Dugo vremena, naučnici su pokušavali da razviju jedinstvenu teoriju koja bi objasnila strukturu molekula, opisala njihova svojstva u odnosu na druge supstance. Da bi to uradili, morali su da opišu prirodu i strukturu atoma, uvedu koncepte "valencije", "gustine elektrona" i mnoge druge.
Pozadina stvaranja teorije
Kemijska struktura supstanci prvo je zainteresovala Italijana Amadeusa Avogadra. Počeo je proučavati težinu molekula raznih plinova i na osnovu svojih zapažanja iznio hipotezu o njihovoj strukturi. Ali on nije bio prvi koji je o tome izvijestio, već je čekao dok njegove kolege ne dobiju slične rezultate. Nakon toga, način da se dobije molekularna težina gasova postao je poznat kao Avogadrov zakon.
Nova teorija potaknula je druge naučnike na proučavanje. Među njima su bili Lomonosov, D alton, Lavoisier, Prust, Mendeljejev i Butlerov.
Butlerovova teorija
Izraz "teorija hemijske strukture" prvi put se pojavio u izveštaju o strukturi supstanci, koji je Butlerov predstavio u Nemačkoj 1861. Uvršten je bez promjena u naredne publikacije iukorijenjen u anale istorije nauke. Ovo je bila preteča nekoliko novih teorija. U svom dokumentu, naučnik je izložio sopstveni pogled na hemijsku strukturu supstanci. Evo nekih od njegovih teza:
- atomi u molekulima povezani su jedni s drugima na osnovu broja elektrona na njihovim vanjskim orbitalama;
- promjena redoslijeda povezivanja atoma dovodi do promjene svojstava molekula i pojava nove supstance;
- hemijska i fizička svojstva supstanci zavise ne samo od toga koji su atomi uključeni u njen sastav, već i od redosleda njihovog međusobnog povezivanja, kao i od međusobnog uticaja;- da bi se odredio molekularni i atomski sastav supstance, potrebno je nacrtati lanac uzastopnih transformacija.
Geometrijska struktura molekula
Hemijsku strukturu atoma i molekula dopunio je tri godine kasnije sam Butlerov. On uvodi fenomen izomerizma u nauku, postulirajući da će se supstance, čak i imajući isti kvalitativni sastav, ali različitu strukturu, međusobno razlikovati po nizu pokazatelja.
Deset godina kasnije, pojavljuje se doktrina o trodimenzionalnoj strukturi molekula. Sve počinje objavljivanjem van't Hoffove teorije o kvaternarnom sistemu valencija u atomu ugljika. Moderni naučnici razlikuju dva područja stereohemije: strukturnu i prostornu.
Zauzvrat, strukturni dio je također podijeljen na izomerizam skeleta i položaj. Ovo je važno uzeti u obzir prilikom proučavanja organskih supstanci, kada je njihov kvalitativni sastav statičan, a samobroj atoma vodika i ugljika i redoslijed njihovih spojeva u molekuli.
Prostorni izomerizam je neophodan kada postoje jedinjenja čiji su atomi raspoređeni u istom redosledu, ali je u prostoru molekul drugačije lociran. Alocirajte optičku izomeriju (kada se stereoizomeri ogledaju jedan u drugom), dijasteriomeriju, geometrijsku izomeriju i druge.
Atomi u molekulima
Klasična hemijska struktura molekula implicira prisustvo atoma u njemu. Hipotetički, jasno je da se sam atom u molekulu može promijeniti, a mogu se promijeniti i njegova svojstva. Zavisi od toga koji drugi atomi ga okružuju, udaljenosti između njih i veza koje obezbjeđuju snagu molekula.
Savremeni naučnici, koji žele da pomire opštu teoriju relativnosti i kvantnu teoriju, prihvataju kao početni stav činjenicu da kada se formira molekul, atom ostavlja samo jezgro i elektrone za njega, a sam prestaje da postoji. Naravno, do ove formulacije nije došlo odmah. Učinjeno je nekoliko pokušaja da se atom očuva kao jedinica molekule, ali svi oni nisu uspjeli da zadovolje pronicljive umove.
Struktura, hemijski sastav ćelije
Koncept "sastav" znači jedinstvo svih supstanci koje su uključene u formiranje i život ćelije. Ova lista uključuje gotovo cijelu tablicu periodičnih elemenata:
- osamdeset i šest elemenata je uvijek prisutno;
- dvadeset pet od njih je deterministički za normalnoživot;- još dvadesetak je apsolutno neophodno.
Pet najboljih pobjednika otvara kiseonik, čiji sadržaj u ćeliji dostiže sedamdeset pet posto u svakoj ćeliji. Nastaje tokom razgradnje vode, neophodan je za reakcije ćelijskog disanja i daje energiju za druge hemijske interakcije. Sledeći po važnosti je ugljenik. Osnova je svih organskih tvari, a također je i supstrat za fotosintezu. Bronza dobija vodonik - najčešći element u svemiru. Takođe je uključen u organska jedinjenja na istom nivou kao i ugljenik. Važan je sastojak vode. Počasno četvrto mjesto zauzima dušik koji je neophodan za stvaranje aminokiselina i kao rezultat toga proteina, enzima, pa čak i vitamina.
Hemijska struktura ćelije takođe uključuje manje popularne elemente kao što su kalcijum, fosfor, kalijum, sumpor, hlor, natrijum i magnezijum. Zajedno zauzimaju oko jedan posto ukupne količine materije u ćeliji. Izolovani su i mikroelementi i ultramikroelementi, koji se nalaze u živim organizmima u tragovima.
