Chemia organiczna

Ten tom jest w całości poświęcony chemii organicznej.

Na początek powiemy oczywiście o tym, czym chemia organiczna jest i czym się zajmuje. No i tak w ogóle, dlaczego organiczna.

Vis vitalis

Ponad 300 lat temu, kiedy chemia zaczynała powoli wyłaniać się z alchemii, ludzie znali już wiele związków chemicznych. Znali nawet budowę wielu z nich. Jedna jednak rzecz nie dawała im spokoju. Nie byli w stanie w laboratorium otrzymywać takich związków, które były im dobrze znane. Związki te potrafiły jednak wytwarzać organizmy żywe in vivo. Wszelkie próby syntezy in vitro kończyły się niepowodzeniem. Właśnie te związki, których człowiek nie mógł syntezować Jöns Jacob von Berzelius nazwał organicznymi (ze względu na ich pochodzenie), a dziedzinę się nimi zajmującą chemią organiczną.

To jednak nie koniec. Jeżeli związki nieorganiczne można syntezować, a organiczne nie, to muszą się one w jakiś znaczący sposób różnić. Wiedziano już, że wszystko składa się z atomów różnych pierwiastków i myśl istnienia innych pierwiastków, z których mogłyby być budowane związki organiczne odpadała. W XVII w. J.B. van Helmont stworzył pojęcie życiodajnych sił vis vitalis. Wywodziły się one z teorii entelechii Arystotelesa. Miały one być dostarczane przez organizm podczas procesu syntezy związku in vivo.

W ten sposób powstała teoria witalistyczna ochoczo przyjęta przez pozostałych. Zaprzepaszczono tym samym próby syntezy znanych związków organicznych, bo przecież "nie da się ich syntezować". Teoria sił życiowych została także szybko zaakceptowana przez Kościół, który doszukiwał się w tej teorii naukowego dowodu na istnienie duszy. Kościół protestował natomiast mocno, kiedy to w 1828 roku niemiecki chemik Friedrich Wöhler [frɪdrih vʏːləː] podważył tę teorię.

Linki do tematu:

Teoria witalistyczna WIEM
Chemia organiczna, najważniejsze fakty z historii WIEM
Wöhler Friedrich WIEM
Wöhler Friedrich WSiP
Wöhler Friedrich FECS
Berzelius, Jöns Jacob FECS
Chemia organiczna DNA

Wöhler, odkrył, że mogą istnieć dwa lub więcej związków o tym samym składzie pierwiastkowym. Powstało pojęcie izomerii. Wöhler badał izomery kwasu cyjanowego i jego sole. Znane były trzy izomery:

Kwas cyjanowy
Kwas izocyjanowy
Kwas piorunowy

Próbował on podobno przekształcić izocyjanian amonu NH₄NCO ([NH4+].[N-]=C=O) w cyjanian amonu NH₄OCN ([NH4+].[O-]C#N). W tym celu ogrzewał jeden z tych związków. Zamiast przekształcenia takiego, jakiego się spodziewał, otrzymał nowy związek. Próba na obecność jonów NH₄⁺ nie wykazała ich obecności.

Z czasem Wöhler przekonał się, że otrzymany przez niego związek to mocznik. Był to dobrze mu znany związek organiczny wyodrębniany z moczu. Okazało się, że mocznik jest izomerem cyjanianu amonu i że możliwa jest synteza związków organicznych z nieorganicznych bez natchnienia siłami vis vitalis. Przeprowadzoną przez Wöhlera przemianę można zapisać jako:

W krótkim czasie wielu chemików ogłosiło swoje syntezy związków organicznych jednoznacznie rujnując karierę teorii witalistycznej. Jedną z takich słynnych syntez było uzyskanie w 1845 roku kwasu octowego z prostych związków przez Adolfa Wilhelma Hermanna Kolbego.

Chemia organiczna dziś

Pojęcie chemia organiczna straciło swój sens właściwie już w 1828 roku. Z definicji była to przecież chemia związków, których nie da się syntezować. Do dziś używa się jednak tego pojęcia. Jest ono bardzo zwyczajowe, ponieważ do organicznych zaliczamy substancje takie jak teflon czy styropian, których raczej nie spotykamy w organizmach żywych, a już na pewno nie są one syntezowane in vivo.

W międzyczasie odkryto jeden ważny element, który łączy wszystkie związki organiczne. Tym elementem jest pierwiastek węgiel. Wszystkie związki organiczne zawierają przynajmniej jeden atom węgla w swojej cząsteczce. Tu powoli wyłania się współczesna definicja chemii organicznej:

Chemia organiczna to dział chemii zajmujący się związkami węgla. Do zainteresowań chemii organicznej nie należą związki węgla takie jak: tlenek węgla(II) CO, tlenek węgla(IV) CO₂ i inne oraz kwasy: węglowy H₂CO₃, cyjanowodorowy HCN, izocyjanowodorowy HNC, cyjanowy HOCN, izocyjanowy HNCO, piorunowy HCNO, izopiorunowy HONC i ich sole.

Praktycznie wszystkie pozostałe związki, w których cząsteczkach pojawia się przynajmniej jeden atom węgla to związki organiczne, a jest ich nie mało. Różne źródła podają różnie, ale jest to liczba w granicach 5 000 000 - 15 000 000. Rocznie syntezuje się ok. 250 000 nowych związków głównie w celach przemysłowych i farmakologicznych.