化学是一门研究分子结构以及分子之间相互作用规律的科学。因此,化学与生物学、物理学、数学有紧密联系。那么,什么是有机化学?有机化学与其他化学学科,如物理化学、无机化学、核化学等,有什么不同?有机化学是涉及有机化合物的化学分支。 那么,什么是有机化合物?

有机化学是什么意思呀(什么是有机化学)(1)

在1700年代后期,科学家将有机化合物定义为可以从活生物体中获得的化合物,而无机化合物则涵盖了其他所有化合物。 那时被认为有机化合物是不能在实验室中合成的。 相反,只有生命系统才能召集合成它们所需的神秘“生命力”。 这种信念被称为活力主义。 根据这个定义,许多熟悉的化合物,例如葡萄糖,睾丸激素和脱氧核糖核酸(DNA)都是有机的。

有机化学是什么意思呀(什么是有机化学)(2)

图1. 一些熟悉的有机化合物葡萄糖,睾丸激素和DNA是活生物体产生的有机化合物

这种有机化合物的定义在1828年被打破,当时德国医生和化学家弗里德里希·沃勒(FriedrichWöhler,1800–1882年)通过加热氰化铵溶液合成尿素(一种有机化合物,已知是哺乳动物尿液的主要成分)。

有机化学是什么意思呀(什么是有机化学)(3)

图2. 氰化铵(无机物)加热条件下转化成尿素(有机物)


如果“生命力”不能解释有机化合物和无机化合物之间的区别,那该怎么办? 逐渐地,化学家得出了我们的现代定义:有机化合物包含大量的碳(C)和氢(H)。但是,这个定义仍然不完善,因为它留下了很大的解释空间。 例如,许多化学家将二氧化碳(CO2)归类为无机,因为它不含任何氢原子(H),而其他化学家则认为它是有机的,因为它含有碳(C),并且对生命系统至关重要。 在植物中,它是光合作用的起始材料,在动物中,它是呼吸的副产物。 同样,四氯甲烷(四氯化碳,CCl4)不含氢,但许多人会将其归类为有机化合物。 另一方面,尽管丁基锂(C4H9Li)的14个原子中有13个是碳或氢,但许多人仍认为它是无机的。 尽管对有机化合物的定义存在不足之处,但它确实允许化学家对大多数分子进行分类。

有机化学作为一个独特领域的诞生是在生命主义被取消的那一刻发生的,这使得该学科的历史还不到200年。但是,人类已经利用有机反应和有机化合物数千年了!例如,自大约公元前6000年以来,文明就开始发酵葡萄酿造葡萄酒。一些证据表明,巴比伦人最早在公元前2800年将油转化为肥皂。许多服装染料也是有机化合物,在这些染料中,最著名的是皇家紫色,是古代腓尼基人从一种称为Bolinus brandaris的水生蜗牛中获得的。这些生物体产生的化合物数量很少,因此,估计要用10000只以上的这种蜗牛才能获得一克的染料。因此,这种染料几乎只提供给那些贵族。自成立以来,有机化学已经非常成熟。如今,我们不仅可以利用有机反应来合成自然界中发现的复杂分子,还可以设计出前所未有的新分子。


有机化学是什么意思呀(什么是有机化学)(4)

图4. 一种称为Bolinus brandaris的水生蜗牛


有机化学是什么意思呀(什么是有机化学)(5)

图5. 皇家紫的化学结构

最后,给大家留个问题:什么冰不是冰?什么碱不是碱?什么酸不是酸?

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