Современные достижения в области органической химии сообщение

Обновлено: 18.05.2024

Здесь список важнейших открытий в области химии, которые повлияли на развитие человечества в целом, дали толчок развитию других наук, а так же развитию технических устройств. Традиционно представляется или ТОП5 или ТОП10 открытий, но данный список неразделимый, невозможно удалить что-либо из него, тогда будет несправедливо и список открытий будет не полный, так что всего на данный момент в списке 13 величайших открытий в области химии.

1. Открытие Кислорода (1770)

Джозеф Пристли обнаружил кислород, а позже, Антуан Лавуазье описывает природу элементов. Пристли использует кислород в экспериментах, и описывает его роль в процессах горения и дыхания живых существ. Затем, путем растворения сжатого воздуха в воде, он придумывает газированную воду. Пристли, не обращая внимания на важность своего открытия, называет новый газ "дефлогистированный воздух". Лавуазье дает кислороду свое название и правильно описывает его роль в процессе горения. Лавуазье затем углубляет исследования в этой области и систематизирует полученные данные.

2. Атомная теория (1808)

Джон Дальтон дает возможность увязки невидимых атомов с измеряемыми величинами, такими как объем газа или масса минерала. Его атомная теория утверждает, что все вещества состоят из мельчайших частиц, называемых атомами. Таким образом, чистый элемент состоит из одинаковых атомов, все с той же массой, а соединения веществ состоят из атомов различных элементов в сочетании друг с другом.

3. Атомы соединяются в молекулы (1811 и далее)

Итальянский химик Амедео Авогадро открыл факт того, что атомы элементов объединяются в молекулы. Авогадро доказал, что равные объемы газов при одинаковых условиях температуры и давления содержится одинаковое число молекул.

4. Синтез мочевины (1828)

5. Химическая структура (1850)

Фридрих Кекуле определяет химическую структуру бензола, в результате чего изучение молекулярной структуры вещества выходит на передний план в области химии. Он пишет, что после многих лет изучения природы углеродных связей, он открыл кольцевую форму молекулы бензола, как змея кусает собственный хвост. Необычная структура молекулы отвечают на вопрос о том, как атомы углерода могут быть связаны с четырьмя другими атомами одновременно.

6. Периодическая таблица элементов (1860 - 1870)

Дмитрий Менделеев доказывает, что если все 63 известных на то время элементов расположить в порядке возрастания атомных масс, их свойства повторяются в соответствии с определенными периодическими циклами. Он создает периодическую таблицу элементов и предсказывает существование элементов, которые еще не были обнаружены. Три из этих элементов открыто в течение его жизни: галлий, скандий и германий.

7. Электричество преобразовывает химические вещества (1807 - 1810)

Хэмфри Дэви доказал, что электроэнергия изменяет химические веществ. Он использовал батарею для разделения солей, теперь этот процесс известен как электролиз.

8. Электрон (1897)

Дж. Дж. Томсон узнает, что отрицательно заряженных частицы, испускаемые электронно-лучевыми трубками еще меньше, чем атомы. То есть суть открытия состояла в том, что материя состоит из еще более мелких частиц, чем атомы. За это Томсон получил Нобелевскую премию по физике в 1906 году.

9. Электроны в химических связях (1913 и далее)

Нильс Бор опубликовал свою модель строения атома, в которой электроны движутся в определенных орбитах вокруг ядра, а химические свойства элемента в значительной степени определяется количеством электронов ее атоме. Это открыло путь к пониманию того, как электроны участвуют в химических связях.

10. У атомов есть код света (1850)

Густав Кирхгоф и Роберт Бунзен обнаружили, что каждый элемент поглощает или излучает свет в определенных длинах волн, создавая определенный спектр.

11. Радиоактивность (1890 - 1900)

12. Пластмассы (1869 и 1900)

Джон Уэсли Хьятт изготавливает целлулоид для использования в качестве замены слоновой кости при изготовлении бильярдных шаров. Целлулоид является первым материалом синтетической пластмассы и используется в качестве замены дорогих природных материалов, такими как слоновая кость, янтарь, рога и черепаховый панцирь. Позже Лео Бэекелэнд изобретает укрепленные пластмассы, известные как Бакелитовая мастика, вещество стало использоваться для производства грампластинок, для изоляции в электронике.

