نظرية القوة الحيوية
منذ آلاف السنين والعلماء يحاولون اكتشاف ما الذي يفصل بين الكائنات الحية والجماد غير الحي؟ كانت هناك تعريفات كثيرة ظلت تتغير على مدار السنين، حيث تم استخدام الكائنات الحية في مرحلة ما لتعريف المركبات العضوية وغير العضوية، فيما يسمى نظرية القوة الحيوية theory force Vital.
نظرية القوة الحيوية
اعتقدت نظرية القوة الحيوية theory force Vital أن الكائنات الحية يمكن أن تخلق مركبات عضوية من مركبات غير عضوية، باستخدام القوى الحيوية، وكانت هذه هي الطريقة الوحيدة للحصول على المركبات العضوية.
عيوب نظرية القوى الحيوية
قامت نظرية القوة الحيوية theory force Vital بإيقاف إجراء مزيد من البحوث حول المركبات العضوية، وذلك لأن العلماء اعتقدوا أنهم لا يستطيعون تصنيعها، وأنها صنعت بواسطة قوة الخالق. [1]
مؤسس نظرية القوة الحيوية
هو عالم الكيمياء السويدي
يونس جاكوب برزيليوس
Jöns Jacob Berzelius، والذي ساهم في وضع أسس رموز الكيمياء الحديثة، كما أنه أحد مؤسسي علم الكيمياء الحديثة، مع العالمان أنطوان لافوازيه، والعالم جود دالتون.
يرجع إليه اكتشاف بعض العناصر الكيميائية التي لم تكن معروفة من قبل، مثل عنصر السيريوم، الثوريوم، السيلينيوم، والسيليكون.
مبادئ نظرية القوة الحيوية
أسس يونس برزيليوس Jöns Jacob Berzelius نظرية القوة الحيوية عام 1815م وقام بإرساء ثلاث مبادئ لها وهم:
- لا يمكن تصنيع المركبات العضوية من المركبات غير العضوية داخل المختبر.
- لكي يتم تخليق المركبات العضوية يجب توافر قوى حيوية.
- توجد القوة الحيوية فقط في الكائنات الحية التي خلقها الله. [1]
تأثير نظرية القوة الحيوية على الكيمياء العضوية
نظرية القوة الحيوية أحدثت انتكاسة خطيرة في تقدم الكيمياء العضوية، وذلك بسبب إثبات استحالة تصنيع المركبات العضوية في المختبر، لذلك لم تستطع الكيمياء العضوية أن تتقدم وتزدهر لفترة طويلة. [2]
سبب فشل نظرية القوة الحيوية
قام الكيميائي الألماني فريدريك فوهلر Wohler Friedrich بإثبات فشل نظرية القوة الحيوية، حيث كان أول شخص يقوم بتصنيع مادة اليوريا العضوية Urea وهي إحدى مكونات البول، بتسخين مادة غير عضوية Cyanate Ammonium سيانات الأمونيوم NH4CL وذلك عام 1828.
- NH4Cl+KCNO➡NH4CNO+KCl
- NH4CNO ➡ H2NCONH2
- بالتسخين عند درجة حرارة 60 مئوية، يتكون مركب اليوريا العضوي.
- NH4Cl كلوريد الأمونيوم، مركب غير عضوي، يمكن تحضيره في المعمل.
- KCNO مركب ثيوسيانات البوتاسيوم، غير العضوي.
- NH4CNO مركب ثيوسيانات الأمونيا، مركب وسطي، عند تسخينه عند درجة حرارة 60 نحصل على اليوريا.
- H2NCONH2 مركب اليوريا العضوي.
- كما أعتقد أنه تم الحصول على المركبات العضوية من الكائنات الحية (النباتات والحيوانات). [2]
استخدام مادة اليوريا العضوية
تستخدم مادة اليوريا العضوية في صناعة الأسمدة الأزوتية، والتي تعتبر أحد أهم مصادر النيتروجين للتربة الزراعية، ويتم حساب قيمة هذا النوع من الأسمدة بواسطة الكمية التي يحتوي عليها من عنصر النيتروجين.
نظرية فوهلر لتحضير مركب عضوي
أعتقد العلماء في المراحل الأولى للكيمياء العضوية أن المركب العضوي يتكون فقط من الكائنات الحية (النباتات والحيوانات) وهذه هي نظرية القوة الحيوية، ظلت هذه النظرية محفوظة لسنوات عديدة.
جاء العالم الكيميائي فريدريك فوهلر Wohler Friedrich الذي قام بتحضير اليوريا من سيانيد الأمونيوم الغير عضوي، وعن طريق إثبات نظرية فوهلر Wohler Friedrich تم تغيير مسار الكيمياء العضوية تماما، وبعد ذلك تم تصنيع العديد من المركبات العضوية في المختبر، وبذلك تم رفض نظرية القوة الحيوية. [2]
إثبات فشل النظرية الحيوية لبرزيليوس
بعد تحضير اليوريا استطاع العلماء تحضير العديد من المركبات العضوية داخل المعمل، حيث استطاع العالم هيرمان كولبي Kolbe Herman أن يحضر حمض الخليك وهو أحد المركبات العضوية.
