Ilgą laiką mokslininkai bandė sukurti vieningą teoriją, kuri paaiškintų molekulių sandarą, apibūdintų jų savybes kitų medžiagų atžvilgiu. Norėdami tai padaryti, jie turėjo apibūdinti atomo prigimtį ir struktūrą, supažindinti su „valentingo“, „elektronų tankio“ir daugeliu kitų sąvokų.
Teorijos kūrimo pagrindas
Cheminė medžiagų struktūra pirmiausia sudomino italą Amadeusą Avogadro. Jis pradėjo tirti įvairių dujų molekulių svorį ir, remdamasis savo stebėjimais, iškėlė hipotezę apie jų sandarą. Tačiau jis ne pirmas apie tai pranešė, o laukė, kol kolegos sulauks panašių rezultatų. Po to būdas gauti dujų molekulinę masę tapo žinomas kaip Avogadro dėsnis.
Nauja teorija paskatino kitus mokslininkus studijuoti. Tarp jų buvo Lomonosovas, D altonas, Lavoisier, Proustas, Mendelejevas ir Butlerovas.
Butlerovo teorija
Formuluotė „cheminės struktūros teorija“pirmą kartą pasirodė ataskaitoje apie medžiagų struktūrą, kurią Butlerovas pristatė Vokietijoje 1861 m. Jis buvo įtrauktas be pakeitimų vėlesniuose leidiniuose irįsitvirtino mokslo istorijos metraščiuose. Tai buvo kelių naujų teorijų pirmtakas. Savo dokumente mokslininkas išdėstė savo požiūrį į cheminę medžiagų struktūrą. Štai keletas jo tezių:
- molekulėse esantys atomai yra sujungti vienas su kitu pagal elektronų skaičių jų išorinėse orbitose;
- pasikeitus atomų jungimosi sekai, pasikeičia molekulės savybės ir naujos medžiagos atsiradimas;
- cheminės ir fizikinės medžiagų savybės priklauso ne tik nuo to, kurie atomai yra įtraukti į jos sudėtį, bet ir nuo jų tarpusavio ryšio tvarkos, taip pat nuo abipusės įtakos;- norint nustatyti medžiagos molekulinę ir atominę sudėtį, būtina nubrėžti nuoseklių virsmų grandinę.
Geometrinė molekulių struktūra
Cheminę atomų ir molekulių struktūrą po trejų metų papildė pats Butlerovas. Jis įveda izomerijos reiškinį į mokslą, postuluodamas, kad net ir turėdamos tą pačią kokybinę sudėtį, bet skirtingą struktūrą, medžiagos skirsis viena nuo kitos daugeliu rodiklių.
Po dešimties metų atsiranda trimatės molekulių struktūros doktrina. Viskas prasideda nuo van't Hoffo paskelbto jo teorijos apie ketvirtinę valentų sistemą anglies atome. Šiuolaikiniai mokslininkai išskiria dvi stereochemijos sritis: struktūrinę ir erdvinę.
Savo ruožtu struktūrinė dalis taip pat skirstoma į skeleto ir padėties izomerizmą. Į tai svarbu atsižvelgti tiriant organines medžiagas, kai jų kokybinė sudėtis yra statinė, ir tikvandenilio ir anglies atomų skaičius bei jų junginių seka molekulėje.
Erdvinė izomerija būtina, kai yra junginių, kurių atomai išsidėstę ta pačia tvarka, bet erdvėje molekulė išsidėsčiusi skirtingai. Paskirstykite optinę izomerizmą (kai stereoizomerai atspindi vienas kitą), diasteriomerizmą, geometrinę izomerizmą ir kt.
Atomai molekulėse
Klasikinė cheminė molekulės struktūra reiškia, kad joje yra atomas. Hipotetiškai aišku, kad gali keistis pats atomas molekulėje, gali keistis ir jo savybės. Tai priklauso nuo to, kokie kiti atomai jį supa, atstumas tarp jų ir jungtys, kurios suteikia molekulės stiprumą.
Šiuolaikiniai mokslininkai, norėdami suderinti bendrąją reliatyvumo teoriją ir kvantinę teoriją, kaip pradinę poziciją priima faktą, kad susidarius molekulei atomas palieka jai tik branduolį ir elektronus, o pats nustoja egzistuoti. Žinoma, ši formuluotė buvo pasiekta ne iš karto. Buvo atlikti keli bandymai išsaugoti atomą kaip molekulės vienetą, tačiau visi jie nepatenkino įžvalgaus proto.
Ląstelės struktūra, cheminė sudėtis
Sąvoka „sudėtis“reiškia visų medžiagų, dalyvaujančių ląstelės formavime ir gyvavime, sąjungą. Šiame sąraše yra beveik visa periodinių elementų lentelė:
- aštuoniasdešimt šeši elementai visada yra;
- dvidešimt penki iš jų yra deterministiniai normaliamgyvenimas;- būtinai reikia dar apie dvidešimt.
Penketuką laimėtojų atidaro deguonis, kurio kiekis ląstelėje siekia septyniasdešimt penkis procentus kiekvienoje ląstelėje. Jis susidaro irstant vandeniui, būtinas ląstelių kvėpavimo reakcijoms ir suteikia energijos kitoms cheminėms sąveikoms. Kitas pagal svarbą yra anglis. Jis yra visų organinių medžiagų pagrindas, taip pat yra fotosintezės substratas. Bronza gauna vandenilį – labiausiai paplitusią elementą visatoje. Jis taip pat yra įtrauktas į organinius junginius tokiu pat lygiu kaip anglis. Tai svarbi vandens sudedamoji dalis. Garbingą ketvirtą vietą užima azotas, būtinas aminorūgščių, o dėl to ir b altymų, fermentų ir net vitaminų susidarymui.
Cheminėje ląstelės struktūroje taip pat yra mažiau populiarių elementų, tokių kaip kalcis, fosforas, kalis, siera, chloras, natris ir magnis. Kartu jie užima apie vieną procentą viso medžiagos kiekio ląstelėje. Taip pat išskiriami mikroelementai ir ultramikroelementai, kurių gyvuose organizmuose randama nedideliais kiekiais.
