยกยูเรียออกจากปัสสาวะของมนุษย์ ผลิตภัณฑ์ต่างๆ ที่แยกได้จากวัตถุดิบจากสัตว์หรือพืชมีสิ่งที่เหมือนกันมาก แต่แตกต่างจาก สารประกอบอินทรีย์. นี่คือที่มาของคำว่า "เคมีอินทรีย์" - สาขาวิชาเคมีที่ศึกษาสารที่แยกได้จากสิ่งมีชีวิต (คำจำกัดความของ Berzelius, 1807) ในเวลาเดียวกัน เชื่อกันว่าสารเหล่านี้ได้รับจาก "พลังชีวิต" ในสิ่งมีชีวิตเท่านั้น ตามที่เชื่อกันทั่วไป เคมีอินทรีย์ในฐานะวิทยาศาสตร์ปรากฏขึ้นในปี พ.ศ. 2371 เมื่อฟรีดริช เวอห์เลอร์ได้รับสารอินทรีย์ - ยูเรีย - อันเป็นผลมาจากการระเหยของสารละลายแอมโมเนียมไซยาเนต ( NH4OCN) ขั้นตอนสำคัญคือการพัฒนาทฤษฎีความจุโดย Cooper และ Kekule ในปี 1857 เช่นเดียวกับทฤษฎีโครงสร้างทางเคมีโดย Butlerov ในปี 1861 ทฤษฎีเหล่านี้คือ ขึ้นอยู่กับความเตตระวาเลนซ์ของคาร์บอนและความสามารถในการสร้างโซ่ ในปี 1865 Kekule ได้เสนอสูตรโครงสร้างของเบนซิน ซึ่งเป็นหนึ่งในการค้นพบที่สำคัญที่สุดในเคมีอินทรีย์ ในปี 1875 van't Hoff และ Le Bel ได้เสนอแบบจำลอง tetrahedral ของอะตอมของคาร์บอน ซึ่งวาเลนซ์ของคาร์บอนมุ่งตรงไปยังจุดยอดของ tetrahedron ถ้าอะตอมของคาร์บอนวางอยู่ตรงกลางของจัตุรมุขนี้ ในปี พ.ศ. 2460 ลูอิสเสนอให้พิจารณาการใช้พันธะเคมี คู่อิเล็กตรอน. ในปี 1931 Hückelสมัคร ทฤษฎีควอนตัมเพื่ออธิบายคุณสมบัติของอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนทางเลือก ซึ่งเป็นแนวทางใหม่ในเคมีอินทรีย์ - เคมีควอนตัม ในปี 1933 Ingold ได้ทำการศึกษาจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาการแทนที่ที่อะตอมของคาร์บอนอิ่มตัว ซึ่งนำไปสู่การศึกษาจลนพลศาสตร์ของประเภทส่วนใหญ่ในวงกว้าง ปฏิกิริยาอินทรีย์เป็นเรื่องปกติที่จะนำเสนอประวัติของเคมีอินทรีย์ที่เกี่ยวข้องกับการค้นพบที่เกิดขึ้นในด้านโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์ แต่การนำเสนอดังกล่าวมีความเชื่อมโยงกับประวัติของเคมีโดยทั่วไปมากกว่า การพิจารณาประวัติเคมีอินทรีย์จากตำแหน่งนั้นน่าสนใจกว่ามาก ฐานวัสดุนั่นคือ วิชาจริงของการศึกษาเคมีอินทรีย์ ในยุคแรกๆ ของเคมีอินทรีย์ วิชาที่ศึกษา ส่วนใหญ่เป็นสสารที่มีต้นกำเนิดทางชีวภาพ ด้วยความจริงที่ว่าเคมีอินทรีย์เป็นหนี้ชื่อของมัน ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และวิชาการไม่หยุดนิ่ง และเมื่อเวลาผ่านไป ฐานวัสดุหลักของเคมีอินทรีย์กลายเป็นน้ำมันถ่านหิน ซึ่งถูกปล่อยออกมาในระหว่างการผลิตถ่านโค้กโดยการเผา ถ่านหินแข็ง. มันอยู่บนพื้นฐานของการแปรรูปน้ำมันถ่านหินที่การสังเคราะห์สารอินทรีย์หลักเกิดขึ้นเมื่อปลายศตวรรษที่ 19 ในช่วงทศวรรษที่ 50-60 มีการเปลี่ยนแปลงของการสังเคราะห์สารอินทรีย์หลักเป็น ฐานใหม่- น้ำมัน. จึงปรากฏ พื้นที่ใหม่เคมี-ปิโตรเคมี. ศักยภาพมหาศาลที่วางอยู่ในวัตถุดิบใหม่ทำให้เกิดความเจริญรุ่งเรืองในเคมีอินทรีย์และเคมีโดยทั่วไป การเกิดขึ้นและการพัฒนาอย่างเข้มข้นของสาขาวิชาเช่นเคมีพอลิเมอร์มีสาเหตุหลักมาจากฐานวัตถุดิบใหม่ ๆ แม้ว่าเคมีอินทรีย์สมัยใหม่ยังคงใช้วัตถุดิบจากแหล่งกำเนิดทางชีวภาพและน้ำมันดินถ่านหินเป็นฐานวัสดุ วัตถุดิบประเภทเคมีภัณฑ์มีน้อยเมื่อเทียบกับการกลั่นน้ำมัน การเปลี่ยนแปลงฐานวัสดุและวัตถุดิบของเคมีอินทรีย์มีสาเหตุหลักมาจากความเป็นไปได้ของการเพิ่มปริมาณการผลิต

การจำแนกประเภทของสารประกอบอินทรีย์

กฎและคุณสมบัติของการจัดหมวดหมู่:

การจำแนกประเภทขึ้นอยู่กับโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์ พื้นฐานของคำอธิบายโครงสร้างคือสูตรโครงสร้าง อะตอมของธาตุแสดงด้วยสัญลักษณ์ละตินตามที่ระบุไว้ในตารางธาตุเคมี (ตารางของ Mendeleev) พันธะไฮโดรเจนและอิเล็กตรอนขาดจะแสดงด้วยเส้นประ พันธะไอออนิกแสดงโดยการบ่งชี้ประจุของอนุภาคที่ประกอบกันเป็นโมเลกุล เนื่องจากโมเลกุลอินทรีย์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยไฮโดรเจน จึงมักไม่ระบุเมื่อแสดงโครงสร้าง ดังนั้นหากแสดงวาเลนซ์ไม่เพียงพอในโครงสร้างของอะตอมใดอะตอมหนึ่งอะตอมไฮโดรเจนหนึ่งอะตอมหรือมากกว่านั้นจะอยู่ใกล้อะตอมนี้อะตอมสามารถสร้างระบบวัฏจักรและอะโรมาติกได้

คลาสหลักของสารประกอบอินทรีย์

ไฮโดรคาร์บอนเป็นสารประกอบทางเคมีที่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนเท่านั้น ไฮโดรคาร์บอนแบ่งออกเป็นอะไซคลิกและคาร์โบไซคลิกทั้งนี้ขึ้นอยู่กับโทโพโลยีของโครงสร้างของโครงกระดูกคาร์บอน ขึ้นอยู่กับความหลากหลายของพันธะคาร์บอน-คาร์บอน ไฮโดรคาร์บอนแบ่งออกเป็นอิ่มตัว (อัลเคนหรืออิ่มตัว) ไม่มีพันธะหลายตัวในโครงสร้าง และไม่อิ่มตัวหรือไม่อิ่มตัว - ประกอบด้วยพันธะคู่และ/หรือสามพันธะอย่างน้อยหนึ่งพันธะ (อัลคีน แอลคีน ไดอีน ) . ในทางกลับกัน ไซคลิกไฮโดรคาร์บอนจะถูกแบ่งออกเป็นอะลิไซคลิก (มีสายเปิด) และไซโคลแอลเคน (จำกัดด้วยสายโซ่ปิด) อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน (ไม่อิ่มตัว มีวงจร) อะไซคลิก (โซ่เปิด) คาร์โบไซคลิก (โซ่ปิด)

ไม่จำกัด ไม่จำกัด ไม่จำกัด

ด้วยพันธะเดี่ยวด้วยพันธะคู่ด้วยพันธะสามด้วยพันธะคู่สองพันธะด้วยพันธะเดี่ยวด้วยวงแหวนเบนซีน

อนุกรมมีเทน (แอลเคน) อนุกรมเอทิลีน (แอลคีน) อนุกรมอะเซทิลีน (อัลไคน์) อนุกรมของไดอีนไฮโดรคาร์บอน อนุกรมของพอลิเมทิลีน (แนฟทีน) อนุกรมของเบนซีน (อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน หรือแอรีน) สารประกอบที่มีเฮเทอโรอะตอมในกลุ่มฟังก์ชัน - สารประกอบที่ อนุมูลคาร์บอน R ถูกผูกมัดกับหมู่ฟังก์ชัน โดยธรรมชาติของกลุ่มการทำงานแบ่งออกเป็น:

แอลกอฮอล์, ฟีนอล. แอลกอฮอล์ (แอลกอฮอล์เลิกใช้, แอลกอฮอล์ในภาษาอังกฤษ; จากภาษาละติน spiritus - วิญญาณ) เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีหมู่ไฮดรอกซิลหนึ่งหมู่ขึ้นไป (ไฮดรอกซิล, −OH) เชื่อมต่อโดยตรงกับอะตอมของคาร์บอนที่อิ่มตัว (อยู่ในสถานะของการผสมข้ามพันธุ์ sp³) แอลกอฮอล์ถือได้ว่าเป็นอนุพันธ์ของน้ำ (H-O-H) ซึ่งไฮโดรเจน 1 อะตอมจะถูกแทนที่ด้วยหมู่ฟังก์ชันอินทรีย์: R-O-H ในศัพท์เฉพาะของ IUPAC สำหรับสารประกอบที่ กลุ่มไฮดรอกซิลเชื่อมโยงกับอะตอมของคาร์บอนที่ไม่อิ่มตัว (sp2 ไฮบริด) ขอแนะนำให้ใช้ชื่อ "enols" (ไฮดรอกซิลที่เชื่อมโยงกับพันธะไวนิล C=C) และ "ฟีนอล" (ไฮดรอกซิลที่เชื่อมโยงกับเบนซินหรือวงแหวนอะโรมาติกอื่นๆ)

อีเทอร์ (อีเทอร์) เป็นสารอินทรีย์ที่มีสูตร R-O-R1 โดยที่ R และ R1 เป็นอนุมูลไฮโดรคาร์บอน ต้องคำนึงว่ากลุ่มดังกล่าวอาจเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มฟังก์ชันอื่นๆ ของสารประกอบที่ไม่ใช่อีเทอร์อย่างง่าย (เช่น สารประกอบอินทรีย์ที่มีออกซิเจน)

เอสเทอร์ (เอสเทอร์) - อนุพันธ์ของกรดออกโซ (ทั้งคาร์บอกซิลิกและแร่ธาตุ) RkE (= O) ล. (OH) ม., (ล. ≠ 0) ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์จากการแทนที่อะตอมไฮโดรเจนของไฮดรอกซิล -OH ฟังก์ชันกรดต่อไฮโดรคาร์บอนตกค้าง (อะลิฟาติก, อัลคีนิล, อะโรมาติกหรือเฮเทอโรอะโรมาติก); ยังถือเป็นอนุพันธ์ของอะซิลของแอลกอฮอล์ด้วย ในระบบการตั้งชื่อ IUPAC สำหรับ เอสเทอร์ยังรวมถึงอนุพันธ์ของอะซิลของสารอะนาล็อกของแอลกอฮอล์ (chalcogenide analogs) ของแอลกอฮอล์ (thiols, selenols และเทลลูรอล) แตกต่างจาก อีเธอร์ซึ่งอนุมูลไฮโดรคาร์บอนสองอนุมูลเชื่อมต่อกันด้วยอะตอมออกซิเจน (R1-O-R2)

สารประกอบที่มีหมู่คาร์บอนิล

อัลดีไฮด์ (จากภาษาละติน แอลกอฮอล์ดีไฮโดรจีเนทัม - แอลกอฮอล์ปราศจากไฮโดรเจน) - กลุ่มของสารประกอบอินทรีย์ที่มีกลุ่มคาร์บอนิล (C \u003d O) ที่มีองค์ประกอบแทนอัลคิลหรืออะริลหนึ่งตัว

