ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Природа органических соединений из "Органическая химия Том 1 перевод с английского" Классические исследования процесса горения, проведенные Лавуазье (1772—1777), дали первое доказательство химической природы веществ, получаемых из живых организмов. Шееле и Пристли независимо друг от друга открыли кислород. Лавуазье установил, что воздух состоит из кислорода и инертного газа, названного им азотом, и первым выяснил, что горение представляет собой процесс взаимодействия вещества с кислородом воздуха. Он показал, что сера, фосфор и углерод сгорают с образованием кислотных окислов (т. е. окислов, которые в присутствии воды превращаются соответственно в серную, фосфорную и угольную кислоты), а металлы дают основные окислы. Лавуазье разработал метод сожжения образца органического соединения в маленькой лампе, плавающей на поверхности ртути под колоколом, содержащим кислород или воздух. Все исследованные им соединения образовывали при горении углекислый газ и воду и, следовательно, содержали углерод и водород. По количеству выделяющейся двуокиси углерода, определяемой путем ее поглощения раствором едкого кали, можно было судить о содержании углерода в сожженном образце, а по количеству образующейся воды —о содержании водорода. Так появился метод, дававший возможность идентифицировать элементы, содержащиеся в веществах органического происхождения, и приближенно определять относительные количества этих элементов. [c.12] Совсем иная картина обнаружилась при изучении неорганических веществ минерального происхождения. Большое число такого рода исследований было проведено в начале XIX века, особенно при участии талантливых шведских и финских химиков и минерологов, изучавших руды, найденные в Швеции. Для этих материалов характерно чрезвычайное разнообразие элементарного состава, так что исследователю, впервые анализировавшему какой-либо минерал, часто удавалось открыть новый элемент. В 1807 г. было известно 36 элементов, а к 1830 г. их число возросло до 53. [c.13] Вёлер многократно повторял эти опыты, пока окончательно не убедился, что они опровергают представления о жизненной силе. В письме к Берцелиусу он пишет Должен сообщить Вам, что я могу приготовлять мочевину, не нуждаясь для этого ни в почке, ни в живом организме вообще, будь то организм человека или собаки . [c.13] В синтетическом получении органических соединений нет ничего таинственного, для этого требуются лишь знания, экспериментальное мастерство и воображение. Большинство известных в настояшее время природных соединений уже синтезировано, а чисто синтетических органических веществ значительно больше, чем веществ, найденных в природе. Термин органический сохранился в качестве удобного обозначения группы соединений, обладающих рядом общих характерных свойств. В состав большинства этих соединений наряду с углеродом входит водород, очень многие из них содержат также кислород и азот, некоторые — галоиды, серу, фосфор и другие элементы. Так как все органические соединения содержат углерод, можно считать, что органическая химия — это химия соединений углерода. [c.14] По методу Либиха, сожжение навески вещества происходит в атмосфере кислорода в стеклянной трубке, наполненной окисью меди, которая служит дополнительным источником кислорода, обеспечивающим полное сожжение. [c.14] Через трубку медленно пропускают кислород при этом навеска сгорает, а образующаяся металлическая медь окисляется, т. е. исходная окись меди регенерируется. Поступающий в трубку для сожжения кислород, предварительно очищенный от следов влаги и двуокиси углерода, увлекает продукты сожжения в трубку с хлористым кальцием, который поглощает образующуюся воду, а затем газы проходят через специальный поглотительный сосуд, содержащий раствор едкого кали, где поглощается двуокись углерода. Каждый из поглотительных приборов до начала анализа взвешивают и затем присоединяют к трубке для сожжения. Исследуемое вещество взвешивают в маленькой фарфоровой или платиновой лодочке, которую с помощью проволочного крючка помещают перед сожжением в заднюю часть трубки. Переднюю часть трубки для сожжения, заполненную кусочками окисленной медной проволоки, перед тем как поместить навеску, накаливают докрасна. Когда лодочка вставлена, постепенно зажигают горелки под задней частью трубки и нагревают всю трубку до темно-красного каления. Чтобы перевести в поглотительные приборы продукты сожжения, кислород пропускают через горячую трубку еще некоторое время после сожжения. [c.14] Когда сожжение закончено, поглотительные