Vedci sa dlho snažili vyvinúť jednotnú teóriu, ktorá by vysvetlila štruktúru molekúl, opísala ich vlastnosti vo vzťahu k iným látkam. Aby to urobili, museli opísať povahu a štruktúru atómu, zaviesť pojmy „valencia“, „hustota elektrónov“a mnohé ďalšie.
Pozadie vzniku teórie
Chemická štruktúra látok ako prvého zaujala Taliana Amadea Avogadra. Začal študovať hmotnosť molekúl rôznych plynov a na základe svojich pozorovaní predložil hypotézu o ich štruktúre. Nebol však prvý, kto o tom informoval, ale počkal, kým jeho kolegovia dostanú podobné výsledky. Potom sa spôsob, ako získať molekulovú hmotnosť plynov, stal známym ako Avogadrov zákon.
Nová teória podnietila ďalších vedcov k štúdiu. Medzi nimi boli Lomonosov, D alton, Lavoisier, Proust, Mendelejev a Butlerov.
Butlerovova teória
Výraz „teória chemickej štruktúry“sa prvýkrát objavil v správe o štruktúre látok, ktorú Butlerov predložil v Nemecku v roku 1861. Bez zmien bola zaradená do nasledujúcich publikácií azakorenené v análoch dejín vedy. Toto bol predchodca niekoľkých nových teórií. Vedec vo svojom dokumente načrtol vlastný pohľad na chemickú štruktúru látok. Tu sú niektoré z jeho téz:
- atómy v molekulách sú navzájom spojené na základe počtu elektrónov v ich vonkajších orbitáloch;
- zmena v postupnosti spojenia atómov vedie k zmene vlastností molekuly a objavenie sa novej látky;
- chemické a fyzikálne vlastnosti látok závisia nielen od toho, ktoré atómy sú zahrnuté v jej zložení, ale aj od poradia ich vzájomného spojenia, ako aj od vzájomného ovplyvňovania;- na určenie molekulového a atómového zloženia látky je potrebné nakresliť reťazec postupných premien.
Geometrická štruktúra molekúl
Chemickú štruktúru atómov a molekúl doplnil o tri roky neskôr sám Butlerov. Zavádza fenomén izomérie do vedy, pričom predpokladá, že aj keď majú rovnaké kvalitatívne zloženie, ale odlišnú štruktúru, látky sa budú navzájom líšiť v mnohých ukazovateľoch.
O desať rokov neskôr sa objavuje doktrína trojrozmernej štruktúry molekúl. Všetko to začína publikáciou van't Hoffa o jeho teórii kvartérneho systému valencií v atóme uhlíka. Moderní vedci rozlišujú dve oblasti stereochémie: štrukturálnu a priestorovú.
Štrukturálna časť sa zase delí na izomériu kostry a polohy. Toto je dôležité vziať do úvahy pri štúdiu organických látok, keď je ich kvalitatívne zloženie statické a ibapočet atómov vodíka a uhlíka a poradie ich zlúčenín v molekule.
Priestorová izoméria je potrebná, keď existujú zlúčeniny, ktorých atómy sú usporiadané v rovnakom poradí, ale v priestore je molekula umiestnená inak. Prideľte optickú izomériu (keď sa stereoizoméry navzájom zrkadlia), diastereomériu, geometrickú izomériu a iné.
Atómy v molekulách
Klasická chemická štruktúra molekuly predpokladá prítomnosť atómu v molekule. Hypoteticky je jasné, že samotný atóm v molekule sa môže meniť a meniť sa môžu aj jeho vlastnosti. Závisí to od toho, aké ďalšie atómy ju obklopujú, od vzdialenosti medzi nimi a od väzieb, ktoré poskytujú pevnosť molekuly.
Moderní vedci, ktorí chcú zosúladiť všeobecnú teóriu relativity a kvantovú teóriu, akceptujú ako východiskovú pozíciu skutočnosť, že keď sa vytvorí molekula, atóm pre ňu zanechá len jadro a elektróny a sám prestane existovať. Samozrejme, táto formulácia nebola dosiahnutá okamžite. Urobilo sa niekoľko pokusov zachovať atóm ako jednotku molekuly, ale všetky zlyhali v uspokojovaní náročných myslí.
Štruktúra, chemické zloženie bunky
Pojem „zloženie“znamená spojenie všetkých látok, ktoré sa podieľajú na tvorbe a živote bunky. Tento zoznam obsahuje takmer celú tabuľku periodických prvkov:
- osemdesiatšesť prvkov je vždy prítomných;
- dvadsaťpäť z nich je deterministických pre normálneživot;- asi dvadsať ďalších je absolútne nevyhnutných.
Prvú päťku víťazov otvára kyslík, ktorého obsah v bunke dosahuje sedemdesiatpäť percent v každej bunke. Vzniká pri rozklade vody, je nevyhnutný pre reakcie bunkového dýchania a poskytuje energiu pre ďalšie chemické interakcie. Ďalším dôležitým prvkom je uhlík. Je základom všetkých organických látok a je tiež substrátom pre fotosyntézu. Bronz získava vodík - najbežnejší prvok vo vesmíre. Je tiež súčasťou organických zlúčenín na rovnakej úrovni ako uhlík. Je dôležitou zložkou vody. Čestné štvrté miesto zaberá dusík, ktorý je nevyhnutný pre tvorbu aminokyselín a v dôsledku toho aj bielkovín, enzýmov a dokonca aj vitamínov.
Chemická štruktúra bunky zahŕňa aj menej obľúbené prvky ako vápnik, fosfor, draslík, síru, chlór, sodík a horčík. Spolu zaberajú asi jedno percento z celkového množstva hmoty v bunke. Izolované sú aj mikroelementy a ultramikroelementy, ktoré sa v živých organizmoch nachádzajú v stopových množstvách.
