Trong một thời gian dài, các nhà khoa học đã cố gắng phát triển một lý thuyết thống nhất để giải thích cấu trúc của phân tử, mô tả tính chất của chúng trong mối quan hệ với các chất khác. Để làm được điều này, họ phải mô tả bản chất và cấu trúc của nguyên tử, đưa ra các khái niệm về "hóa trị", "mật độ electron" và nhiều khái niệm khác.
Cơ sở hình thành lý thuyết
Cấu trúc hóa học của chất được Amadeus Avogadro của Ý quan tâm đầu tiên. Ông bắt đầu nghiên cứu trọng lượng của các phân tử của nhiều loại khí khác nhau và dựa trên những quan sát của mình, đưa ra giả thuyết về cấu trúc của chúng. Nhưng anh không phải là người đầu tiên báo cáo về nó mà phải đợi cho đến khi các đồng nghiệp của anh nhận được kết quả tương tự. Sau đó, cách tính trọng lượng phân tử của các chất khí được gọi là Định luật Avogadro.
Lý thuyết mới đã thúc đẩy các nhà khoa học khác nghiên cứu. Trong số đó có Lomonosov, D alton, Lavoisier, Proust, Mendeleev và Butlerov.
Lý thuyết của Butlerov
Thuật ngữ "lý thuyết cấu trúc hóa học" xuất hiện lần đầu tiên trong một báo cáo về cấu trúc của các chất, mà Butlerov đã trình bày ở Đức vào năm 1861. Nó đã được đưa vào mà không có thay đổi trong các ấn phẩm tiếp theo vàcố thủ trong biên niên sử của lịch sử khoa học. Đây là tiền thân của một số lý thuyết mới. Trong tài liệu của mình, nhà khoa học đã vạch ra quan điểm của riêng mình về cấu trúc hóa học của các chất. Đây là một số luận án của anh ấy:
- các nguyên tử trong phân tử liên kết với nhau dựa trên số lượng electron ở các obitan ngoài cùng của chúng;
- sự thay đổi trong trình tự liên kết của các nguyên tử dẫn đến sự thay đổi tính chất của phân tử và sự xuất hiện của một chất mới;
- tính chất hóa học và vật lý của chất không chỉ phụ thuộc vào nguyên tử nào được bao gồm trong thành phần của nó, mà còn vào thứ tự liên kết của chúng với nhau, cũng như ảnh hưởng lẫn nhau;- để xác định thành phần phân tử và nguyên tử của một chất, cần phải vẽ một chuỗi biến đổi liên tiếp.
Cấu trúc hình học của phân tử
Cấu trúc hóa học của các nguyên tử và phân tử được chính Butlerov bổ sung ba năm sau đó. Ông đưa hiện tượng đồng phân vào khoa học, mặc định rằng, dù có cùng thành phần chất lượng, nhưng cấu trúc khác nhau, các chất sẽ khác nhau về một số chỉ số.
Mười năm sau, học thuyết về cấu trúc ba chiều của phân tử xuất hiện. Tất cả bắt đầu với việc van't Hoff công bố lý thuyết của ông về hệ thống hóa trị bậc bốn trong nguyên tử cacbon. Các nhà khoa học hiện đại phân biệt giữa hai lĩnh vực hóa học lập thể: cấu trúc và không gian.
Đến lượt nó, phần cấu trúc cũng được chia thành đồng phân của khung xương và vị trí. Điều này là quan trọng cần tính đến khi nghiên cứu các chất hữu cơ, khi thành phần định tính của chúng là tĩnh, và chỉsố nguyên tử hydro và cacbon và trình tự các hợp chất của chúng trong phân tử.
Đồng phân không gian là cần thiết khi có những hợp chất mà các nguyên tử của chúng được sắp xếp theo cùng một thứ tự, nhưng trong không gian phân tử lại nằm khác nhau. Phân bổ đồng phân quang học (khi các đồng phân lập thể phản chiếu nhau), đồng phân vị trí, đồng phân hình học và các loại khác.
Nguyên tử trong phân tử
Cấu trúc hóa học cổ điển của phân tử ngụ ý sự hiện diện của một nguyên tử trong đó. Về mặt giả thuyết, rõ ràng là bản thân nguyên tử trong phân tử có thể thay đổi, và tính chất của nó cũng có thể thay đổi. Nó phụ thuộc vào những gì các nguyên tử khác bao quanh nó, khoảng cách giữa chúng và các liên kết cung cấp độ bền của phân tử.
Các nhà khoa học hiện đại, mong muốn dung hòa giữa thuyết tương đối rộng và thuyết lượng tử, chấp nhận vị trí ban đầu rằng khi một phân tử được hình thành, một nguyên tử chỉ để lại một hạt nhân và các electron cho nó, và bản thân nó không còn tồn tại.. Tất nhiên, công thức này không đạt được ngay lập tức. Một số nỗ lực đã được thực hiện để bảo tồn nguyên tử như một đơn vị của phân tử, nhưng tất cả đều không làm hài lòng những bộ óc sáng suốt.
Cấu trúc, thành phần hoá học của tế bào
Khái niệm "thành phần" có nghĩa là sự hợp nhất của tất cả các chất tham gia vào quá trình hình thành và hoạt động sống của tế bào. Danh sách này bao gồm gần như toàn bộ bảng các nguyên tố tuần hoàn:
- tám mươi sáu phần tử luôn hiện diện;
- hai mươi lăm phần tử trong số đó là xác định cho bình thườngcuộc sống;- khoảng hai mươi nữa là hoàn toàn cần thiết.
Năm người chiến thắng hàng đầu được mở ra bởi oxy, hàm lượng trong ô này đạt tới bảy mươi lăm phần trăm trong mỗi ô. Nó được hình thành trong quá trình phân hủy nước, cần thiết cho các phản ứng hô hấp tế bào và cung cấp năng lượng cho các tương tác hóa học khác. Tiếp theo trong tầm quan trọng là carbon. Nó là cơ sở của tất cả các chất hữu cơ, đồng thời cũng là giá thể để quang hợp. Đồng thu được hydro - nguyên tố phổ biến nhất trong vũ trụ. Nó cũng được bao gồm trong các hợp chất hữu cơ ở cùng mức độ với carbon. Nó là một thành phần quan trọng của nước. Vị trí thứ tư danh dự được chiếm bởi nitơ, cần thiết cho sự hình thành các axit amin và kết quả là protein, enzym và thậm chí cả vitamin.
Cấu trúc hóa học của tế bào cũng bao gồm các nguyên tố ít phổ biến hơn như canxi, phốt pho, kali, lưu huỳnh, clo, natri và magiê. Chúng cùng nhau chiếm khoảng một phần trăm tổng lượng vật chất trong tế bào. Các nguyên tố vi lượng và siêu vi lượng cũng được phân lập, chúng được tìm thấy trong các sinh vật sống ở dạng vi lượng.