คีโตนเป็นสารอินทรีย์ในโมเลกุลที่หมู่คาร์บอนิลจับกับอนุมูลไฮโดรคาร์บอนสองอนุมูล สูตรทั่วไปของคีโตน: R1–CO–R2 การมีอยู่ของอะตอมของคาร์บอนสองอะตอมในคีโตนที่ถูกผูกมัดโดยตรงกับหมู่คาร์บอนิลทำให้พวกมันแตกต่างจากกรดคาร์บอกซิลิกและอนุพันธ์ของพวกมัน เช่นเดียวกับอัลดีไฮด์

ควิโนนเป็นไซโคลเฮกซาไดอีโนนที่เชื่อมเข้าด้วยกันอย่างสมบูรณ์และอะนาลอกที่เชื่อมเข้าด้วยกัน ควิโนนมีสองประเภท: พารา-ควิโนนที่มีการจัดเรียงตัวของหมู่คาร์บอนิล (1,4-ควิโนน) และออร์โท-ควิโนนที่มีการจัดเรียงตัวของหมู่คาร์บอนิล (1,2-ควิโนน) เนื่องจากความสามารถในการรีดิวซ์เป็นไดไฮดริกฟีนอลได้ อนุพันธ์ของพารา-ควิโนนบางชนิดจึงมีส่วนร่วมในกระบวนการออกซิเดชันทางชีวภาพในรูปของโคเอนไซม์ของออกซิโดรีดักเตสจำนวนหนึ่ง

สารประกอบที่มีหมู่คาร์บอกซิล (กรดคาร์บอกซิลิก เอสเทอร์)

สารประกอบอินทรีย์โลหะ

เฮเทอโรไซคลิก - มีเฮเทอโรอะตอมในองค์ประกอบของวงแหวน พวกมันแตกต่างกันในจำนวนอะตอมในวัฏจักรในประเภทของเฮเทอโรอะตอมในจำนวนเฮเทอโรอะตอมในวัฏจักร

แหล่งกำเนิดอินทรีย์ - ตามกฎแล้วสารประกอบของโครงสร้างที่ซับซ้อนมากมักจะอยู่ในสารอินทรีย์หลายประเภทพร้อมกันซึ่งมักจะเป็นโพลิเมอร์ ด้วยเหตุนี้จึงจำแนกประเภทได้ยากและแยกออกจากกันในชั้นของสารที่แยกจากกัน

โพลิเมอร์เป็นสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลใหญ่มากซึ่งประกอบด้วยชิ้นส่วนที่ทำซ้ำเป็นระยะ - หน่วยโมโนเมอร์

โครงสร้างของโมเลกุลอินทรีย์

โมเลกุลของสารอินทรีย์ส่วนใหญ่เกิดจากพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้ว CC หรือโควาเลนต์มีขั้ว ประเภท C-O, ซี-เอ็น, ซี-ฮัล. ตามทฤษฎีออกเตตของลิวอิสและคอสเซล โมเลกุลจะเสถียรถ้าวงโคจรรอบนอกของอะตอมทั้งหมดถูกเติมจนเต็ม ธาตุต่างๆ เช่น C, N, O, ฮาโลเจนต้องการอิเล็กตรอน 8 ตัวเพื่อเติมเวเลนต์ออร์บิทัลรอบนอก ไฮโดรเจนต้องการอิเล็กตรอนเพียง 2 ตัว ความเป็นขั้วอธิบายได้จากการเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่นของอิเล็กตรอนไปยังอะตอมที่มีประจุไฟฟ้าลบมากขึ้น

ทฤษฎีคลาสสิกของพันธะเวเลนซ์ไม่สามารถอธิบายพันธะทุกประเภทที่มีอยู่ในสารประกอบอินทรีย์ได้ ดังนั้นทฤษฎีสมัยใหม่จึงใช้วิธีของออร์บิทัลระดับโมเลกุลและวิธีทางเคมีควอนตัม

โครงสร้าง อินทรียฺวัตถุ

คุณสมบัติของสารอินทรีย์นั้นไม่ได้ถูกกำหนดโดยโครงสร้างของโมเลกุลเท่านั้น แต่ยังพิจารณาจากจำนวนและลักษณะของการมีปฏิสัมพันธ์กับโมเลกุลที่อยู่ใกล้เคียง ตลอดจนการจัดเรียงเชิงพื้นที่ซึ่งกันและกัน ชัดเจนที่สุด ปัจจัยเหล่านี้แสดงให้เห็นในความแตกต่างของคุณสมบัติของสารในสถานะการรวมตัวที่แตกต่างกัน ดังนั้น สารที่ทำปฏิกิริยาได้ง่ายในรูปของก๊าซอาจไม่ทำปฏิกิริยาในรูปของก๊าซเลย สถานะของแข็งหรือนำไปสู่ผลิตภัณฑ์อื่นๆ

ในสารอินทรีย์ที่เป็นของแข็งซึ่งปัจจัยเหล่านี้เด่นชัดที่สุด ผลึกอินทรีย์และวัตถุอสัณฐานมีความโดดเด่น คำอธิบายของพวกเขาเกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์ของ "เคมีสถานะของแข็งอินทรีย์" ซึ่งเป็นรากฐานที่เกี่ยวข้องกับชื่อของนักฟิสิกส์ - นักผลึกศาสตร์ชาวโซเวียต A.I. Kitaigorodsky ตัวอย่างสารอินทรีย์ที่มีประโยชน์ ของแข็ง- สารเรืองแสงอินทรีย์ โพลิเมอร์ต่างๆ เซ็นเซอร์ ตัวเร่งปฏิกิริยา ตัวนำไฟฟ้า แม่เหล็ก ฯลฯ

คุณสมบัติของปฏิกิริยาอินทรีย์

ที่ ปฏิกิริยาอนินทรีย์มักจะมีไอออนเข้ามาเกี่ยวข้อง พวกมันผ่านอย่างรวดเร็วและไปสิ้นสุดที่อุณหภูมิห้อง ความไม่ต่อเนื่องมักเกิดขึ้นในปฏิกิริยาอินทรีย์ พันธะโควาเลนต์ด้วยการก่อตัวของสิ่งใหม่ ตามกฎแล้ว กระบวนการเหล่านี้ต้องการเงื่อนไขพิเศษ: อุณหภูมิที่แน่นอน เวลาในการทำปฏิกิริยา และมักจะมีตัวเร่งปฏิกิริยาอยู่ โดยปกติแล้วไม่ใช่ปฏิกิริยาเดียว แต่หลายปฏิกิริยาเกิดขึ้นพร้อมกัน ดังนั้นผลผลิตของสารเป้าหมายจึงมักไม่เกิน 50% ดังนั้นเมื่อแสดงปฏิกิริยาอินทรีย์จะไม่ใช้สมการ แต่จะใช้โครงร่างโดยไม่ต้องคำนวณปริมาณสารสัมพันธ์

ปฏิกิริยาสามารถมาก วิธีที่ซับซ้อนและในหลายขั้นตอน ไม่จำเป็นว่าจะต้องแสดงปฏิกิริยาอย่างมีเงื่อนไขในโครงร่าง Carbocations R+, carbanions R−, อนุมูล R·, carbenes CX2, อนุมูลไอออนบวก, อนุมูลแอนไอออน และสปีชีส์ที่ว่องไวหรือไม่เสถียรอื่นๆ ซึ่งมักจะมีชีวิตอยู่เพียงเสี้ยววินาที สามารถปรากฏเป็นสารประกอบขั้นกลางได้ คำอธิบายโดยละเอียดของการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดที่เกิดขึ้นในระดับโมเลกุลระหว่างปฏิกิริยาเรียกว่า กลไกปฏิกิริยา ปฏิกิริยาถูกจัดประเภทขึ้นอยู่กับวิธีการแตกและสร้างพันธะ วิธีการกระตุ้นปฏิกิริยา และความเป็นโมเลกุลของมัน

การกำหนดโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์

ตลอดการมีอยู่ของเคมีอินทรีย์ในฐานะวิทยาศาสตร์ ภารกิจสำคัญคือการกำหนดโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์ ซึ่งหมายถึงการค้นหาว่าอะตอมใดเป็นส่วนหนึ่งของสารประกอบ อะตอมเหล่านี้เชื่อมต่อกันในลำดับใด และพวกมันอยู่ในอวกาศได้อย่างไร

มีหลายวิธีในการแก้ปัญหาเหล่านี้

การวิเคราะห์องค์ประกอบ ประกอบด้วยความจริงที่ว่าสารสลายตัวเป็นโมเลกุลที่ง่ายขึ้นโดยจำนวนที่เป็นไปได้ที่จะกำหนดจำนวนอะตอมที่ประกอบกันเป็นสารประกอบ การใช้วิธีนี้เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างลำดับของพันธะระหว่างอะตอม มักใช้เพื่อยืนยันโครงสร้างที่เสนอเท่านั้น

อินฟราเรดสเปกโทรสโกปีและรามันสเปกโทรสโกปี (IR spectroscopy and Raman spectroscopy). สารทำปฏิกิริยากับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (แสง) ของช่วงอินฟราเรด (สังเกตการดูดกลืนใน IR สเปกโทรสโกปี และสังเกตการกระเจิงของรังสีในรามานสเปกโทรสโกปี) แสงนี้เมื่อถูกดูดซับจะกระตุ้นระดับการสั่นและการหมุนของโมเลกุล ข้อมูลอ้างอิงคือจำนวน ความถี่ และความเข้มของการสั่นของโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของโมเมนต์ไดโพล (IR สเปกโทรสโกปี) หรือความสามารถในการเกิดโพลาไรซ์ (รามัน สเปกโทรสโกปี) วิธีการต่างๆ ช่วยให้คุณสร้างการมีอยู่ของกลุ่มการทำงานบางอย่างในโมเลกุล มักใช้เพื่อยืนยันตัวตนของสารทดสอบกับสารที่ทราบอยู่แล้วโดยการเปรียบเทียบสเปกตรัม

แมสสเปกโทรสโกปี. สารภายใต้เงื่อนไขบางประการ (การกระทบของอิเล็กตรอน การแตกตัวเป็นไอออนของสารเคมี ฯลฯ) จะถูกแปลงเป็นไอออนโดยไม่สูญเสียอะตอม (ไอออนของโมเลกุล) และสูญเสีย (การแยกส่วน) ช่วยให้คุณกำหนดน้ำหนักโมเลกุลและบางครั้งช่วยให้คุณสร้างกลุ่มการทำงานต่างๆ

วิธีนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ (NMR) มันขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ของนิวเคลียสซึ่งมีโมเมนต์แม่เหล็ก (สปิน) ของตัวเองและถูกวางไว้ในสนามแม่เหล็กคงที่ภายนอก โดยมีการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความถี่วิทยุ หนึ่งในวิธีการหลักที่สามารถใช้ในการกำหนดโครงสร้างทางเคมี วิธีการนี้ยังใช้ในการศึกษาโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุล การเปลี่ยนแปลงของโมเลกุล ขึ้นอยู่กับนิวเคลียสที่ทำปฏิกิริยากับรังสี ตัวอย่างเช่น วิธีการของโปรตอนแมกเนติกเรโซแนนซ์ (PMR) ให้คุณกำหนดตำแหน่งของอะตอมไฮโดรเจน 1H ในโมเลกุล วิธี 19F NMR ให้คุณระบุการมีอยู่และตำแหน่งของอะตอมฟลูออรีนในโมเลกุล วิธี 31P NMR ช่วยให้คุณระบุการมีอยู่ ตำแหน่ง และสถานะเวเลนซ์ของอะตอมฟอสฟอรัสในโมเลกุล วิธี 13C NMR ช่วยให้คุณกำหนดจำนวนและประเภทของอะตอมของคาร์บอนในโมเลกุลได้ ใช้ศึกษารูปร่างของโครงคาร์บอนของโมเลกุล

