Vědci se dlouhou dobu snažili vyvinout jednotnou teorii, která by vysvětlila strukturu molekul, popsala jejich vlastnosti ve vztahu k jiným látkám. K tomu museli popsat povahu a strukturu atomu, zavést pojmy „valence“, „elektronová hustota“a mnoho dalších.
Pozadí vzniku teorie
Chemická struktura látek jako první zaujala italského Amadea Avogadra. Začal studovat hmotnost molekul různých plynů a na základě svých pozorování předložil hypotézu o jejich struktuře. Nebyl ale první, kdo o tom informoval, ale počkal, až jeho kolegové dostanou podobné výsledky. Poté se způsob, jak získat molekulovou hmotnost plynů, stal známým jako Avogadrův zákon.
Nová teorie podnítila další vědce ke studiu. Mezi nimi byli Lomonosov, D alton, Lavoisier, Proust, Mendělejev a Butlerov.
Butlerovova teorie
Formulace „teorie chemické struktury“se poprvé objevila ve zprávě o struktuře látek, kterou Butlerov předložil v Německu v roce 1861. Beze změn byl zařazen do následujících publikací azakořeněné v análech dějin vědy. To byl předchůdce několika nových teorií. Vědec ve svém dokumentu nastínil svůj vlastní pohled na chemickou strukturu látek. Zde jsou některé z jeho tezí:
- atomy v molekulách jsou navzájem spojeny na základě počtu elektronů v jejich vnějších orbitalech;
- změna v pořadí spojení atomů vede ke změně vlastností molekuly a vzhled nové látky;
- chemické a fyzikální vlastnosti látek závisí nejen na tom, které atomy jsou zahrnuty v jejím složení, ale také na pořadí jejich vzájemného spojení a také na vzájemném ovlivnění;- aby bylo možné určit molekulové a atomové složení látky, je nutné nakreslit řetězec po sobě jdoucích přeměn.
Geometrická struktura molekul
Chemickou strukturu atomů a molekul doplnil o tři roky později sám Butlerov. Zavádí fenomén izomerie do vědy a předpokládá, že i když mají látky stejné kvalitativní složení, ale odlišnou strukturu, budou se od sebe lišit v řadě ukazatelů.
O deset let později se objevuje doktrína trojrozměrné struktury molekul. Vše začíná tím, že van't Hoff publikoval svou teorii kvartérního systému valencí v atomu uhlíku. Moderní vědci rozlišují mezi dvěma oblastmi stereochemie: strukturní a prostorovou.
Strukturální část se dále dělí na izomerii skeletu a polohy. To je důležité vzít v úvahu při studiu organických látek, kdy je jejich kvalitativní složení statické, a pouzepočet atomů vodíku a uhlíku a pořadí jejich sloučenin v molekule.
Prostorová izomerie je nezbytná, pokud existují sloučeniny, jejichž atomy jsou uspořádány ve stejném pořadí, ale v prostoru je molekula umístěna odlišně. Přidělte optickou izomerii (když se stereoizomery navzájem zrcadlí), diastereomerii, geometrickou izomerii a další.
Atomy v molekulách
Klasická chemická struktura molekuly předpokládá přítomnost atomu v molekule. Hypoteticky je jasné, že samotný atom v molekule se může měnit a mohou se měnit i jeho vlastnosti. Záleží na tom, jaké další atomy ji obklopují, na vzdálenosti mezi nimi a na vazbách, které zajišťují pevnost molekuly.
Moderní vědci, kteří si přejí uvést do souladu obecnou teorii relativity a kvantovou teorii, přijímají jako výchozí pozici skutečnost, že když se vytvoří molekula, atom pro ni zanechá pouze jádro a elektrony a sám přestane existovat. K této formulaci samozřejmě nedošlo okamžitě. Bylo učiněno několik pokusů zachovat atom jako jednotku molekuly, ale všechny selhaly v uspokojení náročných myslí.
Struktura, chemické složení buňky
Pojem "složení" znamená spojení všech látek, které se podílejí na vzniku a životě buňky. Tento seznam obsahuje téměř celou tabulku periodických prvků:
- osmdesát šest prvků je vždy přítomno;
- dvacet pět z nich je deterministických pro normálníživot;- asi dvacet dalších je naprosto nezbytných.
Prvních pět vítězů otevírá kyslík, jehož obsah v buňce dosahuje sedmdesáti pěti procent v každé buňce. Vzniká při rozkladu vody, je nezbytný pro reakce buněčného dýchání a poskytuje energii pro další chemické interakce. Dalším důležitým prvkem je uhlík. Je základem všech organických látek a je také substrátem pro fotosyntézu. Bronz získává vodík - nejběžnější prvek ve vesmíru. Je také obsažen v organických sloučeninách na stejné úrovni jako uhlík. Je důležitou složkou vody. Čestné čtvrté místo zaujímá dusík, který je nezbytný pro tvorbu aminokyselin a v důsledku toho i bílkovin, enzymů a dokonce i vitamínů.
Chemická struktura buňky zahrnuje také méně oblíbené prvky, jako je vápník, fosfor, draslík, síra, chlór, sodík a hořčík. Společně zabírají asi jedno procento z celkového množství hmoty v buňce. Izolovány jsou také mikroelementy a ultramikroelementy, které se v živých organismech nacházejí ve stopovém množství.
