Borna66
04-10-2009, 12:10 PM
تاريخچه شیمی آلی
تاريخچه
واژه غلط انداز " آلي " باقيمانده از روزگاري است که ترکيبهاي شيميايي را ، بسته به اين که از چه محلي منشاء گرفته باشند، به دو طبقه غير آلي و آلي تقسيم مي‌کردند. ترکيبهاي غير آلي ، ترکيبهايي بودند که از مواد معدني بدست
مي‌آمدند. ترکيبات آلي ، ترکيبهايي بودند که از منابع گياهي يا حيواني ، يعني از مواد توليد شده به وسيله ارگانيسمهاي زنده بدست مي‌آمدند.
در حقيقت تا حدود سال 1950، بسياري از شيميدانها تصور مي‌کردند که ترکيبات آلي بايد در ارگانيسم هاي زنده بوجود آيند و در نتيجه ، هرگز نمي‌توان آنها را از مواد غير آلي تهيه کرد. ترکيبهايي که از منابع آلي بدست مي آمدند، يک چيز
مشترک داشتند: همه آنها داراي عنصر کربن بودند. حتي بعد از آن که روشن شد اين ترکيبها الزاما نبايد از منابع زنده به دست آيند، بلکه مي‌توان آنها را در آزمايشگاه نيز تهيه کرد.
بهتر آن ديدند که براي توصيف آنها و ترکيبهايي مانند آنها ، همچنان از واژه آلي استفاده کنند. تقسيم ترکيبها به غير آلي و آلي تا به امروز همچنان محفوظ مانده است.
منابع مواد آلي
امروزه گرچه هنوز مناسب‌تر است که بعضي از ترکيبهاي کربن را از منابع گياهي و حيواني استخراج کنند، ولي بيشتر آنها را مي‌سازند. اين ترکيبها را گاهي از اجسام غير آلي مانند کربناتها و سيانيدها مي‌سازند، ولي اغلب آنها را از ساير
ترکيبهاي آلي بدست مي‌آورند. دو منبع بزرگ مواد آلي وجود دارد که ترکيبهاي آلي ساده از آن بدست مي‌آيند:
نفت و زغال سنگ؛ (هر دو منبع به معني قديمي خود ، آلي‌اند، زيرا فرآورده هاي تجزيه و فساد گياهان و جانوران به شمار مي آيند).
اين ترکيبهاي ساده بعنوان مواد ساختماني اوليه مورد استفاده قرار مي‌گيرند و با کمک آنها مي‌توان ترکيبهايي بزرگتر و پيچيده‌تر را تهيه کرد. با نفت و زغال سنگ بعنوان سوختهاي فسيلي ، باقيمانده از هزاران سال و تجديد نشدني ، آشنا هستيم.
اين منابع ، بويژه نفت ، بمنظور تامين نيازهاي پيوسته رو به افزايش ما به انرژي ، با سرعتي نگران‌کننده مصرف مي‌شوند.
امروزه ، کمتر از ده درصد نفت مصرفي در تهيه مواد شيميايي ، بکار گرفته مي‌شود. بيشتر آن براي تامين انرژي بسادگي سوزانده مي‌شود. خوشبختانه ، منابع ديگر انرژي ، مانند خورشيدي ، زمين گرمايي ، باد ، امواج ، جزر و مد ،
انرژي هسته‌اي نيز وجود دارد.
زيست توده
چگونه و در کجا مي‌توانيم منبع ديگري از مواد اوليه آلي پيدا کنيم؛ بي شک بايد به جايي روي آوريم که مبدا اوليه سوختهاي فسيلي است، يعني زيست توده biomass ، ولي اين بار بطور مستقيم و بدون دخالت هزاران سال. زيست توده ،
تجديد شدني است، براحتي مورد استفاده قرار مي‌گيرد و مي‌تواند تا موقعي که بر روي اين سياره زندگي مي‌کنيم، تداوم داشته باشد.
در ضمن عقيده بر اين است که نفت خيلي گرانبهاتر از آن است که سوزانده شود.
ويژگي ترکيبات کربن
براستي چه ويژگي خاصي در ترکيبهاي کربن وجود دارد که لازم است آنها را از ترکيبهاي يکصد و چند عنصر ديگر جدول تناوبي جدا کنيم؟ دست کم ، بخشي از پاسخ چنين است: ترکيبهاي بسيار زيادي از کربن وجود دارد و مولکول آنها
مي‌تواند بسيار بزرگ و بسيار پيچيده باشد. شمار ترکيبهاي کربن‌دار ، چندين برابر ترکيبهايي است که کربن ندارند. اين ترکيبهاي آلي را به خانواده هايي تقسيم مي‌کنند که معمولا در ترکيبهاي غيرآلي ، همانندي برايشان وجود ندارد.