ซึ่งแตกต่างจากสามวิธีแรก วิธีสุดท้ายใช้ไอโซโทปรองของธาตุ เนื่องจากนิวเคลียสของไอโซโทปคาร์บอนหลัก 12C มีการหมุนเป็นศูนย์และไม่สามารถสังเกตได้ด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กนิวเคลียร์ เช่นเดียวกับนิวเคลียส 16O เท่านั้น ไอโซโทปธรรมชาติออกซิเจน วิธีอัลตราไวโอเลตสเปกโทรสโกปี (UV spectroscopy) หรือ Electronic transition spectroscopy วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับการดูดกลืนรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในรังสีอัลตราไวโอเลตและบริเวณที่มองเห็นได้ของสเปกตรัมระหว่างการเปลี่ยนแปลงของอิเล็กตรอนในโมเลกุลจากระดับที่เต็มไปด้านบนจนถึงระดับว่าง (การกระตุ้นของโมเลกุล) ส่วนใหญ่มักใช้เพื่อกำหนดสถานะและลักษณะของระบบ conjugated π- การวิเคราะห์ทางเคมี. พวกเขาอนุญาตให้กำหนดสถานะของกลุ่มการทำงานบางกลุ่มโดยปฏิกิริยาเคมีเฉพาะซึ่งสามารถแก้ไขได้ด้วยสายตาหรือใช้วิธีอื่น

ตามกฎแล้ววิธีการที่อธิบายไว้ข้างต้นนั้นเพียงพอที่จะกำหนดโครงสร้างของสารที่ไม่รู้จัก

มีคนไม่กี่คนที่คิดถึงบทบาทของเคมีอินทรีย์ในชีวิต คนทันสมัย. แต่มันใหญ่มากเป็นการยากที่จะประเมินค่าสูงไป ตั้งแต่เช้าเมื่อคน ๆ หนึ่งตื่นขึ้นและไปล้างตัวและจนถึงตอนเย็นเมื่อเขาเข้านอนเขาจะมาพร้อมกับผลิตภัณฑ์เคมีอินทรีย์ตลอดเวลา แปรงสีฟัน, เสื้อผ้า, กระดาษ, เครื่องสำอาง, เฟอร์นิเจอร์และของตกแต่งภายในและอื่น ๆ อีกมากมาย - เธอให้ทั้งหมดนี้กับเรา แต่เมื่อทุกอย่างแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง และไม่ค่อยมีใครรู้เรื่องเคมีอินทรีย์

ให้เราพิจารณาว่าประวัติของการพัฒนาเคมีอินทรีย์พัฒนาขึ้นในแต่ละขั้นตอนอย่างไร

1. ระยะเวลาของการพัฒนาจนถึงศตวรรษที่ 14 เรียกว่าเกิดขึ้นเอง

2. ศตวรรษที่ XV - XVII - จุดเริ่มต้นของการพัฒนาหรือ, เคมีบำบัด, การเล่นแร่แปรธาตุ

3. ศตวรรษที่ XVIII - XIX - การครอบงำของทฤษฎีการมีชีวิตชีวา

4. ศตวรรษที่ XIX - XX - การพัฒนาอย่างเข้มข้นขั้นตอนทางวิทยาศาสตร์

จุดเริ่มต้นหรือขั้นตอนที่เกิดขึ้นเองในการก่อตัวของเคมีของสารประกอบอินทรีย์

ช่วงเวลานี้บ่งบอกถึงต้นกำเนิดของแนวคิดเคมีต้นกำเนิด และต้นกำเนิดย้อนกลับไปที่ โรมโบราณและอียิปต์ซึ่งผู้อยู่อาศัยที่มีความสามารถมากเรียนรู้ที่จะสกัดวัตถุและเสื้อผ้าเพื่อระบายสีจากวัตถุดิบธรรมชาติ - ใบและลำต้นของพืช พวกมันเป็นสีครามทำให้ร่ำรวย สีฟ้า, และ alizorin ซึ่งวาดทุกอย่างอย่างแท้จริงด้วยเฉดสีส้มและแดงที่ฉ่ำและน่าดึงดูด ผู้อาศัยที่ว่องไวผิดปกติจากหลายเชื้อชาติในเวลาเดียวกันยังได้เรียนรู้วิธีรับน้ำส้มสายชูทำเครื่องดื่มแอลกอฮอล์จากน้ำตาลและสารที่มีแป้งจากพืช

เป็นที่ทราบกันดีว่าผลิตภัณฑ์ที่ใช้กันมากในช่วงประวัติศาสตร์นี้คือไขมันสัตว์ เรซิน และน้ำมันพืช ซึ่งใช้โดยหมอและพ่อครัว และยังมีการใช้พิษต่าง ๆ อย่างหนาแน่นเป็นอาวุธหลักในการมีความสัมพันธ์ระหว่างกัน สารทั้งหมดเหล่านี้เป็นผลิตภัณฑ์เคมีอินทรีย์

แต่น่าเสียดายที่ไม่มีแนวคิดของ "เคมี" และไม่มีการศึกษาสารเฉพาะเพื่อชี้แจงคุณสมบัติและองค์ประกอบ นั่นเป็นเหตุผล ระยะเวลาที่กำหนดและเรียกว่าเป็นธรรมชาติ การค้นพบทั้งหมดเป็นการสุ่มและไม่ได้มีวัตถุประสงค์ที่สำคัญในชีวิตประจำวัน สิ่งนี้ดำเนินต่อไปจนถึงศตวรรษหน้า

ช่วงเวลาไอโตรเคมีเป็นจุดเริ่มต้นที่ดีของการพัฒนา

ในศตวรรษที่ 16-17 ความคิดโดยตรงเกี่ยวกับเคมีในฐานะวิทยาศาสตร์เริ่มปรากฏขึ้น ด้วยผลงานของนักวิทยาศาสตร์ในเวลานั้นทำให้ได้รับสารอินทรีย์บางชนิดอุปกรณ์ที่ง่ายที่สุดสำหรับการกลั่นและการระเหิดของสารถูกประดิษฐ์ขึ้นใช้อุปกรณ์เคมีพิเศษในการบดสารแยกผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติออกเป็นส่วนผสม

ทิศทางหลักของการทำงานในเวลานั้นคือยา ความปรารถนาที่จะได้รับยาที่จำเป็นนำไปสู่การสกัดน้ำมันหอมระเหยและวัตถุดิบอื่น ๆ จากพืช ดังนั้น Karl Scheele จึงได้รับกรดอินทรีย์จากวัสดุจากพืช:

• แอปเปิ้ล;
• มะนาว;
• กระเทียม;
• นม;
• ออกซาลิก

นักวิทยาศาสตร์ใช้เวลา 16 ปีในการศึกษาพืชและแยกกรดเหล่านี้ (ตั้งแต่ปี 1769 ถึง 1785) นี่คือจุดเริ่มต้นของการพัฒนา มีการวางรากฐานของเคมีอินทรีย์ซึ่งถูกกำหนดโดยตรงและตั้งชื่อในภายหลังว่าเป็นสาขาหนึ่งของเคมี ( ต้นวันที่ 18ศตวรรษ).

ในช่วงเดียวกันของยุคกลาง G. F. Ruel ได้แยกผลึกกรดยูริกออกจากยูเรีย นักเคมีคนอื่นๆ ได้กรดซัคซินิกจากอำพัน กรดทาร์ทาริก วิธีการกลั่นแบบแห้งของวัตถุดิบจากพืชและสัตว์ ซึ่งใช้กรดอะซิติก ไดเอทิลอีเทอร์ และแอลกอฮอล์จากไม้

นี่เป็นจุดเริ่มต้นของการพัฒนาอย่างเข้มข้นของอุตสาหกรรมเคมีอินทรีย์ในอนาคต

Vis Vitalis หรือ "พลังชีวิต"

ศตวรรษที่ XVIII - XIX สำหรับเคมีอินทรีย์นั้นมีสองเท่า: ในแง่หนึ่งก็คือ ทั้งเส้นการค้นพบที่สำคัญยิ่ง ในทางกลับกัน เป็นเวลานานแล้วที่การเติบโตและการสะสมความรู้ที่จำเป็นและความคิดที่ถูกต้องถูกขัดขวางโดยทฤษฎีที่ครอบงำของสิ่งมีชีวิต

ทฤษฎีนี้ถูกนำมาใช้และกำหนดให้เป็นทฤษฎีหลักโดย Jens Jacobs Berzelius ซึ่งในขณะเดียวกันก็ได้ให้คำจำกัดความของเคมีอินทรีย์ ( ปีที่แน่นอนไม่ทราบทั้ง 1807 หรือ 1808) ตามบทบัญญัติของทฤษฎีนี้ สารอินทรีย์สามารถก่อตัวขึ้นได้เฉพาะในสิ่งมีชีวิต (พืชและสัตว์ รวมทั้งมนุษย์) เนื่องจากมีเพียงสิ่งมีชีวิตเท่านั้นที่มี "พลังชีวิต" พิเศษที่ช่วยให้สามารถผลิตสารเหล่านี้ได้ ในขณะที่จาก สารอนินทรีย์เป็นไปไม่ได้เลยที่จะได้มาซึ่งสารอินทรีย์เนื่องจากเป็นผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต ไม่ติดไฟ โดยปราศจากสิ่งมีชีวิต

นักวิทยาศาสตร์คนเดียวกันเสนอการจัดประเภทครั้งแรกของสารประกอบทั้งหมดที่รู้จักกันในเวลานั้นเป็นอนินทรีย์ (ไม่มีชีวิต สสารทั้งหมด เช่น น้ำและเกลือ) และอินทรีย์ (มีชีวิต เช่น น้ำมันมะกอกและน้ำตาล) Berzelius เป็นคนแรกที่ระบุว่าเคมีอินทรีย์คืออะไร คำจำกัดความฟังดูเหมือนเป็น: นี่คือสาขาวิชาเคมีที่ศึกษาสารที่แยกได้จากสิ่งมีชีวิต

ในช่วงเวลานี้ นักวิทยาศาสตร์ดำเนินการเปลี่ยนสารอินทรีย์เป็นสารอนินทรีย์ได้อย่างง่ายดาย เช่น ในระหว่างการเผาไหม้ อย่างไรก็ตาม ไม่มีใครทราบเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการแปลงย้อนกลับ

ชะตากรรมยินดีที่จะกำจัดเพื่อให้เป็นนักเรียนของ Jens Berzelius, Friedrich Wehler ซึ่งมีส่วนทำให้ทฤษฎีของอาจารย์ของเขาเริ่มล่มสลาย

นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันทำงานเกี่ยวกับสารประกอบไซยาไนด์ และในการทดลองครั้งหนึ่งของเขา เขาได้รับผลึกที่คล้ายกับกรดยูริก ผลจากการวิจัยอย่างรอบคอบมากขึ้น เขาเชื่อมั่นว่าเขาสามารถรับสารอินทรีย์จากอนินทรีย์ได้จริงๆ โดยไม่ต้องอาศัยวิตาลิส ไม่ว่า Berzelius จะสงสัยแค่ไหน เขาก็ต้องยอมรับความจริงที่เถียงไม่ได้นี้ ดังนั้นการโจมตีครั้งแรกเพื่อมุมมองที่มีชีวิตชีวาจึงถูกจัดการ ประวัติความเป็นมาของการพัฒนาเคมีอินทรีย์เริ่มได้รับแรงผลักดัน

ชุดของการค้นพบที่ทำลายพลังชีวิต

ความสำเร็จของ Wöhler เป็นแรงบันดาลใจให้กับนักเคมีในศตวรรษที่ 18 ดังนั้นการทดสอบและการทดลองอย่างแพร่หลายจึงเริ่มขึ้นเพื่อให้ได้สารอินทรีย์ในสภาพเทียม การสังเคราะห์ดังกล่าวซึ่งมีความเด็ดขาดและ ค่าสูงสุดมีการทำหลายอย่าง

