Օրգանական քիմիայի գրքեր ուսանողների և դպրոցականների համար. Ֆիզիկական օրգանական քիմիայի լաբորատորիա (ՖՕԿ) Լաբորատորիայի պատմությունից

Հնարավո՞ր է ազատ մասնիկի երկար կյանք ոչ ազատ նյութում:

Հնարավոր է. Այն կայուն ազատ ռադիկալ է։ Դրանք հայտնաբերվել են ֆիզիկական օրգանական քիմիայի շրջանակներում, որը զբաղվում է օրգանական քիմիայի ընդհանուր հարցերով, հատուկ ուշադրություն դարձնելով օրգանական ռեակցիաների մեխանիզմների ուսումնասիրությանը, ինչպես նաև օրգանական միացությունների քիմիական կառուցվածքի, դրանց հատկությունների և քանակական կապի վրա։ ռեակտիվություն.
Ձեռքբերումներից է կայուն ազատ ռադիկալների հայտնաբերումն ու գործնական օգտագործումը (մոլեկուլի կամ ատոմի տեսակ, որն ընդունակ է ինքնուրույն գոյության և ունենալ մեկ կամ երկու չզույգված էլեկտրոններ)։

Ազատ ռադիկալների կայունությանը նպաստում են այսպես կոչված ստերիկ խոչընդոտները (ստերիկ խոչընդոտներ), երբ ատոմը, որի վրա տեղակայված է չզույգված էլեկտրոնը, հուսալիորեն պաշտպանված է այլ ռեակտիվներից մոտակա մեծածավալ փոխարինիչներով: Դա նման է անհատի ամբոխի մեջ. թվում է, թե նա ազատ է գնալ ուր ուզում է, բայց ոչ, քո միջավայրը քեզ հետ է պահում:
Մշակվել են իմիդազոլինների շարքի կայուն նիտրօքսիլ ռադիկալների և դրանց պրեկուրսորների սինթեզի և տեխնոլոգիայի արտադրության մեթոդներ, որոնք օգտագործվում են որպես պտտվող պիտակներ, զոնդեր և թակարդներ գիտական ​​հետազոտություններում և արդյունաբերության մեջ: Ռադիկալները որոշվում են էլեկտրոնային պարամագնիսական ռեզոնանսով (EPR) 10 (մինչև -10) մոլի տոկոս կոնցենտրացիաներում:

Իմիդազոլինների շարքի զարգացած նիտրօքսիլ ռադիկալների տեխնիկական և տնտեսական առավելությունները որոշվում են դրանց յուրահատկությամբ (բնական անալոգներ չկան), ինչը թույլ է տալիս դրանք օգտագործել որպես ջրամբարի հեղուկների շարժման ցուցիչներ (նավթի արտադրություն), թաքնված նշաններ և այլն: Կայուն ազատ ռադիկալները օգտագործվում են գիտության և տեխնիկայի տարբեր ոլորտներում.

Բժշկության և կենսաբանության մեջ կայուն նիտրոքսիլ ռադիկալները սովորաբար օգտագործվում են որպես պտտվող պիտակներ: Սփին պիտակների բոլոր մոլեկուլները, չնայած իրենց քիմիական կառուցվածքի բազմազանությանը, որպես կանոն, պարունակում են նույն պարամագնիսական բեկորը՝ քիմիապես կայուն նիտրօքսիլ ռադիկալ (>N-O*): Չզույգված էլեկտրոնը տեղայնացված է այս ռադիկալի վրա՝ ծառայելով որպես ESR ազդանշանի աղբյուր։ Պտտվող պիտակների հատուկ ընտրությունը որոշվում է հետազոտական ​​խնդրով: Օրինակ, սպին պիտակների միջոցով սպիտակուցների կոնֆորմացիոն վերադասավորումները վերահսկելու համար պիտակների մոլեկուլները սովորաբար «կարվում» են սպիտակուցի որոշակի հատվածներին: Այս դեպքում սպին պիտակը պետք է պարունակի հատուկ ռեակցիայի խումբ, որը կարող է կովալենտային քիմիական կապ ստեղծել սպիտակուցի մոլեկուլի ամինաթթուների մնացորդների հետ:

Արհեստական ​​և կենսաբանական թաղանթների հատկությունները ուսումնասիրելու համար սովորաբար օգտագործվում են լիպիդային լուծվող սպին պիտակներ, որոնք կարող են ներառվել մեմբրանի լիպիդային շերտում.
- որպես սպին pH զոնդ՝ բջջային օրգանելներում pH արժեքը չափելու համար.
- թաղանթների միջոցով իոնների փոխանցման գործընթացները ուսումնասիրելիս.
- որոշել թմրամիջոցների կամ այլ դեղամիջոցների տեղայնացումը օրգաններում կամ հյուսվածքներում.

Անալիտիկ քիմիայում և երկրաֆիզիկայում.
- ստեղծել մետաղների հետ կապելու ընդունակ քելատային նյութեր.
- որպես հայտնաբերման ցածր շեմ ունեցող ցուցիչներ (օրինակ, նավթի որոնման և արտադրության մեջ տրիտիումի կամ օրգանական ներկերի փոխարեն, ստորերկրյա ջրերի շարժի վերլուծության մեջ ֆտորարոմատիկ թթուների փոխարեն):
Արդյունաբերության այլ ոլորտներում՝ վառելանյութերին, սպիրտներին և այլն որպես թաքնված նշաններ ավելացնելու համար։

Գործում է ՌԴ ԳԱ Ղազախական գիտական ​​կենտրոնի (Կազան) օրգանական և ֆիզիկական քիմիայի ինստիտուտը։ Կարող եք կարդալ՝ Gammet L. Ֆիզիկական օրգանական քիմիայի հիմունքները. Արագություններ, հավասարակշռություն և ռեակցիայի մեխանիզմներ: Մ.: Միր, 1972:

Ֆիզիկաքիմիական հետազոտություն. 19-րդ դարի 30-60-ական թվականներին օրգանական քիմիան գերիշխող դեր է խաղացել քիմիայի զարգացման գործում, և մեծ հաջողություններ են գրանցվել։ Օրգանական միացությունների նոր սինթեզները հաջորդեցին մեկը մյուսի հետևից։ Ն.Զինինի, Կ.Ջերարդի, Գ.Կոլբեի, Ջ.Դյումայի, Ա.Վուրցի, Մ.Բերթելոտի, Ա.Մ.Բուտլերովի և շատ ուրիշների աշխատանքները գրավեցին քիմիկոսների լայն շրջանակի ուշադրությունը։

Այս աշխատանքների արդյունքում առաջացան կարևոր ընդհանրացումներ՝ կապված հիմնականում օրգանական քիմիայի ոլորտի փաստերի որոշակի շրջանակի հետ։ Դրանք են փոխարինման ուսմունքը, տեսակների տեսությունը, քիմիական կառուցվածքի տեսությունը, անուշաբույր միացությունների տեսությունը և այլն։ Քիմիայի հիմնական հարցերը, ինչպես նաև տարրերի բնույթի և դրանց հատկությունների, պատճառների և պայմանների հարցը։ դրանց քիմիական փոխազդեցության, այսինքն՝ քիմիական մերձավորության բնույթն ու էությունը, այս հարցերը, կարծես, մնացին երկրորդ պլանում: Նրանց անկասկած կարևորությունը լավ ճանաչվեց, բայց ոչ ավելին. մյուս կողմից, դրանց լուծման համար հողը դեռ վատ էր պատրաստված։ Հիմնական խոչընդոտը դրանց զարգացման հսկայական դժվարությունն էր, շատ ավելի մեծ ջանքերի անհրաժեշտությունը, քան պահանջվում էր քիմիայի այլ ոչ ընդհանուր և ոչ հիմնարար խնդիրների հետազոտության համար: Օրգանական քիմիայի զարգացումը, սակայն, մեծապես նպաստեց ֆիզիկական և քիմիական կարևոր սկզբունքների ուսումնասիրմանը և բացահայտմանը։ Օրգանական միացությունների ուսումնասիրության ժամանակ էր, որ համոզմունքը ուժեղացավ, որ քիմիական և ֆիզիկական օրենքները կառավարող օրինաչափությունները նույնն են ինչպես օրգանական, այնպես էլ անօրգանական նյութերի համար: Այս եզրակացությունը հիմնարար նշանակություն ուներ։ Գիտության մեջ հաստատվել է կարևոր դիրքորոշում, որ թե՛ դրա փորձնական միներալների, թե՛ բուսական և կենդանական աշխարհի օրգանական միացությունների, ինչպես նաև քիմիական լաբորատորիայում արհեստականորեն ստացված նյութերի ձևավորումը ենթակա է նույն օրենքներին։

