Wissenschaftler haben lange versucht, eine einheitliche Theorie zu entwickeln, die die Struktur von Molekülen erklärt, ihre Eigenschaften im Verhältnis zu anderen Substanzen beschreibt. Dazu mussten sie die Natur und Struktur des Atoms beschreiben, die Begriffe "Valenz", "Elektronendichte" und viele andere einführen.
Der Hintergrund der Entstehung der Theorie
Die chemische Struktur von Stoffen interessierte zuerst den Italiener Amadeus Avogadro. Er begann, das Gewicht der Moleküle verschiedener Gase zu untersuchen und stellte auf der Grundlage seiner Beobachtungen eine Hypothese über ihre Struktur auf. Aber er war nicht der Erste, der darüber berichtete, sondern wartete, bis seine Kollegen ähnliche Ergebnisse erhielten. Danach wurde der Weg zur Ermittlung des Molekulargewichts von Gasen als Avogadro-Gesetz bekannt.
Die neue Theorie regte andere Wissenschaftler zum Studium an. Unter ihnen waren Lomonosov, D alton, Lavoisier, Proust, Mendeleev und Butlerov.
Theorie von Butlerov
Die Formulierung "Theorie der chemischen Struktur" tauchte erstmals in einem Bericht über die Struktur von Substanzen auf, den Butlerov 1861 in Deutschland vorlegte. Es wurde ohne Änderungen in nachfolgende Veröffentlichungen aufgenommen undin den Annalen der Wissenschaftsgeschichte verankert. Dies war der Vorläufer mehrerer neuer Theorien. In seinem Dokument skizzierte der Wissenschaftler seine eigene Sicht auf die chemische Struktur von Stoffen. Hier sind einige seiner Thesen:
- Atome in Molekülen sind aufgrund der Anzahl der Elektronen in ihren äußeren Orbitalen miteinander verbunden;
- eine Änderung der Reihenfolge der Atomverbindungen führt zu einer Änderung der Eigenschaften des Moleküls und das Auftreten einer neuen Substanz;
- chemische und physikalische Eigenschaften von Substanzen hängen nicht nur davon ab, welche Atome in ihrer Zusammensetzung enth alten sind, sondern auch von der Reihenfolge ihrer Verbindung untereinander sowie von der gegenseitigen Beeinflussung;- Um die molekulare und atomare Zusammensetzung einer Substanz zu bestimmen, ist es notwendig, eine Kette aufeinanderfolgender Umwandlungen zu zeichnen.
Geometrische Struktur von Molekülen
Die chemische Struktur von Atomen und Molekülen wurde drei Jahre später von Butlerov selbst ergänzt. Er führt das Phänomen der Isomerie in die Wissenschaft ein, indem er postuliert, dass sich Substanzen auch bei gleicher qualitativer Zusammensetzung, aber unterschiedlicher Struktur in einer Reihe von Indikatoren voneinander unterscheiden werden.
Zehn Jahre später erscheint die Lehre von der dreidimensionalen Struktur von Molekülen. Alles beginnt mit der Veröffentlichung von van't Hoffs Theorie des quartären Valenzsystems im Kohlenstoffatom. Moderne Wissenschaftler unterscheiden zwischen zwei Bereichen der Stereochemie: strukturelle und räumliche.
Der strukturelle Teil wiederum wird ebenfalls in Skelettisomerie und Position unterteilt. Dies ist wichtig zu berücksichtigen, wenn organische Substanzen untersucht werden, wenn ihre qualitative Zusammensetzung statisch ist, und nurdie Anzahl der Wasserstoff- und Kohlenstoffatome und die Reihenfolge ihrer Verbindungen im Molekül.
Räumliche Isomerie ist notwendig, wenn es Verbindungen gibt, deren Atome in der gleichen Reihenfolge angeordnet sind, das Molekül aber räumlich unterschiedlich angeordnet ist. Ordnen Sie optische Isomerie (wenn Stereoisomere sich spiegeln), Diastereomerie, geometrische Isomerie und andere zu.
Atome in Molekülen
Die klassische chemische Struktur eines Moleküls impliziert das Vorhandensein eines Atoms darin. Hypothetisch ist klar, dass sich das Atom selbst in einem Molekül ändern kann, und auch seine Eigenschaften können sich ändern. Es hängt davon ab, welche anderen Atome es umgeben, der Abstand zwischen ihnen und die Bindungen, die die Stärke des Moleküls ausmachen.
Moderne Wissenschaftler, die die allgemeine Relativitätstheorie und die Quantentheorie in Einklang bringen wollen, akzeptieren als Ausgangsposition die Tatsache, dass ein Atom bei der Bildung eines Moleküls nur einen Kern und Elektronen hinterlässt und selbst aufhört zu existieren. Natürlich wurde diese Formulierung nicht sofort erreicht. Es wurden mehrere Versuche unternommen, das Atom als Einheit des Moleküls zu erh alten, aber alle haben es versäumt, anspruchsvolle Köpfe zufrieden zu stellen.
Struktur, chemische Zusammensetzung der Zelle
Der Begriff "Zusammensetzung" bedeutet die Vereinigung aller Substanzen, die an der Bildung und dem Leben der Zelle beteiligt sind. Diese Liste enthält fast das gesamte Periodensystem:
- sechsundachtzig Elemente sind immer vorhanden;
- fünfundzwanzig davon sind deterministisch für normallife;- ungefähr zwanzig weitere sind absolut notwendig.
Die fünf besten Gewinner werden durch Sauerstoff geöffnet, dessen Geh alt in der Zelle in jeder Zelle fünfundsiebzig Prozent erreicht. Es entsteht bei der Zersetzung von Wasser, ist für Zellatmungsreaktionen notwendig und liefert Energie für andere chemische Wechselwirkungen. Als nächstes ist Kohlenstoff von Bedeutung. Es ist die Basis aller organischen Substanzen und auch ein Substrat für die Photosynthese. Bronze erhält Wasserstoff - das häufigste Element im Universum. Es ist auch in organischen Verbindungen auf der gleichen Ebene wie Kohlenstoff enth alten. Es ist ein wichtiger Bestandteil des Wassers. Einen ehrenvollen vierten Platz belegt Stickstoff, der für die Bildung von Aminosäuren und damit von Proteinen, Enzymen und sogar Vitaminen notwendig ist.
Die chemische Struktur der Zelle enthält auch weniger beliebte Elemente wie Kalzium, Phosphor, Kalium, Schwefel, Chlor, Natrium und Magnesium. Zusammen nehmen sie etwa ein Prozent der gesamten Materie in der Zelle ein. Mikroelemente und Ultramikroelemente werden ebenfalls isoliert, die in Spuren in lebenden Organismen vorkommen.
