Per molto tempo, gli scienziati hanno cercato di sviluppare una teoria unificata che spiegasse la struttura delle molecole, descrivesse le loro proprietà in relazione ad altre sostanze. Per fare ciò, hanno dovuto descrivere la natura e la struttura dell'atomo, introdurre i concetti di "valenza", "densità elettronica" e molti altri.
Lo sfondo della creazione della teoria
La struttura chimica delle sostanze ha interessato per la prima volta l'italiano Amadeus Avogadro. Iniziò a studiare il peso delle molecole di vari gas e, sulla base delle sue osservazioni, avanzò un'ipotesi sulla loro struttura. Ma non è stato il primo a riferirlo, ma ha aspettato che i suoi colleghi ricevessero risultati simili. Successivamente, il modo per ottenere il peso molecolare dei gas divenne noto come Legge di Avogadro.
La nuova teoria ha spinto altri scienziati a studiare. Tra loro c'erano Lomonosov, D alton, Lavoisier, Proust, Mendeleev e Butlerov.
Teoria di Butlerov
La dicitura "teoria della struttura chimica" apparve per la prima volta in un rapporto sulla struttura delle sostanze, che Butlerov presentò in Germania nel 1861. È stato incluso senza modifiche nelle pubblicazioni successive etrincerato negli annali della storia della scienza. Questo è stato il precursore di diverse nuove teorie. Nel suo documento, lo scienziato ha delineato la propria opinione sulla struttura chimica delle sostanze. Ecco alcune delle sue tesi:
- gli atomi nelle molecole sono collegati tra loro in base al numero di elettroni nei loro orbitali esterni;
- un cambiamento nella sequenza di connessione degli atomi porta ad un cambiamento nelle proprietà della molecola e l'aspetto di una nuova sostanza;
- le proprietà chimiche e fisiche delle sostanze dipendono non solo da quali atomi sono inclusi nella sua composizione, ma anche dall'ordine della loro connessione tra loro, nonché dall'influenza reciproca;- per determinare la composizione molecolare e atomica di una sostanza è necessario tracciare una catena di trasformazioni successive.
Struttura geometrica delle molecole
La struttura chimica di atomi e molecole fu completata tre anni dopo dallo stesso Butlerov. Introduce nella scienza il fenomeno dell'isomerismo, postulando che, pur avendo la stessa composizione qualitativa, ma struttura diversa, le sostanze differiranno l'una dall' altra in una serie di indicatori.
Dieci anni dopo, appare la dottrina della struttura tridimensionale delle molecole. Tutto inizia con la pubblicazione da parte di van't Hoff della sua teoria del sistema quaternario di valenze nell'atomo di carbonio. Gli scienziati moderni distinguono tra due aree della stereochimica: strutturale e spaziale.
A sua volta, anche la parte strutturale è divisa in isomeria dello scheletro e posizione. Questo è importante da tenere in considerazione quando si studiano le sostanze organiche, quando la loro composizione qualitativa è statica e unicail numero di atomi di idrogeno e di carbonio e la sequenza dei loro composti nella molecola.
L'isomerismo spaziale è necessario quando ci sono composti i cui atomi sono disposti nello stesso ordine, ma nello spazio la molecola si trova in modo diverso. Assegna isomeria ottica (quando gli stereoisomeri si rispecchiano tra loro), diasteriomerismo, isomeria geometrica e altri.
Gli atomi nelle molecole
La classica struttura chimica di una molecola implica la presenza di un atomo in essa. Ipoteticamente, è chiaro che l'atomo stesso in una molecola può cambiare e anche le sue proprietà possono cambiare. Dipende da quali altri atomi lo circondano, dalla distanza tra loro e dai legami che forniscono la forza della molecola.
Gli scienziati moderni, volendo conciliare la teoria generale della relatività e la teoria quantistica, accettano come posizione iniziale il fatto che quando si forma una molecola, un atomo lascia solo un nucleo ed elettroni per esso, e esso stesso cessa di esistere. Naturalmente, questa formulazione non è stata raggiunta immediatamente. Sono stati fatti diversi tentativi per preservare l'atomo come unità della molecola, ma tutti non sono riusciti a soddisfare le menti più esigenti.
Struttura, composizione chimica della cellula
Il concetto di "composizione" significa l'unione di tutte le sostanze coinvolte nella formazione e nella vita della cellula. Questo elenco include quasi l'intera tavola degli elementi periodici:
- ottantasei elementi sono sempre presenti;
- venticinque di essi sono deterministici per il normalevita;- ne servono assolutamente altre venti.
I primi cinque vincitori vengono aperti dall'ossigeno, il cui contenuto nella cella raggiunge il settantacinque percento in ciascuna cella. Si forma durante la decomposizione dell'acqua, è necessario per le reazioni di respirazione cellulare e fornisce energia per altre interazioni chimiche. Il prossimo per importanza è il carbonio. È la base di tutte le sostanze organiche ed è anche un substrato per la fotosintesi. Il bronzo ottiene l'idrogeno, l'elemento più comune nell'universo. È anche incluso nei composti organici allo stesso livello del carbonio. È un importante costituente dell'acqua. Un onorevole quarto posto è occupato dall'azoto, necessario per la formazione degli aminoacidi e, di conseguenza, delle proteine, degli enzimi e persino delle vitamine.
La struttura chimica della cellula comprende anche elementi meno popolari come calcio, fosforo, potassio, zolfo, cloro, sodio e magnesio. Insieme occupano circa l'uno per cento della quantità totale di materia nella cellula. Vengono anche isolati microelementi e ultramicroelementi, che si trovano negli organismi viventi in tracce.