13. Фуллерены (1985)

Роберт Керл, Гарольд Крото и Риком Смолли обнаруживают совершенно новый класс углеродных соединений с ажурной полой структурой. В дальнейшем эти соединения стали называть фуллеренами. Молекулы состоят исключительно из углерода и имеют форму полой сферы, эллипсоида, трубки или кольца, в настоящее время их можно получить только с помощью искусственного синтеза.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Описание презентации по отдельным слайдам:

Достижения в области органической химии
Выполнила: Васильева Лера
Ученица 10 класса

Органическая химия — раздел химии, изучающий соединения углерода, их структуру, свойства, методы синтеза. Органическими называют соединения углерода с другими элементами.

Предмет органической химии включает следующие цели, экспериментальные методы и теоретические представления:

-Выделение индивидуальных веществ из растительного, животного или ископаемого сырья
-Синтез и очистка соединений
-Определение структуры веществ
-Изучение механизмов химических реакций
-Выявление зависимостей между структурой органических веществ и их свойствами

Способы получения различных органических веществ были известны ещё с древности. Египтяне и римляне использовали красители индиго и ализарин, содержащиеся в растительных веществах. Многие народы знали секреты производства спиртных напитков и уксуса из сахар- и крахмалсодержащего сырья.

-В 1769—1785 г. Шееле выделил несколько органических кислот, таких как яблочная, винная, лимонная, галловая, молочная и щавелевая. --В 1773 г. Руэль выделил из человеческой мочи мочевину.
-Важным этапом стала разработка теории валентности Купером и Кекуле в 1857 г., а также теории химического строения Бутлеровым в 1861 г. В основу этих теорий были положены четырёхвалентность углерода и его способность к образованию цепей.
Бутлеров, Александр Михайлович

-В 1865 году Кекуле предложил структурную формулу бензола, что стало одним из важнейших открытий в органической химии. -В 1875 г. Вант-Гофф и Ле Бель предложили тетраэдрическую модель атома углерода, по которой валентности углерода направлены к вершинам тетраэдра, если атом углерода поместить в центр этого тетраэдра. -В 1917 году Льюис предложил рассматривать химическую связь с помощью электронных пар.

-В 1931 г. Хюккель применил квантовую теорию для объяснения свойств альтернантных ароматических углеродов, чем основал новое направление в органической химии — квантовую химию. --В 1933 г. Ингольд провёл изучение кинетики реакции замещения у насыщенного атома углерода, что привело к масштабному изучению кинетики большинства типов органических реакций.
Эрих Арманд Артур Йозеф Хюккель

Историю органической химии принято излагать в связи с открытиями сделанными в области строения органических соединений, однако такое изложение больше связано с историей химии вообще. Гораздо интереснее рассматривать историю органической химии с позиции материальной базы, то есть собственно предмета изучения органической химии.

На заре органической химии предметом изучения были преимущественно субстанции биологического происхождения. Именно этому факту органическая химия обязана своим названием. Научно-технический прогресс не стоял на месте, и со временем основной материальной базой органической химии стала каменноугольная смола, выделяемая при получении кокса прокаливанием каменного угля. Именно на основе переработки каменноугольной смолы в конце XIX века возник основной органический синтез. В 50-60 годах прошлого века произошёл переход основного органического синтеза на новую базу — нефть. Таким образом появилась новая область химии — нефтехимия.

Несмотря на то, что современная органическая химия в качестве материальной базы по прежнему использует сырье биологического происхождения и каменноугольную смолу, объём переработки этих видов химического сырья по сравнению с переработкой нефти мал. Смена материально-сырьевой базы органической химии была вызвана прежде всего возможностями наращивания объёмов производства.

Химия как прикладная наука предоставила людям бесчисленные достижения для широкого спектра применения. К ним относятся новые материалы, пищевые добавки, фармацевтические препараты и пестициды, аналитические инструменты для изучения живой материи, а также окружающей среды.

Химиками определены структуры многих молекул, и это создало основу для их синтеза, а также их производство в промышленных масштабах. Ярким примером являются витамины: малые органические соединения, которые функционируют как кофактор (небелковое вещество) во многих биохимических реакциях в организме человека. Сегодня, витаминные добавки играют важную роль в области общественного здравоохранения, потому что они могут дополнить недостатки питания или метаболизма естественным витаминам. Другими примерами являются антибиотики, которые спасают многие жизни.