بعضي از مولکولهاي شناخته شده آلي ، هزاران اتم دارند و آرايش اتمها در مولکولهاي نسبتا کوچک ممکن است بسيار پيچيده باشد. يکي از دشواريهاي اساسي شيمي آلي ، يافتن چگونگي آرايش اتمها در مولکولها ، يعني تعيين ساختار اين
ترکيبهاست.
واکنشها در شيمي آلي
راههاي زيادي براي خرد کردن مولکولهاي پيچيده يا نوآرايي آنها بمنظور تشکيل مولکولهاي تازه وجود دارد. راههاي زيادي براي افزودن اتمهاي ديگر به اين مولکولها يا جانشين کردن اتمهاي تازه به جاي اتمهاي پيشين وجود دارد.
بخشي ار شيمي آلي صرف دانستن اين مطلب مي‌شود که اين واکنشها چه واکنشهايي هستند، چگونه انجام مي‌شوند و چگونه مي‌توان از آنها در سنتز ترکيبهاي مورد نياز استفاده کرد.
گستره اتصال اتمهاي کربن در ترکيبات کربن
اتمهاي کربن مي‌توانند به يکديگر متصل شوند. گستره اتصال آنها به هم ، به اندازه‌اي است که براي اتمهاي هيچ يک از عناصر ديگر ممکن نيست. اتمهاي کربن مي‌توانند زنجيرهايي به طول هزارها اتم ، يا حلقه‌هايي با ابعاد گوناگون
تشکيل دهند. اين زنجيرها ممکن است شاخه‌دار و داراي پيوندهاي عرضي باشند. به اتمهاي کربن در اين زنجيرها و حلقه ها ، اتمهاي ديگري بويژه هيدروژن ، همچنين فلوئور ، کلر ، برم ، يد ، اکسيژن ، نيتروژن ، گوگرد ، فسفر و ساير
اتمها متصل مي‌شوند. سلولز ، کلروفيل و اکسي توسين مثالهايي از اين دستند.
هر آرايش متفاوتي از اتمها با يک ترکيب معين تطبيق مي‌کند و هر ترکيب داراي مجموعه اي از ويژگيهاي شيميايي و فيزيکي مخصوص به خود است. شگفت‌انگيز نيست که امروزه بيش از ده ميليون ترکيب کربن مي‌شناسيم و اين که بر اين تعداد ،
همه ساله نيم ميليون افزوده مي‌شود. همچنين شگفت انگيز نيست که مطالعه و بررسي شيمي آنها به تخصصي ويژه نياز دارد.
تکنولوژي و شيمي آلي
شيمي آلي ، زمينه‌اي است که از ديدگاه تکنولوژي اهميتي فوق‌العاده دارد. شيمي آلي شيمي رنگ و دارو ، کاغذ و مرکب ، رنگينه ها و پلاستيکها ، بنزين و لاستيک چرخ است. شيمي آلي ، شيمي غذايي است که مي‌خوريم و لباسي است که
مي‌پوشيم.
زيست شناسي و شيمي آلي
شيمي آلي در زيست شناسي و پزشکي نقش اساسي برعهده دارد. گذشته از آن ، ارگانيسم هاي زنده ، بيشتر از ترکيبهاي آلي ساخته شده اند. مولکولهاي "زيست شناسي مولکولي" همان مولکولهاي آلي هستند.
زيست شناسي در سطح مولکولي ، همان شيمي آلي است.
ساختار آلوتروپ جديد کربن:C60
عصر کربن
اگر بگوييم که در عصر کربن زندگي مي کنيم، دور از حقيقت نيست. هر روز ، روزنامه‌ها توجه ما را به ترکيبهاي کربن جلب مي‌کنند: کلسترولو چربيهاي سيرنشده چند عاملي ، هورمونهاي رشد و استروئيدها ، حشره کشها و فرومونها ،
عوامل سرطانزا و عوامل شيمي‌درماني ، DNA و ژنها. بر سر نفت ، جنگها در گرفته است.
دو فاجعه اسف‌انگيز ما را تهديد مي‌کنند، هر دو از تجمع ترکيبهاي کربن در اتمسفر ناشي مي‌شوند: از بين رفتن لايه اوزون که بيشتر ناشي از کلرو فلوئورو کربن‌هاست و اثر گلخانه‌اي از متان ، کلروفلوئوروکربن‌ها و بيش از همه ،
دي‌اکسيد کربن سرچشمه مي‌گيرد. شايد کنايه بر همين مطلب است که نشريه علوم ، براي سال 1990، بعنوان مولکول سال ، الماس را که يکي از شکلهاي آلوتروپي کربن است، برگزيده.
خبر ديگر ، کشف آلوتروپ جديد کربن C60 (باک منيستر فولرن) است که چنين هيجاني در جهان شيمي از زمان " ککوله " تاکنون ديده نشده بود.
