有机化学发展史.ppt
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1、有机化学发展史有机化学发展史 “有机化学有机化学”这一名词于这一名词于1806年首次由贝采利乌斯提出。当时是作年首次由贝采利乌斯提出。当时是作为为“无机化学无机化学”的对立物而命名的。的对立物而命名的。19世纪初,许多化学家相信,在生世纪初,许多化学家相信,在生物体内由于存在所谓物体内由于存在所谓“生命力生命力”,才能产生有机化合物,而在实验室里,才能产生有机化合物,而在实验室里是不能由无机化合物合成的。是不能由无机化合物合成的。 德国化学家德国化学家贝歇尔贝歇尔(16351682年年)在他的在他的地下物理学地下物理学一书中首先一书中首先提出了燃素提出了燃素(phlogiston)的概念,认为
2、燃素就是物质中可燃烧的组分。的概念,认为燃素就是物质中可燃烧的组分。 燃素说经过燃素说经过斯塔尔斯塔尔(16601734年年)的解说逐渐流行开来。的解说逐渐流行开来。 燃素说解释了当时的许多化学现象,是化学发展史上第一个具有普遍燃素说解释了当时的许多化学现象,是化学发展史上第一个具有普遍适用性的化学原理。适用性的化学原理。 1727年,英国植物学家年,英国植物学家黑尔斯黑尔斯(16771761年年)出版的出版的植物静力学植物静力学中才系统地描述了收集各种气体的实验研究方法,为深入研究各种气体提中才系统地描述了收集各种气体的实验研究方法,为深入研究各种气体提供了实验方法。供了实验方法。 英国化学
3、家英国化学家普里斯特里普里斯特里(17331804年年)于于1774年通过一系列实验发现年通过一系列实验发现了了“脱燃素空气脱燃素空气”,即氧气。,即氧气。 同时发现氧气的还有瑞典化学家舍勒同时发现氧气的还有瑞典化学家舍勒(17421786年年) 舍勒也是那个时代发现有机酸最多的化学家,所以舍勒也被认为是舍勒也是那个时代发现有机酸最多的化学家,所以舍勒也被认为是有有机化学的奠基人。机化学的奠基人。 氧气的发现使得人们重新审视燃烧问题。氧气的发现使得人们重新审视燃烧问题。拉瓦锡拉瓦锡(17431794年年)的工的工作成为近代化学的开端。作成为近代化学的开端。 他通过大量缜密的实验证实了燃素是不存
4、在的,燃烧现象是一种氧化他通过大量缜密的实验证实了燃素是不存在的,燃烧现象是一种氧化现象,其机理与铁的生锈相同。现象,其机理与铁的生锈相同。 1787年年拉瓦锡拉瓦锡与化学家与化学家德莫瓦德莫瓦、贝托莱贝托莱合作出版了合作出版了化学命名法化学命名法,建立了一套崭新的化合物命名方法,是近代化学史上第一套完整的、系统建立了一套崭新的化合物命名方法,是近代化学史上第一套完整的、系统的物质命名法。的物质命名法。 1783年,年,拉瓦锡拉瓦锡在他的论文中全面阐述了氧化学说,指出了燃素说面在他的论文中全面阐述了氧化学说,指出了燃素说面临的困难,证实了燃素说是一种完全不必要的学说,彻底清除了它对化学临的困难
5、,证实了燃素说是一种完全不必要的学说,彻底清除了它对化学发展的阻碍。发展的阻碍。 拉瓦锡于拉瓦锡于1789年出版了一部具有划时代意义的巨著年出版了一部具有划时代意义的巨著化学纲要化学纲要,系,系统地阐述了氧化理论。统地阐述了氧化理论。 化学的任务是将自然界的物质分解为基本的元素;提出了化学反应化学的任务是将自然界的物质分解为基本的元素;提出了化学反应过程中物质守恒的观念,即将化学反应写成一个方程式,过程中物质守恒的观念,即将化学反应写成一个方程式,“就可以用计就可以用计算来验证我们的实验,再用实验来验证我们的计算算来验证我们的实验,再用实验来验证我们的计算”。 拉瓦锡拉瓦锡的的化学纲要化学纲要
6、之于化学就如同之于化学就如同牛顿牛顿的的自然哲学的数学原自然哲学的数学原理理之于物理学,开辟了化学发展的新纪元。之于物理学,开辟了化学发展的新纪元。 原子学说在被英国化学家原子学说在被英国化学家道尔顿道尔顿全面阐释后,被引入到化学研究当全面阐释后,被引入到化学研究当中。很多科学家精确测定了元素单质及化合物中原子的相对重量。中。很多科学家精确测定了元素单质及化合物中原子的相对重量。 1811年意大利物理学家年意大利物理学家阿伏伽德罗阿伏伽德罗(17761856年年)提出了分子的概念。提出了分子的概念。 直到直到1858年意大利化学家年意大利化学家康尼查罗康尼查罗(18261910年年)发表论文提
