تقدیم به نزدیکانمان

هیچ میخی وجود نداشت - نعل اسب از بین رفته بود.
نعل اسبی وجود نداشت - اسب لنگ شد.
اسب لنگ رفت - فرمانده کشته شد.
سواره نظام شکست خورد - ارتش در حال فرار است.
دشمن بدون در امان ماندن از زندانیان وارد شهر می شود
چون هیچ میخی در فورج نبود.

شعرهای قدیمی انگلیسی کودکان (تنظیم اس. مارشاک)

پیشگفتار

در ژوئن 1812، گراند آرمه ناپلئون به ششصد هزار نفر می رسید. قبلاً در ابتدای دسامبر همان سال به تنها ده هزار کاهش یافته بود. فرانسوی های خسته پس از عقب نشینی از مسکو، موفق شدند از رودخانه Berezina در نزدیکی Borisov عبور کنند. کسانی که زنده ماندند توسط گرسنگی، بیماری و یخبندان تسخیر شده بودند: آنها عامل شکست ناپلئون کمتر از سرنیزه ها و گلوله های روس ها شدند. بسیاری از سربازان جان خود را از دست دادند، زیرا لباس و تجهیزات مناسب برای زنده ماندن در زمستان یخبندان نداشتند.
عقب نشینی ناپلئون از روسیه عواقب جدی برای کل اروپا داشت. در سال 1812، 90 درصد از جمعیت روسیه رعیت بودند که کاملاً در مالکیت زمینداران بودند و هیچ حقوقی نداشتند. خرید و فروش شدند. این وضعیت بیشتر یادآور نظام برده داری بود تا رعیت اروپای غربی. راهپیمایی پیروزمندانه ارتش ناپلئونی در سراسر اروپا با گسترش اصول و آرمان ها همراه بود انقلاب فرانسه(1789-1799)، که پایه های قرون وسطی را ویران کرد، مرزهای سیاسی را تغییر داد و به شکل گیری آگاهی ملی کمک کرد. نوآوری های ناپلئون نیز مفید واقع شد. اصلاح شد دستگاه دولتیو کدهای رایج جایگزین قوانین و مقررات محلی گیج کننده، ایده های مربوط به حقوق بشر، خانواده، مالکیت خصوصی. به جای صدها سیستم محلی اندازه گیری ها و وزن ها، یک سیستم اعشاری واحد به تصویب رسید.
اما چه چیزی باعث شکست شد؟ بزرگترین ارتشبه رهبری ناپلئون؟ چرا سربازان ناپلئون، که قبلا شکست ناپذیر بودند، لنگیدند؟ یک حدس عجیب در این مورد وجود دارد که می توان آن را با ترجمه کلمات یک قافیه مهد کودک فرموله کرد: زیرا دکمه ای وجود نداشت! باورنکردنی به نظر می رسد، اما مرگ ارتش ناپلئون را می توان با چیز بی اهمیتی مانند دکمه ها مرتبط کرد. به طور دقیق تر، با قلعدکمه هایی که لباس کل ارتش را از کت افسران گرفته تا شلوار و یونیفورم پیاده نظام را در کنار هم نگه می داشت. در دماهای پایین، قلع فلزی براق به یک پودر خاکستری شکننده تبدیل می‌شود، هنوز قلع اما با ساختاری کاملاً متفاوت. آیا واقعا این اتفاق برای دکمه های سربازان ناپلئونی افتاده است؟ یکی از شاهدان در بوریسوف، نیروهای فرانسوی را به عنوان «جمعی از ارواح پیچیده در روسری‌های زنانه، تکه‌های فرش و کت‌های سوخته» توصیف کرد. آیا ناپدید شدن دکمه ها باعث سرد شدن سربازان شده است که دیگر نمی توانند بجنگند؟ و به جای در دست داشتن اسلحه، مجبور شدند به معنای واقعی کلمه شلوار خود را نگه دارند؟
با این حال، این فرضیه چندین است تنگناها. به اصطلاح طاعون قلع ("بیماری قلع") برای چندین قرن در شمال اروپا شناخته شده است. ناپلئون که از آمادگی سربازانش برای نبردهای پیروزمندانه اطمینان داشت، چگونه می‌توانست اجازه دهد که عناصر یونیفرم از قلع ساخته شوند؟ علاوه بر این، تجزیه قلع یک فرآیند نسبتا طولانی است، حتی در دماهای پایین مانند زمستان 1812 در روسیه. با این حال، این یک داستان سرگرم کننده است و شیمیدانان واقعاً آن را به عنوان توضیحی برای شکست دوست دارند. ارتش فرانسه. اما اگر حقیقتی در این فرضیه وجود داشته باشد، این سوال پیش می‌آید: اگر دکمه‌ها از سرما خرد نمی‌شدند و فرانسوی‌ها به حرکت به سمت شرق ادامه می‌دادند، چه اتفاقی می‌افتاد؟ آیا این منجر به پایان رعیت در روسیه نیم قرن زودتر نمی شد؟ مرز بین غربی و اروپای شرقی، که تقریباً با مرز امپراتوری ناپلئون مطابقت دارد؟
در طول تاریخ بشر، فلزات نقش بسیار مهمی داشته اند. علاوه بر مورد دکمه های حلبی سربازان ناپلئونی، موارد دیگری نیز وجود داشت. به عنوان مثال، مشخص است که معادن قلع کورنوال توجه رومیان باستان را به خود جلب کرد و یکی از دلایل تصرف آنها در قلمرو بریتانیای کبیر مدرن شد. تا سال 1650 حدود شانزده هزار تن نقره از معادن دنیای جدید به خزانه ثروتمندان اسپانیایی و پرتغالی سرازیر شد و بیشتر این پول صرف جنگ‌های اروپا شد. جستجوی طلا و نقره تأثیر زیادی در کشف، استعمار و اسکان بسیاری از مناطق جهان داشت. به عنوان مثال، معادن طلا در کالیفرنیا، استرالیا، آفریقای جنوبی، نیوزلند و رودخانه کلوندایک در کانادا کمک زیادی به توسعه این مکان ها در قرن نوزدهم کردند. عبارات زیادی در زبان ما وجود دارد که طلا را ذکر می کند: طلای استاندارد، مرد طلایی، زمان طلایی، طلای سیاه. نام تمام دوران ها به فلزات ادای احترام می کند. عصر برنز، زمانی که برنز - آلیاژ یا مخلوطی از قلع و مس - برای ساخت سلاح و ابزار استفاده می‌شد، فرا رسید. عصر آهنزمانی که مردم شروع به بو کردن و جعل آهن کردند.
اما آیا فقط قلع، طلا و آهن بودند که بر روند تاریخ تأثیر گذاشتند؟ فلزات عناصری هستند، یعنی موادی که به کمک واکنش های شیمیاییرا نمی توان به اجزای ساده تر تقسیم کرد. در طبیعت نود عنصر وجود دارد. علاوه بر این، انسان حدود نود عنصر دیگر را در مقادیر بسیار کم خلق کرد. اما ترکیبات شیمیایی(مواد تشکیل شده در نتیجه فعل و انفعالات شیمیایی دو یا چند عنصر) حدود هفت میلیون شناخته شده است. بدون اغراق می توان گفت که برخی از ترکیبات نیز نقش محوری در تاریخ بشر داشته اند. این ایده کنجکاو اساس کتاب را تشکیل داد.
اگر برخی از مواد معمولی یا نه کاملاً معمولی را در این جنبه در نظر بگیریم، متوجه می شویم داستان های شگفت انگیز. در نتیجه امضای معاهده بردا در سال 1667، هلندی ها دارایی های خود را به انگلیسی ها واگذار کردند. آمریکای شمالیدر ازای جزیره کوچک ران در مجمع الجزایر باندا (اندونزی امروزی). انگلستان، با از دست دادن حقوق خود در جزیره ران (که جذابیت آن فقط در این واقعیت بود که جوز هندی در آنجا رشد می کرد)، در ازای آن، حق یک قطعه کوچک زمین را در آن سوی جهان - جزیره منهتن
هلندی ها مدت کوتاهی پس از ورود هنری هادسون به منهتن، که به دنبال راهی به هند شرقی، به جزایر افسانه ای ادویه (مولوکاس) بود، شروع به ادعای منهتن کردند. در سال 1664، فرماندار نیو آمستردام، پیتر استیووزانت، مجبور شد این مستعمره را به بریتانیا واگذار کند. نارضایتی هلند از این امتیاز و سایر اختلافات ارضی منجر به جنگی بین دو کشور شد که حدود سه سال به طول انجامید. حضور انگلیسی ها در جزیره ران هلندی ها را عصبانی کرد زیرا به تنهایی انحصار هلند در تجارت جوز هندی را نقض کرد. هلندی ها که در منطقه به ظلم و ستم معروف بودند، اصلاً نمی خواستند انگلیسی ها در تجارت پر سود ادویه سهمی داشته باشند. هلندی ها پس از چهار سال محاصره و نبردهای خونین سرانجام جزیره ران را تصرف کردند. انگلیسی ها با حمله به کشتی های کمپانی هند شرقی هلند انتقام گرفتند.
هلندی ها برای دزدی دریایی خواهان غرامت شدند و به دنبال بازگشت نیو آمستردام بودند. انگلیسی ها می خواستند هلندی ها تاوان جنایات خود را در هند شرقی بپردازند و ران را برگردانند. از آنجایی که هیچ یک از طرفین نمی خواستند امتیاز بدهند و نتوانستند در دریا پیروز شوند، توافقی در بردا امضا شد که به هر دو دولت اجازه داد چهره خود را حفظ کنند. بریتانیایی ها منهتن را گرفتند و از ادعای خود در جزیره Run صرف نظر کردند. هلندی ها استاد Run Island شدند و دیگر مدعی منهتن نشدند. زمانی که انگلیسی‌ها پرچم خود را بر فراز نیو آمستردام (که بعداً به نیویورک تغییر نام داد) به اهتزاز درآوردند، به نظر می‌رسید هلندی‌ها در این اختلاف شانس بیشتری داشتند. آیا می توان یک شهرک کوچک در دنیای جدید (حدود هزار نفر) را با انحصار تجارت جوز هندی مقایسه کرد؟
چرا جوز هندی اینقدر ارزش داشت؟ مانند سایر ادویه ها مانند میخک، فلفل و دارچین، جوز هندی به طور گسترده در اروپا برای نگهداری مواد غذایی، مواد غذایی و مصارف دارویی استفاده می شد. اما جوز هندی چیز دیگری داشت، خیلی بیشتر عملکرد مهم. اعتقاد بر این بود که جوز هندی در برابر "مرگ سیاه" که اروپا را به مدت چهارصد سال از قرن چهاردهم ویران کرد، محافظت می کند.
البته اکنون می دانیم که مرگ سیاه (طاعون) یک بیماری باکتریایی است که توسط موش ها حمل می شود و از طریق نیش کک منتقل می شود. بنابراین، می توان گفت که بستن یک کیسه کوچک جوز هندی به دور گردن به عنوان درمان طاعون، صرفاً یک خرافات است. بله، اگر متوجه نشدید، می توان گفت ترکیب شیمیاییجوز هندی بوی مشخص این آجیل به دلیل وجود ایزواوژنول است. گیاهان برای محافظت در برابر نشخوارکنندگان، حشرات و میکروب ها موادی به عنوان آفت کش های طبیعی تولید می کنند. این احتمال وجود دارد که ایزواوژنول از جوز هندی به عنوان یک حشره کش طبیعی برای دفع کک ها عمل کرده باشد. البته یک چیز دیگر نیز صادق است: افراد ثروتمندی که فرصت خرید جوز هندی را داشتند در شرایط نسبتاً مطلوب تری زندگی می کردند، یعنی در محاصره موش ها و کک های کمتری بودند که احتمال ابتلا به طاعون را کاهش می داد.
دشوار است که بگوییم جوز هندی به مقابله با طاعون کمک می کند یا خیر، اما مواد معطر فرار موجود در ترکیب آن به افزایش قیمت و محبوبیت آن کمک کرده است. کشف و فتح سرزمین های جدید، قرارداد امضا شده در بردا و همچنین این که شهر اصلیآمریکا را نیویورک می نامند نه نیو آمستردام - همه اینها به ماده ایزوئوژنول مربوط می شود.
به دنبال داستان ایزووژنول، داستان هایی در مورد بسیاری از ترکیبات دیگر وجود دارد که دنیای ما را تغییر داده اند. برخی از این ترکیبات به طور گسترده ای شناخته شده و هنوز هم هستند ارزش عالیبرای اقتصاد جهانی یا پزشکی، دیگران مدت هاست که فراموش شده اند. اما همه این مواد در یک یا حتی چند رویداد محوری که بر روند تاریخ تأثیر گذاشت، نقش داشتند.
تصمیم گرفتیم این کتاب را بنویسیم تا در مورد ارتباط شگفت انگیز ترکیبات شیمیایی و تاریخ بشر صحبت کنیم و نشان دهیم که گاهی اتفاقات به ظاهر نامرتبط با مولکول های شیمیایی ارتباط دارد و مسیر توسعه جامعه گاهی توسط ساختار شیمیایی برخی مشخص می شود. مواد این ایده که رویدادهای خاصی در تاریخ می تواند به چیزی به اندازه مولکول ها (یعنی گروه هایی از دو یا چند اتم که به روشی خاص متصل شده اند) بستگی داشته باشد، ما را مجبور می کند نگاهی تازه به توسعه تمدن بیندازیم. تغییراتی به کوچکی موقعیت پیوند بین اتم ها در یک مولکول می تواند منجر به تفاوت های بسیار بزرگ در خواص ترکیبات شود و بر روند رویدادها تأثیر بگذارد. بنابراین، این کتاب در مورد تاریخ شیمی نیست، بلکه در مورد نقش شیمی در تاریخ است.
انتخاب مولکول هایی که تصمیم گرفتیم در مورد آنها صحبت کنیم تا حدودی دلبخواه و به هیچ وجه جامع نیست. ما آن ارتباطاتی را انتخاب کردیم که به نظرمان جالب‌ترین هم از نظر تاریخی و هم از نظر تاریخی بود شیمیایی. ما ادعا نمی کنیم که این مولکول ها بودند که عمیق ترین تأثیر را بر تمدن داشتند. بدون شک همکاران شیمیدان ما می‌توانند مولکول‌های دیگری را به فهرست اضافه کنند و در عین حال برخی از مولکول‌های ما را کم کنند. ما به شما در مورد مولکول هایی خواهیم گفت که پایه و اساس بزرگ را پایه گذاری کردند اکتشافات جغرافیاییو توسعه اراضی جدید. ما در مورد مولکول هایی صحبت خواهیم کرد که نقش مهمی در توسعه تجارت ایفا کردند، منجر به مهاجرت مردم و استعمار سرزمین های خاص، و همچنین به تجارت برده و کار اجباری کمک کردند. ما سعی خواهیم کرد توضیح دهیم که چگونه ساختار شیمیایی مولکول های خاص بر آنچه می خوریم، آنچه می نوشیم و لباس می پوشیم تأثیر گذاشته است. ما در مورد مولکول هایی که توسعه پزشکی و بهداشت را تحریک کردند، و همچنین مولکول هایی که به پیشرفت صنعتی کمک کردند، خواهیم آموخت. ما در مورد "مولکول های جنگ" که جان میلیون ها نفر را گرفت و "مولکول های صلح" که جان میلیون ها نفر را نجات دادند صحبت خواهیم کرد. ما شاهد تغییرات زیادی در روابط زن و مرد، در فرهنگ انسانی، در قانون گذاری و در داخل خواهیم بود محیط زیستمی تواند با ساختار شیمیایی چندین مولکول مرتبط باشد. با این حال، هفده ماده ای که ما انتخاب کرده ایم، همیشه مولکول های منفرد نیستند. برخی از فصل‌ها گروه‌هایی از مولکول‌ها را با ساختار، خواص و ویژگی‌های بسیار مشابه بررسی می‌کنند نقش تاریخی.
ما رویدادها را به ترتیب زمانی در نظر نمی گیریم. در ترتیب فصل‌ها، ما می‌خواستیم ارتباط بین مولکول‌های مشابه، گروه‌هایی از مولکول‌های مشابه، و همچنین بین مولکول‌هایی با ساختارهای شیمیایی متفاوت را که با این حال، خواص مشابهی دارند یا می‌توانند با رویدادهای مشابه مرتبط باشند، منعکس کنیم. به عنوان مثال، آغاز انقلاب صنعتی با کشت نیشکر در مزارع شمال و جنوب آمریکا و تولید شکر همراه است و در انگلستان تغییرات اقتصادی و اجتماعی با ماده دیگری - پنبه و از نظر ساختار شیمیایی ماده دوم قدیمی ترین یا شاید پسر عمواول توسعه سریع صنایع شیمیایی در آلمان در اواخر نوزدهمقرن تا حدودی به دلیل تولید رنگ های جدید از قطران زغال سنگ است، محصول جانبی که هنگام تولید گاز از زغال سنگ تشکیل می شود. همین شرکت های شیمیایی آلمانی اولین کسانی بودند که آنتی بیوتیک های مصنوعی را با ساختاری مشابه رنگ های جدید سنتز کردند. علاوه بر این، اولین ماده ضد عفونی کننده، فنل، از قطران به دست آمد که متعاقباً برای تولید پلاستیک مورد استفاده قرار گرفت و از نظر شیمیایی با ایزواوژنول از جوز هندی مرتبط است. روابط شیمیایی مشابه زیادی در تاریخ وجود دارد.
ما همچنین به نقش سرندیپیتی در اکتشافات متعدد در شیمی علاقه مند بودیم. اغلب گفته می شود که بسیاری از اکتشافات مهم فقط از طریق شانس انجام شده است. با این حال، به نظر ما توانایی دانشمند در درک اهمیت کشف انجام شده و درک ماهیت آن نقش بسیار مهم تری ایفا می کند. بارها در تاریخ شیمی، نتایج عجیب اما بالقوه مهم مورد توجه قرار نگرفته است. ما فکر می‌کنیم که باید به توانایی دانشمندان در تشخیص ارزش نتایج غیرمنتظره اعتبار بدهیم نه اینکه آن را به شانس ساده تبدیل کنیم. برخی از مخترعان و کاشفانی که در این کتاب از آنها صحبت می کنیم شیمیدان بودند، برخی دیگر اصلاً پیشینه ای نداشتند. آموزش علمی. بسیاری از این افراد شخصیت های غیرعادی داشتند. داستان آنها شگفت انگیز است.