Օրգանական քիմիայում այնպիսի երևույթների հայտնաբերումը, ինչպիսիք են իզոմերիզմը (1830, Բերզելիուս) և հոմոլոգիան (1842, Շել, Ջերարդ) քիմիկոսներին առաջադրեց ամենակարևոր խնդիրը՝ ուսումնասիրել միացությունների ֆիզիկաքիմիական հատկությունների կախվածությունը դրանց կազմից և կառուցվածքից:

Իզոմերային միացությունների ուսումնասիրությունը հստակ ցույց է տվել, որ նյութերի քիմիական և ֆիզիկական հատկությունները կախված են ոչ միայն ատոմների որակից և դրանց քանակից, այլև ատոմների ներքին դասավորությունից։ Սա հանգեցրեց ամենակարևոր խնդրին` ֆիզիկական և քիմիական մեթոդներով ներթափանցել ատոմների և մոլեկուլների «ինտիմ կյանք» և փորձել հասկանալ նրանց փոխազդեցության օրենքները:

Այս ոլորտում հետազոտության հատկապես լայն դաշտ է բացվել ֆիզիկաքիմիական հետազոտության մեթոդների համար, որոնք ուղղված են ոչ միայն միացությունների հատկությունների և բաղադրության, այլև քիմիական գործընթացների, պայմանների և քիմիական ռեակցիաների ընթացքի վրա ազդող գործոնների ուսումնասիրմանը:

Օրգանական ռեակցիաների (որոնք տեղի են ունենում դանդաղ և թերի) ուսումնասիրությունը կարևոր նոր նյութ է տվել քիմիական հավասարակշռության վերաբերյալ։ Այս ռեակցիաների ուսումնասիրությունն էր, որ հնարավորություն տվեց քիմիայի մեջ ներմուծել այնպիսի կարևոր հասկացություններ, ինչպիսիք են արագությունը (ժամանակը), ուղղությունը և քիմիական գործընթացի սահմանը: Այս խնդիրների ուսումնասիրությունը տրամաբանորեն հանգեցրեց ջերմաստիճանի, ճնշման, նյութերի քանակի և դրանց ագրեգացման վիճակի ազդեցության ուսումնասիրությանը քիմիական ռեակցիայի արագության և ուղղության վրա: Երբ ռեակցիան դանդաղ է ընթանում, հնարավոր է տարբեր պահերին այն դադարեցնել և այդ պահերին ուսումնասիրել նյութերի վիճակն ու բնույթը։ Անօրգանական քիմիայի ռեակցիաները, որոնք սովորաբար տեղի են ունենում գրեթե ակնթարթորեն, թույլ չեն տվել նման ուսումնասիրություններ:

Սինթետիկ-նախապատրաստական ​​ուղին քիմիկոսներին ստիպեց ձեռք բերել (սկզբում բնական արտադրանքներից մեկուսացման, իսկ հետո՝ սինթեզի միջոցով) նոր կարևոր նյութեր, որոնք հետո գործնական կիրառություն գտան։ Նոր նյութերի ուսումնասիրությունն ու օգտագործումն իր հերթին պահանջում էր դրանց ֆիզիկական հատկությունների ուսումնասիրում՝ կախված միացության բաղադրությունից և կառուցվածքից։

Օրգանական միացությունների ուսումնասիրության հիման վրա Գ.Կոպպը բացահայտեց քիմիական կառուցվածքի և ֆիզիկական հատկությունների միջև առաջին հարաբերությունները: «...Ֆիզիկական հատկությունների և քիմիական կազմի միջև կապը և այդ հատկությունների ճշգրիտ որոշումը,- գրում է Կոպը,- որոշ դեպքերում կարող է ծառայել որպես բաղադրության ճիշտ որոշման հսկողություն, այնպես որ ֆիզիկական հատկությունների իմացությունը երբեմն ուղղակիորեն հաստատում է գիտելիքները: քիմիական հատկությունների մասին»։

Գ.Կոպպի (1817-1892) արժանիքը կայանում է նրանում, որ նա առաջին անգամ՝ 1842-1855 թվականներին, համակարգված կերպով ուսումնասիրել է մի շարք նյութերի ֆիզիկաքիմիական հատկությունները (եռման կետ, մոլեկուլային և ատոմային ծավալ, ատոմային ջերմային հզորություն) և օրգանական միացությունների քիմիական կազմի և կառուցվածքի միջև կապը:

Հեղուկների հատուկ ծավալները հաշվարկելու համար Կոպը վերցրեց դրանց խտությունը եռման կետում՝ համապատասխան համարելով այս ջերմաստիճանները, որոնցում գոլորշիների ճնշումը նույնն է։ Հեղուկ օրգանական նյութերի հատուկ ծավալների որոշման վերաբերյալ Կոպի փորձերը ցույց են տվել, որ. 1) իզոմերային միացությունները ունեն նմանատիպ հատուկ ծավալներ. 2) շատ հոմոլոգ շարքերում, կազմի ճիշտ փոփոխության հետ մեկտեղ, կոնկրետ ծավալները ճիշտ են փոխվում։ Համեմատելով տարբեր օրգանական նյութերի եռման կետերը՝ Կոփը եկել է այն եզրակացության, որ հոմոլոգ շարքերում CH 2-ի վրա բաղադրության բարդացումը սովորաբար ուղեկցվում է եռման կետի բարձրացմամբ 12, 15, 10 ° C-ով։ Այս տարբերությունը սովորաբար հաստատուն է յուրաքանչյուր հոմոլոգ շարքի համար:

Ինչպես և կարելի էր սպասել, միացությունների քիմիական կառուցվածքը պետք է որոշակի ազդեցություն ունենա եռման կետի վրա. իսկապես, պարզվեց, որ իզոմերները եռում են տարբեր ջերմաստիճաններում։

Օրգանական նյութերի հալման և սառեցման կետերը որոշելիս պարզվել է, որ հոմոլոգ միացությունների դեպքում ջերմաստիճանը մեծանում է նյութերի մոլեկուլային քաշի ավելացման հետ։

Կոպի աշխատանքը տարբեր միացությունների ատոմային կամ հատուկ ծավալների որոշման վերաբերյալ, եռման կետի և միացությունների բաղադրության միջև կապի ուսումնասիրության վերաբերյալ, թեև չհանգեցրեց սկզբունքորեն կարևոր օրինաչափությունների, բայց ուժեղ խթան տվեց ֆիզիկաքիմիական կախվածությունների ուսումնասիրությանը: Կոփի կողմից հաստատված կանոնների հստակեցում։

Բարձր գնահատելով Կոպի վաստակը ֆիզիկաքիմիական գիտելիքների կարևոր բնագավառի զարգացման գործում՝ Դ. Ի. Մենդելեևը գրել է. «Պատմությունը միշտ հարգանքի տուրք է մատուցելու Կոպի անխոնջ գործունեությանը»:

Բուտլերովի քիմիական կառուցվածքի տեսության հայտնվելով (1861 թ.) սկսվեց օրգանական միացությունների ֆիզիկաքիմիական հատկությունների քիմիական կառուցվածքից կախվածության ուսումնասիրության նոր փուլ։ Բուտլերովն ընդգծել է, որ քիմիական միացությունների քիմիական և ֆիզիկական հատկությունները «փոխադարձ պատճառահետևանքային կապի մեջ են», և որ ֆիզիկական հատկությունների ուսումնասիրությունը մեծ նշանակություն ունի «փոխադարձ հարաբերությունները, որոնցում դրանց բաղկացուցիչ մասերը գտնվում են այդ նյութերում» հասկանալու համար։ «Ներածություն» (1864) առաջին համարում Բուտլերովը ուշադրություն հրավիրեց այն փաստի վրա, որ ֆիզիկական հատկությունների ուսումնասիրությունը մեծ նշանակություն ունի քիմիական միացությունների բաղկացուցիչ մասերի փոխադարձ հարաբերությունները հասկանալու համար։ Նույն համարում կա հատուկ գլուխ՝ «Նյութերի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների փոխհարաբերությունները»։ Դրանում նա ուսումնասիրում է հալման և եռման կետերը, ջերմային հզորությունները, միաձուլման և գոլորշիացման լատենտային ջերմությունները, «քիմիական ռեակցիաների կալորիականության երևույթները», այսինքն. ջերմային էֆեկտներ, մոլեկուլային ուժեր, լուծելիություն, բեկում, լույսի ցրում, լյումինեսցենտություն և ֆոսֆորեսցենտություն, բևեռացման հարթության պտույտ, լույսի և էլեկտրականության քիմիական ազդեցություն։