приборы взвешивают привес хлоркальциевой трубки дает количество образовавшейся воды, а привес аппарата с едким кали — количество двуокиси углерода. При вычислении процентного состава исследуемого вещества исходят из содержания водорода в воде и углерода в двуокиси углерода (атомные веса Н=1,008 и С = 12,01). [c.15] Если суммарное содержание углерода и водорода меньше 100% и в веществе не обнаружено никаких других элементов, то процентное содержание кислорода определяют по разности этих величин. [c.15] Разделив содержание каждого элемента на его атомный вес, а затем полученные числа на наименьшее из них, определяют атомные соотношения. [c.15] В этиловом спирте, таким образом, на каждый атом кислорода приходится два атома углерода и шесть атомов водорода. Молекула не может содерл ать меньше одного атома элемента, на долю которого приходится наименьшее число атомов в молекуле (в данном случае —кислорода), однако таких атомов может быть два и более. Если основываться только на данных элементарного анализа, то этиловому спирту могут отвечать формулы СгНеО, С4Н12О2 или, вообще, (С2НеО) , где п может быть любым целым числом, так как все эти формулы соответствуют одному и тому же процентному составу. Выбор между различными возможностями может быть сделан на основании хотя бы приближенного определения молекулярного веса соединения. Так, для формулы СгНбО округленное значение молекулярного веса составляет 46, и, таким образом, надо сделать выбор между величинами 46, 92, 138 и т. д. Точность определения молекулярного веса до 20%, следовательно, получаемые значения в интервале от 37 до 55 позволяют утверждать, что /7=1 и, таким образом, эмпирическая формула этилового спирта СгНеО. [c.15] М — наблюдаемое повышение температуры кипения. [c.16] Найденное процентное содержание водорода довольно близко к теоретическому значению для первой формулы, однако углерода найдено на 1,6% больше, что значительно превышает возможную oiunoKy опыта, составляющую около 0,3—0,4%i. Вместе с тем аналитические данные хорошо соответствуют вычисленным для формулы yHeOs и, следовательно, ее можно принять как минимальную правильную формулу д,ля галловой кислоты. Именно так интерпретировал Либих даннь е анализа, и полученная им формула была подтверждена даль-н е й ш ими и сс л е д о в а н и я W и. [c.17] В дайной книге терм1И1 эмпирическая формула применяется к формулам, найденным экспериментально (эмпирически). Такая формула соответствует атомному соотношению присутствующих элементов и молекулярному весу соединения. Эмпирическая формула этилового спирта СгНбО во времена, когда его молекулярный вес ие был еще известен, формула (СгНбС Ог была ступенью на пути установления точной эмпи-р и ч е с к о й ф о р м у л ] л. [c.18] Хотя для легкодоступных веществ, например сахара, уксусной кислоты или спирта, подобный расход веигества представляется незначительным, известно много интересных органических соединений как природных, так и синтетических, которые были получены, по крайней мере, в первых опытах, лишь в очень малых количествах. Например, открытый Бутенандтом (1931) мужской половой гормон — андростерон был получен в результате переработки 15000 л мочи, причем было выделено в чистом виде 15 мг физиологически активного вещества. Такая трудоемкая работа оказалась бы бессмысленной, и, возможно, это открытие не было бы сделано, если бы не существовало модификации метода Либиха, позволившей анализировать столь малые количества вещества. [c.18] Метод микроанализа был введен в 1911 г. Преглем-, который столкнулся в своей экспериментальной работе с серьезными трудностями, когда оказалось, что для одного сожжения требуется значительно больше вещества, чем его в состоянии получить химик. С помощью специальной техники работы опытный исследователь может проводить реакцию с количествами вещества, не превышающими 5—10 мг, и очищать полученное соединение для анализа кристаллизацией или в некоторых случаях даже перегонкой. [c.18] Аналитические данные в сочетании с рядом тонких наблюдений и выводов позволили в 1932 г. сделать первоначальные предположения о химической природе этого гормона, которые в дальнейшем подтвердились. [c.19] Широкое применение находит также полумикрометод определения углерода и водорода, при котором такж е используются некоторые из введенных Преглем усовершенствований. Для него требуется менее сложное оборудование. Для точного определения углерода и водорода достаточно навески от 10 до 50 мг. Прибор для элементарного анализа полумикрометодом изображен на рис. 2. [c.19] Вернуться к основной статье