1. 1845 - Adolf Kolbe ซึ่งเป็นลูกศิษย์ของ Wehler ได้รับกรดอะซิติกซึ่งเป็นสารอินทรีย์จากสารอนินทรีย์อย่างง่าย C, H 2, O 2 โดยการสังเคราะห์แบบสมบูรณ์หลายขั้นตอน
2. 1812 Konstantin Kirchhoff สังเคราะห์กลูโคสจากแป้งและกรด
3. 1820 Henri Braconไม่ได้ทำให้โปรตีนเสียสภาพด้วยกรด จากนั้นจึงบำบัดส่วนผสมด้วยกรดไนตริก และได้รับกรดอะมิโนชนิดแรกจากทั้งหมด 20 ชนิดที่สังเคราะห์ขึ้นในภายหลัง - ไกลซีน
4. 1809 Michel Chevrel ศึกษาองค์ประกอบของไขมัน โดยพยายามแยกไขมันออกเป็นส่วนประกอบ เป็นผลให้เขาได้รับกรดไขมันและกลีเซอรีน 1854 Jean Berthelot ยังคงทำงานของ Chevrel และกลีเซอรีนที่อุ่นด้วยผลลัพธ์ที่ได้ - ไขมันที่ทำซ้ำโครงสร้างของสารประกอบตามธรรมชาติ ในอนาคตเขาได้รับไขมันและน้ำมันอื่น ๆ ซึ่งมีโครงสร้างโมเลกุลค่อนข้างแตกต่างจากคู่ตามธรรมชาติ นั่นคือเขาได้พิสูจน์ความเป็นไปได้ที่จะได้รับสารประกอบอินทรีย์ใหม่ที่มีความสำคัญอย่างยิ่งใน สภาพห้องปฏิบัติการ.
5. J. Berthelot สังเคราะห์มีเทนจากไฮโดรเจนซัลไฟด์ (H 2 S) และคาร์บอนไดซัลไฟด์ (CS 2)
6. 1842 Zinin สามารถสังเคราะห์ aniline ซึ่งเป็นสีย้อมจาก nitrobenzene ในอนาคตเขาได้รับสีย้อมสวรรค์จำนวนหนึ่ง
7. A. ไบเออร์สร้างห้องปฏิบัติการของเขาเอง ซึ่งเขามีส่วนร่วมในการสังเคราะห์สีย้อมอินทรีย์ที่คล้ายกับสีธรรมชาติอย่างแข็งขันและประสบความสำเร็จ: อะลิซาริน อินดิโก้ แอนโทรควิโนน แซนทีน
8. การสังเคราะห์ไนโตรกลีเซอรีนในปี ค.ศ. 1846 โดยนักวิทยาศาสตร์ Sobrero นอกจากนี้เขายังได้พัฒนาทฤษฎีประเภทต่างๆ ซึ่งกล่าวว่าสารมีความคล้ายคลึงกับสารอนินทรีย์บางชนิดและสามารถรับได้โดยการแทนที่อะตอมของไฮโดรเจนในโครงสร้าง
9. พ.ศ. 2404 A. M. Butlerov สังเคราะห์สารหวานจากฟอร์มาลิน นอกจากนี้เขายังได้กำหนดบทบัญญัติของทฤษฎีโครงสร้างทางเคมีของสารประกอบอินทรีย์ซึ่งมีความเกี่ยวข้องจนถึงทุกวันนี้

การค้นพบทั้งหมดนี้กำหนดหัวข้อของเคมีอินทรีย์ - คาร์บอนและสารประกอบของมัน การค้นพบเพิ่มเติมมุ่งเป้าไปที่การศึกษากลไกของปฏิกิริยาเคมีในสารอินทรีย์ การสร้างธรรมชาติของปฏิกิริยาทางอิเล็กทรอนิกส์ และการตรวจสอบโครงสร้างของสารประกอบ

ครึ่งหลังของศตวรรษที่ XIX และ XX - เวลาแห่งการค้นพบสารเคมีทั่วโลก

ประวัติของการพัฒนาเคมีอินทรีย์มีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ผลงานของนักวิทยาศาสตร์หลายคนเกี่ยวกับกลไกของกระบวนการภายในของโมเลกุล ในปฏิกิริยา และระบบต่างๆ ได้ให้ผลลัพธ์ที่เป็นประโยชน์ ดังนั้น ในปี 1857 Friedrich Kekule ได้พัฒนาทฤษฎีของความจุ นอกจากนี้เขายังเป็นผู้มีบุญที่ยิ่งใหญ่ที่สุด - การค้นพบโครงสร้างของโมเลกุลเบนซีน ในเวลาเดียวกัน A. M. Butlerov ได้กำหนดบทบัญญัติของทฤษฎีโครงสร้างของสารประกอบซึ่งเขาได้ระบุถึง tetravalence ของคาร์บอนและปรากฏการณ์ของการมีอยู่ของ isomerism และ isomers

V. V. Markovnikov และ A. M. Zaitsev เจาะลึกการศึกษากลไกของปฏิกิริยาในสารอินทรีย์และกำหนดกฎหลายข้อที่อธิบายและยืนยันกลไกเหล่านี้ ในปี พ.ศ. 2416 - 2418 I. Wislicenus, van't Hoff และ Le Bel ศึกษาการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของอะตอมในโมเลกุล ค้นพบการมีอยู่ของสเตอริโอไอโซเมอร์ และกลายเป็นผู้ก่อตั้งวิทยาศาสตร์ทั้งหมด - สเตอริโอเคมี เยอะ ผู้คนที่หลากหลายเข้ามามีส่วนร่วมในการสร้างแปลงเกษตรอินทรีย์ที่เรามีอยู่ในปัจจุบัน ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์เคมีอินทรีย์จึงสมควรได้รับความสนใจ

ปลายศตวรรษที่ 19 และ 20 เป็นช่วงเวลาแห่งการค้นพบทั่วโลกในด้านเภสัชกรรม อุตสาหกรรมสีและสารเคลือบเงา และเคมีควอนตัม พิจารณาการค้นพบที่ให้ ค่าสูงสุดเคมีอินทรีย์

1. 1881 M. Conrad และ M. Gudzeit ได้สังเคราะห์ยาชา กรด veronal และ salicylic
2. พ.ศ. 2426 แอล คนอร์ได้รับยาลดไข้
3. พ.ศ. 2427 F. Stoll ได้รับปิรามิด
4. พ.ศ. 2412 พี่น้องตระกูลไฮแอทได้รับเส้นใยประดิษฐ์ชิ้นแรก
5. 1884 D. Eastman สังเคราะห์ฟิล์มถ่ายภาพเซลลูลอยด์
6. พ.ศ. 2433 ได้รับเส้นใยทองแดงแอมโมเนียที่เสื่อมสภาพ
7. พ.ศ. 2434 Ch. Cross และเพื่อนร่วมงานได้รับวิสโคส
8. พ.ศ. 2440 F. Miescher และ Buchner ก่อตั้งทฤษฎี (การหมักแบบไม่ใช้เซลล์และเอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพถูกค้นพบ)
9. พ.ศ. 2440 เอฟ. มิเชอร์ค้นพบ กรดนิวคลีอิก.
10. ต้นศตวรรษที่ 20 - เคมีใหม่ของสารประกอบออร์กาโนเอลิเมนต์
11. พ.ศ. 2460 ลูอิสค้นพบลักษณะทางอิเล็กทรอนิกส์ของพันธะเคมีในโมเลกุล
12. 1931 Hückel เป็นผู้ก่อตั้งกลไกควอนตัมในวิชาเคมี
13. พ.ศ.2474-2476 ไลมุส พอลลิ่ง ยืนยันทฤษฎีของเรโซแนนซ์ และต่อมา พนักงานของเขาได้เปิดเผยสาระสำคัญของทิศทางในปฏิกิริยาเคมี
14. 2479 ไนลอนสังเคราะห์
15. พ.ศ.2473-2483 A. E. Arbuzov ก่อให้เกิดการพัฒนาสารประกอบออร์กาโนฟอสฟอรัส ซึ่งเป็นพื้นฐานในการผลิตพลาสติก ยารักษาโรค และยาฆ่าแมลง
16. 1960 นักวิชาการ Nesmeyanov และนักเรียนของเขาสร้างอาหารสังเคราะห์ขึ้นเป็นครั้งแรกในห้องปฏิบัติการ
17. 1963 Du Vigne ได้รับอินซูลิน ซึ่งเป็นความก้าวหน้าอย่างมากในด้านการแพทย์
18. พ.ศ. 2511 เอช. จี. โครานาชาวอินเดียได้รับยีนอย่างง่ายซึ่งช่วยในการถอดรหัสรหัสพันธุกรรม

ดังนั้น ความสำคัญของเคมีอินทรีย์ในชีวิตของผู้คนจึงเป็นเรื่องใหญ่โต พลาสติก, โพลิเมอร์, เส้นใย, สีและสารเคลือบเงา, ยาง, ยาง, วัสดุพีวีซี, โพรพิลีนและโพลีเอทิลีนและสารสมัยใหม่อื่น ๆ อีกมากมายโดยที่วันนี้เป็นไปไม่ได้เลยที่จะจินตนาการ ชีวิตที่เป็นไปได้มาไกลในการค้นพบของพวกเขา นักวิทยาศาสตร์หลายร้อยคนได้ทุ่มเททำงานอย่างอุตสาหะเป็นเวลาหลายปีเพื่อสร้างประวัติศาสตร์ร่วมกันของการพัฒนาเคมีอินทรีย์

ระบบสมัยใหม่ของสารประกอบอินทรีย์

จากการเดินทางในเส้นทางที่ยาวไกลและยากลำบากในการพัฒนา เคมีอินทรีย์จึงไม่หยุดนิ่งในทุกวันนี้ รู้จักสารประกอบมากกว่า 10 ล้านชนิด และจำนวนนี้เพิ่มขึ้นทุกปี ดังนั้นจึงมีโครงสร้างที่เป็นระบบของการจัดเรียงสารที่เคมีอินทรีย์มอบให้เรา การจำแนกประเภทของสารประกอบอินทรีย์แสดงในตาราง

คลาสการเชื่อมต่อ	คุณสมบัติโครงสร้าง	สูตรทั่วไป
ไฮโดรคาร์บอน (ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนและไฮโดรเจนเท่านั้น)	อิ่มตัว (เฉพาะซิกม่าเซนต์); ไม่อิ่มตัว (sigma และ pi St.); วัฏจักร; เป็นวงจร	แอลคาเนส C n H 2n+2; อัลคีน, ไซโคลแอลเคน C n H 2n; อัลไคน์, อัลคาดีน C n H 2n-2; อารีน่า ซี 6 เอช 2เอ็น-6.
สารที่มีเฮเทอโรอะตอมต่างกันในกลุ่มหลัก	ฮาโลเจน; กลุ่ม OH (แอลกอฮอล์และฟีนอล); จัดกลุ่ม R-O-R
สารประกอบคาร์บอนิล	อัลดีไฮด์; คีโตน; ควิโนน	RC(H)=ต
สารประกอบที่มีหมู่คาร์บอกซิล	กรดคาร์บอกซิลิก เอสเทอร์
สารประกอบที่มีกำมะถัน ไนโตรเจน หรือฟอสฟอรัสอยู่ในโมเลกุล	เป็นวัฏจักรหรือวัฏจักรก็ได้	-
สารประกอบอินทรีย์	คาร์บอนสร้างพันธะโดยตรงกับธาตุอื่น ไม่ใช่ไฮโดรเจน	เอส-อี
สารประกอบอินทรีย์โลหะ	คาร์บอนยึดเกาะกับโลหะ	เอส-มี
สารประกอบเฮเทอโรไซคลิก	โครงสร้างขึ้นอยู่กับวัฏจักรที่มีเฮเทอโรอะตอมเป็นส่วนประกอบ	-
สารธรรมชาติ	โพลิเมอร์โมเลกุลขนาดใหญ่ที่พบในสารประกอบธรรมชาติ	โปรตีน กรดนิวคลีอิก กรดอะมิโน อัลคาลอยด์ ฯลฯ
โพลิเมอร์	สารที่มีน้ำหนักโมเลกุลมากซึ่งขึ้นอยู่กับหน่วยมอนอเมอร์	n (-R-R-R-)

การศึกษาความหลากหลายของสารทั้งหมดและปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นเรื่องของเคมีอินทรีย์ในปัจจุบัน

