Sejak sekian lama, saintis cuba membangunkan teori bersatu yang akan menerangkan struktur molekul, menerangkan sifatnya berhubung dengan bahan lain. Untuk melakukan ini, mereka perlu menerangkan sifat dan struktur atom, memperkenalkan konsep "valensi", "ketumpatan elektron" dan banyak lagi.
Latar belakang penciptaan teori
Struktur kimia bahan mula-mula menarik minat Amadeus Avogadro Itali. Dia mula mengkaji berat molekul pelbagai gas dan, berdasarkan pemerhatiannya, mengemukakan hipotesis tentang strukturnya. Tetapi dia bukan yang pertama melaporkannya, tetapi menunggu sehingga rakan sekerjanya menerima keputusan yang sama. Selepas itu, cara untuk mendapatkan berat molekul gas dikenali sebagai Hukum Avogadro.
Teori baharu itu mendorong saintis lain untuk mengkaji. Antaranya ialah Lomonosov, D alton, Lavoisier, Proust, Mendeleev dan Butlerov.
Teori Butlerov
Perkataan "teori struktur kimia" pertama kali muncul dalam laporan mengenai struktur bahan, yang dibentangkan Butlerov di Jerman pada tahun 1861. Ia dimasukkan tanpa perubahan dalam penerbitan berikutnya dantertanam dalam catatan sejarah sains. Ini adalah pendahulu beberapa teori baru. Dalam dokumennya, saintis itu menggariskan pandangannya sendiri mengenai struktur kimia bahan. Berikut ialah beberapa tesisnya:
- atom dalam molekul disambungkan antara satu sama lain berdasarkan bilangan elektron dalam orbital luarnya;
- perubahan dalam urutan sambungan atom membawa kepada perubahan dalam sifat molekul dan kemunculan bahan baharu;
- kimia dan sifat fizikal bahan bergantung bukan sahaja pada atom mana yang termasuk dalam komposisinya, tetapi juga pada susunan hubungannya antara satu sama lain, serta pengaruh bersama.;- untuk menentukan komposisi molekul dan atom sesuatu bahan, adalah perlu untuk melukis rantaian transformasi berturut-turut.
Struktur geometri molekul
Struktur kimia atom dan molekul telah ditambah tiga tahun kemudian oleh Butlerov sendiri. Beliau memperkenalkan fenomena isomerisme ke dalam sains, dengan menyatakan bahawa, walaupun mempunyai komposisi kualitatif yang sama, tetapi struktur yang berbeza, bahan akan berbeza antara satu sama lain dalam beberapa penunjuk.
Sepuluh tahun kemudian, doktrin struktur tiga dimensi molekul muncul. Semuanya bermula dengan penerbitan oleh van't Hoff teorinya tentang sistem kuaternari valens dalam atom karbon. Para saintis moden membezakan antara dua bidang stereokimia: struktur dan ruang.
Seterusnya, bahagian struktur juga dibahagikan kepada isomerisme rangka dan kedudukan. Ini penting untuk diambil kira apabila mengkaji bahan organik, apabila komposisi kualitatifnya adalah statik, dan hanyabilangan atom hidrogen dan karbon serta urutan sebatiannya dalam molekul.
Isomerisme spatial diperlukan apabila terdapat sebatian yang atomnya disusun dalam susunan yang sama, tetapi dalam ruang molekul terletak secara berbeza. Peruntukkan isomerisme optik (apabila stereoisomer bercermin antara satu sama lain), diasteriomerisme, isomerisme geometri dan lain-lain.
Atom dalam molekul
Struktur kimia klasik bagi molekul membayangkan kehadiran atom di dalamnya. Secara hipotesis, jelas bahawa atom itu sendiri dalam molekul boleh berubah, dan sifatnya juga boleh berubah. Ia bergantung pada atom lain yang mengelilinginya, jarak antara mereka dan ikatan yang memberikan kekuatan molekul.
Para saintis moden, yang ingin menyelaraskan teori umum relativiti dan teori kuantum, menerima sebagai kedudukan awal hakikat bahawa apabila molekul terbentuk, atom hanya meninggalkan nukleus dan elektron untuknya, dan dirinya tidak lagi wujud.. Sudah tentu, rumusan ini tidak dicapai serta-merta. Beberapa percubaan telah dibuat untuk mengekalkan atom sebagai unit molekul, tetapi semuanya gagal memuaskan fikiran yang arif.
Struktur, komposisi kimia sel
Konsep "komposisi" bermaksud penyatuan semua bahan yang terlibat dalam pembentukan dan kehidupan sel. Senarai ini termasuk hampir keseluruhan jadual unsur berkala:
- lapan puluh enam elemen sentiasa ada;
- dua puluh lima daripadanya adalah deterministik untuk normalkehidupan;- kira-kira dua puluh lagi amat diperlukan.
Lima pemenang teratas dibuka oleh oksigen, kandungannya dalam sel mencapai tujuh puluh lima peratus dalam setiap sel. Ia terbentuk semasa penguraian air, diperlukan untuk tindak balas respirasi selular dan membekalkan tenaga untuk interaksi kimia lain. Seterusnya yang penting ialah karbon. Ia adalah asas kepada semua bahan organik, dan juga merupakan substrat untuk fotosintesis. Gangsa mendapat hidrogen - unsur yang paling biasa di alam semesta. Ia juga termasuk dalam sebatian organik pada tahap yang sama dengan karbon. Ia adalah juzuk penting air. Tempat keempat yang terhormat diduduki oleh nitrogen, yang diperlukan untuk pembentukan asid amino dan, sebagai hasilnya, protein, enzim dan juga vitamin.
Struktur kimia sel juga termasuk unsur yang kurang popular seperti kalsium, fosforus, kalium, sulfur, klorin, natrium dan magnesium. Bersama-sama mereka menduduki kira-kira satu peratus daripada jumlah jirim dalam sel. Unsur mikro dan ultramikroelemen juga diasingkan, yang terdapat dalam organisma hidup dalam jumlah surih.
