На главную 39. Вторая концептуальная система в химии – от теорий состава к структурным теориям.

В начале Х1Х века многие химики пришли к выводу о недостаточности только понятия состава для объяснения свойства веществ. Явления изомерии и полимерии требовали иных объяснений. Вводится новый фактор – структура или, как тогда было принято говорить, «конституция» тела.
Понятие «структура» является общенаучным. Под структурой понимается способ связи элементов системы друг с другом. Способ связи – это и порядок связи, и пространственное их расположение и характер, тип самой связи.
Для познания структуры химического вещества теория радикалов явилась важной и с методологической точки зрения и представляет большой интерес в решении проблем диалектики частей молекулы и ее структурной целостности. Именно в теории радикалов отразился тот факт, что части внутри целого существуют как определенное, самостоятельное объединение, сохраняющее свою структуру в целом ряде химических превращений.
Теорию радикалов сменила теория типов. Новая теория считала, что атомы расположены в каком-то определенном порядке и образуют унитарную молекулу.А между тем, в отличие от Ньютона, отказавшегося строить гипотезы по поводу природы тяготения, Жерар и все сторонники теории типов, располагали к тому времени огромным экспериментальным материалом из органической химии. Рамки теории типов становились тесными для этого материала.
Потребности органического синтеза переросли теорию типов. Для синтеза требовалось располагать наглядной моделью молекулы и ее структуры в виде пространственного сорасположения атомов и атомных групп. Это шаг сделали Купер и Кекуле.
Для объяснения всех особенностей органических веществ достаточно учитывать два свойства атомов: «избирательное сродство» (связь атомов) и степень сродства (валентность). Большой вклад в структурную химию внес Кекуле. Он установил четырехвалентность углерода, предложил известную формулу бензола и очень четко и своевременно сформулировал одну из главных задач органической химии.
Бутлеров охотно занимался экспериментальной химией, получил немало новых органических веществ, в частности, этилен, сложные продукты полимеризации метилена и др. Но основной вклад Бутлерова в органическую химию лежит в теоретической области. Бутлеров предлагает отказаться от теории типов во всех ее разновидностях; определяет понятие «химическое строение» и основные положения теории строения; намечает способы определения строения; высказывается о форме и содержании формул химического строения.
А. М. Бутлеров решительно вступил на путь отказа от абсолютизации стехиометрических законов химии, согласно которым атомной дискретности должна непременно соответствовать и дискретность химизма. Отступление от стехиометрических законов считалось чудовищной ересью и рассматривалось как отказ от атомистики. Абсолютизация этих законов, по мнению В. И. Кузнецова, возвела непреодолимые преграды на пути познания сущности химизма.
Теория Бутлерова – строгая логическая система взаимосвязанных постулатов и принципов, важнейшие из которых следующие: а) атомы в молекулах соединены друг с другом попарно химическими связями в соответствии с их валентностью;б) молекулы обладают определенным порядком (или последовательностью) в распределении связей между атомами, т.е. определенным химическим строением;в) свойства химических соединений зависят от химического строения их молекул.
Из этого положения следовало, что:
- изучая свойства веществ, можно составить представление об их химическом строении, а зная химическое строение даже еще не полученных веществ, можно предсказать, какими свойствами они будут обладать;
- причиной изомерии является различие в химическом строении веществ, имеющих одинаковый состав;
- формулы химического строения дают представление и о свойствах соединений;
- атомы в молекулах влияют друг на друга, это влияние не одинаково сказывается на свойствах атомов одних и тех же элементов, если химическое строение молекул различно.
Четко идею о пространственном расположении атомов, пространственной изомерии и ее градациях сформулировал Вант-Гофф. Именно он считается основоположником стереохимии.
Стереохимия составляет важнейший раздел и современной структурной химии.
Самой трудной задачей в структурной химии был вопрос о природе сил, действующих между атомами и веществами в химических реакциях.
Под феноменологические исследования сродства, проводимые химиками, была подведена теория. Это и было завершением не только первого периода квантовой химии, но и всей классической химии.