Ранній період бутонізації
Термін «органічна хімія» вперше ввів у 1806 році Бетцеріус, «батько органічної хімії». У той час її називали антитезою «неорганічної хімії». Через наукові обмеження об’єктом дослідження органічної хімії можуть бути лише органічні речовини, виділені з природних тваринних і рослинних організмів. Тому багато хіміків вважають, що органічні сполуки можуть утворюватися лише завдяки існуванню -так званої «життєздатності» в живих організмах і не можуть бути синтезовані з неорганічних сполук у лабораторії.
У 1824 році німецький хімік Вюлер гідролізував ціанат для отримання щавлевої кислоти, а в 1828 році він випадково застосував нагрівання, щоб перетворити ціанат амонію в сечовину. І ціанід, і ціанат амонію є неорганічними сполуками, тоді як щавлева кислота та сечовина є органічними сполуками. Результати експериментів Вюллера дали вчення про «життєву силу» її перший вплив. З тих пір органічні сполуки, такі як оцтова кислота, були синтезовані з вуглецю, водню та інших елементів, і теорія життєздатності поступово була залишена.
У зв’язку з удосконаленням і розвитком методів синтезу все більше органічних сполук синтезується в лабораторії, причому більшість із них синтезується в умовах, які значно відрізняються від умов живих організмів. Від доктрини «життєздатності» поступово відмовилися, але термін «органічна хімія» використовується і сьогодні.
З початку 19 століття до 1858 року, коли було запропоновано поняття валентного зв'язку, це був ембріональний період органічної хімії. У цей період було виділено багато органічних сполук, отримано деякі похідні, які якісно описані, а властивості деяких органічних сполук були визнані.
Французький хімік Лавуазьє виявив, що при спалюванні органічних сполук утворюються вуглекислий газ і вода. Його дослідницька робота заклала основу для кількісного аналізу органічних сполук. У 1830 році німецький хімік Лібіх розробив метод аналізу вуглецю і водню, а в 1833 році французький хімік Дюма створив метод аналізу азоту. Встановлення цих методів кількісного визначення органічних речовин дозволяє хімікам знаходити експериментальні формули сполуки.
У той час було дуже важко розв’язати питання про те, як розташовані та поєднані атоми в молекулі органічних сполук. Спочатку органічна хімія використовувала бінарну теорію для вирішення структурної проблеми органічних сполук. Дуалістична теорія стверджує, що молекули сполуки можна розділити на позитивно заряджені та негативно заряджені, і обидві утримуються разом електростатичною силою. Ранні хіміки вважали, що з точки зору певних хімічних реакцій, молекули органічних сполук були зв’язані електростатичними силами групи, яка залишалася незмінною в реакції, і групи, яка змінювалася в реакції відповідно до електростатичної сили протилежного заряду. Але сама ця доктрина дуже суперечлива.
Теорію типології заснували французькі хіміки Жерар і Лоран. Ця теорія заперечує, що органічні сполуки складаються з позитивно заряджених і негативно заряджених груп, і що органічні сполуки є похідними від деяких вихідних сполук, які можуть бути заміщеними, і тому можуть бути класифіковані відповідно до цих вихідних сполук. Типологія класифікує багато органічних сполук на різні типи, згідно з якими можна пояснити не тільки деякі властивості сполук, але й передбачити деякі нові сполуки. Але типологія не може відповісти на питання про будову органічних сполук. Це питання стало загадкою, яка мучила людей багато років.
Період класичної органічної хімії
Від створення теорії валентних зв’язків у 1858 році до введення електронної теорії валентних зв’язків у 1916 році ця нерозв’язна таємниця була розгадана, і цей період був періодом класичної органічної хімії.
У 1858 році німецький хімік Кекулер і британський хімік Купер запропонували концепцію валентних зв’язків і вперше використали тире «-» для позначення «зв’язку». Вони вважають, що молекули органічних сполук утворені зв’язками атомів, з яких вони складаються. Оскільки з усіх відомих сполук атом водню може зв’язуватися лише з атомом іншого елемента, за одиницю валентності обрано водень. Валентність елемента - це кількість атомів водню, які можуть зв'язуватися з одним атомом цього елемента. Кекулер також запропонував важливу концепцію, згідно з якою атоми вуглецю можуть зв’язуватися один з одним у молекулі.
У 1848 році Пастер виділив два кристали винної кислоти, один із пів-напівфадральним кристалом ліворуч і один напівфазним кристалом праворуч. Перший повертає плоско-поляризоване світло ліворуч, а другий повертає його праворуч на той самий кут. Подібне явище було виявлено при вивченні лактату. З цією метою в 1874 році французький хімік Лебель і голландський хімік Ван Торф відповідно запропонували нову концепцію: ізомери, які задовільно пояснили цю ізомерію.
Вони вважають, що молекула є тривимірною-сутністю, що чотири валентні зв’язки вуглецю симетричні в просторі, вказуючи на чотири вершини тетраедра, і що атом вуглецю розташований у центрі тетраедра. Коли атом вуглецю з’єднується з чотирма різними атомами або групами, утворюється пара ізомерів, які є фізичними та дзеркальними відображеннями один одного, або ліво-і право-хіральні зв’язки, і ця пара сполук є оптичними ізомерами або енантіомерами одна одної. Це явище називається енантіомерним феноменом. Ці дві молекули, які є взаємно фізичними та дзеркальними відображеннями, енантіометричними, але не повністю перекриваються, називаються хіральними молекулами. Основою стереохімії в органічній хімії є теорії Лебеля і Ванторфа. [3]
У 1900 році був відкритий перший вільний радикал, трифеніл, який є довго{1}}вільним радикалом. Наявність нестабільних вільних радикалів також було підтверджено в 1929 році.
У цей період був досягнутий великий прогрес у визначенні структури органічних сполук, а також у реакції та класифікації. Але валентний зв'язок - це лише поняття, виведене хіміками з практичного досвіду, а суть валентного зв'язку ще не з'ясована.
Період сучасної органічної хімії
На основі відкриття фізиками електронів і з’ясування структури атома американський фізико-хімік Льюїс та інші запропонували електронну теорію валентних зв’язків у 1916 році.
Вони вважають, що взаємодія зовнішніх електронів кожного атома є тим, що зв’язує атоми разом. Іонний зв’язок утворюється, коли взаємодіючі зовнішні електрони переносяться від одного атома до іншого, а ковалентний зв’язок утворюється, якщо два атоми поділяють зовнішні електрони. Через передачу або спільне використання електронів усі зовнішні електрони взаємодіючих атомів набувають електронної конфігурації благородного газу. Таким чином, дефіс "-", який використовується для позначення валентного зв’язку в графічному зображенні валентного зв’язку, насправді є парою з двох атомів, які мають спільні електронні пари.
Після 1927 року Гейтлер і Лондон використовували квантову механіку для вирішення проблем молекулярної структури, заснували теорію валентних зв’язків і запропонували математичну модель хімічних зв’язків. Пізніше Малікон використовував теорію молекулярних орбіталей, щоб мати справу з молекулярною структурою, і результати загалом узгоджувалися з електронною теорією валентних зв’язків, і через легкість обчислень було вирішено багато проблем, на які на той час не було відповіді.