ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ПЕРВЫЕ ШАГИ из "Путешествие в мир органической химии" Синтез мочевины — это было нечто новое и неслыханное. Именно он вошел в историю химии как... первый пример искусственного получения органического, живого вещества из неорганических веществ . Чтобы лучше понять значение этого события, начнем издалека. [c.9] Химию можно назвать наукой о веществах и их превращениях. Такое определение сразу охватывает огромный круг предметов и явлений. Ведь все, что нас окружает, вещественно. Оконное стекло, сахар в свекле, воздух вокруг нас, булыжник на мостовой, древесина состоят из различных веществ. Естественно, эти вещества не находятся в состоянии покоя, они подвергаются непрерывным изменениям, иногда очень быстрым, а иногда настолько медленным, что мы их совсем не замечаем. Так, превращаясь в другие вещества, сгорает или сгнивает древесина. Под влиянием воздуха, воды и углекислоты выветриваются даже прочные, нестирающиеся камни мостовой. Воздух играет исключительную роль в жизнедеятельности человека, животных и растений он дает толчок обмену веществ, а его компоненты в процессе этого обмена превращаются в другие соединения. Примеры изменчивости веществ можно приводить бесконечно. [c.9] Когда было открыто и изучено множество различных соединений, возникла потребность в их определении и классификации. [c.10] В середине XVII века Юнгиус и Бойль сформулировали понятие элемента. Элементами они назвали основные вещества, которые не разлагаются ца более простые. Из отдельных элементов образуются соединения. Элементов сравнительно немного — на сегодня их известно чуть более ста, и это число в будущем вряд ли существенно увеличится. Химических соединений существует несравненно больше — около миллиона, и количество их ежедневно пополняется вновь открытыми в природе или синтезированными в лаборатории. [c.10] Вопрос этот вполне закономерен, и, если бы мы рассматривали каждое вещество изолированно, без всякой связи с другими веществами, ответить на него пришлось бы отрицательно. [c.10] Однако ученые создали систему. Все соединения расположены в ней по очень разумной схеме, благодаря которой можно легко определить, к какой группе следует отнести каждое из них. [c.10] различают элементы и соединения. Соединения делят на два больших класса органические и неорганические. Каждый класс распадается на множество мелких групп. [c.10] Необходимость такого деления возникла в середине XVIII века, когда ученым удалось открыть большое число соединений растительного и животного происхождения. От веществ мертвой природы они резко отличались по составу и свойствам, поэтому вполне естественным было выделить их в особую группу. В 1806 году Берцелиус впервые употребил термин органическая химия . [c.10] Попытки синтезировать в лаборатории органические вещества, такие, как жиры, спирты, красители, считались бесплодными. Все эти вещества химики умели разлагать на составляющие их элементы, но вновь получить исходное вещество без таинственной жизненной силы считалось невозможным. Господствовало мнение, что жизненная сила существует вне неорганических элементов и не определяет их первоначальных свойств, таких, как вес, плотность, поляризуемость и т. п. Что же такое жизненная сила, как она возникает и как исчезает, ученые не понимали. [c.11] Однако и не зная ничего о жизненной силе, человек издавна умел получать различные живые вещества, например спирт при брожении сахара. Конечно, это не был еще настоящий синтез. Исходными веществами в этом процессе оставались органические соединения, и происходило лишь превращение одного органического вещества в другое. Хотя человек уже умел вызвать процессы брожения и управлять ими, превращение сахара в спирт полностью относили за счет обмена веществ в дрожжах. Считалось принципиально невозможным — приведем тот же пример — получить спирт из составляющих его элементов водорода, углерода, кислорода или из каких-либо других неорганических веществ. [c.11] Подобные воззрения были широко распространены и полностью соответствовали господствовавшему тогда идеалистическому представлению о мире. Время еще не опровергло теорию жизненной силы. Напротив, к попыткам подобного рода относились враждебно, скептически, считая их богохульством. Именно поэтому особенно велико научное значение открытия Велера. Ниспровержение догмы о какой-то особой жизненной силе не только способствовало быстрому развитию молодой органической химии, но и оказало сильное влияние на философию и мировоззрение современников Велера. По-видимому, Велер сам чувствовал и понимал революционность своего открытия, потому что статью Об искусственном получении мочевины он закончил такими осторожными словами Я воздерживаюсь от каких-либо выводов, которые, естественно, напрашиваются на основании этих фактов . [c.11] Работа Велера вызвала большой интерес и получила широкое признание специалистов, хотя необходимые выводы сумели сделать далеко не все. Даже Берцелиус, который