تاريخچه
واژه غلط انداز " آلي " باقيمانده از روزگاري است که ترکيبهاي شيميايي را ، بسته به اين که از چه محلي منشاء گرفته باشند، به دو طبقه غير آلي و آلي تقسيم مي‌کردند. ترکيبهاي غير آلي ، ترکيبهايي بودند که از مواد معدني بدست
مي‌آمدند. ترکيبات آلي ، ترکيبهايي بودند که از منابع گياهي يا حيواني ، يعني از مواد توليد شده به وسيله ارگانيسمهاي زنده بدست مي‌آمدند.
در حقيقت تا حدود سال 1950، بسياري از شيميدانها تصور مي‌کردند که ترکيبات آلي بايد در ارگانيسم هاي زنده بوجود آيند و در نتيجه ، هرگز نمي‌توان آنها را از مواد غير آلي تهيه کرد. ترکيبهايي که از منابع آلي بدست مي آمدند، يک چيز
مشترک داشتند: همه آنها داراي عنصر کربن بودند. حتي بعد از آن که روشن شد اين ترکيبها الزاما نبايد از منابع زنده به دست آيند، بلکه مي‌توان آنها را در آزمايشگاه نيز تهيه کرد.
بهتر آن ديدند که براي توصيف آنها و ترکيبهايي مانند آنها ، همچنان از واژه آلي استفاده کنند. تقسيم ترکيبها به غير آلي و آلي تا به امروز همچنان محفوظ مانده است.
منابع مواد آلي
امروزه گرچه هنوز مناسب‌تر است که بعضي از ترکيبهاي کربن را از منابع گياهي و حيواني استخراج کنند، ولي بيشتر آنها را مي‌سازند. اين ترکيبها را گاهي از اجسام غير آلي مانند کربناتها و سيانيدها مي‌سازند، ولي اغلب آنها را از ساير
ترکيبهاي آلي بدست مي‌آورند. دو منبع بزرگ مواد آلي وجود دارد که ترکيبهاي آلي ساده از آن بدست مي‌آيند:
نفت و زغال سنگ؛ (هر دو منبع به معني قديمي خود ، آلي‌اند، زيرا فرآورده هاي تجزيه و فساد گياهان و جانوران به شمار مي آيند).
اين ترکيبهاي ساده بعنوان مواد ساختماني اوليه مورد استفاده قرار مي‌گيرند و با کمک آنها مي‌توان ترکيبهايي بزرگتر و پيچيده‌تر را تهيه کرد. با نفت و زغال سنگ بعنوان سوختهاي فسيلي ، باقيمانده از هزاران سال و تجديد نشدني ، آشنا هستيم.
اين منابع ، بويژه نفت ، بمنظور تامين نيازهاي پيوسته رو به افزايش ما به انرژي ، با سرعتي نگران‌کننده مصرف مي‌شوند.
امروزه ، کمتر از ده درصد نفت مصرفي در تهيه مواد شيميايي ، بکار گرفته مي‌شود. بيشتر آن براي تامين انرژي بسادگي سوزانده مي‌شود. خوشبختانه ، منابع ديگر انرژي ، مانند خورشيدي ، زمين گرمايي ، باد ، امواج ، جزر و مد ،
انرژي هسته‌اي نيز وجود دارد.
زيست توده
چگونه و در کجا مي‌توانيم منبع ديگري از مواد اوليه آلي پيدا کنيم؛ بي شک بايد به جايي روي آوريم که مبدا اوليه سوختهاي فسيلي است، يعني زيست توده biomass ، ولي اين بار بطور مستقيم و بدون دخالت هزاران سال. زيست توده ،
تجديد شدني است، براحتي مورد استفاده قرار مي‌گيرد و مي‌تواند تا موقعي که بر روي اين سياره زندگي مي‌کنيم، تداوم داشته باشد.
در ضمن عقيده بر اين است که نفت خيلي گرانبهاتر از آن است که سوزانده شود.
ويژگي ترکيبات کربن
براستي چه ويژگي خاصي در ترکيبهاي کربن وجود دارد که لازم است آنها را از ترکيبهاي يکصد و چند عنصر ديگر جدول تناوبي جدا کنيم؟ دست کم ، بخشي از پاسخ چنين است: ترکيبهاي بسيار زيادي از کربن وجود دارد و مولکول آنها
مي‌تواند بسيار بزرگ و بسيار پيچيده باشد. شمار ترکيبهاي کربن‌دار ، چندين برابر ترکيبهايي است که کربن ندارند. اين ترکيبهاي آلي را به خانواده هايي تقسيم مي‌کنند که معمولا در ترکيبهاي غيرآلي ، همانندي برايشان وجود ندارد.
