Довгий час учені намагалися вивести єдину теорію, яка б пояснювала будову молекул, описувала їх властивості по відношенню до інших речовин. Для цього їм довелося описати природу та будову атома, ввести поняття "валентність", "електронна щільність" і багато інших.
Передісторія створення теорії
Хімічну будову речовин першим зацікавило італійця Амадея Авогадро. Він почав вивчати вага молекул різноманітних газів і на основі своїх спостережень висунув гіпотезу про їх будову. Але доповідати про неї першим не став, а дочекався, поки його колеги отримають аналогічні результати. Після цього спосіб отримувати молекулярний вага газів став відомий як закон Авогадро.
Нова теорія наштовхнула інших вчених на дослідження. Серед них були Ломоносов, Дальтон, Лавуазьє, Пруст, Менделєєв і Бутлеров.
Теорія Бутлерова
Формулювання «теорія хімічної будови» вперше з'явилася в доповіді про будову речовин, який в 1861 році в Німеччині представляв Бутлеров. Вона без змін увійшла в наступні публікації і закріпилася в анналах історії науки. Це стало передвісником кількох нових теорій. У своєму документі вчений виклав власний погляд на хімічну будову речовин. Ось деякі з його тез: - атоми в молекулах з'єднуються один з одним виходячи з кількості електронів на їх зовнішніх орбіталях;
- зміна послідовності з'єднання атомів приводить до зміни властивостей молекули і появи нового речовини;
- хімічні і фізичні властивості речовин залежать не тільки від того, які атоми входять до його складу, але і від порядку їх з'єднання між собою, а також взаємного впливу;
- для того щоб визначити молекулярний та атомарний склад речовини, необхідно провести ланцюг послідовних перетворень.
Геометрична будова молекул
Хімічну будову атомів і молекул було доповнено три роки потому самим Бутлеровим. Він вводить у науку явище ізомерії, постулюючи, що, навіть маючи однаковий якісний склад, але різну будову, речовини будуть відрізнятися один від одного по ряду показників. Через десять років з'являється вчення про тривимірному будову молекул. Все починається з опублікування Вант-Гоффом своєї теорії про четвертинної системи валентностей в атомі вуглецю. Сучасні вчені розрізняють два напрями стереохімії: структурну і просторову. У свою чергу, структурна частина теж ділиться на ізомерію скелета і положення. Це важливо враховувати при вивченні органічних речовин, коли якісний склад їх статичним, а динаміці піддається тільки кількість атомів водню і вуглецю і послідовність їх сполук у молекулі. Просторова ізомерія необхідна в тих випадках, коли є сполуки, атоми яких розташовані в однаковому порядку, але в просторі молекула розташована інакше. Виділяють оптичну ізомерію (коли стереоізомери дзеркально відбивають одне одного), диастериомерию, геометричну ізомерію та інші.
Атоми в молекулах
Класичне хімічна будова молекули передбачає наявність у ній атома. Гіпотетично зрозуміло, що сам атом у молекулі може змінюватися, а також можуть бути змінені та його властивості. Це залежить від того, які ще атоми його оточують, відстані між ними і зв'язків, які забезпечують міцність молекули.
Сучасні вчені, бажаючи примирити загальну теорію відносності і квантову теорію, приймають як початкове становище той факт, що при утворенні молекули атом залишає їй тільки ядро і електрони, а сам перестає існувати. Звичайно, до такого формулювання прийшли не відразу. Було зроблено кілька спроб зберегти атом як одиницю молекули, але всі вони не змогли задовольнити найвибагливіші уми.
Будова, хімічний склад клітини
Поняття «склад» передбачає об'єднання всіх речовин, які беруть участь в освіті і життєдіяльності клітини. У цей перелік входить практично вся таблиця періодичних елементів: - вісімдесят шість елементів присутні постійно;
- двадцять п'ять з них є детермінованими для нормального життя;
- ще близько двадцяти абсолютно необхідні. П'ятірку призерів відкриває кисень, зміст якого в клітці доходить до сімдесяти п'яти відсотків у кожній клітці. Він утворюється при розкладанні води, необхідний для реакцій клітинного дихання і забезпечує енергією інші хімічні взаємодії. Наступний по значимості – вуглець. Він є основою всіх органічних речовин, а також є субстратом для фотосинтезу. Бронзу отримує водень – найпоширеніший елемент у Всесвіті. Він також входить до складу органічних сполук на одному рівні з вуглецем. Є важливою складовою води. Почесне четверте місце займає азот, необхідний для утворення амінокислот і, як наслідок, білків, ферментів і навіть вітамінів. У хімічна будова клітини входять і менш популярні такі елементи, як кальцій, фосфор, калій, сірка, хлор, натрій і магній. Всі разом вони займають близько одного відсотка від загальної кількості речовини в клітині. Виділяють також мікроелементи і ультрамікроелементи, які містяться в живих організмах у слідових кількостях.