ارگانیک - آیا این چیزی نیست که در باغ رشد می کند؟

برای کمک به خواننده در درک جنبه شیمیایی رویدادهای شرح داده شده، پیشنهاد می کنیم ابتدا به طور خلاصه با اصطلاحات شیمیایی آشنا شوید. بسیاری از ترکیبات ذکر شده است ما صحبت خواهیم کرد، تماس گرفت ارگانیکدر بیست تا سی سال گذشته این واژه به معنایی بسیار دور از معنای اصلی آن به کار رفته است. محصولات به طور فزاینده ای "ارگانیک" نامیده می شوند کشاورزی، که برای تولید آن از آفت کش های مصنوعی، علف کش ها و کودهای مصنوعی استفاده نمی شود. اصطلاح "آلی" در ابتدا حدود دویست سال پیش توسط شیمیدان سوئدی ینس یاکوب برزلیوس پیشنهاد شد که در سال 1807 آن دسته از موادی را که از موجودات زنده به دست می‌آیند، ارگانیک نامید. در مقابل، غیرآلیبرزلیوس موادی نامید که از منابع غیر زنده به دست می آیند.
در قرن 18 دنیای علمیاین ایده گسترش یافت مواد شیمیاییکه از منابع طبیعی سرچشمه می گیرند، به نوعی با بقیه متفاوت هستند و حاوی نوعی جوهر حیاتی هستند، حتی اگر قابل تشخیص و اندازه گیری نباشد. این جوهر خاص انرژی حیات نامیده می شد. جنبش علمی که ادعا می کرد موادی از منابع گیاهی یا حیوانی حاوی نوعی قدرت عرفانی هستند، حیات گرایی نام داشت. ایجاد یک ترکیب آلی در آزمایشگاه غیرممکن به نظر می رسید، اما از قضا یکی از شاگردان خود برزلیوس این کار را انجام داد. در سال 1828، فردریش ویلر، استاد آینده شیمی در دانشگاه گوتینگن آلمان، مخلوطی از دو ماده معدنی - آمونیاک و اسید سیانیک - را حرارت داد و بلورهای اوره را به دست آورد که هیچ تفاوتی با بلورهای اوره جدا شده از ادرار حیوانات نداشت.
طرفداران حیات گرایی معتقد بودند که اسید سیانیک یک ماده آلی است زیرا از خون خشک شده به دست می آید. با این حال، ایده حیات گرایی شروع به محو شدن کرد. پس از چند دهه دیگر، به طور کامل از بین رفت، زیرا شیمیدانان دیگر نیز موفق به سنتز مواد آلی از مواد معدنی شدند. آخرین حامیان حیات گرایی مجبور شدند با آنچه تا آن زمان بدعت می دانستند کنار بیایند و مرگ حیات گرایی به یک واقعیت پذیرفته شده عمومی تبدیل شد. نیاز به دادن چیز جدیدی بود تعریف شیمیاییمواد آلی
امروزه به موادی که کربن دارند، آلی می گویند. بنابراین، شیمی آلیعلمی است که ترکیبات کربن را مطالعه می کند. البته این تعریف ناقص است، زیرا ترکیبات کربنی وجود دارد که شیمیدانان هرگز آنها را آلی در نظر نگرفته اند. دلیل این امر عمدتاً در سنت نهفته است. برای مثال، مدت‌ها قبل از آزمایش‌های Wöhler، مشخص بود که کربنات‌های حاوی اکسیژن و کربن بخشی از مواد معدنی هستند و نه فقط موجودات زنده. بنابراین، سنگ مرمر (کربنات کلسیم) و جوش شیرین (بی کربنات سدیم) هرگز به عنوان ترکیبات آلی طبقه بندی نشدند. به طور مشابه، کربن به شکل الماس یا گرافیت (هر دو ماده در ابتدا از زمین استخراج شده اند و اکنون می توان آنها را به دست آورد. به صورت مصنوعی) همیشه به عنوان یک ماده معدنی تلقی شده است. دی اکسید کربن، متشکل از یک اتم کربن همراه با دو اتم اکسیژن، قرن ها برای دانشمندان شناخته شده بود و هرگز مورد توجه قرار نگرفت. ترکیب آلی. بنابراین، تعریف فوق ناقص است. اما به طور کلی، مواد آلی حاوی کربن، و مواد معدنیاز عناصر دیگر تشکیل شده است.
کربن با سایر عناصر در تنوع باورنکردنی پیوندهایی که تشکیل می دهد و همچنین طیف گسترده ای از عناصری که می تواند با آنها پیوند ایجاد کند متفاوت است. بنابراین، تعداد ترکیبات کربن، اعم از طبیعی و مصنوعی، چندین برابر بیشتر از تعداد ترکیبات همه عناصر دیگر است. این تا حدودی توضیح می دهد که چرا در کتاب به مواد آلی بیشتر از مواد معدنی توجه می کنیم. اما انتخاب ما با این واقعیت نیز توضیح داده می شود که هر دو نویسنده کتاب شیمیدان آلی هستند.