ประเภทของพันธะเคมีในสารอินทรีย์

สำหรับสารประกอบใดๆ ปฏิกิริยาระหว่างกันของอิเล็กตรอนและสถิตภายในโมเลกุลเป็นลักษณะเฉพาะ ซึ่งในสารอินทรีย์จะแสดงออกมาในรูปของขั้วโควาเลนต์และโควาเลนต์ พันธะไม่มีขั้ว. ในสารประกอบออร์กาโนเมทัลลิก การก่อตัวของอันตรกิริยาไอออนิกที่อ่อนแอนั้นเป็นไปได้

เกิดขึ้นระหว่าง ปฏิสัมพันธ์ CCทั้งหมด โมเลกุลอินทรีย์. อันตรกิริยาเชิงขั้วโควาเลนต์เป็นลักษณะของอะตอมอโลหะที่แตกต่างกันในโมเลกุล ตัวอย่างเช่น C-Hal, C-H, C-O, C-N, C-P, C-S สิ่งเหล่านี้ล้วนเป็นพันธะในเคมีอินทรีย์ที่มีอยู่เพื่อสร้างสารประกอบ

ความหลากหลายของสูตรของสารอินทรีย์

สูตรทั่วไปที่แสดงองค์ประกอบเชิงปริมาณของสารประกอบเรียกว่าสูตรเอมพิริคัล มีสูตรดังกล่าวสำหรับสารอนินทรีย์ทุกชนิด แต่เมื่อพูดถึงการรวบรวมสูตรในสารอินทรีย์ นักวิทยาศาสตร์ประสบปัญหามากมาย ประการแรกมวลของพวกมันมีเป็นร้อยหรือเป็นพัน เป็นการยากที่จะกำหนดสูตรเชิงประจักษ์สำหรับสสารขนาดใหญ่ดังกล่าว ดังนั้นเมื่อเวลาผ่านไปสาขาเคมีอินทรีย์เช่นการวิเคราะห์สารอินทรีย์จึงปรากฏขึ้น นักวิทยาศาสตร์ Liebig, Wehler, Gay-Lussac และ Berzelius ถือเป็นผู้ก่อตั้ง พวกเขาร่วมกับผลงานของ A. M. Butlerov ซึ่งเป็นผู้พิจารณาการมีอยู่ของไอโซเมอร์ - สารที่มีองค์ประกอบเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณเหมือนกัน แต่แตกต่างกันในโครงสร้างโมเลกุลและคุณสมบัติ นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมโครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์จึงแสดงออกมาในปัจจุบัน ไม่ใช่โดยเชิงประจักษ์ แต่โดยโครงสร้างที่สมบูรณ์หรือสูตรย่อของโครงสร้าง

โครงสร้างเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะและ ลักษณะเด่นเคมีอินทรีย์นั้นมี สูตรเขียนขึ้นโดยใช้ขีดกลางแสดงถึงพันธะเคมี ตัวอย่างเช่น สูตรโครงสร้างของบิวเทนแบบย่อจะเป็น CH 3 - CH 2 - CH 2 - CH 3 สูตรโครงสร้างที่สมบูรณ์แสดงพันธะเคมีทั้งหมดที่มีอยู่ในโมเลกุล

นอกจากนี้ยังมีวิธีการเขียนสูตรโมเลกุลของสารประกอบอินทรีย์ มีลักษณะเหมือนกับเชิงประจักษ์ในอนินทรีย์ ตัวอย่างเช่นสำหรับบิวเทนจะเป็น: C 4 H 10 นั่นคือ สูตรโมเลกุลให้แนวคิดเกี่ยวกับองค์ประกอบเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณของสารประกอบเท่านั้น พันธะโครงสร้างแสดงลักษณะของพันธะในโมเลกุล ดังนั้นจึงสามารถใช้ทำนายคุณสมบัติในอนาคตและพฤติกรรมทางเคมีของสารได้ นี่คือคุณสมบัติที่เคมีอินทรีย์มี มีการเขียนสูตรในรูปแบบใด ๆ แต่ละสูตรถือว่าถูกต้อง

ประเภทของปฏิกิริยาเคมีอินทรีย์

มีการจำแนกเคมีอินทรีย์ตามประเภทของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น นอกจากนี้ยังมีการจัดประเภทหลายประเภทตามเกณฑ์ต่างๆ ลองพิจารณาหลัก

กลไกของปฏิกิริยาเคมีตามวิธีการแตกและสร้างพันธะ:

• โฮโมไลติกหรืออนุมูล;
• เฮเทอโรไลติกหรือไอออนิก

ปฏิกิริยาตามประเภทของการเปลี่ยนแปลง:

• อนุมูลโซ่
• การแทนที่นิวคลีโอฟิลิกอะลิฟาติก
• การทดแทนอะโรมาติกนิวคลีโอฟิลิก
• ปฏิกิริยาการกำจัด
• การเติมอิเล็กโทรฟิลิก
• การควบแน่น;
• วัฏจักร;
• การทดแทนด้วยไฟฟ้า
• ปฏิกิริยาการจัดเรียงใหม่

ตามวิธีการเริ่มต้นปฏิกิริยา (การเริ่มต้น) และตามลำดับจลนศาสตร์ บางครั้งปฏิกิริยาก็ถูกจำแนกเช่นกัน นี่คือคุณสมบัติหลักของปฏิกิริยาที่เคมีอินทรีย์มี ทฤษฎีที่อธิบายรายละเอียดของหลักสูตรของแต่ละ ปฏิกิริยาเคมีถูกค้นพบในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 และยังคงได้รับการยืนยันและเสริมด้วยการค้นพบและการสังเคราะห์ใหม่แต่ละครั้ง

ควรสังเกตว่าโดยทั่วไปแล้ว ปฏิกิริยาในสารอินทรีย์ดำเนินไปภายใต้สภาวะที่รุนแรงกว่าในเคมีอนินทรีย์ นี่เป็นเพราะโมเลกุลของสารประกอบอินทรีย์มีความเสถียรมากขึ้นเนื่องจากการก่อตัวของพันธะที่แข็งแกร่งภายในและระหว่างโมเลกุล ดังนั้น แทบไม่มีปฏิกิริยาใดสมบูรณ์เลยหากปราศจากการเพิ่มอุณหภูมิ ความดัน หรือการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา

คำจำกัดความสมัยใหม่ของเคมีอินทรีย์

โดยทั่วไปแล้ว การพัฒนาเคมีอินทรีย์ดำเนินไปตามเส้นทางที่เข้มข้นมาหลายศตวรรษ สะสม จำนวนมากข้อมูลเกี่ยวกับสาร โครงสร้าง และปฏิกิริยาที่สามารถเข้าไปได้ วัตถุดิบที่มีประโยชน์และจำเป็นนับล้านได้รับการสังเคราะห์และนำไปใช้มากที่สุด เขตข้อมูลต่างๆวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และอุตสาหกรรม แนวคิดของเคมีอินทรีย์ในปัจจุบันถูกมองว่าเป็นสิ่งที่ยิ่งใหญ่และใหญ่โต มากมายและซับซ้อน หลากหลายและมีความสำคัญ

ครั้งหนึ่ง คำจำกัดความแรกของสาขาเคมีที่ยิ่งใหญ่นี้ถูกกำหนดโดย Berzelius: เป็นเคมีที่ศึกษาสารที่แยกได้จากสิ่งมีชีวิต ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา เวลาผ่านไปนาน มีการค้นพบมากมายและ จำนวนมากกลไกของกระบวนการภายในเคมี ส่งผลให้ปัจจุบันมีแนวคิดที่แตกต่างกันว่าเคมีอินทรีย์คืออะไร คำจำกัดความมีดังต่อไปนี้: เป็นเคมีของคาร์บอนและสารประกอบทั้งหมดตลอดจนวิธีการสังเคราะห์

เคมีอินทรีย์เป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับสารประกอบของคาร์บอนที่เรียกว่าสารอินทรีย์ ในเรื่องนี้ เคมีอินทรีย์ ก็เรียก เคมีของสารประกอบคาร์บอน

เหตุผลที่สำคัญที่สุดในการแยกเคมีอินทรีย์ออกเป็นวิทยาศาสตร์แยกต่างหากมีดังนี้

1. สารประกอบอินทรีย์จำนวนมากเมื่อเปรียบเทียบกับสารอนินทรีย์

จำนวนสารประกอบอินทรีย์ที่รู้จัก (ประมาณ 6 ล้าน) เกินกว่าจำนวนสารประกอบขององค์ประกอบอื่นทั้งหมดอย่างมีนัยสำคัญ ระบบธาตุเมนเดเลเยฟ.ปัจจุบัน รู้จักสารประกอบอนินทรีย์ประมาณ 700,000 ชนิด และปัจจุบันได้รับสารประกอบอินทรีย์ใหม่ประมาณ 150,000 ชนิดในหนึ่งปี สิ่งนี้อธิบายได้ไม่เพียงจากข้อเท็จจริงที่ว่านักเคมีมีส่วนร่วมอย่างเข้มข้นเป็นพิเศษในการสังเคราะห์และศึกษาสารประกอบอินทรีย์ แต่ยังรวมถึงความสามารถพิเศษของธาตุคาร์บอนในการให้สารประกอบที่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนที่เชื่อมโยงกันเป็นสายโซ่และวัฏจักรโดยไม่จำกัดจำนวน

2. สารอินทรีย์มีความสำคัญเป็นพิเศษทั้งเนื่องจากการใช้งานจริงที่หลากหลายอย่างมาก และเนื่องจากสารอินทรีย์เหล่านี้มีบทบาทสำคัญในกระบวนการชีวิตของสิ่งมีชีวิต

3. คุณสมบัติและความว่องไวต่อปฏิกิริยาของสารประกอบอินทรีย์กับอนินทรีย์มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ, เป็นผลให้เกิดความต้องการในการพัฒนาวิธีการเฉพาะหลายอย่างสำหรับการศึกษาสารประกอบอินทรีย์

วิชาเคมีอินทรีย์เป็นวิชาที่ศึกษาเกี่ยวกับวิธีการเตรียม องค์ประกอบ โครงสร้าง และการใช้งานของสารประกอบอินทรีย์ที่สำคัญที่สุด

2. การทบทวนประวัติศาสตร์โดยย่อเกี่ยวกับการพัฒนาเคมีอินทรีย์

เคมีอินทรีย์ในฐานะวิทยาศาสตร์เริ่มก่อตัวขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ 19 แต่ความคุ้นเคยของมนุษย์กับสารอินทรีย์และการประยุกต์ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติเริ่มขึ้นในสมัยโบราณ กรดชนิดแรกที่รู้จักคือน้ำส้มสายชูหรือสารละลายที่มีน้ำเป็นกรดอะซิติก คนโบราณรู้จักการหมักน้ำองุ่น พวกเขารู้วิธีดั้งเดิมในการกลั่นและใช้มันเพื่อรับน้ำมันสน ชาวกอลและชาวเยอรมันรู้วิธีทำสบู่ ในอียิปต์ กอล และเยอรมนี พวกเขารู้วิธีต้มเบียร์

ในอินเดีย ฟีนิเซียและอียิปต์ ศิลปะการย้อมสีด้วยความช่วยเหลือของสารอินทรีย์ได้รับการพัฒนาอย่างมาก นอกจากนี้ คนโบราณยังใช้สารอินทรีย์ เช่น น้ำมัน ไขมัน น้ำตาล แป้ง หมากฝรั่ง เรซิน คราม เป็นต้น

ช่วงการพัฒนา ความรู้ทางเคมีในยุคกลาง (ประมาณถึงศตวรรษที่ 16) เรียกว่าช่วงเวลาแห่งการเล่นแร่แปรธาตุ อย่างไรก็ตาม การศึกษาสารอนินทรีย์ประสบความสำเร็จมากกว่าการศึกษาสารอินทรีย์ ข้อมูลเกี่ยวกับยุคหลังยังคงมีอยู่อย่างจำกัดพอๆ กับในยุคโบราณ มีความคืบหน้าบางประการจากการปรับปรุงวิธีการกลั่น ด้วยวิธีนี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งน้ำมันหอมระเหยหลายชนิดถูกแยกออกและได้รับแอลกอฮอล์จากไวน์ซึ่งถือเป็นหนึ่งในสารที่คุณสามารถเตรียมศิลาอาถรรพ์ได้

