Lange tijd probeerden wetenschappers een uniforme theorie te ontwikkelen die de structuur van moleculen zou verklaren en hun eigenschappen in relatie tot andere stoffen zou beschrijven. Om dit te doen, moesten ze de aard en structuur van het atoom beschrijven, de concepten "valentie", "elektronendichtheid" en vele andere introduceren.
De achtergrond van het ontstaan van de theorie
De chemische structuur van stoffen interesseerde eerst de Italiaanse Amadeus Avogadro. Hij begon het gewicht van de moleculen van verschillende gassen te bestuderen en stelde op basis van zijn waarnemingen een hypothese op over hun structuur. Maar hij was niet de eerste die erover rapporteerde, maar wachtte tot zijn collega's vergelijkbare resultaten kregen. Daarna werd de manier om het molecuulgewicht van gassen te krijgen bekend als de wet van Avogadro.
De nieuwe theorie zette andere wetenschappers ertoe aan om te studeren. Onder hen waren Lomonosov, D alton, Lavoisier, Proust, Mendeleev en Butlerov.
De theorie van Butlerov
De term "theorie van de chemische structuur" verscheen voor het eerst in een rapport over de structuur van stoffen, dat Butlerov in 1861 in Duitsland presenteerde. Het werd zonder wijzigingen opgenomen in latere publicaties enverankerd in de annalen van de geschiedenis van de wetenschap. Dit was de voorloper van verschillende nieuwe theorieën. In zijn document schetste de wetenschapper zijn eigen kijk op de chemische structuur van stoffen. Hier zijn enkele van zijn stellingen:
- atomen in moleculen zijn met elkaar verbonden op basis van het aantal elektronen in hun buitenste orbitalen;
- een verandering in de volgorde van verbinding van atomen leidt tot een verandering in de eigenschappen van het molecuul en het verschijnen van een nieuwe stof;
- chemische en fysische eigenschappen van stoffen hangen niet alleen af van welke atomen in de samenstelling zijn opgenomen, maar ook van de volgorde van hun verbinding met elkaar, evenals van wederzijdse invloed;- om de moleculaire en atomaire samenstelling van een stof te bepalen, is het nodig om een reeks opeenvolgende transformaties te tekenen.
Geometrische structuur van moleculen
De chemische structuur van atomen en moleculen werd drie jaar later door Butlerov zelf aangevuld. Hij introduceert het fenomeen isomerie in de wetenschap, waarbij hij postuleert dat stoffen, zelfs als ze dezelfde kwalitatieve samenstelling hebben, maar een verschillende structuur, op een aantal indicatoren van elkaar zullen verschillen.
Tien jaar later verschijnt de doctrine van de driedimensionale structuur van moleculen. Het begint allemaal met de publicatie door Van't Hoff van zijn theorie van het quaternaire systeem van valenties in het koolstofatoom. Moderne wetenschappers maken onderscheid tussen twee gebieden van stereochemie: structureel en ruimtelijk.
Op zijn beurt is het structurele deel ook verdeeld in isomerie van het skelet en positie. Dit is belangrijk om rekening mee te houden bij het bestuderen van organische stoffen, wanneer hun kwalitatieve samenstelling statisch is, en alleenhet aantal waterstof- en koolstofatomen en de volgorde van hun verbindingen in het molecuul.
Ruimtelijke isomerie is nodig wanneer er verbindingen zijn waarvan de atomen in dezelfde volgorde zijn gerangschikt, maar in de ruimte bevindt het molecuul zich anders. Wijs optische isomerie toe (wanneer stereo-isomeren elkaar spiegelen), diasteriomerisme, geometrische isomerie en andere.
Atomen in moleculen
De klassieke chemische structuur van een molecuul impliceert de aanwezigheid van een atoom erin. Hypothetisch is het duidelijk dat het atoom zelf in een molecuul kan veranderen, en dat zijn eigenschappen ook kunnen veranderen. Het hangt af van welke andere atomen het omringen, de afstand ertussen en de bindingen die zorgen voor de sterkte van het molecuul.
Moderne wetenschappers, die de algemene relativiteitstheorie en de kwantumtheorie met elkaar willen verzoenen, aanvaarden als uitgangspunt het feit dat wanneer een molecuul wordt gevormd, een atoom alleen een kern en elektronen achterlaat en zelf ophoudt te bestaan. Deze formulering werd natuurlijk niet meteen bereikt. Er zijn verschillende pogingen gedaan om het atoom als een eenheid van het molecuul te behouden, maar ze zijn er allemaal niet in geslaagd om de kritische geest tevreden te stellen.
Structuur, chemische samenstelling van de cel
Het concept van "samenstelling" betekent de vereniging van alle stoffen die betrokken zijn bij de vorming en het leven van de cel. Deze lijst bevat bijna de hele tabel met periodieke elementen:
- zesentachtig elementen zijn altijd aanwezig;
- vijfentwintig daarvan zijn bepalend voor normaalleven;- ongeveer twintig meer zijn absoluut noodzakelijk.
De top vijf winnaars worden geopend door zuurstof, waarvan het geh alte in de cel vijfenzeventig procent in elke cel bereikt. Het wordt gevormd tijdens de ontbinding van water, is nodig voor cellulaire ademhalingsreacties en levert energie voor andere chemische interacties. Volgende in belang is koolstof. Het is de basis van alle organische stoffen en is ook een substraat voor fotosynthese. Brons krijgt waterstof - het meest voorkomende element in het universum. Het is ook opgenomen in organische verbindingen op hetzelfde niveau als koolstof. Het is een belangrijk bestanddeel van water. Een eervolle vierde plaats wordt ingenomen door stikstof, dat nodig is voor de vorming van aminozuren en daarmee eiwitten, enzymen en zelfs vitamines.
De chemische structuur van de cel bevat ook minder populaire elementen zoals calcium, fosfor, kalium, zwavel, chloor, natrium en magnesium. Samen nemen ze ongeveer één procent van de totale hoeveelheid materie in de cel in beslag. Micro-elementen en ultramicro-elementen worden ook geïsoleerd, die in levende organismen in sporenhoeveelheden worden aangetroffen.
