ргії зв'язку.
Грунтуючись на законах термодинаміки, хімія визначає можливість того чи іншого процесу, умови його здійснення, внутрішню енергію. «Внутрішня енергія - це загальний запас енергії системи, який складається з енергії руху і взаємодії молекул, енергії руху і взаємодії ядер і електронів в атомах, в молекулах і т.п.».
2.3.2 Другий рівень хімічного знання
Численні експерименти з вивчення властивостей хімічних елементів у першій половині XIX ст. привели вчених до переконання, що властивості речовин та їх якісну різноманітність обумовлені не тільки складом елементів, але і структурою їх молекул. До цього часу в хімічному виробництві стала переважати переробка величезних мас речовини рослинного і тваринного походження. Їх якісне різноманітність приголомшливо велика - сотні тисяч хімічних сполук, склад яких вкрай одноманітний, так як вони складаються з декількох елементів-органогенов (вуглецю, водню, кисню, сірки, азоту, фосфору).
Наука вважає, що тільки ці шість елементів складають основу живих систем, через що вони отримали назву органогенов. Вагова частка цих елементів в живому організмі становить 97,4%. Крім того, до складу біологічно важливих компонентів живих систем входять ще 12 елементів: натрій, калій, кальцій, магній, залізо, цинк, кремній, алюміній, хлор, мідь, кобальт, бор.
Особлива роль відведена природою углероду. Цей елемент здатний організувати зв'язки з елементами, що протистоять один одному, і утримувати їх усередині себе. Атоми вуглецю утворюють майже всі типи хімічних зв'язків. На основі шести органогенов і ще близько 20 інших елементів природа створила близько 8 млн. Різних хімічних сполук, виявлених до теперішнього часу. 96% з них припадає на органічні сполуки.
Пояснення надзвичайно широкої різноманітності органічних сполук при настільки бідному елементному складі було знайдено в явищах ізомерії і полімерії. Так було покладено початок другому рівню розвитку хімічних знань, який отримав назву структурної хімії.
Структура - це стійка впорядкованість якісно незмінною системи (молекули). Під це визначення потрапляють усі структури, які досліджуються в хімії: квантово-механічні, засновані на поняттях валентності і хімічної спорідненості, та ін.
Вона стала більш високим рівнем по відношенню до вчення про склад речовини, включивши його в себе. При цьому хімія з переважно аналітичної науки перетворилася на синтетичну. Головним досягненням цього етапу розвитку хімії стало встановлення зв'язку між структурою молекул і реакційною здатністю речовин.
Термін «структурна хімія» умовний. У ньому мається на увазі такий рівень хімічних знань, при якому, комбінуючи атоми різних хімічних елементів, можна створити структурні формули будь-якого хімічної сполуки. Виникнення структурної хімії означало, що з'явилася можливість для цілеспрямованого якісного перетворення речовин, для створення схеми синтезу будь-яких хімічних сполук, в тому числі і раніше невідомих.
Основи структурної хімії були закладені Дж. Дальтоном, який показав, що будь-яка хімічна речовина являє собою сукупність молекул, які з певної кількості атомів одного, двох або трьох хімічних елементів. Потім І.-Я. Берцеліус висунув ідею, що молекула являє собою не просте нагромадження атомів, а певну впорядковану структуру атомів, пов'язаних між собою електростатичними силами.
Найважливішим кроком у розвитку структурної хімії стала поява теорії хімічної будови органічних сполук російського хіміка AM Бутлерова, який вважав, що освіта молекул з атомів відбувається за рахунок замикання вільних одиниць спорідненості, але при цьому він вказував на те, з якою енергією (більшою чи меншою) це спорідненість пов'язує речовини між собою. Іншими словами, Бутлеров вперше в історії хімії звернув увагу на енергетичну нерівноцінність різних хімічних зв'язків. Ця теорія дозволила будувати структурні формули будь-якого хімічного з'єднання, так як показувала взаємний вплив атомів в структурі молекули, а через це пояснювала хімічну активність одних речовин і пасивність інших.
У XX в. структурна хімія отримала подальший розвиток. Зокрема, було уточнено поняття структури, під якою стали розуміти стійку впорядкованість якісно незмінною системи. Також було введено поняття атомної структури - стійкої сукупності ядра і оточуючих його електронів, що знаходяться в електромагнітній взаємодії один з одним, - і молекулярної структури - поєднання обмеженого числа атомів, що мають закономірний розташування в просторі і пов'язаних один з одним хімічним зв'язком за допомогою валентних електронів.
Однак подальший розвиток хімічної науки і заснованого на її досягненнях виробництва показали більш точно можливості та межі структ...
