Концепции современной химии.

Несмотря на безусловно научную ценность достижений, полученных в XVIII-XIX веках, химические знания получили свое развитие на принципиально новом качественном уровне в ХХ веке.

К началу ХХ в. внутри самой химии четко различаются общая и неорганическая химия и органическая химия. Предметом изучения общей и тесно связанной с ней неорганической химии стали химические элементы, образуемые ими простейшие неорганические соединения и их общие законы (прежде всего, периодический закон Менделеева).

Органическая химия окончательно сложилась в самостоятельную науку во второй половине XIX в. Этому способствовало получение большого эмпирического и теоретического материала о соединениях углерода и его производных. Определяющим фактором для всех органических соединений являются особенности валентного состояния углерода – способность его атомов связываться между собой как одинарной, так и двойной, тройной связью в длинные линейные и разветвленные цепи. Благодаря бесконечному многообразию форм сцепления углеродных атомов, наличию изомерии и гомологических рядов почти во всех классах органических соединений возможности получения этих соединений практически безграничны.

Сильный толчок развитию неорганической химии дали проникновения в недра атома и изучение ядерных процессов. Поиски элементов, наиболее пригодных для расщепления в ядерных реакторах, способствовали исследованию малоизученных и синтезу новых элементов с помощью ядерных реакций. Изучением их свойств, а также физико-химических основ и химических свойств радиоактивных изотопов, методикой их выделения и концентрации занялась радиохимия, возникшая во второй четвери ХХ в.

Ознакомимся с основными концепциями современной химии.

Концепция свободных радикалов.

В физике, химии, биологии, топливной промышленности, ракетной технике и космонавтике все более важное значение приобретают процессы, в которых принимают участие свободные радикалы. Впервые понятие «радикал» было введено в химическую терминологию французским ученым Лавуазье в 1789 г. для объяснения строения органических кислот. В настоящее время известно, что свободные радикалы – это частицы с неспаренными электронами на граничных орбиталях, обладающие парамагнетизмом и высокой реакционной способностью (парамагнитными называются вещества, в которых возникает магнитный момент, параллельный внешнему магнитному полю). Свободные радикалы могут быть нейтральными или заряженными (ион-радикалы), короткоживущими (доли секунды) или долгоживущими (стабильными в течение нескольких лет) при Т = 298 К, твердыми, жидкими или газообразными телами. Обычные (то есть короткоживущие) радикалы могут существовать и значительно дольше, но только при весьма низких температурах, в инертных средах или в вакууме. К реакциям, в которых участвуют свободные радикалы, относятся горение и взрыв, термический крекинг (распад) и полимеризация, процессы окисления и стабилизации углеводородного топлива, смазочных масел, пластмасс и резин, окислительная деструкция пищевых продуктов и медикаментов, различные биохимические реакции. Началом широкого и разностороннего исследования радикально-цепных процессов можно считать выход в свет монографии Семенова «Цепные реакции» (1934).

Особенно интересным было применение к исследованию свободных радикалов в газовой фазе спектроскопических методов. Однако, более перспективным при исследовании реальных систем оказался метод абсорбционной спектроскопии. Для определения систем большое значение имеет применение масс-спектрометрического метода.

Примеры использования стабильных радикалов:

• стабильные радикалы оказались весьма эффективными ингибаторами (это вещества, замедляющие химическую реакцию) спонтанных реакций полимеризации, а стабилизаторами полимеров:

• свойства стабильных радикалов позволяют легко и быстро производить отбор, оценку и отбраковку кристаллов и минералов;

• в нефтедобывающей промышленности стабильные радикалы нашли применение при контроле за обводнением нефтяных месторождений;

• некоторые иминоксильные радикалы являются фрагментами (то есть частями) комплексных соединений, которые применяются в качестве индикаторов загрязнений окружающей среды (в частности, эти соединения изменяют свой цвет под воздействием радиоактивного излучения);

• используются при исследовании биологических систем методом спиновых меток (стабильный радикал передает информацию о поведении молекулы биополимеров), диагностике наркомании (определении спин-меченого наркотика, например, морфина или героина, вытесняемого немеченым наркотиком из клетки);

• некоторые стабильные радикалы обладают ярко выраженной антираковой активностью.