высоко ценил научные работы Велера, до конца жизни (он умер в 1848 году) оставался сторонником теории жизненной силы. И всё же в 1831 году известный немецкий химик Либих писал, что он рассматривает работу Берцелиуса о виноградной кислоте и синтез мочевины Велером как поворотный пункт в органической химии, после которого она действительно стала наукой. После открытия Велера за короткий срок удалось синтезировать из неорганических веществ много новых органических соединений, и это еще сильнее пошатнуло теорию жизненной силы. А спустя несколько лет в совместной работе о мочевой кислоте Велер и Либих писали Философия химии сделает из этой работы вывод, что получение всех органических веществ вне живого организма в лаборатории следует рассматривать не как вероятное, а как нечто безусловно осуществимое. Правда, нам еще не известен точный путь, так как мы не знаем исходных соединений, из которых будут получены эти вещества, но в будущем этот путь будет, без сомнения, найден . [c.12] Насколько точно оправдались эти предсказания ученых, сейчас хорошо известно. [c.12] Шло время, смысл понятий органическое и неорганическое вещество менялся, а названия оставались прежними. Традиции часто бывают сильнее разумных доводов, но в данном случае это было не так уж плохо. Сегодня никому не приходит в голову, что органической химией правит таинственная жизненная сила . Для современного химика органические соединения — вещества, содержащие связанный углерод. Это относится ко всем без исключения органическим соединениям и является настолько типичным, что органическую химию справедливо называют химией соединений углерода. [c.12] Не следует, однако, быть слишком педантичным, проводя границу между органической и неорганической химией. Между этими науками существует не пограничная линия, а, скорее, пограничная область, куда входят многие соединения, например, такие, как угольная кислота и ее соли. Их всегда, и не без основания, причисляли к неорганическим веществам, так как во многом они напоминают другие неорганические кислоты и соли. В то же время некоторые производные угольной кислоты, например мочевину, можно рассматривать только как органические соединения. К органическим соединениям можно причислить и угольную кислоту. К счастью, подобных случаев не так уж много, и обычно провести разграничение легче. [c.12] в состав органических соединений обязательно входит углерод. Кроме того, для их получения нужны водород, азот, кислород, сера, галогены, а в исключительных случаях и некоторые другие элементы. Из ста с лишним известных науке элементов для образования множества органических соединений необходимы лишь 10. [c.12] Как это объяснить Разгадку следует в первую очередь искать в том, что именно атомы углерода обладают исключительной способностью соедйняться друг с другом. У атома углерода всего 4 валентности. Если бы по этим валентностям присоединялись только атомы других элементов, то возможности образования соединений исчерпались бы очень быстро. На самом деле часть валентностей замещается другими углеродными атомами. Они объединяются в цепи и кольца, иногда содержащие 50 и более атомов углерода. Благодаря этой способности углерода возможность образования новых веществ безгранично расширяется. Именно поэтому органических соединений несравненно больше, чем неорганических. Важно не только абсолютное количество атомов в молекуле. [c.13] У органических и неорганичесТких веществ много общих свойств, но есть и существенные различия. Большинство органических соединений горит, разлагается или обугливается при довольно низкой температуре. Вы, наверное, не раз убе ждались на собственном опыте, что суп может пригореть, мясо — обуглиться, спирт, бензин или дерево — сгореть, а неприятный запах нагретого жира свидетельствует о том, что он разлагается. Как правило, неорганические вещества при нагревании ведут себя иначе. Невозможно зажечь поваренную соль или воду. Даже при сильном нагревании мел, гипс и глина не меняют своего агрегатного состояния, не разлагаются. Поскольку органические и неорганические вещества ведут себя при нагревании неодинаково, то и приемы для определения их класса применяют различные. [c.13] Мы уже знаем, что органические соединения построены из сравнительно небольшого количества элементов. Это обстоятельство не может не сказаться на анализе таких веществ. Однако достаточно ли знать, что какое-то соединение состоит из углерода, водорода и кислорода Ведь существуют десятки тысяч самых разнообразных кеществ, построенных из этих трех элементов. Химику-органику требуется выяснить, в каком соотношении находятся эти элементы в соединении, как велико абсолютное количество каждого из них, из скольких атомов углерода, водорода и кислорода состоит данная молекула. [c.14] Особенно кропотливой и напряженной работы требует установление структуры молекул органических соединений. При анализе неорганических соединений это тоже важно, но в меньшей степени. [c.14] Вернуться к основной статье