2. Концепции структуры химических соединений

В настоящее время имеются сведения о 8 млрд. индивиду­альных химических соединениях постоянного состава и о мил­лиарде — переменного. Наряду с классическими отраслями хи­мии (органической, неорганической, аналитической, физиче­ской), исследующими структуру вещества, появились сотни но­вых. Например, химия элементоорганических соединений, неф­техимия, химия силикатов и др. «Структурная химия» — понятие условное, речь идет о раз­витии химических знаний и структуре молекул. Структура - устойчивая упорядоченность качественно неизменной системы, каковой является молекула. Термин «структурная химия» подра­зумевает возможность создавать структурные формулы любого химического соединения, целенаправленного качественного преобразования веществ, синтеза любого химического соедине­ния, даже ранее неизвестного.Проблема химического соединения до недавнего времени у химиков не вызывала споров. Было общепринято, что нужно относить к химическим соединениям, а что — «к простым те­лам» или смесям. К простым веществам относились молекулы, состоящие из атомов одного типа. Однако в настоящее время к ним стали относить и твердые растворы: кристаллы, состоящие из разных атомов приблизительно в одинаковых количествах. Последнее оказалось связано с тем, что применение в последнее время физических методов открыло физическую природу хи­мизма, которая заключалась во внутренних силах, объединяю­щих атомы и молекулы в единую квантово-механическую систе­му. Этими силами являются химические связи, а они представ­ляют собой проявление волновых свойств валентных электронов.Классическое понятие молекулы в результате раскрытия фи­зической сущности химической связи претерпело изменения. Молекулой по-прежнему можно назвать наименьшею частицу вещества, способную определять его свойства и существовать самостоятельно, но теперь в число молекул вошли и такие не­обычные квантово-механические системы, как ионные, атомные и металлические монокристаллы и полимеры, образованные за счет водородных связей.

В настоящее время структурная химия из аналитической науки, занимающейся изучением состава готовых веществ, пре­вратилась в науку синтетическую, способную создавать новые вещества и материалы. Современная структурная химия достиг­ла больших результатов:

• благодаря появлению «органического синтеза» (синтез раз­нообразных веществ путем комбинирования всевозмож­ных органических радикалов) было создано огромное ко­личество лекарственных препаратов, химических средств защиты растений и т.д.;

• недавно был открыт новый класс металлорганических со­единений, которые за их двухслойную структуру получили название «сэндвичевых» соединений (молекула такого ве­щества состоит из двух пластин из соединений водорода и углерода, между которыми находится атом какого-либо металла);

• созданы и получены (искусственным путем) кристаллы с максимальным приближением к идеальной решетке для получения материалов с высокой механической прочно­стью, термостойкостью, долговечностью (такие кристаллы выращивают на орбитальных станциях в космосе, по­скольку необходимо исключить при их производстве внешние факторы, в том числе и притяжение Земли);

• получены кристаллы с запрограммированными дефектами решеток, чтобы иметь материалы с заданными электрофи­зическими свойствами. Известно, что реальные монокри­сталлы любых твердых тел всегда имеют дефекты: именно они становятся реакционными центрами при вхождении твердого тела в химические реакции. Однако производство таких кристаллов затруднено тем, что кроме запрограмми­рованных дефектов образуются и другие, нежелательные.