فرمول های ساختاری: آیا آنها ضروری هستند؟

برای ما، بزرگترین چالش در کار روی کتاب، تعیین حدود معقول آن بود محتوای شیمیایی. برخی از همکاران به ما توصیه کردند که کمتر در مورد شیمی صحبت کنیم و بیشتر در مورد تاریخ صحبت کنیم. و البته، آنها به ما گفتند، شما نباید نقاشی بکشید ساختارهای شیمیایی. اما برای ما جالب تر به نظر می رسید که ارتباط بین ساختار شیمیایی و خواص یک ماده و همچنین ارتباط بین ساختار آن و رویدادهای تاریخی. البته، شما می توانید یک کتاب را بدون نگاه کردن به فرمول ها بخوانید، اما ما فکر می کنیم که درک ساختارهای شیمیایی ارتباط بین شیمی و تاریخ را زنده می کند.
مواد آلیفقط از چند نوع اتم تشکیل شده اند: کربن (C)، هیدروژن (H)، اکسیژن (O) و نیتروژن (N). علاوه بر این، عناصر دیگری نیز ممکن است در آنها یافت شوند: برم (Br)، کلر (Cl)، فلوئور (F)، ید (I)، فسفر (P) و گوگرد (S). در این کتاب، ساختار ترکیبات شیمیایی را عمدتاً برای مقایسه نشان داده‌ایم، بنابراین برای درک توضیح فقط باید به نقاشی نگاه کنید. تفاوت‌ها در ساختارها معمولاً با فلش‌ها مشخص می‌شوند، دایره‌بندی می‌شوند یا به شکل دیگری برجسته می‌شوند. به عنوان مثال، تنها تفاوت بین دو ماده نشان داده شده در زیر، موقعیت گروه OH است. در هر مورد، این موقعیت با یک فلش نشان داده می شود. در مولکول اول گروه OH در اتم دوم کربن از سمت چپ و در مولکول دوم در اتم کربن اول قرار دارد.

مولکول سنتز شده توسط زنبور کارگر

این تفاوت به ظاهر ناچیز برای زنبورها بسیار مهم است. مهم است. مولکول اول توسط زنبور ملکه و دومی توسط زنبورهای کارگر سنتز می شود و همه زنبورها قادرند مولکول اول را از دومی تشخیص دهند. اگر به تصویر نگاه کنیم می توانیم تفاوت بین زنبور ملکه و زنبور کارگر را ببینیم.

ملکه زنبور عسل

زنبور کارگر
نقاشی ها توسط ریموند و سیلویا چمبرلین

خود زنبورها از سیگنال های شیمیایی برای تشخیص استفاده می کنند. می توان گفت که آنها "بینایی" شیمیایی دارند.
شیمیدانان برای نشان دادن ترتیب اتصال اتم ها در مولکول ها از فرمول های ساختاری استفاده می کنند. اتم ها با استفاده از نمادهای شیمیایی نشان داده می شوند و پیوندهای بین آنها به صورت خط تیره رسم می شوند. گاهی ممکن است نه یک، بلکه چندین خط بین دو اتم وجود داشته باشد. اگر دو خط تیره وجود داشته باشد، یک پیوند دوگانه (=)، اگر سه باشد، یک پیوند سه گانه است (≡).
در یکی از ساده ترین مولکول های آلی - مولکول متان (گاز مرداب) - کربن توسط چهار پیوند ساده (تک) احاطه شده است که هر یک آن را به یک اتم هیدروژن متصل می کند. فرمول شیمیایی متان CH 4 است و فرمول ساختاری آن به این صورت است:

متان

ساده ترین مولکول آلیبا یک پیوند دوگانه - اتیلن (C 2 H 2). فرمول ساختاری آن این است:

اتیلن

در این مورد، کربن همچنان دارای چهار پیوند است زیرا پیوند دوگانه به عنوان دو پیوند منفرد در نظر گرفته می شود. اتیلن یک ماده بسیار ساده و بسیار مهم است. این یک هورمون گیاهی است که به رسیدن میوه کمک می کند. به عنوان مثال، اگر سیب ها در مکانی بدون تهویه نگهداری شوند، تحت تأثیر اتیلن خود به سرعت بیش از حد رسیده می شوند. (می توانید با قرار دادن آووکادو یا کیوی نارس در کیسه ای با یک سیب رسیده سرعت رسیدن آنها را افزایش دهید.)
ترکیب آلی متانول یا متیل الکل است فرمول شیمیایی CH 4 O. ساختار این ترکیب حاوی اکسیژن در شکل نشان داده شده است:
متانول

در این حالت، اتم اکسیژن دارای دو است اتصالات سادهکه یکی آن را به اتم کربن و دیگری به اتم هیدروژن متصل می کند. و مثل همیشه، کربن توسط چهار پیوند احاطه شده است.
در ترکیباتی که در آنها پیوند مضاعف بین اتم‌های کربن و اکسیژن وجود دارد، مانند اسید استیک (سرکه)، فرمول C 2 H 4 O 2 به وضوح نشان نمی‌دهد که پیوند دوگانه در کجا قرار دارد. به همین دلیل است که ما به فرمول های ساختاری نیاز داریم: برای نشان دادن اینکه اتم ها به چه ترتیبی به هم متصل هستند و پیوندهای دوگانه در کجا قرار دارند.

اسید استیک

فرمول های ساختاری مشابه را می توان به صورت فشرده نیز به تصویر کشید. سپس فرمول ساختاری اسید استیک به شکل زیر خواهد بود:

یا حتی

همه در اینجا نشان داده نشده اند پیوندهای شیمیایی، موجود در این مولکول است. این شکل از نشانه گذاری ساده کردن نقاشی را ممکن می کند و فقط موقعیت های نسبی اتم ها را نشان می دهد.
این سیستم نوشتاری برای مولکول‌های کوچک به خوبی کار می‌کند، اما برای مولکول‌های بزرگ‌تر حتی این نوشتن زمان‌بر و درک آن دشوار است. به عنوان مثال، اجازه دهید دوباره به مولکول سنتز شده توسط ملکه زنبور عسل بپردازیم و دو شکل نوشتاری را مقایسه کنیم - فشرده و منبسط شده، که مکان همه پیوندها را منعکس می کند:

فرمول ساختاری دقیق مولکول سنتز شده توسط ملکه زنبور عسل

این فرمول بیش از حد دست و پا گیر و ضعیف است. به همین دلیل، مولکول ها اغلب با برخی ساده سازی ها به تصویر کشیده می شوند. رایج ترین آنها عدم وجود بیشتر اتم های هیدروژن در فرمول ها است. (اما این بدان معنا نیست که هیچ اتم هیدروژن در این مولکول ها وجود ندارد.) یک اتم کربن همیشه دارای چهار پیوند است. بنابراین، اگر می بینید که در هر فرمولی یک اتم کربن پیوندهای کمتری دارد، بدانید: در واقع، چهار پیوند وجود دارد، فقط آنهایی که در شکل نیستند، کربن را به اتم هیدروژن متصل می کنند.
مولکول سنتز شده توسط ملکه زنبور عسل

علاوه بر این، اتم های کربن در فرمول ها اغلب نه در یک خط مستقیم، بلکه در یک زاویه متصل نشان داده می شوند. در واقع، چنین نمادی با دقت بیشتری ساختار واقعی مولکول ها را منعکس می کند. اجازه دهید یک مولکول سنتز شده توسط ملکه زنبور عسل را به تصویر بکشیم.

و در یک شکل حتی فشرده تر، بیشتر اتم های کربن را می توان حذف کرد:

در اینجا انتهای خط و تمام تقاطع ها محل اتم کربن را نشان می دهد. تمام اتم های دیگر، به استثنای اکثر اتم های هیدروژن و کربن، به تصویر کشیده شده اند. اگر از این ساده سازی استفاده کنیم، تفاوت بین مولکول های سنتز شده توسط زنبور ملکه و زنبور کارگر به وضوح قابل مشاهده است.

در ژوئن 1812، گراند آرمه ناپلئون به ششصد هزار نفر می رسید. قبلاً در ابتدای دسامبر همان سال به تنها ده هزار کاهش یافته بود. فرانسوی های خسته پس از عقب نشینی از مسکو، موفق شدند از رودخانه Berezina در نزدیکی Borisov عبور کنند. کسانی که زنده ماندند توسط گرسنگی، بیماری و یخبندان تسخیر شده بودند: آنها عامل شکست ناپلئون کمتر از سرنیزه ها و گلوله های روس ها شدند. بسیاری از سربازان جان خود را از دست دادند، زیرا لباس و تجهیزات مناسب برای زنده ماندن در زمستان یخبندان نداشتند.

عقب نشینی ناپلئون از روسیه عواقب جدی برای کل اروپا داشت. در سال 1812، 90 درصد از جمعیت روسیه رعیت بودند که کاملاً در مالکیت زمینداران بودند و هیچ حقوقی نداشتند. خرید و فروش شدند. این وضعیت بیشتر یادآور نظام برده داری بود تا رعیت در اروپای غربی. راهپیمایی پیروزمندانه ارتش ناپلئونی در سراسر اروپا با گسترش اصول و آرمان های انقلاب فرانسه (1789-1799) همراه بود که پایه های قرون وسطی را ویران کرد، مرزهای سیاسی را تغییر داد و به شکل گیری آگاهی ملی کمک کرد. نوآوری های ناپلئون نیز مفید واقع شد. یک دستگاه دولتی اصلاح شده و قوانین مشترک جایگزین قوانین و مقررات محلی گیج کننده شد و ایده هایی در مورد حقوق بشر، خانواده و مالکیت خصوصی پدیدار شد. به جای صدها سیستم محلی اندازه گیری ها و وزن ها، یک سیستم اعشاری واحد به تصویب رسید.

اما دلیل شکست بزرگترین ارتشی که ناپلئون رهبری می کرد چه بود؟ چرا سربازان ناپلئون، که قبلا شکست ناپذیر بودند، لنگیدند؟ یک حدس عجیب در این مورد وجود دارد که می توان آن را با ترجمه کلمات یک قافیه مهد کودک فرموله کرد: زیرا دکمه ای وجود نداشت! باورنکردنی به نظر می رسد، اما مرگ ارتش ناپلئون را می توان با چیز بی اهمیتی مانند دکمه ها مرتبط کرد. به طور دقیق تر، با قلعدکمه هایی که لباس کل ارتش را از کت افسران گرفته تا شلوار و یونیفورم پیاده نظام را در کنار هم نگه می داشت. در دماهای پایین، قلع فلزی براق به یک پودر خاکستری شکننده تبدیل می‌شود، هنوز قلع اما با ساختاری کاملاً متفاوت. آیا واقعا این اتفاق برای دکمه های سربازان ناپلئونی افتاده است؟ یکی از شاهدان در بوریسوف، نیروهای فرانسوی را به عنوان «جمعی از ارواح پیچیده در روسری‌های زنانه، تکه‌های فرش و کت‌های سوخته» توصیف کرد. آیا ناپدید شدن دکمه ها باعث سرد شدن سربازان شده است که دیگر نمی توانند بجنگند؟ و به جای در دست داشتن اسلحه، مجبور شدند به معنای واقعی کلمه شلوار خود را نگه دارند؟

با این حال، چندین گلوگاه در این فرضیه وجود دارد. به اصطلاح طاعون قلع ("بیماری قلع") برای چندین قرن در شمال اروپا شناخته شده است. ناپلئون که از آمادگی سربازانش برای نبردهای پیروزمندانه اطمینان داشت، چگونه می‌توانست اجازه دهد که عناصر یونیفرم از قلع ساخته شوند؟ علاوه بر این، تجزیه قلع یک فرآیند نسبتا طولانی است، حتی در دماهای پایین مانند زمستان 1812 در روسیه. با این حال، این یک داستان سرگرم کننده است و شیمیدانان به عنوان توضیحی برای شکست ارتش فرانسه به آن علاقه زیادی دارند. اما اگر حقیقتی در این فرضیه وجود داشته باشد، این سوال پیش می‌آید: اگر دکمه‌ها از سرما خرد نمی‌شدند و فرانسوی‌ها به حرکت به سمت شرق ادامه می‌دادند، چه اتفاقی می‌افتاد؟ آیا این منجر به پایان رعیت در روسیه نیم قرن زودتر نمی شد؟ آیا مرز بین اروپای غربی و شرقی، که تقریباً با مرز امپراتوری ناپلئونی مطابقت دارد، باقی خواهد ماند؟

در طول تاریخ بشر، فلزات نقش بسیار مهمی داشته اند. علاوه بر مورد دکمه های حلبی سربازان ناپلئونی، موارد دیگری نیز وجود داشت. به عنوان مثال، مشخص است که معادن قلع کورنوال توجه رومیان باستان را به خود جلب کرد و یکی از دلایل تصرف آنها در قلمرو بریتانیای کبیر مدرن شد. تا سال 1650 حدود شانزده هزار تن نقره از معادن دنیای جدید به خزانه ثروتمندان اسپانیایی و پرتغالی سرازیر شد و بیشتر این پول صرف جنگ‌های اروپا شد. جستجوی طلا و نقره تأثیر زیادی در کشف، استعمار و اسکان بسیاری از مناطق جهان داشت. به عنوان مثال، معادن طلا در کالیفرنیا، استرالیا، آفریقای جنوبی، نیوزلند و رودخانه کلوندایک در کانادا کمک قابل توجهی به توسعه در قرن نوزدهم داشتند. عبارات زیادی در زبان ما وجود دارد که طلا را ذکر می کند: طلای استاندارد، مرد طلایی، زمان طلایی، طلای سیاه. نام تمام دوران ها به فلزات ادای احترام می کند. عصر برنز، زمانی که برنز - آلیاژ یا مخلوطی از قلع و مس - برای ساخت سلاح و ابزار استفاده می شد، با عصر آهن، زمانی که مردم شروع به ذوب و جعل آهن کردند، جایگزین شد.

اما آیا فقط قلع، طلا و آهن بودند که بر روند تاریخ تأثیر گذاشتند؟ فلزات عناصری هستند، یعنی موادی که با استفاده از واکنش های شیمیایی نمی توانند به اجزای ساده تری تجزیه شوند. در طبیعت نود عنصر وجود دارد. علاوه بر این، انسان حدود نود عنصر دیگر را در مقادیر بسیار کم خلق کرد. اما ترکیبات شیمیایی (مواد تشکیل شده در نتیجه فعل و انفعالات شیمیاییدو یا چند عنصر) حدود هفت میلیون شناخته شده است. بدون اغراق می توان گفت که برخی از ترکیبات نیز نقش محوری در تاریخ بشر داشته اند. این ایده کنجکاو اساس کتاب را تشکیل داد.

وقتی از این منظر به مواد رایج یا نه چندان رایج نگاه می کنید، داستان های شگفت انگیزی پدیدار می شود. در نتیجه امضای معاهده بردا در سال 1667، هلندی ها دارایی های خود در آمریکای شمالی را در ازای جزیره کوچک ران در مجمع الجزایر باندا (اندونزی امروزی) به بریتانیا واگذار کردند. انگلستان با از دست دادن حقوق خود در جزیره ران (که جذابیت آن فقط در این واقعیت بود که جوز هندی در آنجا رشد می کرد) در ازای آن حق یک قطعه کوچک زمین را در آن سوی جهان - جزیره منهتن

هلندی ها مدت کوتاهی پس از ورود هنری هادسون به منهتن، که به دنبال راهی به هند شرقی، به جزایر افسانه ای ادویه (مولوکاس) بود، شروع به ادعای منهتن کردند. در سال 1664، فرماندار نیو آمستردام، پیتر استیووزانت، مجبور شد این مستعمره را به بریتانیا واگذار کند. نارضایتی هلند از این امتیاز و سایر اختلافات ارضی منجر به جنگی بین دو کشور شد که حدود سه سال به طول انجامید. حضور انگلیسی ها در جزیره ران هلندی ها را عصبانی کرد زیرا به تنهایی انحصار هلند در تجارت جوز هندی را نقض کرد. هلندی ها که در منطقه به ظلم و ستم معروف بودند، اصلاً نمی خواستند انگلیسی ها در تجارت پر سود ادویه سهمی داشته باشند. هلندی ها پس از چهار سال محاصره و نبردهای خونین سرانجام جزیره ران را تصرف کردند. انگلیسی ها با حمله به کشتی های کمپانی هند شرقی هلند انتقام گرفتند.

هلندی ها برای دزدی دریایی خواهان غرامت شدند و به دنبال بازگشت نیو آمستردام بودند. انگلیسی ها می خواستند هلندی ها تاوان جنایات خود را در هند شرقی بپردازند و ران را برگردانند. از آنجایی که هیچ یک از طرفین نمی خواستند امتیاز بدهند و نتوانستند در دریا پیروز شوند، توافقی در بردا امضا شد که به هر دو دولت اجازه داد چهره خود را حفظ کنند. بریتانیایی ها منهتن را گرفتند و از ادعای خود در جزیره Run صرف نظر کردند. هلندی ها استاد Run Island شدند و دیگر مدعی منهتن نشدند. زمانی که انگلیسی‌ها پرچم خود را بر فراز نیو آمستردام (که بعداً به نیویورک تغییر نام داد) به اهتزاز درآوردند، به نظر می‌رسید هلندی‌ها در این اختلاف شانس بیشتری داشتند. آیا می توان یک شهرک کوچک در دنیای جدید (حدود هزار نفر) را با انحصار تجارت جوز هندی مقایسه کرد؟

چرا جوز هندی اینقدر ارزش داشت؟ مانند سایر ادویه ها مانند میخک، فلفل و دارچین، جوز هندی به طور گسترده در اروپا برای نگهداری مواد غذایی، مواد غذایی و مصارف دارویی استفاده می شد. اما جوز هندی عملکرد بسیار مهم دیگری نیز داشت. اعتقاد بر این بود که جوز هندی در برابر مرگ سیاه، که اروپا را به مدت چهارصد سال از قرن چهاردهم ویران کرد، محافظت می کند.

البته اکنون می دانیم که مرگ سیاه (طاعون) یک بیماری باکتریایی است که توسط موش ها حمل می شود و از طریق نیش کک منتقل می شود. بنابراین، می توان گفت که بستن یک کیسه کوچک جوز هندی به دور گردن به عنوان درمان طاعون، صرفاً یک خرافات است. بله، اگر ترکیب شیمیایی جوز هندی را نمی فهمیدید، می توان گفت. بوی مشخص این آجیل به دلیل وجود ایزواوژنول است. گیاهان موادی به عنوان آفت کش های طبیعی تولید می کنند - برای محافظت در برابر نشخوارکنندگان، حشرات و میکروب ها. این احتمال وجود دارد که ایزواوژنول از جوز هندی به عنوان یک حشره کش طبیعی برای دفع کک ها عمل کرده باشد. البته یک چیز دیگر نیز صادق است: افراد ثروتمندی که فرصت خرید جوز هندی را داشتند در شرایط نسبتاً مطلوب تری زندگی می کردند، یعنی در محاصره موش ها و کک های کمتری بودند که احتمال ابتلا به طاعون را کاهش می داد.

دشوار است که بگوییم جوز هندی به مقابله با طاعون کمک می کند یا خیر، اما مواد معطر فرار موجود در ترکیب آن به افزایش قیمت و محبوبیت آن کمک کرده است. کشف و فتح سرزمین های جدید، قرارداد امضا شده در بردا، و همچنین این واقعیت که شهر اصلی آمریکا نیویورک نامیده می شود و نه آمستردام جدید - همه اینها به ماده ایزوئوژنول مربوط می شود.

به دنبال داستان ایزووژنول، داستان هایی در مورد بسیاری از ترکیبات دیگر وجود دارد که دنیای ما را تغییر داده اند. برخی از این ترکیبات به طور گسترده ای شناخته شده اند و برای اقتصاد جهانی یا پزشکی اهمیت زیادی دارند، در حالی که برخی دیگر مدت ها فراموش شده اند. اما همه این مواد در یک یا حتی چند رویداد محوری که بر روند تاریخ تأثیر گذاشت، نقش داشتند.

تصمیم گرفتیم این کتاب را بنویسیم تا در مورد ارتباط شگفت انگیز ترکیبات شیمیایی و تاریخ بشر صحبت کنیم و نشان دهیم که گاهی اتفاقات به ظاهر نامرتبط با مولکول های شیمیایی ارتباط دارد و مسیر توسعه جامعه گاهی توسط ساختار شیمیایی برخی مشخص می شود. مواد این ایده که رویدادهای خاصی در تاریخ می تواند به چیزی به اندازه مولکول ها (یعنی گروه هایی از دو یا چند اتم که به روشی خاص متصل شده اند) بستگی داشته باشد، ما را مجبور می کند نگاهی تازه به توسعه تمدن بیندازیم. تغییراتی به کوچکی موقعیت پیوند بین اتم ها در یک مولکول می تواند منجر به تفاوت های بسیار بزرگ در خواص ترکیبات شود و بر روند رویدادها تأثیر بگذارد. بنابراین، این کتاب در مورد تاریخ شیمی نیست، بلکه در مورد نقش شیمی در تاریخ است.

