6. Используйте дополнительную информацию, страница 10 - гдз по химии 10 класс учебник Габриелян, Остроумов

Используйте дополнительную информацию

6. Подготовьте сообщение по теме «История развития органической химии».

Период витализма и зарождение органической химии. История органической химии как науки начинается в XIX веке, однако интерес человека к веществам растительного и животного происхождения уходит корнями в глубокую древность. Люди с давних времен использовали органические вещества: получали сахар из тростника, индиго из растений для окрашивания тканей, уксус путем брожения вина. Сам термин «органическая химия» был введен в 1807 году шведским химиком Йёнсом Якобом Берцелиусом. Он определил органическую химию как химию веществ, получаемых из живых организмов. В то время господствовала теория витализма (от лат. vitalis — «жизненный»), согласно которой для синтеза органических соединений необходима особая «жизненная сила», присущая только живым организмам. Считалось, что человек не способен искусственно, в лаборатории, создавать органические вещества из неорганических.

Крушение витализма и первые синтезы. Решающий удар по теории витализма нанес немецкий ученый Фридрих Вёлер в 1828 году. Он проводил опыты с цианатом аммония и неожиданно для себя обнаружил, что при нагревании этого неорганического вещества ($NH_4NCO$) образуются кристаллы мочевины ($CO(NH_2)_2$) — органического соединения, которое является продуктом жизнедеятельности живых организмов. Реакция синтеза выглядит так: $NH_4NCO \xrightarrow{t} CO(NH_2)_2$. Этот синтез показал, что между органическими и неорганическими веществами нет непреодолимой грани, и законы химии едины для всех соединений. В своём письме к Берцелиусу, ярому стороннику витализма, Вёлер писал: «Должен сказать Вам, что я умею готовить мочевину, не нуждаясь ни в почке, ни в животном, будь то человек или собака». В последующие годы были осуществлены и другие синтезы: ученик Вёлера, Герман Кольбе, в 1845 году синтезировал уксусную кислоту из неорганических веществ, а французский химик Марселен Бертло в 1850-х годах синтезировал жиры, метан и этиловый спирт, окончательно похоронив виталистические представления.

Создание теории химического строения. После опровержения витализма перед химиками встала новая фундаментальная задача: понять, как устроены молекулы органических соединений. Особенно остро стояла проблема изомерии — явления, при котором вещества имеют одинаковый качественный и количественный состав, но разные свойства (например, этиловый спирт и диметиловый эфир имеют одну и ту же формулу $C_2H_6O$). Попытки объяснить это привели к созданию теорий радикалов и теорий типов, которые были важными шагами, но не давали полного понимания. Революцию в органической химии совершил русский ученый Александр Михайлович Бутлеров, который в 1861 году на съезде немецких естествоиспытателей и врачей изложил основы своей теории химического строения. Основные положения теории Бутлерова таковы: 1) атомы в молекулах соединены в определенной последовательности (химическое строение) в соответствии с их валентностью; 2) свойства веществ определяются их химическим строением; 3) атомы в молекуле оказывают взаимное влияние друг на друга. Эта теория впервые объяснила явление изомерии и дала ученым мощный инструмент для предсказания свойств и путей синтеза новых органических соединений. Она является фундаментом всей современной органической химии.

Развитие учения о пространственном строении молекул (стереохимия). Теория Бутлерова описывала порядок соединения атомов в молекуле (двумерную структуру), но не их расположение в пространстве. Следующий важнейший шаг был сделан в 1874 году, когда голландский химик Якоб Вант-Гофф и французский химик Жозеф Ле Бель независимо друг от друга выдвинули гипотезу о пространственном строении молекул. Они предположили, что четыре валентные связи атома углерода направлены к вершинам тетраэдра, в центре которого находится сам атом углерода. Эта идея блестяще объяснила явление оптической изомерии, открытое ранее Луи Пастером. Если атом углерода связан с четырьмя различными заместителями, то возможны две зеркальные, несовместимые в пространстве структуры (энантиомеры), которые обладают способностью вращать плоскость поляризации света. Так зародилась стереохимия — раздел химии, изучающий пространственное строение молекул и его влияние на их свойства.

Современный этап развития органической химии. С конца XIX века и на протяжении всего XX века органическая химия переживала бурный рост, тесно связанный с нуждами промышленности. В 1856 году случайный синтез Уильямом Перкином красителя мовеина положил начало анилинокрасочной промышленности. Появилась фармацевтическая промышленность, подарившая миру аспирин, сульфаниламидные препараты и антибиотики. Развитие химии полимеров привело к созданию пластмасс (бакелит, 1907 г.), синтетических каучуков и волокон (нейлон, капрон). Огромный прорыв в изучении строения органических веществ произошел с появлением физических методов анализа: инфракрасной (ИК) и УФ-спектроскопии, масс-спектрометрии и, особенно, спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Эти методы позволяют быстро и точно устанавливать структуру сложнейших молекул. В настоящее время органическая химия неразрывно связана с биологией, медициной, материаловедением. С помощью методов квантовой химии ученые могут моделировать реакции и создавать молекулы с заранее заданными свойствами для решения сложнейших технологических и медицинских задач.

Ответ: Подготовлено сообщение на тему «История развития органической химии», в котором последовательно рассмотрены основные этапы становления и развития этой науки: от господства теории витализма до крушения этой теории благодаря синтезам Вёлера и других ученых, создания фундаментальной теории химического строения Бутлерова, развития стереохимии и современного этапа, характеризующегося тесной связью с промышленностью и использованием мощных физических методов исследования.