Sự đa dạng của các chất hữu cơ được xác định như thế nào?
Từ thời cổ đại, con người đã chia thế giới tự nhiên thành “ba vương quốc”: khoáng vật, thực vật và động vật. Những chất được tách ra từ các cơ quan, bộ phận của động vật và thực vật được gọi là chất hữu cơ.
Trong nhiều thế kỉ, đặc biệt trong thủ công nghiệp và nông nghiệp, con người đã sử dụng các chất chiết xuất từ thực vật như dầu, phẩm màu,… Từ rất sớm, người ta đã biết đến các chất như axit axetic (giấm), rượu, đường, ete và một số axit hữu cơ khác.
Đến thế kỉ XVIII, hóa học được phân chia thành hóa vô cơ và hóa hữu cơ. Antoine Lavoisier là người đầu tiên chú ý đến thành phần đặc trưng của các chất hữu cơ. Bằng phương pháp phân tích, ông nhận thấy rằng các chất hữu cơ có nguồn gốc thực vật chủ yếu chứa cacbon, hiđro và oxi, còn các chất từ động vật có thêm nitơ và photpho.
Ông cũng đưa ra khái niệm về các gốc (nhóm nguyên tử có tính chất ổn định trong phản ứng hóa học). Tuy nhiên, ở thời điểm đó, các nhà khoa học vẫn chưa phân loại rõ ràng các hợp chất hữu cơ, dù đã nhận thấy sự khác biệt giữa chúng và các chất khoáng.
Hai nhà hóa học nghiên cứu độc lập về thành phần chất hữu cơ là Claude Louis Berthollet và Jöns Jacob Berzelius. Trước đó, năm 1783, Carl Wilhelm Scheele đã phát hiện ra glixerin và tách được nhiều axit hữu cơ như axit benzoic, malic, tartaric, citric và oxalic.
Các nhà khoa học Joseph Louis Gay-Lussac và Louis Jacques Thénard đã xác định thành phần của đường, tinh bột, gỗ, đồng thời phát hiện ra rượu gỗ, naphtalen và nhiều chất hữu cơ khác.
Năm 1811, Konstantin Sigismundovich Kirchhoff đã tìm ra phương pháp điều chế đường nho từ tinh bột bằng cách đun nóng với axit sunfuric loãng, đồng thời xác định điều kiện tối ưu cho phản ứng này. Ông cũng là một trong những người đặt nền móng cho học thuyết xúc tác.
Trong một thời gian dài, bản chất của các chất hữu cơ vẫn chưa được hiểu rõ. Jöns Jacob Berzelius cho rằng các chất hữu cơ không liên quan đến chất vô cơ và chỉ có thể được tạo ra trong cơ thể sống dưới tác dụng của “lực sống” (thuyết vitalism). Theo ông, lực này biến mất khi chất bị tách khỏi cơ thể sống.
Ông cũng cố gắng giải thích cấu tạo của chất hữu cơ tương tự như muối vô cơ, gồm hai phần mang điện tích trái dấu. Theo đó, các gốc hữu cơ mang điện dương và kết hợp với phần mang điện âm, ví dụ như oxi, nên ông cho rằng các hợp chất hữu cơ chứa oxi là các oxit của gốc phức.
Tuy nhiên, bước ngoặt quan trọng xảy ra vào năm 1828 khi Friedrich Wöhler tổng hợp được urê (một chất hữu cơ) từ chất vô cơ là amoni xianat. Phát hiện này chứng minh rằng chất hữu cơ có thể được tạo ra mà không cần đến “lực sống”, qua đó làm suy yếu mạnh mẽ thuyết vitalism.
Chính thành tựu này đã mở ra một hướng phát triển mới cho hóa hữu cơ: trở thành ngành khoa học nghiên cứu các hợp chất của cacbon với nhiều nguyên tố khác, không chỉ trong tự nhiên mà còn trong tổng hợp nhân tạo.
Câu hỏi:
- Khi nghiên cứu các chất hữu cơ, vấn đề nào đã gây ra sự tranh luận giữa các nhà hóa học?
- Urê là chất hữu cơ nhưng được tổng hợp từ chất vô cơ. Những luận cứ nào ủng hộ và bác bỏ quan điểm này?
- Ai là người đưa ra các thuật ngữ “hợp chất vô cơ” và “hợp chất hữu cơ”?