انتخاب مولکول هایی که تصمیم گرفتیم در مورد آنها صحبت کنیم تا حدودی دلبخواه و به هیچ وجه جامع نیست. ما ترکیباتی را انتخاب کردیم که از نظر تاریخی و شیمیایی به نظرمان جالب ترین بودند. ما ادعا نمی کنیم که این مولکول ها بودند که عمیق ترین تأثیر را بر تمدن داشتند. بدون شک همکاران شیمیدان ما می‌توانند مولکول‌های دیگری را به فهرست اضافه کنند و در عین حال برخی از مولکول‌های ما را کم کنند. ما در مورد مولکول هایی صحبت خواهیم کرد که آغاز اکتشافات بزرگ جغرافیایی و توسعه سرزمین های جدید را رقم زدند. ما در مورد مولکول هایی صحبت خواهیم کرد که نقش مهمی در توسعه تجارت ایفا کردند، منجر به مهاجرت مردم و استعمار سرزمین های خاص، و همچنین به تجارت برده و کار اجباری کمک کردند. ما سعی خواهیم کرد توضیح دهیم که چگونه ساختار شیمیایی مولکول های خاص بر آنچه می خوریم، آنچه می نوشیم و لباس می پوشیم تأثیر گذاشته است. ما در مورد مولکول هایی که توسعه پزشکی و بهداشت را تحریک کردند، و همچنین مولکول هایی که به پیشرفت صنعتی کمک کردند، خواهیم آموخت. ما در مورد "مولکول های جنگ" که جان میلیون ها نفر را گرفت و "مولکول های صلح" که جان میلیون ها نفر را نجات دادند صحبت خواهیم کرد. خواهیم دید که چقدر تغییرات در روابط زن و مرد، در فرهنگ انسانی، در قانون و در محیط زیست را می توان به ساختار شیمیایی چند مولکول نسبت داد. با این حال، هفده ماده ای که ما انتخاب کرده ایم، همیشه مولکول های منفرد نیستند. برخی از فصل‌ها گروه‌هایی از مولکول‌ها را با ساختار، خواص و نقش‌های تاریخی بسیار مشابه بررسی می‌کنند.

ما رویدادها را به ترتیب زمانی در نظر نمی گیریم. در ترتیب فصل‌ها، ما می‌خواستیم ارتباط بین مولکول‌های مشابه، گروه‌هایی از مولکول‌های مشابه، و همچنین بین مولکول‌هایی با ساختارهای شیمیایی متفاوت را که با این حال، خواص مشابهی دارند یا می‌توانند با رویدادهای مشابه مرتبط باشند، منعکس کنیم. به عنوان مثال، آغاز انقلاب صنعتی با کشت نیشکر در مزارع شمال و جنوب آمریکا و تولید شکر همراه است و در انگلستان تغییرات اقتصادی و اجتماعی با ماده دیگری - پنبه و از نظر آن مرتبط است. ساختار شیمیایی ماده دوم یک برادر بزرگتر یا شاید پسر عموی ماده اول است. توسعه سریع صنعت شیمیایی در آلمان در پایان قرن نوزدهم، تا حدی به دلیل تولید رنگ‌های جدید از قطران زغال‌سنگ بود، محصولی فرعی که هنگام تولید گاز از زغال سنگ تشکیل می‌شد. همین شرکت های شیمیایی آلمانی اولین کسانی بودند که آنتی بیوتیک های مصنوعی را با ساختاری مشابه رنگ های جدید سنتز کردند. علاوه بر این، اولین ماده ضد عفونی کننده، فنل، از قطران به دست آمد که متعاقباً برای تولید پلاستیک مورد استفاده قرار گرفت و از نظر شیمیایی با ایزواوژنول از جوز هندی مرتبط است. روابط شیمیایی مشابه زیادی در تاریخ وجود دارد.

ما همچنین به نقش سرندیپیتی در اکتشافات متعدد در شیمی علاقه مند بودیم. اغلب گفته می شود که بسیاری از اکتشافات مهم فقط از طریق شانس انجام شده است. با این حال، به نظر ما توانایی دانشمند در درک اهمیت کشف انجام شده و درک ماهیت آن نقش بسیار مهم تری ایفا می کند. بارها در تاریخ شیمی، نتایج عجیب اما بالقوه مهم مورد توجه قرار نگرفته است. ما فکر می‌کنیم که باید به توانایی دانشمندان در تشخیص ارزش نتایج غیرمنتظره اعتبار بدهیم نه اینکه آن را به شانس ساده تبدیل کنیم. برخی از مخترعان و کاشفانی که در این کتاب از آنها صحبت می کنیم، شیمیدان بودند، در حالی که برخی دیگر اصلاً پیشینه علمی نداشتند. بسیاری از این افراد شخصیت های غیرعادی داشتند. داستان آنها شگفت انگیز است.

ارگانیک - آیا این چیزی نیست که در باغ رشد می کند؟

برای کمک به خواننده در درک جنبه شیمیایی رویدادهای شرح داده شده، پیشنهاد می کنیم ابتدا به طور خلاصه با اصطلاحات شیمیایی آشنا شوید. بسیاری از ترکیباتی که در مورد آنها صحبت خواهیم کرد نامیده می شوند ارگانیک. در بیست تا سی سال گذشته این واژه به معنایی بسیار دور از معنای اصلی آن به کار رفته است. "ارگانیک" به طور فزاینده ای به محصولات کشاورزی اطلاق می شود که با استفاده از آفت کش های مصنوعی، علف کش ها یا کودهای مصنوعی تولید نمی شوند. اصطلاح "آلی" در ابتدا حدود دویست سال پیش توسط شیمیدان سوئدی ینس یاکوب برزلیوس پیشنهاد شد که در سال 1807 آن دسته از موادی را که از موجودات زنده به دست می‌آیند، ارگانیک نامید. در مقابل، غیرآلیبرزلیوس موادی نامید که از منابع غیر زنده به دست می آیند.

در قرن هجدهم، این ایده در سراسر جهان علمی گسترش یافت که مواد شیمیایی که از منابع طبیعی به دست می‌آیند به نوعی با سایرین متفاوت هستند و حاوی نوعی جوهر حیاتی هستند، حتی اگر قابل تشخیص و اندازه‌گیری نباشند. این جوهر خاص انرژی حیات نامیده می شد. جنبش علمی که ادعا می کرد موادی از منابع گیاهی یا حیوانی حاوی نوعی قدرت عرفانی هستند، حیات گرایی نام داشت. ایجاد یک ترکیب آلی در آزمایشگاه غیرممکن به نظر می رسید، اما از قضا یکی از شاگردان خود برزلیوس این کار را انجام داد. در سال 1828، فردریش ویلر، استاد آینده شیمی در دانشگاه گوتینگن آلمان، مخلوطی از دو ماده معدنی - آمونیاک و اسید سیانیک - را حرارت داد و بلورهای اوره را به دست آورد که هیچ تفاوتی با بلورهای اوره جدا شده از ادرار حیوانات نداشت.

طرفداران حیات گرایی معتقد بودند که اسید سیانیک یک ماده آلی است زیرا از خون خشک شده به دست می آید. با این حال، ایده حیات گرایی شروع به محو شدن کرد. پس از چند دهه دیگر، به طور کامل از بین رفت، زیرا شیمیدانان دیگر نیز موفق به سنتز مواد آلی از مواد معدنی شدند. آخرین حامیان حیات گرایی مجبور شدند با آنچه تا آن زمان بدعت می دانستند کنار بیایند و مرگ حیات گرایی به یک واقعیت پذیرفته شده عمومی تبدیل شد. نیاز به ارائه یک تعریف شیمیایی جدید برای مواد آلی وجود داشت.

امروزه به موادی که کربن دارند، آلی می گویند. بنابراین، شیمی آلی علمی است که ترکیبات کربن را مطالعه می کند. البته این تعریف ناقص است، زیرا ترکیبات کربنی وجود دارد که شیمیدانان هرگز آنها را آلی در نظر نگرفته اند. دلیل این امر عمدتاً در سنت نهفته است. برای مثال، مدت‌ها قبل از آزمایش‌های Wöhler، مشخص بود که کربنات‌های حاوی اکسیژن و کربن بخشی از مواد معدنی هستند و نه فقط موجودات زنده. بنابراین، سنگ مرمر (کربنات کلسیم) و جوش شیرین (بی کربنات سدیم) هرگز به عنوان ترکیبات آلی طبقه بندی نشدند. به همین ترتیب، کربن به شکل الماس یا گرافیت (هر دو در ابتدا از زمین استخراج شده و اکنون به صورت مصنوعی در دسترس هستند) همیشه به عنوان غیر آلی در نظر گرفته شده است. دی اکسید کربن، متشکل از یک اتم کربن همراه با دو اتم اکسیژن، قرن هاست که توسط دانشمندان شناخته شده است و هرگز به عنوان یک ترکیب آلی در نظر گرفته نشده است. بنابراین، تعریف فوق ناقص است. اما به طور کلی، مواد آلی حاوی کربن است و مواد معدنی از عناصر دیگر تشکیل شده است.

کربن با سایر عناصر در تنوع باورنکردنی پیوندهایی که تشکیل می دهد و همچنین طیف گسترده ای از عناصری که می تواند با آنها پیوند ایجاد کند متفاوت است. بنابراین، تعداد ترکیبات کربن، اعم از طبیعی و مصنوعی، چندین برابر بیشتر از تعداد ترکیبات همه عناصر دیگر است. این تا حدودی توضیح می دهد که چرا در کتاب به مواد آلی بیشتر از مواد معدنی توجه می کنیم. اما انتخاب ما با این واقعیت نیز توضیح داده می شود که هر دو نویسنده کتاب شیمیدان آلی هستند.

فرمول های ساختاری: آیا آنها ضروری هستند؟

بزرگترین چالش ما در کار بر روی این کتاب، تعیین حدود معقول برای محتوای شیمیایی آن بود. برخی از همکاران به ما توصیه کردند که کمتر در مورد شیمی صحبت کنیم و بیشتر در مورد تاریخ صحبت کنیم. و البته به ما گفته شد که نباید هیچ ساختار شیمیایی ترسیم کنیم. اما به نظر ما این بود که بازتاب ارتباط بین ساختار شیمیایی و خواص یک ماده و همچنین ارتباط بین ساختار آن و رویدادهای تاریخی بسیار جالب بود. البته، شما می توانید یک کتاب را بدون نگاه کردن به فرمول ها بخوانید، اما ما فکر می کنیم که درک ساختارهای شیمیایی ارتباط بین شیمی و تاریخ را زنده می کند.

مواد آلی فقط از چند نوع اتم تشکیل شده اند: کربن (C)، هیدروژن (H)، اکسیژن (O) و نیتروژن (N). علاوه بر این، عناصر دیگری نیز ممکن است در آنها یافت شوند: برم (Br)، کلر (Cl)، فلوئور (F)، ید (I)، فسفر (P) و گوگرد (S). در این کتاب، ساختار ترکیبات شیمیایی را عمدتاً برای مقایسه نشان داده‌ایم، بنابراین برای درک توضیح فقط باید به نقاشی نگاه کنید. تفاوت‌ها در ساختارها معمولاً با فلش‌ها مشخص می‌شوند، دایره‌بندی می‌شوند یا به شکل دیگری برجسته می‌شوند. به عنوان مثال، تنها تفاوت بین دو ماده نشان داده شده در زیر، موقعیت گروه OH است. در هر مورد، این موقعیت با یک فلش نشان داده می شود. در مولکول اول، گروه OH در اتم کربن دوم از سمت چپ، و در مولکول دوم - در اتم کربن اول قرار دارد.

