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DESCOBERTAS CIENTÍFICAS MAIS IMPORTANTES
síntese orgânica. História e essência da descoberta científica
Diretório / As descobertas científicas mais importantes Em 1834, T. Pelouse preparou alquilas de cianeto pela ação de cianeto de potássio em sais de sulfato de alquila. No mesmo ano, J. B. Dumas conseguiu estabelecer que o ácido fórmico é formado a partir do clorofórmio sob a ação do potássio cáustico. Assim, Dumas descobriu um método geral para a obtenção de ácidos por hidrólise de derivados de halogênio. Em 1842, L. Melzens propôs um método para a redução de derivados de halogênio com amálgamas de metais alcalinos. Cinco anos depois, Zh.B. Dumas, F. Malaguti, F. Leblanc, E. Frankland e G. Kolbe em 1848 propuseram um método geral para a obtenção de ácidos a partir de compostos com menor teor de carbono através de nitrilas. Ao mesmo tempo, E. Mitcherlich tornou-se o primeiro químico a usar uma mistura de ácidos nítrico e sulfúrico concentrados para obter nitrobenzeno a partir de benzeno. J. Liebig e F. Wöhler observaram a transição de benzaldeído para ácido benzóico na presença de álcali em 1832, e em 1853 S. Cannizzaro estabeleceu que o álcool correspondente é formado neste caso. Vale a pena notar a descoberta do fenômeno da oxidação catalítica de álcoois e carboidratos em ácidos na presença de negro de platina. Esses e outros exemplos atestam as conquistas no campo da produção e transformação de compostos orgânicos. Com uma confiança cada vez maior foi possível falar sobre a possibilidade de síntese orgânica. “Em 1854, G. Kolbe apontou”, escreve E.P. Nikulina, “que após a síntese da uréia, a fronteira natural que separa compostos orgânicos e inorgânicos caiu, e a classificação anterior de substâncias em orgânicas e inorgânicas, baseada na impossibilidade de obtendo o primeiro, perdeu sua base". Uma nova etapa no desenvolvimento da síntese orgânica está associada ao nome de Berthelot. "O estudo do trabalho de Berthelot no campo da síntese orgânica mostrou", continua Nikulina, "que ele desempenha um papel significativo no desenvolvimento desta área da química orgânica. Antes do trabalho de Berthelot, a síntese como uma seção independente da química orgânica fazia Métodos separados foram desenvolvidos por vários químicos, mas essas conquistas não foram vinculadas em um único sistema. O próprio Berthelot avaliou as atividades de seus predecessores da seguinte forma: “Antes do trabalho descrito em meu livro Química Orgânica Baseada na Síntese (1860), nenhum estudo sistemático havia sido realizado nesse sentido. substâncias a partir de elementos podem ser citadas. : a síntese da uréia de Wöhler e a síntese do ácido acético de Kolbe. Essas sínteses são extremamente interessantes, mas devido à própria natureza dessas substâncias, elas permaneceram isoladas e sem consequências. De fato, a uréia pertence ao série do cianeto, uma série que pertence quase igualmente à química inorgânica e orgânica e que não tem propriedades comuns com outras séries, incluindo álcoois nem hidrocarbonetos. permaneceu "um corpo isolado na série de compostos orgânicos" (J. B. Dumas). A história da ciência também confirma que essas duas sínteses não lançaram as bases para nenhum método geral e nem mesmo levaram a nenhuma outra síntese parcial de substâncias naturais. Com relação às sínteses parciais, Berthelot observou que as sínteses individuais bem-sucedidas realizadas antes dele não levavam a uma consciência da importância do problema da síntese como um todo. Marcelin Berthelot (1827–1907) nasceu e foi criado em Paris em uma família médica pobre. No Liceu foi um dos melhores alunos. O próximo passo em sua educação é o College de France, onde ouve palestras de Claude Bernard, Antoine Jerome Balard, Michel Eugene Chevrel e outros cientistas proeminentes. No outono de 1848, Berthelot passou com sucesso no exame de bacharelado e entrou na universidade. Depois de muita hesitação, a conselho de seus pais, Berthelot começou a estudar medicina. No entanto, as aulas não o