В дополнение к синтезированию огромного количества натуральных продуктов, химики также разработали соединения биосинтеза. В 1980-х был обнаружен совершенно новый класс органических молекул, которые называются фуллеренами. Они принадлежат к неизвестным формам углерода. Фуллерены имеют свойства сверхпроводимости, высокой электроотрицательности способные присоединять электроны, являются окислителями.

Значительный прогресс был достигнут в синтезе полимеров, композитных материалов и керамики. Некоторые из них оказались способны проявлять явление сверхпроводимости. Последние достижения в области супрамолекулярной химии уже оказали влияние на дизайн материалов.

Квантовая химия

Теоретические достижения в квантовой химии находящейся на стыке с квантовой механикой производятся с помощью соответствующих компьютерных программ. Это позволило расчитать плотность электронов молекулы, которая значительно повысила понимание принципов определения стабильности и свойств молекул. Таким образом, некоторые химические свойства молекул могут теперь выводиться, начиная от фундаментальных законов физики.

Органическая химия

Органическая химия играет важную роль в понимании структуры, функции биомолекул и на биомедицинскую науку в целом. Например, в 1954 году естественно произведен первый гормон окситоцин. Было показано, что искусственно произведенный белок имеет точно такие же свойства, которые естественным образом вырабатываются организмом. Это позволило синтезировать инсулин, спасающий жизни диабетиков. В 1959 году определена трехмерная структура гемоглобина, который делает кровь красной. Сейчас практикуется изготовление крови в том числе и редкой группы крови. С тех пор были описаны структуры тысяч биологически важных молекул. Эти знания играют все более важную роль в развитии диагностики и терапии. С помощью компьютерных программ лекарственные химики все чаще используют знания о био молекулярных структурах для разработки небольших соединений с весьма специфическими фармакологическими свойствами.

1. Высокоэффективный синтез и применение искусственных рецепторов.

2. Синтез напряженных циклических соединений.

3. Синтез оптически активных фосфинов.

4. Спектроскопия ЯМР и метод J-Resolved для детального описания строения органических молекул в растворе.

2. Биоорганическая химия

1. Рекомбинантное производство белков и методы их очистки.

2. Современный синтез полипептидов и полиаминокислот.

3. Изучение процессов метаболизма лекарственных средств.

4. Селективное распознавание металлов биологическими молекулами.

3. Высокомолекулярные соединения

1. Методы получения полимеросом и их использование в медицине.

2. Синтез амфифильных биодеградируемых полимеров.

3. Синтез и применение молекулярно-импринтированных полимерных материалов.

4. Ферментативный синтез гомополимеров и блок-сополимеров.

4. Неорганическая химия

1. Координационные соединения, проявляющие нелинейно-оптические свойства. Молекулярные up-converters

2. Неорганические аналоги фуллеренов.

3. Использование металл-органических каркасов для селективного разделения и хранения газов.

4. Молекулярные магниты.

5. Физическая химия

1. Нанофлюидика в клинической диагностике.

2. Экстремальные состояния вещества.

3. Электрохимические сенсоры на основе ионофоров.

4. Изучение каталитического превращения углеводородов методами молекулярной динамики.

6. Аналитическая химия

1. Тест-методы в полевом анализе.

2. Проточный многокомпонентный анализ водных сред.

3. Миниатюризация жидкостной и газовой экстракции примесей.

4. Методы химического анализа, используемые при неинвазивной диагностике онкологических заболеваний.

Современная органическая химия может с гордостью заявить о своей способности синтезировать неизвестные Природе соединения огромной сложности и об обладании набором разнообразнейших методов, позволяющих выполнять почти любые химические трансформации. Такое заявление надежно подкрепляется множеством выдающихся достижений органического синтеза последних десятилетий. Тем не менее, впечатление от таких мажорных аккордов немедленно тускнеет при сопоставлении с работой химических механизмов даже простейшей живой клетки. В любой клетке непрерывно осуществляются многостадийные синтезы огромного разнообразия органических соединений, необходимых для поддержания ее жизни. Все эти синтезы выполняются за считанные минуты с количественными выходами и строго регио - и стереоспецифично. Это означает, что все наиболее трудные проблемы стратегии и тактики органического синтеза уже давно решены на химических комбинатах, оперирующих в любой живой системе. [1]