این تفاوت به ظاهر جزئی برای زنبورها بسیار مهم است. مولکول اول توسط زنبور ملکه و دومی توسط زنبورهای کارگر سنتز می شود و همه زنبورها قادرند مولکول اول را از دومی تشخیص دهند. اگر به تصویر نگاه کنیم می توانیم تفاوت بین زنبور ملکه و زنبور کارگر را ببینیم.

خود زنبورها از سیگنال های شیمیایی برای تشخیص استفاده می کنند. می توان گفت که آنها "بینایی" شیمیایی دارند.

شیمیدانان برای نشان دادن ترتیب اتصال اتم ها در مولکول ها از فرمول های ساختاری استفاده می کنند. اتم ها با استفاده از نمادهای شیمیایی نشان داده می شوند و پیوندهای بین آنها به صورت خط تیره رسم می شوند. گاهی ممکن است نه یک، بلکه چندین خط بین دو اتم وجود داشته باشد. اگر دو خط تیره وجود داشته باشد، یک پیوند دوگانه (=)، اگر سه باشد، یک پیوند سه گانه است (≡).

در یکی از ساده ترین مولکول های آلی - مولکول متان (گاز مرداب) - کربن توسط چهار پیوند ساده (تک) احاطه شده است که هر یک آن را به یک اتم هیدروژن متصل می کند. فرمول شیمیایی متان CH 4 است و فرمول ساختاری آن به این صورت است:

ساده ترین مولکول آلی با پیوند دوگانه اتیلن (C 2 H 2 ) است. فرمول ساختاری آن این است:

در این مورد، کربن همچنان دارای چهار پیوند است زیرا پیوند دوگانه به عنوان دو پیوند منفرد در نظر گرفته می شود. اتیلن یک ماده بسیار ساده و بسیار مهم است. این یک هورمون گیاهی است که به رسیدن میوه کمک می کند. به عنوان مثال، اگر سیب ها در مکانی بدون تهویه نگهداری شوند، تحت تأثیر اتیلن خود به سرعت بیش از حد رسیده می شوند. (می توانید با قرار دادن آووکادو یا کیوی نارس در کیسه ای با یک سیب رسیده سرعت رسیدن آنها را افزایش دهید.)

ترکیب آلی متانول یا متیل الکل دارای فرمول شیمیایی CH 4 O است. ساختار این ترکیب حاوی اکسیژن در شکل نشان داده شده است:

در این حالت اتم اکسیژن دارای دو پیوند ساده است که یکی آن را به اتم کربن و دیگری به اتم هیدروژن متصل می کند. و مثل همیشه، کربن توسط چهار پیوند احاطه شده است.

در ترکیباتی که در آنها پیوند مضاعف بین اتم‌های کربن و اکسیژن وجود دارد، مانند اسید استیک (سرکه)، فرمول C 2 H 4 O 2 به وضوح نشان نمی‌دهد که پیوند دوگانه در کجا قرار دارد. به همین دلیل است که ما به فرمول های ساختاری نیاز داریم: برای نشان دادن اینکه اتم ها به چه ترتیبی به هم متصل هستند و پیوندهای دوگانه در کجا قرار دارند.

فرمول های ساختاری مشابه را می توان به صورت فشرده نیز به تصویر کشید. سپس فرمول ساختاری اسید استیک به شکل زیر خواهد بود:

همه پیوندهای شیمیایی موجود در این مولکول در اینجا نشان داده نمی شوند. این شکل از نشانه گذاری ساده کردن نقاشی را ممکن می کند و فقط موقعیت های نسبی اتم ها را نشان می دهد.

این سیستم نوشتاری برای مولکول‌های کوچک به خوبی کار می‌کند، اما برای مولکول‌های بزرگ‌تر حتی این نوشتن زمان‌بر و درک آن دشوار است. به عنوان مثال، اجازه دهید دوباره به مولکول سنتز شده توسط ملکه زنبور عسل بپردازیم و دو شکل نوشتاری را مقایسه کنیم - فشرده و منبسط شده، که مکان همه پیوندها را منعکس می کند:

این فرمول بیش از حد دست و پا گیر و ضعیف است. به همین دلیل، مولکول ها اغلب با برخی ساده سازی ها به تصویر کشیده می شوند. رایج ترین آنها عدم وجود بیشتر اتم های هیدروژن در فرمول ها است. (اما این بدان معنا نیست که هیچ اتم هیدروژن در این مولکول ها وجود ندارد.) یک اتم کربن همیشه دارای چهار پیوند است. بنابراین، اگر می بینید که در هر فرمولی یک اتم کربن پیوندهای کمتری دارد، بدانید: در واقع، چهار پیوند وجود دارد، فقط آنهایی که در شکل نیستند، کربن را به اتم هیدروژن متصل می کنند.

علاوه بر این، در این شکل مقایسه این مولکول ها با مولکول هایی که سایر حشرات سنتز می کنند آسان تر است. به عنوان مثال، بمبیکول یک فرمون یا جذب کننده جنسی است که توسط کرم های ابریشم نر سنتز می شود. بر خلاف مولکول سنتز شده توسط ملکه زنبور عسل (که آن نیز یک فرمون است)، این مولکول از شانزده اتم کربن تشکیل شده است، به جای یک، دو پیوند دوگانه دارد و حاوی گروه COOH نیست.

حذف نمایش اتم‌های کربن و هیدروژن در فرمول‌های ترکیبات حلقوی - ساختارهای نسبتاً رایجی که در آن اتم‌های کربن یک حلقه را تشکیل می‌دهند، بسیار سودمند است. در زیر فرمول ساختاری مولکول سیکلوهگزان C 6 H 6 آمده است.

اما درک فرم فشرده بسیار ساده تر است:

اصطلاح دیگری که به طور گسترده برای توصیف مواد شیمیایی به کار می رود این است ترکیب معطر. لغت نامه ها ماده معطر یا معطر را ماده ای می دانند که دارای عطر، یعنی طعم معطر یا تند و بوی مطبوع باشد. در شیمی از کلمه "آروماتیک" استفاده می شود و بسیاری از ترکیبات معطر بویی دارند، اگرچه همیشه خوشایند نیستند. در مفهوم شیمیایی، یک ترکیب معطر ترکیبی است حاوی یک حلقه بنزن (به زیر مراجعه کنید)، که اغلب به صورت فشرده نشان داده می شود.

با نگاهی به فرمول ساختاری پروزاک، این مولکول دارای دو حلقه آروماتیک (بنزن) است. بنابراین، پروزاک به عنوان یک ترکیب معطر طبقه بندی می شود.

ما کارهای زیادی انجام داده ایم گشت کوتاهبه دنیای ساختارهای ارگانیک، اما این برای درک محتوای این کتاب کافی است. مقایسه خواهیم کرد مولکول های شیمیاییبرای نشان دادن شباهت ها و تفاوت های آنها و خواهیم دید که تغییرات بسیار کوچک در ساختار مولکول ها گاهی اوقات می تواند منجر به تغییرات بسیار جدی در خواص یک ماده شود. و دقیقاً از طریق آنها خواص منحصر به فردبرخی از مولکول ها تأثیر قابل توجهی بر تمدن داشته اند.

در روسی ، چنین محصولاتی اغلب طبیعی نامیده می شوند و در انگلیسی کلمات "طبیعی" و "ارگانیک" از این نظر واقعاً مترادف هستند. - توجه داشته باشید ترجمه

با یک افشاگری هیجان انگیز! پنی لکوتر، معلم شیمی از کانادا، و شیمیدان آمریکایی، جی برسون، درون را نشان می دهند. تاریخ جهان. نه خدایان، نه پادشاهان، نه قهرمانان، نه توده ها و نه حتی ایده های بزرگ - جهان توسط شیمی اداره می شود. مولکول‌هایی که با چشم نامرئی هستند، مردم، ارتش‌ها و ناوگان‌ها را به حرکت در می‌آورند، شهرهای خاکی و تمدن‌های کامل را به دنیا می‌آورند و به آن‌ها تبدیل می‌شوند، کوه‌ها را به حرکت در می‌آورند و مردم را به سوی شاهکارهای بزرگ، جنایات هیولایی و ماجراجویی‌های بزرگ سوق می‌دهند...

پیشگفتار

در ژوئن 1812، گراند آرمه ناپلئون به ششصد هزار نفر می رسید. قبلاً در ابتدای دسامبر همان سال به تنها ده هزار کاهش یافته بود. فرانسوی های خسته پس از عقب نشینی از مسکو، موفق شدند از رودخانه Berezina در نزدیکی Borisov عبور کنند. کسانی که زنده ماندند توسط گرسنگی، بیماری و یخبندان تسخیر شده بودند: آنها عامل شکست ناپلئون کمتر از سرنیزه ها و گلوله های روس ها شدند. بسیاری از سربازان جان خود را از دست دادند، زیرا لباس و تجهیزات مناسب برای زنده ماندن در زمستان یخبندان نداشتند.

عقب نشینی ناپلئون از روسیه عواقب جدی برای کل اروپا داشت. در سال 1812، 90 درصد از جمعیت روسیه رعیت بودند که کاملاً در مالکیت زمینداران بودند و هیچ حقوقی نداشتند. خرید و فروش شدند. این وضعیت بیشتر یادآور نظام برده داری بود تا رعیت در اروپای غربی. راهپیمایی پیروزمندانه ارتش ناپلئونی در سراسر اروپا با گسترش اصول و آرمان های انقلاب فرانسه (1789-1799) همراه بود که پایه های قرون وسطی را ویران کرد، مرزهای سیاسی را تغییر داد و به شکل گیری آگاهی ملی کمک کرد. نوآوری های ناپلئون نیز مفید واقع شد. یک دستگاه دولتی اصلاح شده و قوانین مشترک جایگزین قوانین و مقررات محلی گیج کننده شد و ایده هایی در مورد حقوق بشر، خانواده و مالکیت خصوصی پدیدار شد. به جای صدها سیستم محلی اندازه گیری ها و وزن ها، یک سیستم اعشاری واحد به تصویب رسید.