كما تمكن العالم مارسيلين بيرثيلو Berthelot Marcelin من التوصل إلى طريقة تحضير الميثان CH4 والأستلين C2H2 وهما من الغازات العضوية، وبذلك أعطي العديد من العلماء الدليل العملي على فشل نظرية القوى الحيوية، إمكانية تحضير المركبات العضوية داخل المعمل.
ما أصل كلمة عضوي
أصل كلمة عضوي تشير إلى الحياة، حيث تم تطبيق مصطلح عضوي على المواد التي نحصل عليها من مصدر نباتي أو حيواني، وكان لافوازييه هو أول من أظهر أن الكربون هو العنصر الأساسي في المركب العضوي.
قام نيكولاس ليمري عام 1685 بتصنيف جميع المواد المعروفة على أساس أصلها نباتية أو حيوانية أو معادن، ولكن مع نمو المعرفة اختفى التمييز بين النبات والحيوان تدريجيا، وكان يطلق عليهما مواد عضوية. [3]
المركبات العضوية هي الهيدروكربونات ومشتقاتها، ولذلك فإن رابع كلوريد الكربون ليس هيدروكربون، ولكنه مركب عضوي، لأنه مشتق من ميثان هيدروكربون، وذلك بواسطة تفاعل الاستعاضة عنه بأربع جزيئات من الكلور في وجود ضوء الشمس. [3]
دراسة المركبات العضوية وغير العضوية
تبقى أساسيات الكيمياء العضوية وغير العضوية كما هي، ولكن تختلف في بعض النقاط هي:
- من بين 105 عنصر في الجدول الدوري تشارك العناصر التالية فقط في تكوين المركبات العضوية، حيث يبلغ عددها 4 ملايين وهي :
- O2 جزيء غاز الأكسجين.
- Cعنصر الكربون.
- H2 جزيء غاز الهيدروجين.
- N2 جزيء غاز النيتروجين.
- S عنصر الكبريت.
- Pعنصر الفسفور.
- F2 جزيء غاز الفلور، هالوجين.
- CL2 جزيء غاز الكلور، هالوجين.
- I2 جزيء عنصر اليود، هالوجين.
- معظم المركبات العضوية هي سوائل وغازات، ولكن توجد أيضا مواد صلبة، ولذلك فهي قابلة للذوبان في الأملاح العضوية.
- لديهم نقطة انصهار منخفضة ونقاط غليان أقل من المركبات غير العضوية.
- معظم المركبات العضوية ملونة.
- تتميز معظم المركبات العضوية عن المركبات غير العضوية برائحتها الخاصة
- مثل الكحول (رائحة كحولية)، ألدهيد (رائحة فواكه).
- المركبات العضوية عبارة عن مركب تساهمية غير قطبية، نظرًا لارتباط ذراتها بروابط تساهمية.[3]
الكيمياء العضوية
الكيمياء العضوية هي أحد فروع علم الكيمياء، وهي العلم المختص بدراسة بناء مركبات الكربون والهيدروجين، ودراسة خواصها، وتركيبها، وتفاعلاتها، وتحضيرها، والتي يمكن أن تحتوي على عدد من العناصر الأخرى مثل الأكسجين والنيتروجين.
تم اختيار التعريف الأصلي للكيمياء العضوية بصورة خاطئة، حيث اعتمد على أن هذه المركبات كانت دائما تنتمي للعمليات الحيوية في الكائنات الحية مثل تكوين النشا والجلوكوز، ثم تم التعامل مع هذه المركبات في فرع من فروع الكيمياء العضوية يعرف بالكيمياء الحيوية. [3]
أهمية الكيمياء العضوية
تلعب الكيمياء العضوية دورا هاما في حياتنا اليومية، حيث استحالة الحياة المعيشية بدون الكيمياء العضوية، حيث توجد المركبات العضوية في:
- الغذاء: يتكون الغذاء بشكل رئيسي من المركبات العضوية.
- الملابس: تتكون الألياف المستخدمة في الملابس من مركبات عضوية.
- الأدوية: تتكون الأدوية من مركبات عضوية مثل المسكنات.
- بالإضافة إلى عدد من الاستخدامات الأخرى مثل المتفجرات، المبيدات الحشرية، وكذلك الصناعات التي تحتاج إلى المركبات العضوية.[3]
مصادر المركبات العضوية
1- كانت أعضاء الكائن الحي قديما هي المصدر الأساسي لمركبات الكربون، ومن هنا جاءت كلمة العضوية.
2- النفط والفحم الحجري الآن يعتبران من أهم مصادر المركبات العضوية.
ومن خلال استعراض نظرية القوة الحيوية theory force Vital للعالم جاكوب برزيليوس نجد أنها بنيت على أساس خاطئ، وهو أن الكائن الحي هو المصدر الوحيد للمركبات العضوية، حتى جاء العالم الكيميائي فريدريك فوهلر Wohler Friedrich ووضع النظرية الصحيحة وهي إمكانية تصنيع مركبات عضوية من أخرى غير عضوية.