Tutkijat yrittivät pitkään kehittää yhtenäistä teoriaa, joka selittäisi molekyylien rakenteen ja kuvaisi niiden ominaisuuksia suhteessa muihin aineisiin. Tätä varten heidän piti kuvata atomin luonne ja rakenne, esitellä käsitteet "valenssi", "elektronitiheys" ja monet muut.
Teorian luomisen tausta
Aineiden kemiallinen rakenne kiinnosti ensin italialaista Amadeus Avogadroa. Hän alkoi tutkia eri kaasujen molekyylien painoa ja esitti havaintojensa perusteella hypoteesin niiden rakenteesta. Mutta hän ei ollut ensimmäinen, joka raportoi siitä, vaan odotti, kunnes hänen kollegansa saivat samanlaisia tuloksia. Sen jälkeen tapa saada kaasujen molekyylipaino tunnettiin nimellä Avogadron laki.
Uusi teoria sai muut tutkijat tutkimaan. Heidän joukossaan olivat Lomonosov, D alton, Lavoisier, Proust, Mendelejev ja Butlerov.
Butlerovin teoria
Sanamuoto "kemiallisen rakenteen teoria" esiintyi ensimmäisen kerran aineiden rakennetta koskevassa raportissa, jonka Butlerov esitteli Saksassa vuonna 1861. Se sisällytettiin ilman muutoksia myöhemmissä julkaisuissa jajuurtunut tieteen historian aikakirjoihin. Tämä oli useiden uusien teorioiden edelläkävijä. Asiakirjassaan tiedemies hahmotteli oman näkemyksensä aineiden kemiallisesta rakenteesta. Tässä on joitain hänen opinnäytetyöstään:
- molekyyleissä olevat atomit ovat yhteydessä toisiinsa ulkoratojensa elektronien lukumäärän perusteella;
- atomien kytkentäjärjestyksen muutos johtaa molekyylin ominaisuuksien muutokseen ja uuden aineen ilmaantuminen;
- aineiden kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet eivät riipu pelkästään siitä, mitkä atomit ovat sen koostumuksessa, vaan myös niiden välisen yhteyden järjestyksestä sekä keskinäisestä vaikutuksesta;- aineen molekyyli- ja atomikoostumuksen määrittämiseksi on tarpeen piirtää peräkkäisten muunnosten ketju.
Molekyylien geometrinen rakenne
Atomien ja molekyylien kemiallista rakennetta täydensi kolme vuotta myöhemmin Butlerov itse. Hän esittelee tieteeseen isomerismi-ilmiön väittäen, että vaikka aineet olisivat saman laadullisen koostumuksen, mutta erilaisen rakenteen kanssa, ne eroavat toisistaan useissa indikaattoreissa.
Kymmenen vuotta myöhemmin ilmestyy oppi molekyylien kolmiulotteisesta rakenteesta. Kaikki alkaa siitä, että van't Hoff julkaisi teoriansa hiiliatomin valenssien kvaternaarisesta järjestelmästä. Nykyajan tiedemiehet erottavat kaksi stereokemian aluetta: rakenteellisen ja spatiaalisen.
Rakenneosa puolestaan on jaettu myös rungon ja asennon isomeriaan. Tämä on tärkeää ottaa huomioon tutkittaessa orgaanisia aineita, kun niiden laadullinen koostumus on staattinen, ja vainvety- ja hiiliatomien lukumäärä ja niiden yhdisteiden järjestys molekyylissä.
Avaruusisomeriaa tarvitaan, kun on yhdisteitä, joiden atomit ovat samassa järjestyksessä, mutta avaruudessa molekyyli sijaitsee eri tavalla. Kohdista optinen isomeria (kun stereoisomeerit heijastavat toisiaan), diasteriomerismi, geometrinen isomeria ja muut.
Atomit molekyyleissä
Molekyylin klassinen kemiallinen rakenne viittaa siihen, että siinä on atomi. Hypoteettisesti on selvää, että atomi itse molekyylissä voi muuttua ja sen ominaisuudet voivat myös muuttua. Se riippuu siitä, mitä muita atomeja sitä ympäröi, niiden välisestä etäisyydestä ja sidoksista, jotka antavat molekyylin vahvuuden.
Nykyajan tiedemiehet, jotka haluavat sovittaa yhteen yleisen suhteellisuusteorian ja kvanttiteorian, hyväksyvät lähtökohtana sen tosiasian, että kun molekyyli muodostuu, atomi jättää sille vain ytimen ja elektronit ja itse lakkaa olemasta. Tätä muotoilua ei tietenkään saavutettu heti. Useita yrityksiä on tehty säilyttää atomi molekyylin yksikkönä, mutta ne kaikki eivät ole onnistuneet tyydyttämään vaativia mieliä.
Solun rakenne, kemiallinen koostumus
Konsepti "koostumus" tarkoittaa kaikkien solun muodostumiseen ja elämään osallistuvien aineiden yhdistämistä. Tämä luettelo sisältää melkein koko jaksollisten elementtien taulukon:
- kahdeksankymmentäkuusi elementtiä on aina läsnä;
- niistä kaksikymmentäviisi on deterministisiä normaalilleelämä;- noin kaksikymmentä lisää on ehdottomasti tarpeen.
Viisi parasta voittajaa avaa happi, jonka pitoisuus solussa saavuttaa 75 prosenttia kussakin solussa. Se muodostuu veden hajoamisen aikana, on välttämätön solujen hengitysreaktioissa ja tarjoaa energiaa muihin kemiallisiin vuorovaikutuksiin. Seuraavaksi tärkeä on hiili. Se on kaikkien orgaanisten aineiden perusta, ja se on myös fotosynteesin substraatti. Pronssi saa vetyä - maailmankaikkeuden yleisimmän alkuaineen. Se sisältyy myös orgaanisiin yhdisteisiin samalla tasolla kuin hiili. Se on tärkeä veden ainesosa. Kunnioittavalla neljännellä sijalla on typpi, jota tarvitaan aminohappojen ja sen seurauksena proteiinien, entsyymien ja jopa vitamiinien muodostumiseen.
Kennon kemiallinen rakenne sisältää myös vähemmän suosittuja alkuaineita, kuten kalsiumia, fosforia, kaliumia, rikkiä, klooria, natriumia ja magnesiumia. Yhdessä ne vievät noin yhden prosentin solun kokonaismäärästä. Eristetään myös mikroelementtejä ja ultramikroelementtejä, joita on elävissä organismeissa pieniä määriä.