اما دلیل شکست بزرگترین ارتشی که ناپلئون رهبری می کرد چه بود؟ چرا سربازان ناپلئون، که قبلا شکست ناپذیر بودند، لنگیدند؟ یک حدس عجیب در این مورد وجود دارد که می توان آن را با ترجمه کلمات یک قافیه مهد کودک فرموله کرد: زیرا دکمه ای وجود نداشت! باورنکردنی به نظر می رسد، اما مرگ ارتش ناپلئون را می توان با چیز بی اهمیتی مانند دکمه ها مرتبط کرد. به طور دقیق تر، با

قلع

دکمه هایی که لباس کل ارتش را از کت افسران گرفته تا شلوار و یونیفورم پیاده نظام را در کنار هم نگه می داشت. در دماهای پایین، قلع فلزی براق به یک پودر خاکستری شکننده تبدیل می‌شود، هنوز قلع اما با ساختاری کاملاً متفاوت. آیا واقعا این اتفاق برای دکمه های سربازان ناپلئونی افتاده است؟ یکی از شاهدان در بوریسوف، نیروهای فرانسوی را به عنوان «جمعی از ارواح پیچیده در روسری‌های زنانه، تکه‌های فرش و کت‌های سوخته» توصیف کرد. آیا ناپدید شدن دکمه ها باعث سرد شدن سربازان شده است که دیگر نمی توانند بجنگند؟ و به جای در دست داشتن اسلحه، مجبور شدند به معنای واقعی کلمه شلوار خود را نگه دارند؟

با این حال، چندین گلوگاه در این فرضیه وجود دارد. به اصطلاح طاعون قلع ("بیماری قلع") برای چندین قرن در شمال اروپا شناخته شده است. ناپلئون که از آمادگی سربازانش برای نبردهای پیروزمندانه اطمینان داشت، چگونه می‌توانست اجازه دهد که عناصر یونیفرم از قلع ساخته شوند؟ علاوه بر این، تجزیه قلع یک فرآیند نسبتا طولانی است، حتی در دماهای پایین مانند زمستان 1812 در روسیه. با این حال، این یک داستان سرگرم کننده است و شیمیدانان به عنوان توضیحی برای شکست ارتش فرانسه به آن علاقه زیادی دارند. اما اگر حقیقتی در این فرضیه وجود داشته باشد، این سوال پیش می‌آید: اگر دکمه‌ها از سرما خرد نمی‌شدند و فرانسوی‌ها به حرکت به سمت شرق ادامه می‌دادند، چه اتفاقی می‌افتاد؟ آیا این منجر به پایان رعیت در روسیه نیم قرن زودتر نمی شد؟ آیا مرز بین اروپای غربی و شرقی، که تقریباً با مرز امپراتوری ناپلئونی مطابقت دارد، باقی خواهد ماند؟

در طول تاریخ بشر، فلزات نقش بسیار مهمی داشته اند. علاوه بر مورد دکمه های حلبی سربازان ناپلئونی، موارد دیگری نیز وجود داشت. به عنوان مثال، مشخص است که معادن قلع کورنوال توجه رومیان باستان را به خود جلب کرد و یکی از دلایل تصرف آنها در قلمرو بریتانیای کبیر مدرن شد. تا سال 1650 حدود شانزده هزار تن نقره از معادن دنیای جدید به خزانه ثروتمندان اسپانیایی و پرتغالی سرازیر شد و بیشتر این پول صرف جنگ‌های اروپا شد. جستجوی طلا و نقره تأثیر زیادی در کشف، استعمار و اسکان بسیاری از مناطق جهان داشت. به عنوان مثال، معادن طلا در کالیفرنیا، استرالیا، آفریقای جنوبی، نیوزلند و رودخانه کلوندایک در کانادا کمک قابل توجهی به توسعه در قرن نوزدهم داشتند. عبارات زیادی در زبان ما وجود دارد که طلا را ذکر می کند: طلای استاندارد، مرد طلایی، زمان طلایی، طلای سیاه. نام تمام دوران ها به فلزات ادای احترام می کند. عصر برنز، زمانی که برنز - آلیاژ یا مخلوطی از قلع و مس - برای ساخت سلاح و ابزار استفاده می شد، با عصر آهن، زمانی که مردم شروع به ذوب و جعل آهن کردند، جایگزین شد.

ارگانیک - آیا این چیزی نیست که در باغ رشد می کند؟

برای کمک به خواننده در درک جنبه شیمیایی رویدادهای شرح داده شده، پیشنهاد می کنیم ابتدا به طور خلاصه با اصطلاحات شیمیایی آشنا شوید. بسیاری از ترکیباتی که در مورد آنها صحبت خواهیم کرد نامیده می شوند

ارگانیک

در بیست تا سی سال گذشته این واژه به معنایی بسیار دور از معنای اصلی آن به کار رفته است. "ارگانیک" به طور فزاینده ای به محصولات کشاورزی گفته می شود که بدون استفاده از آفت کش های مصنوعی، علف کش ها یا کودهای مصنوعی تولید می شوند.

اصطلاح "آلی" در ابتدا حدود دویست سال پیش توسط شیمیدان سوئدی ینس یاکوب برزلیوس پیشنهاد شد که در سال 1807 آن دسته از موادی را که از موجودات زنده به دست می‌آیند، ارگانیک نامید. در مقابل،

غیرآلی

برزلیوس موادی نامید که از منابع غیر زنده به دست می آیند.

در قرن هجدهم، این ایده در سراسر جهان علمی گسترش یافت که مواد شیمیایی که از منابع طبیعی به دست می‌آیند به نوعی با سایرین متفاوت هستند و حاوی نوعی جوهر حیاتی هستند، حتی اگر قابل تشخیص و اندازه‌گیری نباشند. این جوهر خاص انرژی حیات نامیده می شد. جنبش علمی که ادعا می کرد موادی از منابع گیاهی یا حیوانی حاوی نوعی قدرت عرفانی هستند، حیات گرایی نام داشت. ایجاد یک ترکیب آلی در آزمایشگاه غیرممکن به نظر می رسید، اما از قضا یکی از شاگردان خود برزلیوس این کار را انجام داد. در سال 1828، فردریش ویلر، استاد آینده شیمی در دانشگاه گوتینگن آلمان، مخلوطی از دو ماده معدنی - آمونیاک و اسید سیانیک - را حرارت داد و بلورهای اوره را به دست آورد که هیچ تفاوتی با بلورهای اوره جدا شده از ادرار حیوانات نداشت.

طرفداران حیات گرایی معتقد بودند که اسید سیانیک یک ماده آلی است زیرا از خون خشک شده به دست می آید. با این حال، ایده حیات گرایی شروع به محو شدن کرد. پس از چند دهه دیگر، به طور کامل از بین رفت، زیرا شیمیدانان دیگر نیز موفق به سنتز مواد آلی از مواد معدنی شدند. آخرین حامیان حیات گرایی مجبور شدند با آنچه تا آن زمان بدعت می دانستند کنار بیایند و مرگ حیات گرایی به یک واقعیت پذیرفته شده عمومی تبدیل شد. نیاز به ارائه یک تعریف شیمیایی جدید برای مواد آلی وجود داشت.

امروزه به موادی که کربن دارند، آلی می گویند. بنابراین، شیمی آلی علمی است که ترکیبات کربن را مطالعه می کند. البته این تعریف ناقص است، زیرا ترکیبات کربنی وجود دارد که شیمیدانان هرگز آنها را آلی در نظر نگرفته اند. دلیل این امر عمدتاً در سنت نهفته است. برای مثال، مدت‌ها قبل از آزمایش‌های Wöhler، مشخص بود که کربنات‌های حاوی اکسیژن و کربن بخشی از مواد معدنی هستند و نه فقط موجودات زنده. بنابراین، سنگ مرمر (کربنات کلسیم) و جوش شیرین (بی کربنات سدیم) هرگز به عنوان ترکیبات آلی طبقه بندی نشدند. به همین ترتیب، کربن به شکل الماس یا گرافیت (هر دو در ابتدا از زمین استخراج شده و اکنون به صورت مصنوعی در دسترس هستند) همیشه به عنوان غیر آلی در نظر گرفته شده است. دی اکسید کربن، متشکل از یک اتم کربن همراه با دو اتم اکسیژن، قرن هاست که توسط دانشمندان شناخته شده است و هرگز به عنوان یک ترکیب آلی در نظر گرفته نشده است. بنابراین، تعریف فوق ناقص است. اما به طور کلی، مواد آلی حاوی کربن است و مواد معدنی از عناصر دیگر تشکیل شده است.

کربن با سایر عناصر در تنوع باورنکردنی پیوندهایی که تشکیل می دهد و همچنین طیف گسترده ای از عناصری که می تواند با آنها پیوند ایجاد کند متفاوت است. بنابراین، تعداد ترکیبات کربن، اعم از طبیعی و مصنوعی، چندین برابر بیشتر از تعداد ترکیبات همه عناصر دیگر است. این تا حدودی توضیح می دهد که چرا در کتاب به مواد آلی بیشتر از مواد معدنی توجه می کنیم. اما انتخاب ما با این واقعیت نیز توضیح داده می شود که هر دو نویسنده کتاب شیمیدان آلی هستند.

فرمول های ساختاری: آیا آنها ضروری هستند؟

بزرگترین چالش ما در کار بر روی این کتاب، تعیین حدود معقول برای محتوای شیمیایی آن بود. برخی از همکاران به ما توصیه کردند که کمتر در مورد شیمی صحبت کنیم و بیشتر در مورد تاریخ صحبت کنیم. و البته به ما گفته شد که نباید هیچ ساختار شیمیایی ترسیم کنیم. اما به نظر ما این بود که بازتاب ارتباط بین ساختار شیمیایی و خواص یک ماده و همچنین ارتباط بین ساختار آن و رویدادهای تاریخی بسیار جالب بود. البته، شما می توانید یک کتاب را بدون نگاه کردن به فرمول ها بخوانید، اما ما فکر می کنیم که درک ساختارهای شیمیایی ارتباط بین شیمی و تاریخ را زنده می کند.

مواد آلی فقط از چند نوع اتم تشکیل شده اند: کربن (C)، هیدروژن (H)، اکسیژن (O) و نیتروژن (N). علاوه بر این، عناصر دیگری نیز ممکن است در آنها یافت شوند: برم (Br)، کلر (Cl)، فلوئور (F)، ید (I)، فسفر (P) و گوگرد (S). در این کتاب، ساختار ترکیبات شیمیایی را عمدتاً برای مقایسه نشان داده‌ایم، بنابراین برای درک توضیح فقط باید به نقاشی نگاه کنید. تفاوت‌ها در ساختارها معمولاً با فلش‌ها مشخص می‌شوند، دایره‌بندی می‌شوند یا به شکل دیگری برجسته می‌شوند. به عنوان مثال، تنها تفاوت بین دو ماده نشان داده شده در زیر، موقعیت گروه OH است. در هر مورد، این موقعیت با یک فلش نشان داده می شود. در مولکول اول، گروه OH در اتم کربن دوم از سمت چپ، و در مولکول دوم - در اتم کربن اول قرار دارد.

مولکول سنتز شده توسط ملکه زنبور عسل

فصل 1

فلفل، جوز هندی و میخک

"برای مسیح و ادویه جات ترشی جات!" - این فریاد پیروزمندانه ملوانان پرتغالی در ماه مه 1498 بود، زمانی که کشتی های تحت فرماندهی واسکو داگاما به سواحل هند رسیدند. هدف از این سفر شکستن انحصار بود بازرگانان ونیزیبرای تجارت ادویه IN اروپای قرون وسطیفلفل آنقدر ارزشمند بود که یک پوند [کمتر از نیم کیلوگرم] دانه فلفل خشک می‌توانست آزادی از اسارت فئودالی را همراه با عنوان اشراف بخرد. امروزه فلفل روی میز شام در هر خانه ای قرار دارد و تصور اینکه چندین قرن پیش نیاز به آن و همچنین ادویه هایی مانند دارچین، میخک، جوز هندی و زنجبیل به اکتشافات بزرگ جغرافیایی انجامید، دشوار است.

تاریخچه مختصری از فلفل

فلفل میوه یک گیاه کوهنوردی استوایی است

نشات گرفته از هند، هنوز هم محبوب ترین ادویه است. اکنون این محصول عمدتاً در مناطق استوایی هند، برزیل، اندونزی و مالزی تولید می شود. این گیاه قوی با تنه درخت مانند می تواند به شش متر ارتفاع برسد. این گیاه بین دو تا پنج سالگی میوه های گرد و قرمز رنگ می دهد و در شرایط بهینه تا چهل سال عمر می کند. هر تاک می تواند تا ده کیلوگرم فلفل در سال تولید کند.

