A tudósok hosszú ideig próbáltak olyan egységes elméletet kidolgozni, amely megmagyarázná a molekulák szerkezetét, és leírná tulajdonságaikat más anyagokkal kapcsolatban. Ehhez le kellett írniuk az atom természetét és szerkezetét, be kellett vezetniük a "valencia", az "elektronsűrűség" és még sok más fogalmat.
Az elmélet megalkotásának háttere
Az anyagok kémiai szerkezete először az olasz Amadeus Avogadrót érdekelte. Tanulmányozni kezdte a különböző gázok molekuláinak tömegét, és megfigyelései alapján hipotézist állított fel szerkezetükre vonatkozóan. De nem ő számolt be róla először, hanem megvárta, amíg kollégái is hasonló eredményeket kapnak. Ezt követően a gázok molekulatömegének meghatározásának módja Avogadro törvényeként vált ismertté.
Az új elmélet más tudósokat is tanulmányozásra késztetett. Köztük volt Lomonoszov, D alton, Lavoisier, Proust, Mengyelejev és Butlerov.
Butlerov elmélete
A "kémiai szerkezet elmélete" megfogalmazás először az anyagok szerkezetéről szóló jelentésben jelent meg, amelyet Butlerov 1861-ben mutatott be Németországban. Változás nélkül szerepelt a későbbi publikációkban ésbevésődött a tudománytörténeti évkönyvekbe. Ez több új elmélet előfutára volt. Dokumentumában a tudós felvázolta saját véleményét az anyagok kémiai szerkezetéről. Íme néhány tézise:
- a molekulák atomjai a külső pályájukon lévő elektronok száma alapján kapcsolódnak egymáshoz;
- az atomok kapcsolódási sorrendjének változása a molekula tulajdonságainak megváltozásához vezet és egy új anyag megjelenése;
- az anyagok kémiai és fizikai tulajdonságai nemcsak attól függnek, hogy mely atomok szerepelnek az összetételében, hanem az egymáshoz való kapcsolódási sorrendtől, valamint a kölcsönös hatástól is;- egy anyag molekuláris és atomi összetételének meghatározásához egymás utáni átalakulások láncolatát kell megrajzolni.
Molekulák geometriai szerkezete
Az atomok és molekulák kémiai szerkezetét három évvel később maga Butlerov egészítette ki. Az izoméria jelenségét bevezeti a tudományba, feltételezve, hogy még azonos minőségi összetételű, de eltérő szerkezetű anyagok is számos mutatóban különböznek egymástól.
Tíz évvel később megjelenik a molekulák háromdimenziós szerkezetének tana. Az egész azzal kezdődik, hogy van't Hoff kiadta elméletét a szénatom kvaterner vegyértékrendszeréről. A modern tudósok a sztereokémia két területét különböztetik meg: szerkezeti és térbeli.
Viszont a szerkezeti rész is fel van osztva a váz izomériájára és helyzetére. Ezt fontos figyelembe venni a szerves anyagok vizsgálatakor, amikor minőségi összetételük statikus, és csaka hidrogén- és szénatomok száma, valamint vegyületeik sorrendje a molekulában.
A térbeli izoméria akkor szükséges, ha vannak olyan vegyületek, amelyek atomjai ugyanabban a sorrendben helyezkednek el, de a térben a molekula eltérően helyezkedik el. Határozza meg az optikai izomériát (amikor a sztereoizomerek tükrözik egymást), a diaszteriomerizmust, a geometriai izomériát és egyebeket.
Atomok a molekulákban
A molekulák klasszikus kémiai szerkezete magában foglalja egy atom jelenlétét is. Hipotetikusan világos, hogy a molekulában maga az atom változhat, és a tulajdonságai is változhatnak. Attól függ, hogy milyen más atomok vesznek körül, a köztük lévő távolság és a molekula erejét biztosító kötések.
A modern tudósok, akik az általános relativitáselméletet és a kvantumelméletet kívánják összhangba hozni, kiinduló álláspontnak fogadják el azt a tényt, hogy amikor egy molekula kialakul, az atom csak magot és elektronokat hagy számára, és maga megszűnik létezni.. Természetesen ezt a megfogalmazást nem sikerült azonnal elérni. Számos kísérlet történt arra, hogy az atomot a molekula egységeként megőrizzék, de ezek mindegyike nem elégítette ki az igényes elmét.
A sejt szerkezete, kémiai összetétele
Az „összetétel” fogalma a sejt kialakulásában és életében részt vevő összes anyag egyesülését jelenti. Ez a lista tartalmazza a periódusos elemek szinte teljes táblázatát:
- nyolcvanhat elem mindig jelen van;
- közülük huszonöt determinisztikus a normálraélet;- még körülbelül húsz feltétlenül szükséges.
Az első öt nyertest az oxigén nyitja, amelynek a cella tartalma minden cellában eléri a hetvenöt százalékot. A víz bomlása során keletkezik, szükséges a sejtlégzési reakciókhoz, és energiát ad egyéb kémiai kölcsönhatásokhoz. A következő fontosságú a szén. Minden szerves anyag alapja, és a fotoszintézis szubsztrátja is. A bronz hidrogént kap - ez a leggyakoribb elem az univerzumban. Ugyanolyan szinten szerepel a szerves vegyületekben is, mint a szén. A víz fontos alkotóeleme. A megtisztelő negyedik helyet a nitrogén foglalja el, amely az aminosavak, és ennek eredményeként a fehérjék, enzimek, sőt vitaminok képződéséhez szükséges.
A sejt kémiai szerkezete kevésbé népszerű elemeket is tartalmaz, mint például a kalcium, foszfor, kálium, kén, klór, nátrium és magnézium. Együtt a sejtben lévő anyag teljes mennyiségének körülbelül egy százalékát foglalják el. A mikroelemeket és az ultramikroelemeket is izolálják, amelyek nyomokban megtalálhatók az élő szervezetekben.