بعضي از مولکولهاي شناخته شده آلي ، هزاران اتم دارند و آرايش اتمها در مولکولهاي نسبتا کوچک ممکن است بسيار پيچيده باشد. يکي از دشواريهاي اساسي شيمي آلي ، يافتن چگونگي آرايش اتمها در مولکولها ، يعني تعيين ساختار اين
ترکيبهاست.
واکنشها در شيمي آلي
راههاي زيادي براي خرد کردن مولکولهاي پيچيده يا نوآرايي آنها بمنظور تشکيل مولکولهاي تازه وجود دارد. راههاي زيادي براي افزودن اتمهاي ديگر به اين مولکولها يا جانشين کردن اتمهاي تازه به جاي اتمهاي پيشين وجود دارد.
بخشي ار شيمي آلي صرف دانستن اين مطلب مي‌شود که اين واکنشها چه واکنشهايي هستند، چگونه انجام مي‌شوند و چگونه مي‌توان از آنها در سنتز ترکيبهاي مورد نياز استفاده کرد.
گستره اتصال اتمهاي کربن در ترکيبات کربن
اتمهاي کربن مي‌توانند به يکديگر متصل شوند. گستره اتصال آنها به هم ، به اندازه‌اي است که براي اتمهاي هيچ يک از عناصر ديگر ممکن نيست. اتمهاي کربن مي‌توانند زنجيرهايي به طول هزارها اتم ، يا حلقه‌هايي با ابعاد گوناگون
تشکيل دهند. اين زنجيرها ممکن است شاخه‌دار و داراي پيوندهاي عرضي باشند. به اتمهاي کربن در اين زنجيرها و حلقه ها ، اتمهاي ديگري بويژه هيدروژن ، همچنين فلوئور ، کلر ، برم ، يد ، اکسيژن ، نيتروژن ، گوگرد ، فسفر و ساير
اتمها متصل مي‌شوند. سلولز ، کلروفيل و اکسي توسين مثالهايي از اين دستند.
هر آرايش متفاوتي از اتمها با يک ترکيب معين تطبيق مي‌کند و هر ترکيب داراي مجموعه اي از ويژگيهاي شيميايي و فيزيکي مخصوص به خود است. شگفت‌انگيز نيست که امروزه بيش از ده ميليون ترکيب کربن مي‌شناسيم و اين که بر اين تعداد ،
همه ساله نيم ميليون افزوده مي‌شود. همچنين شگفت انگيز نيست که مطالعه و بررسي شيمي آنها به تخصصي ويژه نياز دارد.
تکنولوژي و شيمي آلي
شيمي آلي ، زمينه‌اي است که از ديدگاه تکنولوژي اهميتي فوق‌العاده دارد. شيمي آلي شيمي رنگ و دارو ، کاغذ و مرکب ، رنگينه ها و پلاستيکها ، بنزين و لاستيک چرخ است. شيمي آلي ، شيمي غذايي است که مي‌خوريم و لباسي است که
مي‌پوشيم.
زيست شناسي و شيمي آلي
شيمي آلي در زيست شناسي و پزشکي نقش اساسي برعهده دارد. گذشته از آن ، ارگانيسم هاي زنده ، بيشتر از ترکيبهاي آلي ساخته شده اند. مولکولهاي "زيست شناسي مولکولي" همان مولکولهاي آلي هستند.
زيست شناسي در سطح مولکولي ، همان شيمي آلي است.
ساختار آلوتروپ جديد کربن:C60
عصر کربن
اگر بگوييم که در عصر کربن زندگي مي کنيم، دور از حقيقت نيست. هر روز ، روزنامه‌ها توجه ما را به ترکيبهاي کربن جلب مي‌کنند: کلسترولو چربيهاي سيرنشده چند عاملي ، هورمونهاي رشد و استروئيدها ، حشره کشها و فرومونها ،
عوامل سرطانزا و عوامل شيمي‌درماني ، DNA و ژنها. بر سر نفت ، جنگها در گرفته است.
دو فاجعه اسف‌انگيز ما را تهديد مي‌کنند، هر دو از تجمع ترکيبهاي کربن در اتمسفر ناشي مي‌شوند: از بين رفتن لايه اوزون که بيشتر ناشي از کلرو فلوئورو کربن‌هاست و اثر گلخانه‌اي از متان ، کلروفلوئوروکربن‌ها و بيش از همه ،
دي‌اکسيد کربن سرچشمه مي‌گيرد. شايد کنايه بر همين مطلب است که نشريه علوم ، براي سال 1990، بعنوان مولکول سال ، الماس را که يکي از شکلهاي آلوتروپي کربن است، برگزيده.
خبر ديگر ، کشف آلوتروپ جديد کربن C60 (باک منيستر فولرن) است که چنين هيجاني در جهان شيمي از زمان " ککوله " تاکنون ديده نشده بود.