satisfizeram, ele sentiu a necessidade de um conhecimento mais amplo. No final do primeiro ano lectivo, torna-se licenciado em física. Ao mesmo tempo, Marselin começou a estudar química como uma das principais disciplinas na formação geral dos médicos. No final, ele decidiu encontrar um laboratório químico no qual pudesse ganhar experiência como experimentador. O novo laboratório químico privado de Jules Peluso tornou-se um desses laboratórios. Berthelot embarcou entusiasticamente no trabalho de pesquisa. Depois de um tempo, ele se torna assistente de Peluso. Berthelot iniciou seus primeiros estudos, que, por se dedicar principalmente à física, eram mais de natureza física do que concernentes ao campo da química. Ele foi atraído pelos fenômenos associados à liquefação de gases. O jovem cientista publicou os resultados de sua pesquisa em 1850. Ao longo de seis décadas, Berthelot escreveu cerca de 2800 artigos científicos, cobrindo quase todos os ramos do conhecimento humano. A maioria desses materiais eram trabalhos sobre química, além disso, ele escreveu trabalhos sobre biologia, agroquímica, história, arqueologia, linguística, filosofia, pedagogia, etc. Berthelot desde o início acreditou profundamente na possibilidade da síntese de substâncias orgânicas sem a participação de células vivas. Juntamente com o trabalho científico no laboratório, Berthelot assistia regularmente a palestras no College de France, onde se podia aprender sobre as últimas conquistas da ciência. O professor Antoine Balard, chamando a atenção para as habilidades do jovem Berthelot, convidou-o para trabalhar no laboratório do Colégio de França. O primeiro sucesso foi a produção de cânfora, mas o verdadeiro sucesso veio para o cientista em 1853. Berthelot conseguiu sintetizar gordura. O artigo de Berthelot causou sensação no mundo científico. A Academia de Ciências de Paris elogiou esta conquista. Berthelot recebeu o grau de Doutor em Ciências Físicas. Berthelot se propõe uma tarefa mais difícil - obter álcool etílico a partir de etileno e água. Para fazer isso, ele decide passar o etileno através de uma solução aquosa de um ácido ou base. Aqui está o que K.R. escreve sobre isso. Manolov: "Os primeiros experimentos não deram os resultados desejados. O etileno passou pela solução sem causar nenhuma mudança perceptível. Eertlo alterou as condições de síntese de todas as maneiras possíveis. Ao realizar um experimento com ácido sulfúrico concentrado, ele notou que a uma temperatura de cerca de 70 graus Celsius, começou a absorção intensiva de etileno. Após a reação, o cientista diluiu a mistura de reação com água e a submeteu à destilação. Álcool etílico! O destilado era álcool etílico. Berthelot ficou realmente feliz. Ele escolheu o caminho certo. As substâncias orgânicas em princípio não são diferentes das inorgânicas e podem ser obtidas da mesma maneira. É necessário que os cientistas estivessem convencidos de que não existe "força vital", que uma pessoa pode dirigir o curso das reações químicas à vontade. Mas isso ainda para ser provado, eram necessários fatos... E Berthelot continuou a trabalhar..." Nos anos sessenta do século XIX, Berthelot alcança resultados verdadeiramente fantásticos no campo da síntese orgânica. O fracasso não o incomodava. A reação de interação do hidrogênio com o carbono não pôde ser realizada mesmo em fornos Deville. Então Berthelot recorre à eletricidade. “As faíscas elétricas não resolveram o problema”, observa Manolov, “mas o arco elétrico entre dois eletrodos de carbono em um recipiente com hidrogênio se mostrou eficaz: o gás que saía do recipiente continha acetileno. Encorajado, Berthelot iniciou uma nova série de sínteses ... Adicionando hidrogênio ao acetileno, ele obteve etileno e depois etano. “A proporção de carbono e hidrogênio no acetileno é a mesma que no benzeno”, pensou Berthelot, e esse pensamento levou o jovem cientista a retomar a síntese do benzeno. “Isso preencherá a lacuna entre os compostos gordurosos e aromáticos”. Para a síntese, Berthelot decidiu recorrer novamente a altas temperaturas