حدود سه چهارم از محصول به فلفل سیاه تبدیل می شود که از میوه نارس با تخمیر قارچ های میکروسکوپی به دست می آید. از 25 درصد باقیمانده اکثریت فلفل سفید است که با جدا کردن پوسته میوه های رسیده و خشک به دست می آید. مقدار بسیار کمی به عنوان فلفل سبز فروخته می شود: میوه های سبز که تازه شروع به رسیدن هستند جمع آوری کرده و در آب نمک قرار می دهند. دانه‌هایی با رنگ‌های مختلف که گاهی در فروشگاه‌های تخصصی یافت می‌شوند، با رنگ‌آمیزی مصنوعی به دست می‌آیند یا در واقع میوه‌های گیاه دیگری هستند.

اعتقاد بر این است که فلفل توسط بازرگانان عرب به اروپا آورده شده است و آنها آن را در مسیر تجارت باستانی که از دمشق و دریای سرخ می گذشت تحویل می دادند. در یونان، فلفل قبلاً در قرن 5 قبل از میلاد شناخته شده بود. ه. در آن روزها، بیشتر برای اهداف دارویی استفاده می شد تا برای اهداف آشپزی (مثلاً به عنوان پادزهر برای مسمومیت استفاده می شد). IN روم باستانفلفل و سایر ادویه ها به طور فعال در غذا مصرف می شوند.

در قرن اول، ادویه جات، که در میان آنها فلفل هندی جایگاه مهمی را اشغال می کرد، تقریباً نیمی از ارزش تمام کالاهایی را که از آسیا و سواحل شرقی آفریقا به دریای مدیترانه می رسید، تشکیل می دادند. از ادویه ها در آشپزی به دو دلیل استفاده می شد: اول برای جلوگیری از فساد غذا و دوم اینکه به غذاهای آماده تندی می بخشید. رم شهر بزرگی بود. حمل و نقل کالا به کندی انجام می شد، هنوز انجماد مواد غذایی انجام نمی شد، بنابراین مشکل تحویل و نگهداری آنها بسیار حاد بود. هنگام تعیین کیفیت محصولات، مصرف کنندگان فقط می توانستند به حس بویایی خود اعتماد کنند (برچسب هایی با کتیبه "بهترین قبل از فلان تاریخ" خیلی دیرتر ظاهر شد). ادویه ها بوی کالاهای فاسد را کاهش می دهند و ممکن است به کاهش سرعت تجزیه بیشتر کمک کرده باشند. علاوه بر این، استفاده سخاوتمندانه از ادویه ها می تواند طعم غذاهای خشک، دودی و شور را افزایش دهد.

در قرون وسطی، بخش قابل توجهی از مبادلات تجاری بین اروپا و کشورهای شرق در بغداد (عراق) و قسطنطنیه (استانبول کنونی) انجام می شد که مسیر آنها از ساحل جنوبی دریای سیاه می گذشت. از قسطنطنیه ادویه جات از طریق دریا به ونیز منتقل می شد که تقریباً در چهار قرن گذشته قرون وسطی این بازار را به طور کامل کنترل می کرد.

شیمی سوزاندن

برخلاف فلفل سیاه که میوه یک گونه گیاهی است، فلفل تند قرمز یا چیلی میوه چندین گونه گیاهی متعلق به این جنس است.

گیاهان این جنس که منشأ آن از مناطق گرمسیری آمریکا (احتمالاً از مکزیک) است، حداقل از نه هزار سال پیش برای مردم شناخته شده است. تنوع زیادی در هر گونه گیاهی در جنس وجود دارد. به عنوان مثال،

نوعی گیاه یک ساله که شامل پاپریکا، فلفل دلمه ای، فلفل دلمه ای و بسیاری دیگر است. فلفل تاباسکو میوه یک گیاه چوبی چند ساله است.

فلفل دلمه ای.

فلفل چیلی در رنگ‌ها، اندازه‌ها و شکل‌های متنوعی وجود دارد، اما طعم تند و گرمای آن‌ها به دلیل وجود کپسایسین (C) است.

ن) - موادی با ساختاری شبیه پیپرین:

کپسایسین

فراخوان ادویه ها

فلفل سیاه تنها ادویه‌ای نبود که بسیار ارزشمند بود. جوز هندی و میخک ارزش کمتری نداشتند، اما بسیار کمتر رایج بودند. زادگاه این دو محصول، مولوکاس - جزایر افسانه ای ادویه (ایالت ملوکاس اندونزی فعلی) است. درخت جوز هندی

Myristicafragrans

منحصراً در جزایر باندا، مجمع الجزایر کوچکی در دریای باندا، در حدود دو و نیم هزار کیلومتری شرق جاکارتا، پایتخت اندونزی، رشد می کند. این جزایر کوچک هستند: طول بزرگترین آنها بیش از ده کیلومتر نیست و کوچکترین آنها فقط چند کیلومتر طول دارد. در شمال مولوکاس نیز جزایر بسیار کوچکی از ترنات و تیدور وجود دارد - تنها مکانی روی این سیاره که درخت میخک در آن رشد کرد.

اوژنیا آروماتیکا.

برای قرن ها، ساکنان جزیره میوه های معطر این درختان کمیاب را جمع آوری می کردند و به بازرگانان عرب، مالایی و چینی می فروختند تا به آسیا و اروپا ارسال کنند. مسیرهای تجاریبه خوبی شناخته شده بودند، اما چه از هند، چه از عربستان، چه از ایران و چه از مصر عبور می کردند، قبل از اینکه به خریداران اروپای غربی برسند، کالاها دوازده بار دست به دست می شدند و با هر معامله ارزش کالا دو برابر می شد. بنابراین، جای تعجب نیست که نایب السلطنه متصرفات پرتغالی ها در هند، آفونسو د آلبوکرک، سفرهای اعزامی را ابتدا به سیلان، و سپس به شبه جزیره مالاکا، که در آن زمان مرکز تجارت ادویه در شرق هند بود، مجهز کرد. در سال 1512، آلبوکرکی به منبع میخک و جوز هندی رسید و انحصار پرتغالی بر روی این کالاها ایجاد کرد و مستقیماً با جزیره نشینان تجارت کرد، به طوری که پرتغال به زودی از ونیز پیشی گرفت.

اسپانیا نیز به بازار ادویه علاقه داشت. در سال 1518، فردیناند ماژلان، دریانورد پرتغالی، که نقشه‌اش توسط کشورش رد شد، پادشاه اسپانیا را متقاعد کرد که نه تنها می‌توان با حرکت به سمت غرب به جزایر ادویه دست یافت، بلکه ممکن است این مسیر کوتاه‌تر باشد. اسپانیا دلایلی برای حمایت از ماژلان داشت. یک مسیر جدید به هند شرقی به کشتی‌های اسپانیایی اجازه می‌دهد از بنادر پرتغال اجتناب کنند. علاوه بر این، چند سال قبل، پاپ الکساندر ششم گاو نر صادر کرد که جهان غیر مسیحی را بین اسپانیا و پرتغال تقسیم کرد. به پرتغال تمام سرزمین های تازه کشف شده در شرق یک خط عمودی خیالی که در فاصله صد لیگ (حدود پانصد کیلومتر) در غرب جزایر کیپ ورد قرار دارد داده شد. اسپانیا می تواند مالک تمام سرزمین های غیر مسیحی در غرب این خط باشد. بسیاری از دانشمندان و دریانوردان آن زمان به خوبی می دانستند که زمین گرد است، اما ظاهراً واتیکان این را نمی دانست. بنابراین، حرکت به سمت غرب به اسپانیا ادعای مشروعی برای جزایر ادویه داد.

ماژلان پادشاه اسپانیا را متقاعد کرد که مسیر قاره آمریکا را می داند و باید خود را نیز در این مورد متقاعد کرده باشد. در سپتامبر 1519، ماژلان اسپانیا را ترک کرد و به سمت جنوب غربی رفت تا از اقیانوس اطلس عبور کند و سپس در امتداد سواحل برزیل، اروگوئه و آرژانتین کنونی شروع به فرود کرد. هنگامی که او به خور لاپلاتا با عرض بیش از دویست کیلومتر (که امروز شهر بوئنوس آیرس در اعماق آن قرار دارد) رسید، باید ناامیدی وحشتناکی را متحمل شده باشد، زیرا این هنوز پایان سرزمین اصلی نبوده است. با این حال، ماژلان به حرکت به سمت جنوب ادامه داد و مطمئن بود که گذرگاه بین اقیانوس اطلس و اقیانوس آرام در جایی نزدیک است. وضعیت پنج کشتی کوچک و 265 خدمه او به طور فزاینده ای دشوار می شد. هر چه ماژلان به سمت جنوب حرکت می کرد، روزها کوتاهتر و طوفان شدیدتر می شد. خط ساحلی خائنانه با جزر و مد ناگهانی، آب و هوای وحشتناک، امواج غول پیکر، تگرگ بی پایان، برف و خطر واقعی یخ زدگی کشتی ها، همه بر دشواری سفر افزوده است. ماژلان در عرض جغرافیایی 50 درجه جنوبی، که قادر به دیدن تنگه نبود و قبلاً یک شورش را سرکوب کرده بود، تصمیم گرفت تا پایان زمستان صبر کند و تنها پس از آن به سمت آب های خائنانه ای که اکنون نام او را بر خود دارد حرکت کند.

تا اکتبر 1520، چهار کشتی از پنج کشتی از تنگه عبور کردند که تنگه ماژلان نامیده می شود. ذخایر غذا تمام شده بود و تیم معتقد بود که باید به خانه برگردند. با این حال، میل به بدست آوردن جوز هندی و میخک و همچنین امید به شکوه و افتخاری که می توانست در انتظار او باشد در صورتی که اسپانیایی ها بتوانند بازار ادویه را از دست پرتغالی ها بگیرند، ماژلان را مجبور کرد تا سفر خود را به سمت غرب با سه کشتی ادامه دهد. سفری بیست هزار کیلومتری اقیانوس آرامکه به طور غیرمنتظره ای بزرگ، بدون نقشه، با ابزارهای ناوبری اولیه، غذای کم و تقریباً بدون آب، بسیار ترسناک تر از سفر به نوک بود. آمریکای جنوبی. ورود در 6 مارس 1521 به گوام، یکی از جزایر ماریانا، به تیم اجازه داد تا استراحت کند. بسیاری از ملوانان در طول سفر از گرسنگی یا اسکوربوت جان خود را از دست دادند.

مولکول های معطر میخک و جوز هندی

اگرچه میخک و جوز هندی هستند انواع مختلفو در جزایر مختلف که توسط صدها کیلومتر دریای آزاد از هم جدا شده اند رشد می کنند، بوی متفاوت آنها با وجود مولکول های شگفت انگیز مشابه در آنها توضیح داده می شود. جزء اصلی روغن میخک اوژنول است و جزء معطر روغن جوز هندی ایزو اوژنول است. اینها معطر هستند و مولکول های معطرآنها فقط در موقعیت پیوند دوگانه متفاوت هستند:

تنها تفاوت بین این دو ترکیب، موقعیت پیوند دوگانه است (که با فلش نشان داده شده است)

ارتباط این مولکول ها با مولکول زینگرون (از زنجبیل) نیز کاملاً آشکار است. در ضمن بوی زنجبیل اصلا شبیه بوی میخک یا جوز هندی نیست.