7、出重视发表论文提出重视阿伏伽德罗的工作,阿伏伽德罗的工作,原子原子-分子论分子论才最终成为化学理论的基础。才最终成为化学理论的基础。 在对生命力论的突破过程中,德国化学家在对生命力论的突破过程中,德国化学家维勒维勒(18001882年年)的工作的工作起了决定性的作用。起了决定性的作用。 1824年,维勒从氰经水解制得草酸;年,维勒从氰经水解制得草酸;1825年,年,维勒维勒在进行氰化物研究在进行氰化物研究过程中,意外地得到一种白色晶体,经过研究发现是尿素,过程中,意外地得到一种白色晶体,经过研究发现是尿素,1828年维勒发年维勒发表了表了“论尿素的人工合成论尿素的人工合成”,说明有机化合物同样
8、可以人工合成,说明有机化合物同样可以人工合成。维勒的。维勒的实验结果给予实验结果给予“生命力生命力”学说第一次冲击。此后,乙酸等有机化合物相继学说第一次冲击。此后,乙酸等有机化合物相继由碳、氢等元素合成,由碳、氢等元素合成,“生命力生命力”学说才逐渐被人们抛弃。学说才逐渐被人们抛弃。 由于合成方法的改进和发展,越来越多的有机化合物不断地在实验室由于合成方法的改进和发展,越来越多的有机化合物不断地在实验室中合成出来,其中,绝大部分是在与生物体内迥然不同的条件下台成出来中合成出来,其中,绝大部分是在与生物体内迥然不同的条件下台成出来的。的。“生命力生命力”学说渐渐被抛弃了,学说渐渐被抛弃了, “
9、“有机化学有机化学”这一名词却沿用至今。这一名词却沿用至今。 从从19世纪初到世纪初到1858年提出价键概念之前是有机化学的年提出价键概念之前是有机化学的萌芽时期萌芽时期。在这个时期,已经分离出许多有机化合物,制备了一些衍生物,并对在这个时期,已经分离出许多有机化合物,制备了一些衍生物,并对它们作了定性描述。它们作了定性描述。 法国化学家法国化学家拉瓦锡拉瓦锡发现,有机化合物燃烧后,产生二氧化碳和水。发现,有机化合物燃烧后,产生二氧化碳和水。他的研究工作为有机化合物元素定量分析奠定了基础。他的研究工作为有机化合物元素定量分析奠定了基础。1830年,德国年,德国化学家化学家李比希李比希采用有机物
10、与氧化铜一起燃烧,精确测定生成的二氧化采用有机物与氧化铜一起燃烧,精确测定生成的二氧化碳和水来确定元素含量的方法,研究了大量的有机物,确定了它们的碳和水来确定元素含量的方法,研究了大量的有机物,确定了它们的分子式,这种定量分析的方法大大推进了有机化学的发展。分子式,这种定量分析的方法大大推进了有机化学的发展。1833年法年法国化学家国化学家杜马杜马建立了氮的分析法。这些建立了氮的分析法。这些有机定量分析法有机定量分析法的建立使化学的建立使化学家能够求得一个化合物的实验式。家能够求得一个化合物的实验式。 李比希李比希被称为有机化学之父被称为有机化学之父 当时在解决有机化合物分子中各原子是如何排列
11、和结合的问题上,当时在解决有机化合物分子中各原子是如何排列和结合的问题上,遇到了很大的困难。最初,有机化学用二元说来解决有机化合物的结构遇到了很大的困难。最初,有机化学用二元说来解决有机化合物的结构问题。问题。二元说二元说认为一个化合物的分子可分为带正电荷的部分和带负电荷认为一个化合物的分子可分为带正电荷的部分和带负电荷的部分,二者靠静电力结合在一起。早期的化学家根据某些化学反应认的部分,二者靠静电力结合在一起。早期的化学家根据某些化学反应认为,有机化合物分子由在反应中保持不变的基团和在反应中起变化的基为,有机化合物分子由在反应中保持不变的基团和在反应中起变化的基团按异性电荷的静电力结合。但这
12、个学说本身有很大的矛盾。团按异性电荷的静电力结合。但这个学说本身有很大的矛盾。 类型说类型说由法国化学家由法国化学家热拉尔热拉尔和和洛朗洛朗建立。此说否认有机化合物是由建立。此说否认有机化合物是由带正电荷和带负电荷的基团组成,而认为有机化合物是由一些可以发生带正电荷和带负电荷的基团组成,而认为有机化合物是由一些可以发生取代的母体化合物衍生的,因而可以按这些母体化合物来分类。类型说取代的母体化合物衍生的,因而可以按这些母体化合物来分类。类型说把众多有机化合物不同类型分类,根据它们的类型不仅可以解释化合物把众多有机化合物不同类型分类,根据它们的类型不仅可以解释化合物的一些性质,而且能够预言一些新化
13、合物。但类型说未能回答有机化合的一些性质,而且能够预言一些新化合物。但类型说未能回答有机化合物的结构问题。物的结构问题。 有机化合物按不同类型分类,根据它们的类型不仅可以解释化合物有机化合物按不同类型分类,根据它们的类型不仅可以解释化合物的一些性质,而且能够预言一些新化合物。但类型说未能回答有机化合的一些性质,而且能够预言一些新化合物。但类型说未能回答有机化合物的结构问题。物的结构问题。从从1858年价键学说的建立,到年价键学说的建立,到1916年价键的电子理论的引入,是经年价键的电子理论的引入,是经典有机化学时期。典有机化学时期。 1858年,德国化学家年,德国化学家凯库勒凯库勒和英国化学家
14、和英国化学家库珀库珀等提出价键的概念,等提出价键的概念,并第一次用短划并第一次用短划“-”表示表示“键键”。他们认为有机化合物分子是由其组成。他们认为有机化合物分子是由其组成的原子通过键结合而成的。由于在所有已知的化合物中,一个氢原子只的原子通过键结合而成的。由于在所有已知的化合物中,一个氢原子只能与一个别的元素的原子结合,氢就选作价的单位。一种元素的价数就能与一个别的元素的原子结合,氢就选作价的单位。一种元素的价数就是能够与这种元素的一个原子结合的氢原子的个数。凯库勒还提出,在是能够与这种元素的一个原子结合的氢原子的个数。凯库勒还提出,在一个分子中碳原子之间可以互相结合这一重要的概念。一个分
15、子中碳原子之间可以互相结合这一重要的概念。 1848年年巴斯德巴斯德分离到两种酒石酸结晶,一种半面晶向左,一种半面分离到两种酒石酸结晶,一种半面晶向左,一种半面晶向右。前者能使平面偏振光向左旋转,后者则使之向右旋转,角度相晶向右。前者能使平面偏振光向左旋转,后者则使之向右旋转,角度相同。在对乳酸的研究中也遇到类似现象。为此,同。在对乳酸的研究中也遇到类似现象。为此,1874年法国化学家年法国化学家勒贝勒贝尔尔和荷兰化学家和荷兰化学家范托夫范托夫分别提出一个新的概念,圆满地解释了这种异构分别提出一个新的概念,圆满地解释了这种异构现象。现象。 他们认为:分子是个三维实体,碳的四个价键在空间是对称的
16、,分他们认为:分子是个三维实体,碳的四个价键在空间是对称的,分别指向一个正四面体的四个顶点,碳原子则位于正四面体的中心。当碳别指向一个正四面体的四个顶点,碳原子则位于正四面体的中心。当碳原子与四个不同的原子或基团连接时,就产生一对异构体,它们互为实原子与四个不同的原子或基团连接时,就产生一对异构体,它们互为实物和镜像,或左手和右手的手性关系,这一对化合物互为旋光异构体。物和镜像,或左手和右手的手性关系,这一对化合物互为旋光异构体。勒贝尔和范托夫的学说,是有机化学中勒贝尔和范托夫的学说,是有机化学中立体化学的基础立体化学的基础。 1900年第一个年第一个自由基自由基,三苯甲基自由基被发现,这是个
17、长寿命的自由,三苯甲基自由基被发现,这是个长寿命的自由基。不稳定自由基的存在也于基。不稳定自由基的存在也于1929年得到了证实。年得到了证实。在这个时期,有机化合物在结构测定以及反应和分类方面都取得很大在这个时期,有机化合物在结构测定以及反应和分类方面都取得很大进展。但价键只是化学家从实践经验得出的一种概念,价键的本质尚未解进展。但价键只是化学家从实践经验得出的一种概念,价键的本质尚未解决。决。 现代有机化学时期现代有机化学时期在物理学家发现电子,并阐明原子结构的基础上,在物理学家发现电子,并阐明原子结构的基础上,美国物理化学家美国物理化学家路易斯路易斯等人于等人于1916年提出价键的电子理论
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