Նյութերի ուսումնասիրման օպտիկական մեթոդներն այն ժամանակ գրավեցին գիտնականների ամենամեծ ուշադրությունը։

Դեռևս 1811 թվականին Արագոն հայտնաբերել է օպտիկական ակտիվության ֆենոմենը՝ ուսումնասիրելով քվարցային բյուրեղներում կրկնակի բեկումը։ Այնուհետև 1817 թվականին Բիոտը հայտնաբերեց, որ հեղուկ օրգանական միացությունները օպտիկական հատկություններ ունեն. նրանք կարողանում են պտտել բևեռացման հարթությունը: Հեղուկ օրգանական նյութերի բևեռացման հարթությունը պտտելու ունակությունը ցույց է տվել, որ բյուրեղային կառուցվածքի և օպտիկական ակտիվության միջև անհրաժեշտ կապ չկա: Վերջինս, ըստ Բուտլերովի, «բնադրված է մասնիկների բնույթով»։ Այս ուսումնասիրությունները բացահայտեցին հիմնարար կարևոր փաստ, այն է՝ օպտիկական ակտիվությունը ոչ միայն բյուրեղի, այլև մոլեկուլի հատկություն է։

Բիոտի վերոհիշյալ աշխատությունների վերաբերյալ կա Բերցելիուսի հետևյալ հետաքրքիր դատողությունը. Եթե ​​նման աշխատանք կատարի ինչ-որ մեկը, որը զինված է և՛ օպտիկական գիտությամբ, և՛ քիմիական գիտելիքներով, կարելի է հուսալ, որ պարզաբանումներ կստանան, որոնք կներթափանցեն օրգանական և անօրգանական մարմինների բաղադրության տեսության թաքնված շրջանները»:

Նյութերի բաղադրությունից լույսի բեկման ունակության կախվածության ուսումնասիրությունը հատկապես հաջողությամբ սկսեց զարգանալ այն բանից հետո, երբ 1856 թվականին Մ. Բերտելոտը ներկայացրեց մոլեկուլային բեկման հայեցակարգը, որն իրենից ներկայացնում է (Մոլեկուլային քաշով հատուկ բեկման արդյունքը։ Ըստ Բերտելոյի՝ մոլեկուլային բեկում, որն ավելի մեծ թվով միացությունների համար տվել է ±0,1% չգերազանցող շեղումներ:

1879 թվականից Լանդոլտի աշակերտ Ջ. Բրուլը սկսեց ատոմային և խմբային բեկումների համակարգված ուսումնասիրությունը։ Նա հստակ ձևակերպել է օրգանական քիմիայի ֆիզիկական հետազոտությունների խնդիրները։ Նա կարծում էր, որ քիմիական մեթոդները բավարար չեն նյութերի կառուցվածքը հաստատելու համար, և որ անհրաժեշտ է ներառել նյութերի ֆիզիկական հատկությունների համեմատական ​​ուսումնասիրություն:

Բրյուլը գրել է 70-ականների վերջին. «... նյութերի բաղադրությունը կարելի է ուսումնասիրել մինչև առանձին ատոմների փոխհարաբերությունները. Ուստի, եկել է ժամանակը կիրառելու ֆիզիկայի առաջարկած գործիքը քիմիայում գործնական կիրառման համար... Այս համոզմունքի հիման վրա ես կազմեցի օրգանական նյութերի ֆիզիկական հատկությունների մեծ մասշտաբով համեմատական ​​ուսումնասիրության պլան։ Լաչենի պրոֆեսոր Լանդոլտի խորհրդով ես որոշեցի նախ որպես ուսումնասիրության առարկա վերցնել բեկման ուժի և նյութերի քիմիական բնույթի փոխհարաբերությունները»:

«Համոզված եմ,- գրել է նա, որ հեռու չէ ժամանակը, երբ հետազոտության այս ֆիզիկական մեթոդները կհավասարվեն ինչպես վերլուծական, այնպես էլ սինթետիկ մեթոդներին»:

I. I. Kanonnikov 1883-1885 թթ կիրառել է ռեֆրակտոմետրիկ մեթոդ՝ անօրգանական նյութերի կառուցվածքն ուսումնասիրելու համար։ Նա կարծում էր, որ այս մեթոդը «մեծ նշանակություն ունի կառուցվածքի ուսումնասիրության մեջ, քանի որ այն հնարավորություն է տալիս եզրակացություններ անել այս կառուցվածքի մասին՝ առանց միացության մասնիկները ոչնչացնելու»։

Ժամանակակից ռեֆրակտոմետրիայի ուսումնասիրությունները հաստատել են այս տեսակետը։ Ներկայումս օպտիկական հատկությունների չափումները հնարավորություն են տալիս լուծել բազմաթիվ խնդիրներ՝ ջրածնային կապերի ուսումնասիրությունից մինչև սիլիկատների կառուցվածքային բանաձևերի որոշում:

XIX դարի 90-ական թթ. Օրգանական միացությունների կառուցվածքը հաստատելու համար Ա.Գանչան սկսեց լայնածավալ կիրառել ֆիզիկական հետազոտության մեթոդներ (կլանման սպեկտրներ, էլեկտրական հաղորդունակության չափումներ և այլն)։

Գանչը և նրա դպրոցը մեծ նշանակություն են տվել կլանման սպեկտրների ուսումնասիրությանը։ Գանչը կարողացավ ցույց տալ, որ մեծ տարբերություն կա թթվի կլանման սպեկտրի մաքուր ձևով և նույն թթվի լուծույթում: Սա մեծ նշանակություն ունեցավ ոչ միայն մաքուր նյութերի, այլ հիմնականում լուծույթների բնույթի ուսումնասիրության համար։

1897 թվականից Լ.Ա.Չուգաևը մի շարք աշխատանքներ է իրականացրել հիմնականում օրգանական միացությունների օպտիկական հատկությունների ուսումնասիրության վերաբերյալ։ Նա կատարելագործել է լույսի բևեռացման հարթությունը պտտվող օրգանական միացությունների խառնուրդների վերլուծության օպտիկական մեթոդը։ Չուգաևը անոմալիայի հետաքրքիր դեպք է հաստատել տարբեր կառուցված դիօքսիմներում։ Պարզվեց, որ տրիմեթիլենային օղակը բնութագրվում է բեկման որոշակի աճով, որը չի համապատասխանում Բրյուլի տվյալներին։ Այս ուսումնասիրությունները հնարավորություն տվեցին ուսումնասիրել խոլեստերինի քիմիական կառուցվածքը։

Քիմիական կառուցվածքի տեսության հետ համատեղ ֆիզիկական մեթոդները դարձել են բարդ նյութերի ֆիզիկաքիմիական հատկությունների ուսումնասիրման հզոր միջոց։

Մեթոդները, ինչպիսիք են կրիոսկոպիան և էբուլիոսկոպիան, անգնահատելի ծառայություններ են մատուցել օրգանական քիմիայի համար: Օրգանական քիմիկոսը սկսեց նաև լայնորեն օգտագործել էլեկտրական հաղորդունակության, բեկման, ջերմաքիմիական հաստատունների, կլանման սպեկտրների, պտտման կարողության և մագնիսական հատկությունների չափումները՝ ուսումնասիրելու տարբեր օրգանական միացությունների հատկությունները և կառուցվածքը:

1909 թվականին «Օրգանական քիմիայի ժամանակակից հիմնախնդիրները» հոդվածում Լ.Ա. Չուգաևը գրել է, որ օրգանական քիմիկոսն իր հետազոտության մեջ պետք է ընդունի ֆիզիկաքիմիական հետազոտության մեթոդներ և քիմիական գործընթացների տեսական լուսաբանում։ Իր հերթին, ըստ Չուգաևի, «ածխածնի միացությունների քիմիան, ինչպես նյութի ձևերի, այնպես էլ նրա փոխակերպումների տեսակների անսպառ բազմազանության պատճառով, հետազոտության համար հարուստ նյութ է ներկայացնում»:

Պատմական և քիմիական գրականության մեջ երբեմն նշվում է, որ օրգանական քիմիան, իբր, դանդաղեցրել է ֆիզիկական քիմիայի զարգացումը երկար տարիներ (1840-1880) և գիտական ​​ուժերը շեղել դեպի իրեն: Այս տեսակետի հետ լիովին համաձայնել հնարավոր չէ։ Ավելին, քիմիայի զարգացման «օրգանական» շրջանը շատ անհրաժեշտ և կարևոր փուլ էր ոչ միայն քիմիայի զարգացման մեջ ընդհանրապես, այլև ֆիզիկական քիմիայի զարգացման համար, քանի որ օրգանական քիմիկոսներն էին, որ հարուստ նոր նյութ էին ապահովում տարբեր ֆիզիկական և քիմիական հետազոտություն. Օրգանական միացությունները կարևոր դեր են խաղացել բազմաթիվ հիմնական ֆիզիկական և քիմիական օրենքների և տեսականորեն կարևոր ընդհանրացումների հայտնաբերման պատմության մեջ։

Օրգանական քիմիկոսների աշխատանքը օրգանական միացությունների տարբեր դասերի կառուցվածքի ուսումնասիրության վրա ճանապարհ հարթեց ռեակցիայի մեխանիզմի խորը ուսումնասիրության համար, որը հետագայում մեծ նշանակություն ունեցավ քիմիական կինետիկայի զարգացման համար:

Լավուազեի ժամանակներից ի վեր քիմիկոսները կարողացել են կանխատեսել, թե որ ուղղությամբ են գնալու համեմատաբար փոքր մոլեկուլների որոշակի արագ իոնային ռեակցիաները, և կարողացել են փոփոխել այդ ռեակցիաները գործնական օգտագործման համար: Բարդ մոլեկուլների ուսումնասիրությունը շատ ավելի դժվար էր։ Օրգանական միացությունների դանդաղ ռեակցիաները նույնպես շատ ավելի դժվար էին վերլուծելը: Հաճախ ռեակցիաները կարող էին ընթանալ մի քանի ուղիներով, և քիմիկոսին թույլ տրվեց ռեակցիան ուղղել ցանկալի ճանապարհով՝ որպես փորձարարի իր հմտության և ինտուիցիայի միջոցով, և ոչ թե գործընթացի խորը ըմբռնման միջոցով:

Ատոմի էլեկտրոնային մոդելի գալուստով, օրգանական քիմիկոսները կարողացան նոր հայացք նետել իրենց հետազոտության ոլորտին: XX դարի 20-ականների վերջին. Անգլիացի քիմիկոս Քրիստոֆեր Ինգոլդը (1893-1970) և մի շարք այլ քիմիկոսներ փորձեցին օրգանական ռեակցիաներին մոտենալ ատոմային կառուցվածքի տեսության տեսանկյունից՝ մոլեկուլների փոխազդեցությունը բացատրելով էլեկտրոնների անցումով։ Օրգանական քիմիայում սկսեցին ինտենսիվ կիրառվել ֆիզիկական քիմիայի մեթոդները։ Կարևոր կարգապահություն է դարձել ֆիզիկական օրգանական քիմիա .

Սակայն օրգանական ռեակցիաները միայն էլեկտրոնների շարժման արդյունքում մեկնաբանելու փորձերը մեծ հաջողության չեն հանգեցրել։

20-րդ դարի առաջին քառորդում, էլեկտրոնի հայտնաբերումից ի վեր, ապացուցված էր համարվում, որ էլեկտրոնը շատ փոքր, կոշտ գնդակ է։ Այնուամենայնիվ, 1923 թվականին ֆրանսիացի ֆիզիկոս Լուի Վիկտոր դը Բրոլին (ծն. 1892) ներկայացրեց տեսական հիմնավորում, որ էլեկտրոնները (և բոլոր մյուս մասնիկները) ունեն ալիքային հատկություններ։ XX դարի 20-ականների վերջերին։ այս վարկածը հաստատվել է փորձնականորեն:

Փոլինգը (ով առաջինն էր առաջարկել, որ սպիտակուցների և նուկլեինաթթուների մոլեկուլները պարուրաձև ձև ունեն, տես Գլուխ 10) 30-ականների սկզբին մշակեց մեթոդներ, որոնք հնարավորություն տվեցին օրգանական ռեակցիաները դիտարկելիս հաշվի առնել էլեկտրոնների ալիքային բնույթը:

Նա առաջարկեց, որ զույգ էլեկտրոնների սոցիալականացումը (ըստ Լյուիսի և Լանգմյուիրի) կարող է մեկնաբանվել որպես ալիքների փոխազդեցություն կամ էլեկտրոնային ամպերի համընկնումը։ Քիմիական կապը, որը պատկերված է որպես Կեկուլեի կառուցվածքային տեսության առանձնահատկություն, նոր հասկացություններում համապատասխանում է էլեկտրոնային ամպերի առավելագույն համընկնման շրջանին: Պարզվեց, որ էլեկտրոնային ամպերի համընկնումը երբեմն տեղի է ունենում ոչ միայն մեկ ուղղությամբ, որը ներկայացված է կառուցվածքային բանաձևում վալենտային կապով: Այլ կերպ ասած, մոլեկուլի իրական կառուցվածքը չի կարող ներկայացվել նույնիսկ մոտավորապես որևէ առանձին կառուցվածքային բանաձևով: Այն, սակայն, կարելի է համարել որպես միջանկյալ մի քանի հիպոթետիկ կառույցների միջև, որպես այդ կառույցների «ռեզոնանսային հիբրիդ»: Կարևոր է նշել, որ նման իրական մոլեկուլի էներգիան ավելի ցածր է, քան ակնկալվում էր որևէ մեկ ռեզոնանսային «դասական» կառուցվածքի հիման վրա: Ասում են, որ նման մոլեկուլները «կայունացվում են ռեզոնանսով», թեև ռեզոնանսն այս դեպքում, իհարկե, իրական ֆիզիկական երևույթ չէ, այլ հարմար տեսական հայեցակարգ՝ բացատրելու որոշ մոլեկուլների կայունությունն ու հատկությունները:

Ռեզոնանսային տեսությունը հատկապես օգտակար է բենզոլի կառուցվածքը հասկանալու համար, որը քիմիկոսներին տարակուսանքի մեջ է գցել Կեկուլեի ժամանակներից (տե՛ս Գլուխ 7): Բենզոլի բանաձևը սովորաբար պատկերվում էր որպես վեցանկյուն՝ փոփոխական մեկ և կրկնակի կապերով։ Այնուամենայնիվ, բենզոլը գրեթե ամբողջությամբ զուրկ է կրկնակի կապերով միացություններին բնորոշ հատկություններից։

Բայց բենզոլի համար կարող եք գրել երկրորդ, լիովին համարժեք Կեկուլեի բանաձևը, որում պարզ և կրկնակի կապերը փոխանակվում են առաջին բանաձևի համեմատ: Իրական բենզոլի մոլեկուլը նկարագրվում է որպես երկու Կեկուլե կառուցվածքների ռեզոնանսային հիբրիդ; Կրկնակի կապերի ձևավորման համար պատասխանատու էլեկտրոնները տեղակայվում են, «տարածվում» օղակի շուրջ, այնպես որ բենզոլում ածխածնի ատոմների միջև բոլոր կապերը համարժեք են և միջանկյալ են դասական մեկ և կրկնակի կապերի միջև: Հենց դրանով է պայմանավորված բենզոլի կայունության և քիմիական վարքագծի առանձնահատկությունների աճը։

Բացի բենզոլի կառուցվածքից, էլեկտրոնների ալիքային հատկությունների մասին պատկերացումներն օգնեցին բացատրել այլ խնդիրներ։ Քանի որ չորս էլեկտրոնները, որոնք տեղակայված են ածխածնի ատոմի արտաքին թաղանթի վրա, էներգիայով լիովին համարժեք չեն, կարելի է ենթադրել, որ ածխածնի ատոմի և նրա հարևան ատոմների միջև ձևավորված կապերը որոշ չափով տարբերվում են՝ կախված նրանից, թե էլեկտրոններից որն է մասնակցում մեկի ձևավորմանը։ կամ այլ հաղորդակցություն:

Այնուամենայնիվ, պարզվեց, որ չորս էլեկտրոններ, ինչպես ալիքները, փոխազդում են միմյանց հետ և ձևավորում են չորս «միջին» կապեր, որոնք լիովին համարժեք են և ուղղված են դեպի քառանիստ գագաթները, ինչպես van’t Hoff-Le Bel քառաեզրային ատոմում:

Միևնույն ժամանակ, ռեզոնանսը օգնեց բացատրել մի խումբ անսովոր միացությունների կառուցվածքը, որոնց քիմիկոսներն առաջին անգամ հանդիպեցին 20-րդ դարի սկզբին։ 1900 թվականին ամերիկացի քիմիկոս Մոզես Գոմբերգը (1866-1947) փորձեց ձեռք բերել հեքսաֆենիլեթան՝ միացություն, որի մոլեկուլում ածխածնի երկու ատոմները միացված են բենզոլի վեց օղակների (երեքը՝ յուրաքանչյուր ածխածնի ատոմի համար)։

Այս միացության փոխարեն Գոմբերգը ստացել է շատ ռեակտիվ միացության գունավոր լուծույթ։ Մի շարք պատճառներով Գոմբերգը կարծում էր, որ ստացել է տրիֆենիլմեթիլ- ածխածնի ատոմից և բենզոլի երեք օղակներից բաղկացած «կես մոլեկուլ», որոնցում ածխածնի ատոմի չորրորդ կապը չհագեցած է.

Այս միացությունը նման էր այն ռադիկալներից մեկին, որի հայեցակարգը ներդրվել է 19-րդ դարում: բացատրել օրգանական միացությունների կառուցվածքը (տե՛ս Գլուխ 6): Այնուամենայնիվ, ի տարբերություն հին տեսության ռադիկալների, Գոմբերգի հայտնաբերած մոլեկուլը գոյություն է ունեցել մեկուսացված ձևով, և ոչ որպես մեկ այլ միացության բեկոր, ուստի այն կոչվում է. ազատ ռադիկալ .

Քիմիական կապի էլեկտրոնային հասկացությունների մշակմամբ պարզ դարձավ, որ ազատ ռադիկալներում, օրինակ՝ ք տրիֆենիլմեթիլ, չհագեցած կապը (Կեկուլեի տեսության տեսանկյունից) նոր հասկացությունների շրջանակում համապատասխանում է չզույգված էլեկտրոնի։ Սովորաբար, չզույգված էլեկտրոնով նման մոլեկուլները չափազանց ռեակտիվ են և արագ փոխակերպվում են այլ նյութերի:

Այնուամենայնիվ, եթե մոլեկուլը հարթ է և սիմետրիկ (ինչպես տրիֆենիլմեթիլ մոլեկուլը), ապա չզույգված էլեկտրոնը կարող է «քսվել» ամբողջ մոլեկուլով, ինչը կհանգեցնի ռադիկալի կայունացմանը:

Երբ օրգանական ռեակցիաների ուսումնասիրությանը մոտեցան էլեկտրոնային կառուցվածքի տեսության տեսանկյունից, ակնհայտ դարձավ, որ ռեակցիաները հաճախ ներառում են ազատ ռադիկալների առաջացման փուլը։ Նման ազատ ռադիկալները, որպես կանոն, ռեզոնանսով չկայունացած, գոյություն ունեն միայն կարճ ժամանակով և միշտ ձևավորվում են դժվարությամբ։ Ազատ ռադիկալների միջանկյալ նյութերի ձևավորման դժվարության պատճառով է, որ օրգանական ռեակցիաների մեծ մասն այնքան դանդաղ է ընթանում:

20-րդ դարի երկրորդ քառորդում։ Օրգանական քիմիկոսները սկսեցին ավելի խորը ներթափանցել օրգանական ռեակցիաների էության մեջ և, ուսումնասիրելով ռեակցիաների մեխանիզմը, հասկանալով գործընթացի բուն էությունը, նրանք կարողացան սինթեզել մոլեկուլներ, որոնց բարդությունը զարմացնում էր ավելի վաղ սերունդների քիմիկոսներին:

Սակայն ռեզոնանսային տեսության հասկացությունները կիրառելի են ոչ միայն օրգանական քիմիայում։ Հին գաղափարների հիման վրա անհնար է, մասնավորապես, հստակ բացատրել բորոհիդրիդի մոլեկուլների կառուցվածքը։ Բորի ատոմն ունի շատ քիչ վալենտային էլեկտրոններ՝ անհրաժեշտ թվով կապեր ստեղծելու համար։ Եթե ​​ենթադրենք, որ էլեկտրոնները պատշաճ կերպով «քսած» են, ապա կարող ենք առաջարկել ընդունելի մոլեկուլային կառուցվածք:

Թեև իներտ գազերի հայտնաբերումից ի վեր համարվում էր, որ դրանք ոչ մի ռեակցիայի մեջ չեն մտնում, 1932-ին Փոլինգը առաջարկեց, որ այդ գազերի ատոմները պետք է կապեր ձևավորեն:

Ի սկզբանե Փոլինգի այս ենթադրությունն աննկատ մնաց, սակայն 1962թ.-ին իներտ գազի քսենոնի ռեակցիայի արդյունքում ֆտորով. քսենոն ֆտորիդ. Դրանից անմիջապես հետո ստացվել են քսենոնի մի շարք այլ միացություններ՝ ֆտորով և թթվածնով, ինչպես նաև ռադոնի և կրիպտոնի միացություններ։

Կես կյանք

Ատոմի կառուցվածքի ուսումնասիրությունը հանգեցրեց խնդրի նորովի ըմբռնմանը, բայց միևնույն ժամանակ գիտնականները մի շարք նոր հարցերի առաջ կանգնեցին։

1900թ.-ին Քրուքսը (տես Գլուխ 12) հայտնաբերեց, որ մաքուր ուրանի թարմ պատրաստված միացությունները շատ քիչ ռադիոակտիվություն ունեն, և որ այդ միացությունների ռադիոակտիվությունը ժամանակի ընթացքում մեծանում է: 1902 թվականին Ռադերֆորդը և նրա գործընկեր անգլիացի քիմիկոս Ֆրեդերիկ Սոդին (1877-1956) առաջարկեցին, որ ալֆա մասնիկի արտանետմամբ փոխվում է ուրանի ատոմի բնույթը, և որ արտադրված նոր ատոմն ավելի ուժեղ ճառագայթում է տալիս, քան ինքը ուրանը (հետևաբար. , դիտարկումն այստեղ հաշվի է առնվել Քրուքս)։ Այս երկրորդ ատոմն իր հերթին նույնպես տրոհվում է՝ առաջացնելով մեկ այլ ատոմ։ Իրոք, ուրանի ատոմը առաջացնում է ռադիոակտիվ տարրերի մի ամբողջ շարք. ռադիոակտիվ շարք, ներառյալ ռադիումը և պոլոնիումը (տես «Սովորական համարը» բաժինը) և ավարտվում է կապարով, որը ռադիոակտիվ չէ։ Հենց այս պատճառով է, որ ուրանի միներալներում կարելի է գտնել ռադիում, պոլոնիում և այլ հազվագյուտ ռադիոակտիվ տարրեր: Երկրորդ ռադիոակտիվ շարքը նույնպես սկսվում է ուրանով, իսկ երրորդ ռադիոակտիվ շարքը սկսվում է թորիումով:

Տեղին է հարցնել, թե ինչու ռադիոակտիվ տարրերը, որոնք անընդհատ քայքայվում են, շարունակում են գոյություն ունենալ: 1904 թվականին այս հարցը լուծեց Ռադերֆորդը։ Ուսումնասիրելով ռադիոակտիվ քայքայման արագությունը՝ նա ցույց է տվել, որ որոշակի ժամանակահատվածից հետո, տարբեր տարրերի համար, քայքայվում է տվյալ ռադիոակտիվ տարրի տվյալ քանակի կեսը։ Այս շրջանը, որը բնորոշ է ռադիոակտիվ նյութի յուրաքանչյուր առանձին տեսակին, Ռադերֆորդն անվանել է կես կյանք(նկ. 22):

Բրինձ. 22. Ռադոնի կիսամյակը որոշվում է կանոնավոր պարբերականությամբ մնացած նյութի քանակի չափմամբ: Արդյունքում կախվածությունը «քայքայվող» էքսպոնենցիալ կոր է y=e-ah .

Ռադիումի կես կյանքը, օրինակ, 1600 տարուց քիչ է: Երկրաբանական դարաշրջանների ընթացքում երկրակեղևի ցանկացած քանակությամբ ռադիում, իհարկե, վաղուց կվերանա, եթե այն անընդհատ չլրացվեր ուրանի քայքայմամբ: Նույնը կարելի է ասել ուրանի քայքայման այլ արտադրանքների մասին, ներառյալ նրանց, որոնց կես կյանքը չափվում է վայրկյանի կոտորակներով:

Ինքնին ուրանի կիսամյակը 4,500,000,000 տարի է: Սա հսկայական ժամանակաշրջան է, և Երկրի ողջ պատմության ընթացքում ուրանի սկզբնական պաշարների միայն մի մասն է կարող քայքայվել: Թորիումը նույնիսկ ավելի դանդաղ է քայքայվում՝ կիսաքայքայման ժամկետը կազմում է 14,000,000,000 տարի:

Նման հսկայական ժամանակաշրջանները կարող են որոշվել միայն ուրանի (կամ թորիումի) տվյալ զանգվածից արտանետվող ալֆա մասնիկների քանակի հաշվմամբ: Ռադերֆորդը հաշվում էր ալֆա մասնիկները՝ հայտնաբերելով փոքր փայլատակումներ, որոնք տեղի էին ունենում, երբ ալֆա մասնիկները բախվում էին ցինկի սուլֆիդի էկրանին (այսինքն՝ օգտագործելով այսպես կոչված ցինտիլյացիայի հաշվիչ).

Յուրաքանչյուր նոր ալֆա մասնիկ նշանակում էր, որ ուրանի մեկ այլ ատոմ քայքայվել է, ուստի Ռադերֆորդը կարող էր որոշել, թե քանի ատոմ է քայքայվում վայրկյանում: Ռեզերֆորդը իր օգտագործած ուրանի զանգվածից որոշել է ուրանի ատոմների ընդհանուր թիվը։ Ունենալով նման տվյալներ՝ արդեն դժվար չէր հաշվարկել ուրանի առկա քանակի կեսի քայքայման համար անհրաժեշտ ժամանակը։ Ինչպես պարզվեց, խոսքը միլիարդավոր տարիների մասին է։

Ուրանի քայքայումն այնքան մշտական ​​և բնորոշ գործընթաց է, որ այն կարող է օգտագործվել Երկրի տարիքը որոշելու համար: 1907 թվականին ամերիկացի քիմիկոս Բերտրամ Բորդեն Բոլթվուդը (1870-1927) առաջարկեց, որ նման որոշումները կարող են հիմնված լինել ուրանի հանքանյութերի կապարի պարունակության վրա։ Եթե ​​ենթադրենք, որ օգտակար հանածոների ամբողջ կապարը առաջացել է ուրանի քայքայման արդյունքում, ապա հեշտ է հաշվարկել, թե որքան ժամանակ է պահանջվել: Օգտագործելով այս մեթոդը, հնարավոր եղավ որոշել, որ պինդ ընդերքի տարիքը առնվազն չորս միլիարդ տարի է:

Մինչդեռ Սոդին շարունակում էր նկարագրել ենթաատոմային մասնիկների արտազատման հետեւանքով առաջացած ատոմի փոփոխությունները։ Եթե ​​ատոմը կորցնում է ալֆա մասնիկը (+2 լիցք), ապա նրա միջուկի ընդհանուր լիցքը կրճատվում է երկուով, և տարրը պարբերական աղյուսակում երկու տարածություն է տեղափոխում ձախ։

Եթե ​​ատոմը կորցնում է բետա մասնիկը (-1 լիցք ունեցող էլեկտրոն), ապա միջուկը ստանում է լրացուցիչ դրական լիցք, և տարրը պարբերական աղյուսակում մեկ տարածություն է տեղափոխում աջ։ Եթե ​​ատոմը արձակում է գամմա ճառագայթներ (չլիցքավորված), էներգիայի պարունակությունը փոխվում է, բայց մասնիկների բաղադրությունը չի ազդում, ուստի այն մնում է նույն տարրը։

Առաջնորդվելով այս կանոններով՝ քիմիկոսները կարողացան մանրակրկիտ ուսումնասիրել բազմաթիվ ռադիոակտիվ շարքեր։

Իզոտոպներ

Ռադիոակտիվ տարրերի հայտնաբերմամբ գիտնականները բախվեցին լուրջ խնդրի առաջ՝ ի՞նչ անել ուրանի և թորիումի տարբեր քայքայված արտադրանքների հետ: Դրանք հայտնաբերվել են տասնյակներով, և պարբերական աղյուսակում մնացել էր առավելագույնը ինը տեղ (84 սերիական համարով պոլոնիումից մինչև 92 սերիական համարով ուրան), որտեղ դրանք կարող էին տեղադրվել։

Այսպիսով, ուրանի ատոմը (սերիական համարը 92) արձակում է ալֆա մասնիկ։ Նոր տարրի ատոմային թիվը, ըստ Սոդիի կանոնի, 90 է։ Սա նշանակում է, որ ուրանի ատոմը պետք է կազմի թորիումի ատոմ։ Այնուամենայնիվ, սովորական թորիումի կես կյանքը չափվում է 14 միլիարդ տարի, մինչդեռ ուրանից ստացված թորիումի կես կյանքը կազմում է ընդամենը 24 օր:

Տարբերություններ են նկատվում նույնիսկ ոչ ռադիոակտիվ տարրեր ստանալիս։ Օրինակ, Ռիչարդսը (ատոմային զանգվածների մասնագետ, տես Գլուխ 5) կարողացավ 1913 թվականին ցույց տալ, որ ուրանի քայքայման արդյունքում ստացված կապարի ատոմային զանգվածը որոշ չափով տարբերվում է սովորական կապարի ատոմային զանգվածից։

Սոդդին բավականաչափ որոշված ​​էր՝ ենթադրելու համար, որ մեկից ավելի տիպի ատոմներ կարող են համապատասխանել պարբերական աղյուսակի նույն վայրին: 90-րդ տեղը կարող է զբաղեցնել թորիումի տարբեր տեսակներ, 82-րդ տեղը՝ կապարի տարբեր տեսակներ և այլն։ իզոտոպներ(հունարենից tópos - տեղ):

Աղյուսակում նույն տեղը զբաղեցնող իզոտոպները պետք է ունենան նույն ատոմային թիվը և, հետևաբար, միջուկում նույն քանակությամբ պրոտոններ և նույն թվով էլեկտրոններ թաղանթներում: Տարրի իզոտոպները պետք է ունենան նույն քիմիական հատկությունները, քանի որ այդ հատկությունները կախված են ատոմներում էլեկտրոնների քանակից և տեղակայությունից:

Բայց ինչպե՞ս կարող ենք այս դեպքում բացատրել ռադիոակտիվ հատկությունների և ատոմային զանգվածների տարբերությունը։

Անցյալ դարում Պրուտը առաջ քաշեց իր հայտնի վարկածը (տե՛ս Գլուխ 5), ըստ որի բոլոր ատոմները կազմված են ջրածնից, այնպես որ բոլոր տարրերը պետք է ունենան ատոմային ամբողջ զանգվածներ։ Սակայն, ինչպես պարզվեց, ատոմային զանգվածների մեծ մասը ոչ ամբողջ թվեր են, և այս փաստը կարծես հերքում էր վարկածը։

Բայց, ըստ ատոմի կառուցվածքի մասին նոր պատկերացումների, ատոմն ունի միջուկ, որը բաղկացած է պրոտոններից (և նեյտրոններից): Պրոտոններն ու նեյտրոնները զանգվածով մոտավորապես հավասար են, և, հետևաբար, բոլոր ատոմների զանգվածները պետք է լինեն ջրածնի ատոմի զանգվածի բազմապատիկ (կազմված մեկ պրոտոնից)։ Պրուտի վարկածը վերածնվեց, բայց նորից կասկածներ առաջացան, թե ինչպիսին պետք է լինեն ատոմային զանգվածները։

1912թ.-ին Ջ. Ջ. Թոմսոնը (ով, ինչպես ասացինք վերևում, հայտնաբերեց էլեկտրոնը) դրական լիցքավորված նեոնային իոնների ճառագայթները բացեց մագնիսական դաշտի վրա: Մագնիսական դաշտը հանգեցրել է իոնների շեղմանը, ինչի հետևանքով նրանք ընկնում են լուսանկարչական ափսեի վրա: Եթե ​​բոլոր իոնները զանգվածով նույնն լինեին, ապա դրանք բոլորը կշեղվեին մագնիսական դաշտի կողմից նույն անկյան տակ, և լուսանկարչական թաղանթի վրա կհայտնվեր գունաթափված կետ: Սակայն այս փորձի արդյունքում Թոմսոնը ստացավ երկու բծեր, որոնցից մեկը մյուսից մոտ տասն անգամ ավելի մուգ էր։ Թոմսոնի համագործակից Ֆրենսիս Ուիլյամ Ասթոնը (1877-1945), ով հետագայում կատարելագործեց այս սարքը, հաստատեց ստացված տվյալների ճշգրտությունը։ Նմանատիպ արդյունքներ են ստացվել նաև այլ տարրերի համար։ Այս սարքը, որը հնարավորություն էր տալիս քիմիապես նման իոնները բաժանել տարբեր զանգվածներով իոնների փնջերի, կոչվում էր. զանգվածային սպեկտրոգրաֆ .

Մագնիսական դաշտում հավասարապես լիցքավորված իոնների շեղման քանակը կախված է այդ իոնների զանգվածից. Ավելի մեծ զանգված ունեցող իոնները ավելի քիչ են շեղվում և հակառակը։ Այսպիսով, Թոմսոնի և Ասթոնի փորձերը ցույց են տվել, որ գոյություն ունի նեոնի ատոմների երկու տեսակ։ Մեկ տեսակի ատոմի համար զանգվածային համարըհավասար է 20-ի, մյուսի համար՝ 22. Բծերի հարաբերական սևությունը որոշելու արդյունքում պարզվել է, որ նեոն-20-ի պարունակությունը 10 անգամ մեծ է նեոն-22-ից։ Հետագայում հայտնաբերվել է նաև նեոն-21-ի փոքր քանակությամբ առկայություն։ Եթե ​​նեոնի ատոմային զանգվածը հաշվարկելիս ելնենք այս տվյալներից, ստացվում է, որ այն մոտավորապես հավասար է 20,2-ի։

Այլ կերպ ասած, առանձին ատոմների զանգվածը ջրածնի ատոմի զանգվածի բազմապատիկ ամբողջ թիվն է, բայց առանձին տարրի ատոմային զանգվածը նրա բաղկացուցիչ ատոմների ատոմային զանգվածների միջինն է, և, հետևաբար, այն կարող է ամբողջություն չլինել։ թիվ.

Մեծ թվով իզոտոպներ ունեցող տարրի միջին ատոմային զանգվածը որոշ դեպքերում կարող է ավելի մեծ լինել, քան ավելի բարձր ատոմային թիվ ունեցող տարրի միջին ատոմային զանգվածը։ Օրինակ, թելուրը, որի ատոմային թիվը 52 է, ունի յոթ իզոտոպ։ Դրանցից երկու ամենածանր իզոտոպները՝ տելուրիում-126-ը և տելուրիում-128-ը, ամենաշատն են: Հետևաբար, թելուրի ատոմային զանգվածը մոտենում է 127,6-ին։ Յոդի ատոմային թիվը 53 է, այսինքն մեկով ավելի, քան թելուրինը։ Բայց յոդն ունի միայն մեկ իզոտոպ՝ յոդ-127, և, հետևաբար, նրա ատոմային զանգվածը 127 է: Երբ Մենդելեևը իր պարբերական աղյուսակում թելուրիումի հետևում յոդ դրեց և դրանով իսկ խախտեց ատոմային զանգվածի կողմից թելադրված կարգը, նա, առանց իմանալու, հետևեց այդ մեղադրանքներին: միջուկներ, այսինքն՝ պարբերական օրենքի ֆիզիկական էությունը։

Բերենք նմանատիպ մեկ այլ օրինակ. Կալիումը (սերիական համարը 19) ունի երեք իզոտոպ՝ կալիում-39, կալիում-40 և կալիում-41, բայց ամենաթեթև իզոտոպը ամենատարածվածն է՝ կալիում-39: Արդյունքում կալիումի ատոմային զանգվածը կազմում է 39,1։ Արգոնի ատոմային թիվը 18 է, այն ունի նաև երեք իզոտոպ՝ արգոն-36, արգոն-38 և արգոն-40, բայց ամենածանր իզոտոպը՝ արգոն-40, ամենատարածվածն է։ Արդյունքում արգոնի ատոմային զանգվածը մոտավորապես 40 է։

Օգտագործելով զանգվածային սպեկտրոգրաֆը, դուք կարող եք չափել առանձին իզոտոպների զանգվածները և որոշել այդ իզոտոպների պարունակությունը: Նման տվյալներ ձեռք բերելով՝ հնարավոր է հաշվարկել տարրի միջին ատոմային զանգվածը։ Ատոմային զանգվածի որոշման այս մեթոդի ճշգրտությունը շատ ավելի բարձր է, քան քիմիական մեթոդներին։

Տվյալ տարրի տարբեր իզոտոպներ ունեն նույն միջուկային լիցքերը, բայց տարբեր զանգվածային թվեր։ Հետևաբար, տարբեր իզոտոպների միջուկները պարունակում են նույն թվով պրոտոններ, բայց տարբեր թվով նեյտրոններ։ Նեոն-20-ը, նեոն-21-ը և նեոն-22-ը միջուկում ունեն 10 պրոտոն, այս բոլոր իզոտոպների սերիական համարը 10 է, իսկ էլեկտրոնները թաղանթների միջև բաշխված են հետևյալ կերպ. 2, 8: Այնուամենայնիվ, նեոն-20-ը: միջուկը պարունակում է 10 պրոտոն գումարած 10 նեյտրոն, նեոն-21 միջուկում կա 10 պրոտոն գումարած 11 նեյտրոն, իսկ նեոն-22 միջուկը՝ 10 պրոտոն գումարած 12 նեյտրոն։

Տարրերի մեծ մասը (բայց ոչ բոլորը) պարունակում են իզոտոպներ։ 1935 թվականին ամերիկացի ֆիզիկոս Արթուր Ջեֆրի Դեմփսթերը (1886-1950) հաստատեց, օրինակ, որ բնական ուրան, որի ատոմային զանգվածը (238.07) շատ մոտ է ամբողջ թվին, երկու իզոտոպների խառնուրդ է։ Իզոտոպներից մեկը պարունակվում է գերակշռող քանակությամբ (99,3%)։ Այս իզոտոպի միջուկները բաղկացած են 92 պրոտոնից և 146 նեյտրոնից, այսինքն՝ ընդհանուր զանգվածային թիվը 238 է։ Սա ուրան-238 է։ Մեկ այլ իզոտոպի՝ ուրան-235-ի պարունակությունը կազմում է ընդամենը 0,7%; այս իզոտոպի միջուկում կա երեք քիչ նեյտրոն:

Քանի որ ռադիոակտիվ հատկությունները կախված են ատոմային միջուկի կառուցվածքից, այլ ոչ թե էլեկտրոնային միջավայրից, նույն տարրի իզոտոպները կարող են ունենալ նմանատիպ քիմիական հատկություններ և բոլորովին այլ ռադիոակտիվություն: Մինչդեռ ուրանի 238-ի կիսամյակը կազմում է 4,500,000,000 տարի, ուրանի 235-ի կիսամյակը կազմում է ընդամենը 700,000,000 տարի: Այս երկու տարրերն էլ երկու առանձին ռադիոակտիվ շարքի առաջին տարրերն են։