ปลายศตวรรษที่ 18 ถูกทำเครื่องหมายด้วยความสำเร็จที่โดดเด่นในการศึกษาสารอินทรีย์และสารอินทรีย์เริ่มถูกตรวจสอบจากสารบริสุทธิ์ จุดทางวิทยาศาสตร์วิสัยทัศน์. ในช่วงเวลานี้ กรดอินทรีย์ที่สำคัญที่สุดจำนวนหนึ่ง (ออกซาลิก ซิตริก มาลิก แกลลิก) ถูกแยกออกจากพืชและอธิบาย และพบว่าน้ำมันและไขมันมีส่วนประกอบทั่วไปที่เรียกว่า "จุดเริ่มต้นที่หอมหวานของน้ำมัน" (กลีเซอรีน) เป็นต้น

เริ่มพัฒนาการศึกษาสารอินทรีย์อย่างค่อยเป็นค่อยไป - ผลิตภัณฑ์จากกิจกรรมสำคัญของสิ่งมีชีวิตในสัตว์ ตัวอย่างเช่น แยกยูเรียและกรดยูริกออกจากปัสสาวะของมนุษย์ และแยกกรดฮิปปูริกออกจากปัสสาวะของวัวและม้า

การสะสมของข้อเท็จจริงที่สำคัญเป็นแรงผลักดันให้มีการศึกษาอินทรียวัตถุอย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น

แนวคิดเกี่ยวกับสารอินทรีย์และเคมีอินทรีย์ได้รับการแนะนำครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดน Berzelius (1827) ในตำราเคมีที่ผ่านหลายฉบับ Berzelius แสดงความเชื่อมั่นว่า "ในธรรมชาติที่มีชีวิต ธาตุต่าง ๆ ปฏิบัติตามกฎที่แตกต่างจากสิ่งที่ไม่มีชีวิต" และสารอินทรีย์ไม่สามารถก่อตัวขึ้นได้ภายใต้อิทธิพลของกายภาพธรรมดาและ กองกำลังเคมีแต่ต้องการการศึกษาเป็นพิเศษ " พลังชีวิต". เขานิยามเคมีอินทรีย์ว่าเป็น "เคมีของสารจากพืชและสัตว์ หรือสารที่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของพลังชีวิต" การพัฒนาเคมีอินทรีย์ในเวลาต่อมาได้พิสูจน์ให้เห็นถึงการเข้าใจผิดของมุมมองเหล่านี้

ในปี 1828 Wöhler ได้แสดงให้เห็นว่าสารอนินทรีย์ - แอมโมเนียมไซยาเนต - เมื่อถูกความร้อนจะกลายเป็นของเสียจากสิ่งมีชีวิตในสัตว์ - ยูเรีย

ในปี 1845 Kolbe สังเคราะห์สารอินทรีย์ทั่วไป - กรดอะซิติก โดยใช้ถ่าน กำมะถัน คลอรีน และน้ำเป็นวัสดุเริ่มต้น ในระยะเวลาอันสั้น มีการสังเคราะห์กรดอินทรีย์อื่นๆ จำนวนหนึ่ง ซึ่งก่อนหน้านี้แยกได้จากพืชเท่านั้น

ในปี 1854 Berthelot ประสบความสำเร็จในการสังเคราะห์สารที่อยู่ในกลุ่มของไขมัน

ในปี พ.ศ. 2404 A. M. Butlerov โดยการกระทำของน้ำมะนาวบนพาราฟอร์มัลดีไฮด์ได้ทำการสังเคราะห์เมทิลีนไนเทนเป็นครั้งแรกซึ่งเป็นสารที่อยู่ในกลุ่มของน้ำตาลซึ่งอย่างที่ทราบกันดีว่ามีบทบาทสำคัญในกระบวนการสำคัญของ สิ่งมีชีวิต

ทั้งหมดนี้ การค้นพบทางวิทยาศาสตร์นำไปสู่การล่มสลายของพลังชีวิต - หลักคำสอนในอุดมคติของ "พลังชีวิต"

จากความหลากหลายทั้งหมด สารประกอบทางเคมี ส่วนใหญ่ของ(มากกว่าสี่ล้าน) ประกอบด้วยคาร์บอน เกือบทั้งหมดเป็นสารอินทรีย์ สารประกอบอินทรีย์มีอยู่ในธรรมชาติ เช่น คาร์โบไฮเดรต โปรตีน วิตามิน ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการดำรงชีวิตของสัตว์และพืช สารอินทรีย์หลายชนิดและของผสม (พลาสติก ยาง น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติและอื่น ๆ ) มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาเศรษฐกิจของประเทศ

เคมีของสารประกอบคาร์บอนเรียกว่า เคมีอินทรีย์ นี่คือวิธีที่ A.M. นักเคมีอินทรีย์ผู้ยิ่งใหญ่ชาวรัสเซีย บัตเลรอฟ อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ว่าสารประกอบคาร์บอนทั้งหมดจะถูกจัดเป็นสารอินทรีย์ สารธรรมดา เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์ (II) CO, คาร์บอนไดออกไซด์ CO2, กรดคาร์บอนิก H2CO3 และเกลือของกรด เช่น CaCO3, K2CO3 ถูกจัดประเภทเป็น สารประกอบอนินทรีย์. องค์ประกอบของสารอินทรีย์นอกจากคาร์บอนอาจรวมถึงธาตุอื่นๆ ที่พบมากที่สุด ได้แก่ ไฮโดรเจน ฮาโลเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน กำมะถัน และฟอสฟอรัส นอกจากนี้ยังมีสารอินทรีย์ที่มีองค์ประกอบอื่น ๆ รวมทั้งโลหะ

2. โครงสร้างของอะตอมคาร์บอน (C) ซึ่งเป็นโครงสร้างของเปลือกอิเล็กตรอน

2.1 ค่าของอะตอมของคาร์บอน (C) ในโครงสร้างทางเคมีของสารประกอบอินทรีย์

คาร์บอน (lat. Carboneum), C, องค์ประกอบทางเคมีกลุ่มย่อย IVa ของระบบธาตุ เลขอะตอม 6 มวลอะตอม 12.0107 หมายถึงอโลหะ คาร์บอนธรรมชาติประกอบด้วยนิวไคลด์ที่เสถียรสองตัวคือ 12C (98.892% โดยมวล) และ 13C (1.108%) และหนึ่งตัวที่ไม่เสถียร - C ซึ่งมีครึ่งชีวิต 5730 ปี

การกระจายพันธุ์ในธรรมชาติ คาร์บอนคิดเป็น 0.48% โดยน้ำหนัก เปลือกโลกซึ่งอยู่ในอันดับที่ 17 ท่ามกลางองค์ประกอบอื่น ๆ ในแง่ของเนื้อหา หินที่มีคาร์บอนหลักคือคาร์บอเนตธรรมชาติ (หินปูนและโดโลไมต์); ปริมาณคาร์บอนในนั้นประมาณ 9.610 ตัน

ในสถานะอิสระคาร์บอนเกิดขึ้นในธรรมชาติในรูปของเชื้อเพลิงฟอสซิลเช่นเดียวกับในรูปของแร่ธาตุ - เพชรและกราไฟต์ คาร์บอนประมาณ 1,013 ตันมีความเข้มข้นในเชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น ถ่านหินแข็งและสีน้ำตาล พีท หินดินดาน บิทูเมน ซึ่งก่อตัวสะสมอย่างทรงพลังในลำไส้ของโลก รวมถึงในก๊าซธรรมชาติที่ติดไฟได้ เพชรเป็นสิ่งที่หายากมาก แม้แต่หินเพชร (คิมเบอร์ไลต์) ก็มีเพชรไม่เกิน 9-10% ที่ชั่งน้ำหนัก ตามกฎแล้วไม่เกิน 0.4 กรัม พบ เพชรขนาดใหญ่มักจะให้ชื่อเฉพาะ เพชรคัลลิแนนที่ใหญ่ที่สุดซึ่งมีน้ำหนัก 621.2 กรัม (3106 กะรัต) ถูกพบใน แอฟริกาใต้(Transvaal) ในปี 1905 และเพชรรัสเซียที่ใหญ่ที่สุด "Orlov" ที่มีน้ำหนัก 37.92 กรัม (190 กะรัต) - ในไซบีเรียกลางศตวรรษที่ 17

ทึบแสงสีเทาดำ มันวาวเมื่อสัมผัสกับโลหะ แกรไฟต์คือการสะสมของโมเลกุลโพลีเมอร์แบนของอะตอมของคาร์บอน ซึ่งวางซ้อนกันเป็นชั้นๆ อย่างหลวมๆ ในกรณีนี้ อะตอมภายในชั้นจะเชื่อมต่อกันแน่นกว่าอะตอมระหว่างชั้น

เพชรเป็นอีกเรื่องหนึ่ง ในผลึกที่ไม่มีสี โปร่งใส และมีการหักเหของแสงสูง อะตอมของคาร์บอนแต่ละอะตอมจะถูกจับกัน พันธะเคมีโดยมีอะตอมชนิดเดียวกันสี่อะตอมอยู่ที่จุดยอดของจัตุรมุข พันธะทั้งหมดมีความยาวเท่ากันและแข็งแรงมาก พวกมันก่อตัวเป็นกรอบสามมิติต่อเนื่องในอวกาศ คริสตัลเพชรทั้งหมดเป็นโมเลกุลโพลิเมอร์ขนาดยักษ์ที่ไม่มีตำแหน่ง "อ่อนแอ" เนื่องจาก ความแข็งแรงของพันธะทั้งหมดจะเท่ากัน

ความหนาแน่นของเพชรที่ 20°C คือ 3.51 g/cm 3 , กราไฟท์ - 2.26 g/cm 3 . คุณสมบัติทางกายภาพเพชร (ความแข็ง, การนำไฟฟ้า, ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน) เกือบจะเท่ากันในทุกทิศทาง เป็นสารที่ยากที่สุดในบรรดาสารที่พบในธรรมชาติ ในกราไฟต์ คุณสมบัติเหล่านี้ในทิศทางที่แตกต่างกัน - ตั้งฉากหรือขนานกับชั้นของอะตอมของคาร์บอน - แตกต่างกันอย่างมาก: ด้วยแรงด้านข้างเล็กน้อย ชั้นขนานของกราไฟท์จะเคลื่อนตัวสัมพันธ์กัน และแยกออกเป็นสะเก็ดที่แยกจากกันซึ่งทิ้งรอยไว้บนกระดาษ . ตามคุณสมบัติทางไฟฟ้า เพชรเป็นไดอิเล็กตริก ในขณะที่กราไฟต์นำไฟฟ้า

เพชรเมื่อถูกความร้อนโดยไม่มีอากาศเข้าถึงสูงกว่า 1,000 ° C จะกลายเป็นกราไฟต์ กราไฟต์ภายใต้ความร้อนคงที่ภายใต้สภาวะเดียวกันจะไม่เปลี่ยนแปลงสูงถึง 3,000 ° C เมื่อมันระเหิดโดยไม่ละลาย การเปลี่ยนโดยตรงของกราไฟต์เป็นเพชรเกิดขึ้นเฉพาะที่อุณหภูมิสูงกว่า 3,000°C และแรงดันมหาศาล - ประมาณ 12 GPa

ที่สาม การปรับเปลี่ยน allotropicคาร์บอน -carbine - ได้รับเทียม เป็นผงผลึกสีดำละเอียด ในโครงสร้างของอะตอมคาร์บอนสายโซ่ยาวขนานกัน แต่ละโซ่มีโครงสร้างของ (-C=C) L หรือ (=C=C=) L ความหนาแน่นเฉลี่ยของคาร์ไบน์ระหว่างกราไฟต์และเพชรคือ 2.68-3.30 g/cm3 . หนึ่งใน ฟีเจอร์หลักปืนสั้น - เข้ากันได้กับเนื้อผ้า ร่างกายมนุษย์ซึ่งอนุญาตให้ใช้เช่นในการผลิตของเทียม หลอดเลือด(รูปที่ 1)

Fullerenes ไม่ได้ชื่อเพื่อเป็นเกียรติแก่นักเคมี แต่เพื่อเป็นเกียรติแก่สถาปนิกชาวอเมริกัน R. Fuller ผู้เสนอการสร้างโรงเก็บเครื่องบินและโครงสร้างอื่น ๆ ในรูปแบบของโดมซึ่งพื้นผิวเป็นรูปห้าเหลี่ยมและรูปหกเหลี่ยม (โดมดังกล่าวคือ ตัวอย่างเช่นสร้างขึ้นใน Sokolniki Park ของมอสโก)

คาร์บอนยังมีลักษณะเป็นสถานะที่มีโครงสร้างที่ไม่เป็นระเบียบซึ่งเรียกว่า คาร์บอนอสัณฐาน (เขม่า, โค้ก, ถ่าน) 2. การได้รับคาร์บอน (C):

สารที่อยู่รอบตัวเราส่วนใหญ่เป็นสารประกอบอินทรีย์ เหล่านี้คือเนื้อเยื่อของสัตว์และพืช อาหารของเรา ยารักษาโรค เสื้อผ้า (ผ้าฝ้าย ขนสัตว์ และใยสังเคราะห์) เชื้อเพลิง (น้ำมันและก๊าซธรรมชาติ) ยางและพลาสติก ผงซักฟอก ปัจจุบัน รู้จักสารดังกล่าวมากกว่า 10 ล้านชนิด และจำนวนเพิ่มขึ้นอย่างมากทุกปี เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์แยกสารที่ไม่รู้จักออกจาก วัตถุธรรมชาติและสร้างสารประกอบใหม่ที่ไม่มีในธรรมชาติ

สารประกอบอินทรีย์ที่หลากหลายดังกล่าวเกี่ยวข้องกับคุณลักษณะเฉพาะของอะตอมของคาร์บอนเพื่อสร้างพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแรง ทั้งในหมู่พวกมันเองและกับอะตอมอื่นๆ อะตอมของคาร์บอนซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเดี่ยวและหลายพันธะ สามารถสร้างสายโซ่ที่มีความยาวและรอบได้เกือบทุกชนิด สารประกอบอินทรีย์ที่หลากหลายยังเกี่ยวข้องกับการมีอยู่ของปรากฏการณ์ไอโซเมอร์

สารประกอบอินทรีย์เกือบทั้งหมดประกอบด้วยไฮโดรเจนซึ่งมักประกอบด้วยอะตอมของออกซิเจน ไนโตรเจน น้อยกว่า - กำมะถัน ฟอสฟอรัส ฮาโลเจน สารประกอบที่ประกอบด้วยอะตอมของธาตุใดๆ (ยกเว้น O, N, S และฮาโลเจน) ที่ถูกพันธะโดยตรงกับคาร์บอนจะถูกจัดกลุ่มภายใต้ชื่อ สารประกอบองค์ประกอบออร์กาโน กลุ่มหลักของสารประกอบดังกล่าวคือสารประกอบออร์กาโนเมทัลลิก (รูปที่ 3)

สารประกอบอินทรีย์จำนวนมากต้องการการจำแนกประเภทที่ชัดเจน พื้นฐานของสารประกอบอินทรีย์คือโครงกระดูกของโมเลกุล โครงกระดูกสามารถมีโครงสร้างแบบเปิด (ไม่ปิด) จากนั้นเรียกสารประกอบนี้ว่า อะไซคลิก (อะลิฟาติก; สารประกอบอะลิฟาติกเรียกอีกอย่างว่าสารประกอบไขมัน เนื่องจากพวกมันถูกแยกออกจากไขมันเป็นครั้งแรก) และโครงสร้างปิด จากนั้นจึงเรียกว่า ไซคลิก โครงกระดูกสามารถเป็นคาร์บอน (ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนเท่านั้น) หรือมีอะตอมอื่นที่ไม่ใช่คาร์บอน - ที่เรียกว่า heteroatoms ส่วนใหญ่มักเป็นออกซิเจน ไนโตรเจน และกำมะถัน สารประกอบไซคลิกแบ่งออกเป็นคาร์โบไซคลิก (คาร์บอน) ซึ่งสามารถเป็นอะโรมาติกและอะลิไซคลิก (มีวงแหวนตั้งแต่หนึ่งวงขึ้นไป) และเฮเทอโรไซคลิก

อะตอมของไฮโดรเจนและฮาโลเจนไม่รวมอยู่ในโครงกระดูก และเฮเทอโรอะตอมจะรวมอยู่ในโครงกระดูกก็ต่อเมื่อพวกมันมีพันธะคาร์บอนอย่างน้อยสองพันธะ ใช่ใน เอทิลแอลกอฮอล์ CH3CH2OH อะตอมของออกซิเจนไม่รวมอยู่ในโครงกระดูกของโมเลกุล แต่รวมอยู่ในไดเมทิลอีเทอร์ CH3OCH3

นอกจากนี้ โครงกระดูกอะไซคลิกสามารถแตกแขนงได้ (อะตอมทั้งหมดจัดเรียงเป็นแถวเดียว) และแตกแขนงได้ บางครั้งโครงกระดูกที่ไม่แตกกิ่งเรียกว่าเส้นตรง แต่ควรจำไว้ว่าสูตรโครงสร้างที่เราใช้บ่อยที่สุดจะสื่อถึงลำดับพันธะเท่านั้น ไม่ใช่การจัดเรียงอะตอมที่แท้จริง ดังนั้น โซ่คาร์บอน "เส้นตรง" จึงมีรูปร่างซิกแซกและสามารถบิดในอวกาศได้หลายวิธี

อะตอมของคาร์บอนมีสี่ประเภทในโครงกระดูกของโมเลกุล อะตอมของคาร์บอนเรียกว่าปฐมภูมิหากสร้างพันธะเพียงอันเดียวกับอะตอมของคาร์บอนอีกอันหนึ่ง อะตอมทุติยภูมิสร้างพันธะกับอะตอมของคาร์บอนอีก 2 อะตอม อะตอมตติยภูมิถึง 3 อะตอม และควอเทอร์นารีใช้พันธะทั้ง 4 เพื่อสร้างพันธะกับอะตอมของคาร์บอน

ลักษณะการจำแนกประเภทถัดไปคือการมีพันธะหลายตัว สารประกอบอินทรีย์ที่มีพันธะอย่างง่ายเท่านั้นเรียกว่าอิ่มตัว (ลิมิต) สารประกอบที่มีพันธะคู่หรือพันธะสามเรียกว่าไม่อิ่มตัว (ไม่อิ่มตัว) ในโมเลกุลของพวกมัน มีคาร์บอนหนึ่งอะตอม จำนวนน้อยกว่าไฮโดรเจนอะตอมเกินขีดจำกัด ไฮโดรคาร์บอนไม่อิ่มตัวแบบไซคลิกของชุดเบนซีนถูกแยกออกเป็นสารประกอบอะโรมาติกอีกประเภทหนึ่ง

คุณสมบัติการจำแนกประเภทที่สามคือการมีอยู่ของกลุ่มการทำงาน กลุ่มของอะตอม ลักษณะของสารประกอบประเภทนี้ และการกำหนดคุณสมบัติทางเคมีของมัน ตามจำนวนของหมู่ฟังก์ชัน สารประกอบอินทรีย์แบ่งออกเป็น monofunctional - ประกอบด้วยหมู่ฟังก์ชันหนึ่งหมู่ polyfunctional - ประกอบด้วยหมู่ฟังก์ชันหลายหมู่ เช่น กลีเซอรอล และ heterofunctional - หลายหมู่แตกต่างกัน เช่น กรดอะมิโน ในหนึ่งโมเลกุล

ขึ้นอยู่กับอะตอมของคาร์บอนที่มีกลุ่มการทำงาน สารประกอบจะถูกแบ่งออกเป็นปฐมภูมิ เช่น เอทิลคลอไรด์ CH 3 CH 2 C1 รอง - ไอโซโพรพิลคลอไรด์ (CH3) 2CHC1 และตติย - บิวทิลคลอไรด์ (CH 8) 8 CCl

เคมีอินทรีย์เป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาสารประกอบของคาร์บอนกับธาตุอื่นๆ ที่เรียกว่า สารประกอบอินทรีย์ ตลอดจนกฎของการเปลี่ยนแปลงของธาตุเหล่านั้น ชื่อ "เคมีอินทรีย์" มีต้นกำเนิดมาจาก ระยะแรกพัฒนาการของวิทยาศาสตร์เมื่อวิชาที่ศึกษาจำกัดอยู่เฉพาะสารประกอบคาร์บอนที่มาจากพืชและสัตว์ สารประกอบคาร์บอนทั้งหมดไม่สามารถเรียกว่าอินทรีย์ได้ ตัวอย่างเช่น CO 2 , HCN, CS 2 จัดอยู่ในประเภทอนินทรีย์ ตามอัตภาพ เราสามารถสรุปได้ว่าต้นแบบของสารประกอบอินทรีย์คือ มีเทน CH 4 .

จนถึงปัจจุบันจำนวนสารอินทรีย์ที่รู้จักมีมากกว่า 10 ล้านและเพิ่มขึ้นทุกปี 200-300,000 ความหลากหลายของสารประกอบเหล่านี้ถูกกำหนดโดย ความสามารถพิเศษอะตอมของคาร์บอนเชื่อมต่อกันด้วยพันธะที่เรียบง่ายและหลากหลาย ก่อตัวเป็นสารประกอบที่มีจำนวนอะตอมที่เชื่อมต่อกันเป็นสายโซ่ วัฏจักร กรอบ ฯลฯ ก่อตัวเป็นพันธะที่แข็งแกร่งกับองค์ประกอบเกือบทั้งหมดของระบบธาตุ ตลอดจนปรากฏการณ์ของ isomerism - การมีอยู่ขององค์ประกอบที่เหมือนกัน แต่มีโครงสร้างและคุณสมบัติของสารต่างกัน

สารประกอบอินทรีย์จำนวนมากเป็นตัวกำหนดค่าขององค์กร เคมีเป็นสาขาที่ใหญ่ที่สุดของเคมีสมัยใหม่ โลกรอบตัวเราสร้างขึ้นจาก org เป็นส่วนใหญ่ การเชื่อมต่อ; อาหาร, เชื้อเพลิง, เสื้อผ้า, ยา, สี, ผงซักฟอก, วัสดุที่ไม่สามารถสร้างการขนส่ง, การพิมพ์, การเจาะเข้าไปในอวกาศและอื่น ๆ บทบาทที่สำคัญที่สุดขององค์กร สารประกอบมีบทบาทในกระบวนการของชีวิต โดยขนาดของโมเลกุล org. สารถูกแบ่งออกเป็นน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (โดยมีมวลโมลาร์ตั้งแต่หลายสิบถึงหลายร้อย แทบจะไม่ถึงหนึ่งพัน) และน้ำหนักโมเลกุลสูง (โมเลกุลขนาดใหญ่ โดยมีมวลโมลาร์ตามลำดับ 10 4 -10 6 ขึ้นไป)

เคมีอินทรีย์ศึกษาไม่เพียงแต่สารประกอบที่ได้จากสิ่งมีชีวิตของพืชและสัตว์เท่านั้น แต่ส่วนใหญ่เป็นสารประกอบที่สร้างขึ้นเองโดยใช้ห้องปฏิบัติการหรือการสังเคราะห์สารอินทรีย์ทางอุตสาหกรรม นอกจากนี้วัตถุประสงค์ของการศึกษาขององค์กรคอมพิวเตอร์ เคมีเป็นสารประกอบที่ไม่เพียงแต่ไม่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตเท่านั้น แต่เห็นได้ชัดว่าไม่สามารถรับได้จากการประดิษฐ์ (ตัวอย่างเช่น อะนาลอกสมมุติฐานของมีเธนซึ่งไม่มีโครงสร้าง tetrahedral ตามธรรมชาติ แต่มีรูปร่างเป็นสี่เหลี่ยมแบน) .