Современная органическая химия характеризуется широчайшим использованием физических методов и электронных представлений. Отсюда вытекает вторая немаловажная трудность: необходимость дать какие-то представления о современной органической химии и ее методах студенту-медику, который еще не прошел курса физики. [2]

Современная органическая химия , несмотря на стремительное развитие химии органических соединений фтора, фосфора, кремния и металлов, по-прежнему является химией соединений углерода, присутствие которого является наиболее типичным и характерным признаком органических веществ. Закономерности органической химии как науки во многом определяются природой атома углерода и характером его взаимодействия с гетероатомами, входящими в состав органических соединений. Не менее примечателен факт био-генности углерода и ряда элементов, расположенных в правой части таблицы периодической системы элементов, и их участия в веществах, образующих живую материю. В связи с этим возникает вопрос о распространенности углерода и его соединений во вселенной, солнечной системе, на Земле, об уникальности явлений земной жизни и возможности ее существования в неземных условиях. [3]

Современная органическая химия располагает огромный, с каждым годом увеличивающимся экспериментальным и теоретическим материалом. Растет производство многочисленных органических продуктов, расширяются области их применения, повышается их значение в народном хозяйстве. Исследования в различных направлениях органической химии приобретают все больший размах и приводят ежегодно к получению тысяч новых органических соединений, из которых многие находят практическое применение. Даже самое сжатое изложение всех имеющихся сведений об органических веществах занимает в справочных руководствах объем многих томов. Этим объясняется трудность создания пособия для изучения органической химии, систематизирующего и обобщающего основной материал этой науки. [4]

Современная органическая химия требует, с одной стороны, знакомства с электронной теорией, механизмами реакций, стереохимией и умения интерпретировать результаты физико-химических измерений и, с другой стороны, знания широкого круга классических реакций синтеза и расщепления. Эти знания должны быть и практическими и теоретическими, и приобрести их можно только при изучении актуальных проблем или в лаборатории, или на примерах, взятых из работ других исследователей. [6]

Современная органическая химия изучает как природные, так и синтетические органические вещества: их строение, пути получения, свойства, возможности практического использования. Не менее важной составной частью органической химии, как и химии вообще, является изучение общих закономерностей, определяющих свойства органических веществ, направление их реакций. [7]

Современная органическая химия - бурно развивающаяся наука; об этом свидетельствует появление бесчисленного количества статей, монографий и обзоров по всем разделам этой науки. Такое быстрое развитие органической химии приводит к тому, что одному человку трудно быть осведомленным во всех ее областях и вряд ли найдется один или два химика, которые честно могут признать себя экспертами или просто компетентными во всех важнейших отраслях данного предмета. [9]

Современная органическая химия располагает надежными методами синтеза многочисленных сложных непредельных структур, содержащих различные функциональные группы. Некоторые из этих методов являются обычными для органической химии, другие специфичны только для полиацетиленовых соединений. Однако во всех случаях сама природа этих соединений, а также большая неустойчивость их к химическим воздействиям, вызывает ряд методических ограничений, с которыми приходится считаться при выборе того или иного пути синтеза. [10]

Современная органическая химия представляет собой сложную систему, включающую различные полуэмпирические теории, экспериментальные данные и большое число разрозненных неупорядоченных фактов. Потребитель химических продуктов - современная промышленность - также является сложной системой взаимозависимых отраслей, каждая из которых испытывает потребность в большом числе материалов с самыми различными свойствами. Взаимодействие этих двух сложных систем обусловливает многообразие информационных запросов в области химии. Множество информационных запросов является не механическим набором независимых запросов, а образует динамическую систему ассоциативно и частично генетически связанных объектов, сильно изменяющуюся во времени. [11]

Современная органическая химия успешно решает самые сложные задачи, среди которых видное место занимает создание разнообразных материалов для самых различных областей новейшей техники. [12]

Современная органическая химия развивается в направлении синтеза и зучения свойств сложных молекул, для которых существует множество информации и роль их в химических реакциях очень велика. Поэтому со-ременная химия становится все более конформационной. [14]

Современная органическая химия широко использует физические методы исследования для изучения строения молекул органических соединений. [15]

Читайте также: