History of Organic Chemistry
القسم الأول :
1- تاريخ الكيمياء العضوية
الكيمياء العضوية هي كيمياء مركبات الكربون.
إن هذه التسمية المضللة «عضوية » كلمة تراثية موروثة من الأيام التي كانت تصنف فيها المركبات تبعا لمصادرها إلى فلئين، لا عضوية وعضوية، فالمركبات اللاعضوية هي تلك التي كان يحصل عليها من الفلزات، والمركبات العضوية هي تلك التي كان يحصل عليها من المصادر النباتية والحيوانية، وبتعبير آخر، تلك التي كان يحصل عليها من المواد التي تنتجها المتعضيات الحية. وبالفعل ظل الكثير من الكيميائيين، حتی نحو عام 1850ء يعتقدون أن أصل المركبات العضوية يجب أن يعود إلى المتعضيات الحية، وبالتالي لا يمكن تحضيرها من مواد لا عضوية تتصف جميع هذه المركبات ذات الأصول العضوية بصفة مشتركة في الاحتواء على عنصر الكربون.
ولقد وجد من المناسب الاحتفاظ بمصطلح «عضوية» لوصف هذه المركبات والمركبات المماثلة لها حتى بعد أن أصبح حلية أنه ليس من الضروري الحصول عليها من مصادر حية وأنه يمكن تحضيرها مخبرية. وهكذا، استمر هذا التقسيم (التفريق) بين المركبات العضوية والمركبات العضوية حتى يومنا هذا. ورغم أن العديد من مركبات الكربون في الوقت الحاضر ما زال من الأسهل عزلها من المصادر النباتية والحيوانية إلا أن أغلبها يحضر بالاصطناع الكيميائي. تصطنع هذه المركبات من مواد لا عضوية مثل الكربونات أو السيانات، ولكن غالبا ما تصطنع من مركبات عضوية أخرى.
يوجد مصدران كبيران للمواد العضوية يحصل منهما على المركبات العضوية البسيطة، وهما: النفط والفحم الحجري. (كلاهما «عضوي» تشكل منذ القدم، من تفسخ النباتات والحيوانات)، تستخدم هذه المركبات البسيطة كوحدات بناء لتصنيع المزيد من المركبات الأكبر والأكثر تعقيدة إن النفط والفحم الحجري وقود أحفوري (مستحاثي) fossil fuels ، توضع خلال آلاف
السنين، وهو غير متجدد . يستهلك هذان المصدران (خاصة النفط) بمعدل خطير لتلبية
متطلباتنا من الطاقة المتزايدة باستمرار. ويدخل اليوم، أقل من (10%) عشرة بالمائة
من النقط المستهلك في الصناعات الكيميائية في حين يحرق أغلبه ببساطة لتوليد الطاقة.
ولحسن الحظ،
يوجد مصادر بديلة للطاقة شمسية ، حيوحرارية، رياح، أمواج، المد والجزر، الطاقة
النووية - لكن أين يمكننا الحصول على مصادر بديلة للمواد العضوية الخام؟ من
المحتمل، طبعا، أنه علينا الذهاب إلى المكان الذي نشأ منه الوقود الأحفوري -
الكتلة الحيوية the
biomass
لكن هذه المرة مباشرة دون تدخل آلاف السنين. إن الكتلة الحيوية biomass متجددة ويمكن باستخدامها بشكل مناسب أن تدوم
على هذا الكوكب طالما بقينا. ويقترح في ذات الوقت أن: النفط أكثر قيمة من أن يحرق.
ما هو الشيء الخاص بمركبات الكربون الذي يجعلها مختلفة عن جميع مركبات العناصر الأخرى التي تفوق المائة في الجدول الدوري؟
جزئيا، على الأقل، يبدو أن الجواب هو: يوجد الكثير الكثير من مركبات الكربون، التي يمكن أن تكون جزيئاتها كبيرة جدا وشديدة التعقيد. إن عدد المركبات التي تحوي الكربون أكبر بعدة مرات من عدد تلك التي لا تحوي الكربون. وقد قسمت هذه المركبات العضوية إلى طوائف، الأمر الذي ليس له ما يقابله في مجال المركبات اللاعضوية.
يعرف الآن جزيئات عضوية تحوي آلاف الذرات، إن ترتيب الذرات، حتى في الجزيئات الصغيرة نسبيا، يمكن أن يكون شديد التعقيد. ومن كبريات المسائل في الكيمياء العضوية هو معرفة كيفية ترتيب الذرات في الجزيئات،
وهذا بهدف تحديات بنية المركبات.
هنالك سبل عديدة يمكن للجزيئات المعقدة، من خلالها، أن تتحطم أو تعيد ترتيب ذاتها، مؤدية بذلك إلى جزيئات جديدة ؛ كذلك هنالك سبل عديدة تمكن من إضافة ذرات إلى تلك الجزيئات، أو استبدال ذرات جديدة بذرات قديمة. ويكرس أكبر قدر من الكيمياء العضوية لمعرفة نوعية هذه التفاعلات وكيف تحدث، ثم كيف يمكن استخدامها التحضير مركبات نريدها.
ما هو
المميز للكربون الذي يجعله قادرا على تشكيل مركبات كثيرة هكذا؟
جاء الجواب
على هذا السؤال من کیکوليه . Kekule عام 1854 خلال رحلة باص في لندن. «إحدى أمسيات الصيف اللطيفة، كنت
عائدا في آخر باص، خارج، كالمعتاد، خلال شوارع العاصمة المتصحرة، والتي تعج بالحياة
في أوقات أخرى؛ وقعت في حلم يقظة أو نظرة، تراقصت الذرات أمام عيني... رأيت كيف
غالبا ما تتحد ذرتان صغيرتان لتشكل زوجا و كيف تعانق ذرة كبيرة ذرتين صغيرتين وكيف
تمسك ذرة كبيرة ثلاث أو حتى أربع ذرات بينما جميعها تدور في رقصة طائشة، ورأيت كيف
شكلت الذرات الكبيرة سلسلة... وهكذا أمضيت قسط من الليل أرسم على الورق فصول من
هذا الحلم». أوغست کیکولیه، 1890.
يمكن أن تترابط ذرات الكربون ببعضها لدرجة لا يمكن أن تقوم بها ذرات أي عنصر آخر. تستطيع ذرات الكربون تشکیل سلاسل من آلاف الذرات، وكذلك حلقات من جميع القياسات. ويمكن أن تملك السلاسل أو الحلقات فروع أو تصالبات. وترتبط بذرات الكربون في هذه السلاسل أو الحلقات، ذرات أخرى، كذرات الهيدروجين بشكل رئيسي، وأيضا ذرات الفلور والكلور والبروم واليود والأكسجين والآزوت والكبريت، والفسفور، والكثير غيرها.
يوافق كل ترتیب مختلف للذرات،
مركبة مختلفة ويتمتع كل مرکب بصفات كيميائية وفيزيائية خاصة به. وهكذا فليس
مستغربا أن يبلغ عدد مركبات الكربون المعروفة الآن أكثر من عشرة ملايين مركب، وأن
هذا العدد يزداد حوالي نصف مليون مركب سنويا. وليس مستغربة أن تكون دراسة هذه
المركبات هي مجال خاص.
إن الكيمياء
العضوية مجال بالغ الأهمية للتقانة: إنها كيمياء الأصبغة والأدوية، الورق والحبر ،
الدهانات والبلاستيك، المحروقات والعجلات المطاطية، إنها كيمياء الغذاء الذي نأكل
والثياب التي تلبس. والكيمياء العضوية أساسية بالنسبة للعلوم الحيوية والطبية. وبالإضافة إلى الماء، فإن المتعضيات الحية تتكون بشكل رئيس من مركبات عضوية، وجزيئات «البيولوجيا الجزيئية» هي جزيئات عضوية.
وهكذا فإن البيولوجيا على المستوى الجزيئي هي كيمياء عضوية. وليس من المستبعد القول إننا نعيش في عصر الكربون. تحمل لنا الصحف كل يوم أنباء مركبات الكربون كولسترول، دهون متعددة غير مشبعة، هرمونات نمو وستيروئيدات، مبيدات حشرية و
فرمونات pheromones، مسرطنات ومواد العلاج الكيميائي، DNA والمورثات (جينات). قامت الحروب وابتلينا بکارئتين توأم، نشأت كلتاهما من تراكم مركبات الكربون في الغلاف الجوي: استنزاف طبقة الأوزون بشكل أساسي نتيجة طرح مركبات کلورو فلورو الكربون، وتأثير ظاهرة الدفيئة الزجاجية greenhouse effect، الناتجة عن الميتان و مرکبات کلورو فلورو
الكربون، والأهم من ذلك مرکب ثنائي أوكسيد الكربون. وربما هو أساسي أن تختار مجلة العلوم عام 1990 الماس جزيء العام، وهو شكل متأصل للكربون. وأن يكون الخيار عام 1991 شک" متأصلا ثانيا للكربون اكتشف حديثا وهو بو کمنستر فوللرین C60، الذي خلق إثارة في عالم الكيمياء لم تعرف كما قيل «منذ أيام كيكوليه»..
Comments
Post a Comment