อ้างอิงประวัติศาสตร์

ต้นกำเนิดของเคมีอินทรีย์ย้อนกลับไปในสมัยโบราณ (พวกเขารู้อยู่แล้วเกี่ยวกับการหมักแอลกอฮอล์และอะซิติก การย้อมด้วยครามและอะลิซาริน) อย่างไรก็ตาม ในยุคกลาง (ช่วงเวลาแห่งการเล่นแร่แปรธาตุ) มีเพียงไม่กี่องค์กรเท่านั้น สาร การศึกษาทั้งหมดในช่วงเวลานี้ลดลงไปที่การดำเนินงานเป็นหลักด้วยความช่วยเหลือซึ่งเป็นเพียงความคิดเท่านั้น สารที่เรียบง่ายเปลี่ยนเป็นอย่างอื่นได้ ตั้งแต่ศตวรรษที่สิบหก (ระยะเวลาของเคมีไอโทร) การวิจัยส่วนใหญ่มุ่งเป้าไปที่การแยกและการใช้สารทางยาต่างๆ: น้ำมันหอมระเหยจำนวนหนึ่งถูกแยกออกจากพืช เตรียมไดเอทิลอีเทอร์ ไม้ (เมทิล) แอลกอฮอล์และกรดอะซิติกได้จากการกลั่นไม้แบบแห้ง กรดทาร์ทาริกได้มาจากทาร์ทาร์, น้ำตาลตะกั่วกลั่น - กรดอะซิติก, การกลั่นอำพัน - ซัคซินิก

การหลอมรวมสารประกอบทางเคมีของพืชและสัตว์ให้เป็นสารเคมีชนิดเดียว องค์กรวิทยาศาสตร์ เคมีดำเนินการโดย J. Berzelius ผู้แนะนำคำศัพท์และแนวคิดของสารอินทรีย์การก่อตัวของสิ่งหลังตาม Berzelius เป็นไปได้เฉพาะในสิ่งมีชีวิตในที่ที่มี "พลังชีวิต"

ความเข้าใจผิดนี้ถูกหักล้างโดย F. Wöhler (1828) ซึ่งได้รับยูเรีย (สารอินทรีย์) จากแอมโมเนียมไซยาเนต (สารอนินทรีย์), A. Kolbe ซึ่งสังเคราะห์กรดอะซิติก, M. Berthelot ซึ่งได้รับมีเทนจาก H 2 S และ CS 2 , A. M. Butlerov ผู้สังเคราะห์สารหวานจากฟอร์มาลิน ในชั้นแรก ศตวรรษที่ 19 มีการรวบรวมวัสดุการทดลองมากมายและมีการสรุปภาพรวมครั้งแรกที่กำหนดการพัฒนาอย่างรวดเร็วขององค์กร เคมี: วิธีการวิเคราะห์ที่พัฒนาขึ้น สารประกอบ (Berzelius, J. Liebig, J. Dumas, M. Chevreul) ทฤษฎีอนุมูล (Wohler, J. Gay-Lussac, Liebig, Dumas) ถูกสร้างขึ้นเป็นกลุ่มของอะตอมที่ไม่เปลี่ยนแปลงจากโมเลกุลเริ่มต้นไปยังขั้นสุดท้าย โมเลกุลระหว่างปฏิกิริยา ทฤษฎีประเภท (C. Gerard, 1853) ซึ่งใน org. สารประกอบถูกสร้างขึ้นจากสารอนินทรีย์ - "ประเภท" โดยการแทนที่อะตอมด้วย org เศษ; แนวคิดของ isomerism ถูกนำมาใช้ (Berzelius)

ในขณะเดียวกัน การพัฒนาอย่างเข้มข้นของการสังเคราะห์ยังคงดำเนินต่อไป ครั้งแรก การผลิตภาคอุตสาหกรรมสารประกอบอินทรีย์ (A. Hoffman, W. Perkin Sr. - สีสังเคราะห์: movein, fuchsin, cyanine และ azo dyes) การปรับปรุงวิธีการสังเคราะห์อะนิลีนที่ค้นพบโดย N. N. Zinin (1842) เป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างอุตสาหกรรมสีย้อมอะนิลีน

แนวคิดของพันธะที่แยกกันไม่ออกระหว่างเคมี และทางกายภาพ คุณสมบัติของโมเลกุลที่มีโครงสร้าง แนวคิดเกี่ยวกับความเป็นเอกลักษณ์ของโครงสร้างนี้ถูกแสดงครั้งแรกโดย Butlerov (1861) ผู้สร้าง ทฤษฎีคลาสสิกเคมี โครงสร้าง (อะตอมในโมเลกุลเชื่อมต่อกันตามวาเลนซ์ คุณสมบัติทางเคมีและกายภาพของสารประกอบถูกกำหนดโดยธรรมชาติและจำนวนของอะตอมที่รวมอยู่ในองค์ประกอบ ตลอดจนประเภทของพันธะและอิทธิพลร่วมกันของอะตอมที่ไม่ผูกมัดกันโดยตรง) ทฤษฎีเคมี. โครงสร้างกำหนดการพัฒนาอย่างรวดเร็วต่อไปของเคมีอินทรีย์: ในปี พ.ศ. 2408 Kekule เสนอสูตรสำหรับเบนซินและต่อมาได้แสดงแนวคิดเรื่องการแกว่งของพันธะ วี.วี. Markovnikov และ A.M. Zaitsev กำหนดกฎหลายข้อที่เชื่อมโยงทิศทางของเคมีเป็นครั้งแรก ปฏิกิริยากับสารเคมี โครงสร้างของสารตั้งต้น

ผลงานของ Bayer, K. Laar, L. Claisen, L. Knorr ได้พัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับ เอกซเรย์ -ไอโซเมอร์เคลื่อนที่ แนวคิดเชิงทฤษฎีทั้งหมดนี้มีส่วนสนับสนุนการพัฒนาเคมีสังเคราะห์ที่มีประสิทธิภาพ เพื่อต่อต้าน ศตวรรษที่ 19 ได้รับตัวแทนที่สำคัญที่สุดทั้งหมดของไฮโดรคาร์บอน, แอลกอฮอล์, อัลดีไฮด์และคีโตน, กรดคาร์บอกซิลิก, อนุพันธ์ของฮาโลเจนและไนโตร, โครงสร้างที่มีไนโตรเจนและกำมะถัน, อะโรมาติกเฮเทอโรไซเคิล วิธีการได้รับไดอีน อะเซทิลีน และอัลลีนได้รับการพัฒนา (A.E. Favorsky) มีการค้นพบปฏิกิริยาการควบแน่นจำนวนมาก (Sch. Wurtz, A. P. Borodin, W. Perkin, Claisen, A. Michael, S. Friedel, J. Crafts, E. Knoevenagel และอื่น ๆ ) EG Fisher ประสบความสำเร็จอย่างยอดเยี่ยมในการศึกษาคาร์โบไฮเดรต โปรตีน และพิวรีน ในการใช้เอนไซม์ในองค์กร การสังเคราะห์ (พ.ศ. 2437) เขายังทำการสังเคราะห์โพลีเปปไทด์ งานของ O. Wallach เกี่ยวกับเคมีของเทอร์พีนกลายเป็นพื้นฐานสำหรับอุตสาหกรรมสารที่มีกลิ่นหอม ผลงานบุกเบิกของ R. Wilstetter ที่โดดเด่นในยุคของเรา การสนับสนุนพื้นฐานในการพัฒนาองค์กร การสังเคราะห์ได้รับการแนะนำโดย V. Grignard (1900-20) และ N.D. Zelinsky (1910) - การสร้างวิธีการที่ได้ผลเป็นพิเศษสำหรับการสังเคราะห์สารประกอบออร์กาโนแมกนีเซียมและการค้นพบการเปลี่ยนแปลงตัวเร่งปฏิกิริยาของไฮโดรคาร์บอน หลังมีบทบาทโดดเด่นในการพัฒนาเคมีปิโตรเลียม เคมีของอนุมูลอิสระเริ่มต้นจากงานของ M. Gomberg (1900) ผู้ค้นพบอนุมูลไตรฟีนิลเมทิล และสานต่อโดยงานของ A. E. Chichibabin, G. Wieland และ S. Goldschmidt

โครงสร้างของสารประกอบอินทรีย์

สารประกอบอินทรีย์มีลักษณะเป็นพันธะโควาเลนต์ CC และพันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้ว การเชื่อมต่อ C-O,ซี-เอ็น,ซี-ฮาล,ซี-เมทัล ฯลฯ การก่อตัวของพันธะโควาเลนต์ได้รับการอธิบายบนพื้นฐานของสมมติฐานที่พัฒนาโดย G. Lewis และ W. Kossel (1916) เกี่ยวกับ บทบาทสำคัญ การก่อตัวทางอิเล็กทรอนิกส์- อ็อคเต็ตและดับเบิ้ล โมเลกุลจะเสถียรถ้าเวเลนต์เชลล์ของธาตุเช่น C, N, O, Hal มีอิเล็กตรอน 8 ตัว (กฎออกเตต) และเวเลนต์เชลล์ของไฮโดรเจนมีอิเล็กตรอน 2 ตัว เคมี พันธะเกิดจากอิเล็กตรอนคู่สังคมของอะตอมที่แตกต่างกัน (พันธะอย่างง่าย) พันธะคู่และพันธะสามเกิดจากคู่สองและสามคู่ที่สอดคล้องกัน อะตอมที่มีประจุลบ (F, O, N) ไม่ได้ใช้เวเลนต์อิเล็กตรอนทั้งหมดเพื่อสร้างพันธะกับคาร์บอน อิเล็กตรอนที่ "ไม่ได้ใช้" สร้างคู่อิเล็กตรอนที่ไม่แบ่งปัน (อิสระ) ความเป็นขั้วและความสามารถในการเกิดขั้วของพันธะโควาเลนต์ในองค์กร สารประกอบในทฤษฎีอิเล็กตรอนของ Lewis-Kossel อธิบายได้โดยการเปลี่ยนคู่อิเล็กตรอนจากอิเล็กโทรเนกาติตีน้อยกว่าไปเป็นอะตอมที่มีอิเล็กโทรเนกาทิฟมากขึ้น ซึ่งแสดงออกมาในรูปของอุปนัยและผลเมโซเมอริก

ทฤษฎีคลาสสิกของเคมี โครงสร้างและการเป็นตัวแทนทางอิเล็กทรอนิกส์แต่เดิมนั้นไม่สามารถอธิบายเป็นภาษาได้อย่างน่าพอใจ สูตรโครงสร้างโครงสร้างของสารประกอบหลายชนิด เช่น สารอะโรมาติก ทฤษฎีสมัยใหม่การสื่อสารในองค์กร สารประกอบส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับแนวคิดของออร์บิทัลและใช้วิธีการของออร์บิทัลโมเลกุล วิธีการทางเคมีควอนตัมกำลังพัฒนาอย่างเข้มข้นซึ่งความเป็นกลางนั้นพิจารณาจากข้อเท็จจริงที่ว่าพวกมันขึ้นอยู่กับเครื่องมือ กลศาสตร์ควอนตัมซึ่งเป็นแห่งเดียวที่เหมาะสำหรับการศึกษาปรากฏการณ์ของโลกใบจิ๋ว

การเกิดขึ้นของสารประกอบอินทรีย์

สารประกอบอินทรีย์ส่วนใหญ่ในธรรมชาติเกิดขึ้นระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงจากคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำภายใต้การกระทำของ รังสีดวงอาทิตย์คลอโรฟิลล์ในพืชสีเขียวดูดซึมได้ อย่างไรก็ตามองค์กร สารประกอบต้องมีอยู่บนโลกก่อนการเกิดขึ้นของสิ่งมีชีวิต ซึ่งไม่สามารถปรากฏขึ้นได้หากไม่มีพวกมัน ชั้นบรรยากาศของโลกปฐมภูมิเมื่อประมาณ 2 พันล้านปีก่อนมี คุณสมบัติในการบูรณะเนื่องจากไม่มีออกซิเจน แต่ประกอบด้วยไฮโดรเจนและน้ำเป็นหลัก ตลอดจน CO ไนโตรเจน แอมโมเนีย และมีเทน

ภายใต้เงื่อนไขที่แข็งแกร่ง รังสีกัมมันตภาพรังสีแร่ธาตุบนบกและการปล่อยในชั้นบรรยากาศที่รุนแรงการสังเคราะห์กรดอะมิโนแบบ abiotic ดำเนินการตามโครงการ:

CH 4 + H 2 O + NH 3 → กรดอะมิโน

ความเป็นไปได้ของปฏิกิริยาดังกล่าวได้รับการพิสูจน์แล้วโดยการทดลองในห้องปฏิบัติการ