e repetir o experimento como havia feito para obter o monóxido de carbono. Uma retorta de vidro foi preenchida com acetileno, selada e aquecida gradualmente. Somente a uma temperatura de 550-600 graus Celsius o acetileno começou a polimerizar. Quando a retorta foi resfriada, uma pequena quantidade de um líquido amarelado foi coletada em seu fundo. Agora só faltava paciência e perseverança para realizar o experimento dezenas de vezes e coletar líquido suficiente para análise. Berthelot encontrou benzeno, tolueno e outros compostos aromáticos no líquido resultante. Paralelamente, realizou outra síntese, que também confirmou que os compostos aromáticos podem ser obtidos a partir de hidrocarbonetos graxos. Berthelot submeteu o metano a um aquecimento prolongado em recipientes especiais de vidro. Ele aumentou tanto a temperatura que o vidro começou a amolecer. Após o resfriamento, uma substância cristalina branca se formou nos vasos. Assim que o cientista abriu o recipiente, o laboratório se encheu com o cheiro característico de naftaleno. Estudos adicionais confirmaram que a substância resultante é de fato naftaleno. Uma nova série de sínteses e análises começou. Idéias nasceram e quase todos os dias uma nova síntese foi realizada. Parecia que as possibilidades eram infinitas, Berthelot podia sintetizar tudo, bastava definir a tarefa corretamente... ... Berthelot obteve grande sucesso no estudo de hidrocarbonetos, carboidratos, fermentação alcoólica; ele propôs um método universal para a redução de compostos orgânicos com iodeto de hidrogênio e muito mais. Por realizações notáveis em química orgânica em 1867, Berthelot recebeu o prêmio Jacqueur pela segunda vez. Sete anos atrás, o primeiro prêmio foi dado a ele por suas realizações no campo da síntese orgânica." As obras sintéticas mais importantes de Berthelot podem ser divididas em três grupos. A primeira é a síntese de compostos naturais - gorduras, óleo de mostarda. O segundo grupo - sínteses elementares das substâncias orgânicas mais simples. A terceira é a síntese pirogênica de hidrocarbonetos. Além disso, Berthelot conseguiu desenvolver métodos para a hidrogenação de compostos orgânicos de várias classes com iodeto de hidrogênio. Ele também investigou as propriedades e obteve vários derivados de muitos compostos orgânicos. Além disso, Berthelot estudou os processos de oxidação e redução. Nos anos 1860-1864, Berthelot decidiu resumir seus próprios numerosos estudos sintéticos, bem como o trabalho de outros químicos nos livros "Química Orgânica Baseada na Síntese" e "Conferências sobre Métodos Gerais de Síntese em Química Orgânica". E.P. Nikulina descreve suas buscas criativas da seguinte forma: "Obter substâncias mais complexas pela combinação de duas mais simples, ou síntese parcial, M. Berthelot considerou o primeiro passo para a síntese completa. A implementação de tal síntese é a consequência mais próxima de um estudo analítico, pois a análise de uma substância natural muitas vezes mostra a possibilidade de sua decomposição em duas partes mais simples, que, quando combinadas, dão origem à substância original... M. Berthelot acreditava que a análise e a síntese são dois lados da ciência química, e enfatizou que a síntese se tornou possível precisamente graças ao sucesso da análise, pois só é possível sintetizar aquelas substâncias que podem ser analiticamente decompostas em componentes a partir dos quais podem novamente ser obtido, ou completamente decomposto por cisão sucessiva de elementos, seguindo o exemplo da "escada de combustão". Nesse sentido, a impossibilidade de sintetizar naquela época muitas substâncias naturais, como proteínas e alcalóides, explicava-se pelo fato de ainda não serem bem estudados analiticamente, ou seja, o limite de síntese, segundo Berthelot, é determinado por as possibilidades de análise. Hoje, a síntese é a base da química industrial. Basta citar borracha sintética, fibras sintéticas, combustíveis sintéticos, detergentes sintéticos. Autor: Samin D. K.
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