Կային տեսական նախադրյալներ, որոնք ենթադրում էին, որ ջրածինը, ամենապարզ տարրերը, կարող է ունենալ նաև զույգ իզոտոպներ։ Սովորական ջրածնի ատոմների միջուկները բաղկացած են մեկ պրոտոնից, այսինքն՝ սովորական ջրածինը ջրածին-1 է։ 1931 թվականին ամերիկացի քիմիկոս Հարոլդ Քլեյթոն Ուրին (1893-1980) առաջարկեց, որ ջրածնի ավելի ծանր իզոտոպը, եթե այն գոյություն ունի, պետք է եռա ավելի բարձր ջերմաստիճանում, ավելի դանդաղ գոլորշիանա և կուտակվի մնացորդի մեջ։

Ջրածնի այս ավելի ծանր իզոտոպը հայտնաբերելու համար Յուրին սկսեց դանդաղորեն գոլորշիացնել չորս լիտր հեղուկ ջրածին։ Իսկ ջրածնի վերջին խորանարդ սանտիմետրում Ուրեյն իրականում հայտնաբերել է ջրածին-2-ի առկայության անհասկանալի նշաններ՝ իզոտոպ, որի միջուկը պարունակում է մեկ պրոտոն և մեկ նեյտրոն: Անվանվել է ջրածին-2 դեյտերիում .

Թթվածինը բացառություն չէր: 1929 թվականին ամերիկացի քիմիկոս Ուիլյամս Ֆրենսիս Ջիոկը (ծնված 1895 թ.) կարողացավ ցույց տալ, որ թթվածն ունի երեք իզոտոպ։ Թթվածին-16-ը ամենաշատն է, որը կազմում է բոլոր ատոմների մոտ 99,8%-ը: Թթվածին-16 միջուկում կա 8 պրոտոն և 8 նեյտրոն։ Թթվածին-18-ի միջուկը, որը երկրորդ ամենաառատ իզոտոպն է, ունի 8 պրոտոն և 10 նեյտրոն, իսկ թթվածին-17-ի միջուկը, որը հանդիպում է միայն հետքի քանակով, ունի 8 պրոտոն և 9 նեյտրոն:

Սա խնդիր ստեղծեց. Բերցելիուսի ժամանակներից ի վեր տարրերի ատոմային զանգվածները հաշվարկվել են այն ենթադրությամբ, որ թթվածնի ատոմային զանգվածը 16.0000 է (տե՛ս Գլուխ 5): Բայց թթվածնի ատոմային զանգվածը կարող է լինել միայն երեք իզոտոպների հաշվարկված միջին ատոմային զանգվածը, և թթվածնի իզոտոպների հարաբերակցությունը կարող է մեծապես տարբերվել նմուշից նմուշ:

Ֆիզիկոսները սկսեցին որոշել ատոմային զանգվածները՝ հիմնվելով թթվածին-16-ի ատոմային զանգվածի վրա, որը հավասար է 16.0000-ի: Արդյունքում ստացվել են մի շարք արժեքներ ( ֆիզիկական ատոմային զանգված), որը շատ փոքր հաստատուն արժեքով գերազանցում էր այն արժեքները, որոնք օգտագործվում էին և որոնք աստիճանաբար կատարելագործվեցին 19-րդ դարում։ ( քիմիական ատոմային կշիռներ).

1961 թվականին և՛ քիմիկոսների, և՛ ֆիզիկոսների միջազգային կազմակերպությունները համաձայնեցին ընդունել ածխածնի 12-ի ատոմային զանգվածը որպես ստանդարտ՝ սահմանելով այն ուղիղ 120000: Նոր ստանդարտով հաշվարկված տարրերի ատոմային զանգվածները գրեթե նույնն են, ինչ հին քիմիական ատոմային կշիռները, և, ի լրումն, նոր ստանդարտը կապված է միայն մեկ իզոտոպի, և ոչ թե իզոտոպների գալակտիկայի հետ:

Գլուխ 14 Միջուկային ռեակցիաներ

Նոր վերափոխումներ

Երբ ակնհայտ դարձավ, որ ատոմը կազմված է ավելի փոքր մասնիկներից, որոնք պատահականորեն վերադասավորվում են ռադիոակտիվ փոխակերպումների ժամանակ, հաջորդ քայլը գրեթե կանխորոշված ​​էր թվում:

Մարդը սովորել է իր հայեցողությամբ վերադասավորել մոլեկուլները՝ օգտագործելով սովորական քիմիական ռեակցիաները: Ինչու չփորձել վերադասավորել ատոմների միջուկները՝ օգտագործելով միջուկային ռեակցիաներ? Պրոտոններն ու նեյտրոնները շատ ավելի ամուր են կապված, քան մոլեկուլի ատոմները, և սովորական քիմիական ռեակցիաներ իրականացնելու համար օգտագործվող սովորական մեթոդները, բնականաբար, հաջողության չեն հանգեցնի: Բայց դուք կարող եք փորձել մշակել նոր մեթոդներ:

Այս ուղղությամբ առաջին քայլն արեց Ռադերֆորդը; նա ռմբակոծեց տարբեր գազեր ալֆա մասնիկներով և հայտնաբերեց, որ ամեն անգամ, երբ ալֆա մասնիկը հարվածում է ատոմի միջուկին, այն խախտում է նրա կառուցվածքը (նկ. 23):

1919 թվականին Ռադերֆորդն արդեն կարողացավ ցույց տալ, որ ալֆա մասնիկները կարող են ազոտի միջուկներից դուրս մղել պրոտոնները և միավորվել միջուկից մնացածի հետ։ Ազոտի ամենատարածված իզոտոպը ազոտ-14-ն է, որն իր միջուկում ունի 7 պրոտոն և 7 նեյտրոն։ Եթե ​​այս միջուկից դուրս գաք պրոտոն և ավելացնեք ալֆա մասնիկի 2 պրոտոն և 2 նեյտրոն, ապա կստանաք 8 պրոտոն և 9 նեյտրոն ունեցող միջուկ, այսինքն՝ թթվածին-17 միջուկ: Ալֆա մասնիկը կարելի է համարել հելիում-4, իսկ պրոտոնը՝ ջրածին-1: Այսպիսով, Ռադերֆորդն առաջինն էր, ով հաջողությամբ իրականացրեց արհեստական ​​միջուկային ռեակցիա.

Ազոտ-14 + հելիում-4 → թթվածին-17 + ջրածին-1

Մի տարրը փոխակերպելով մյուսի, նա իրականացրեց փոխակերպումը: Այսպիսով, 20-րդ դարում. իրականացավ ալքիմիկոսների ամենանվիրական երազանքը.

Հաջորդ հինգ տարիների ընթացքում Ռադերֆորդն իրականացրել է մի շարք այլ միջուկային ռեակցիաներ՝ օգտագործելով ալֆա մասնիկներ։ Այնուամենայնիվ, նրա հնարավորությունները սահմանափակ էին, քանի որ ռադիոակտիվ տարրերը ալֆա մասնիկներ էին արտադրում միայն միջին էներգիայով։ Անհրաժեշտ էին շատ ավելի բարձր էներգիա ունեցող մասնիկներ։

Բրինձ. 23. Ռադերֆորդի փորձի սխեման. Արտանետվող ալֆա մասնիկները շեղվում են ոսկե փայլաթիթեղի միջով անցնելիս. շեղման մեծությունը գրանցվում է, երբ մասնիկները բախվում են լյումինեսցենտային էկրանին:

Ֆիզիկոսները սկսեցին ստեղծել սարքեր, որոնք նախատեսված էին էլեկտրական դաշտում լիցքավորված մասնիկները արագացնելու համար: Ստիպելով մասնիկներին շարժվել արագացումով, նրանց էներգիան կարող է մեծանալ: Անգլիացի ֆիզիկոս Ջոն Դուգլաս Կոկրոֆթը (1897-1967) իր գործընկեր իռլանդացի ֆիզիկոս Էռնեստ Թոմաս Սինթոն Ուոլթոնի (ծնված 1903 թ.) հետ միասին առաջինն էր, որ մշակեց արագացուցիչի գաղափարը, որը հնարավորություն է տալիս մասնիկներ արտադրել կրելու համար բավարար էներգիայով։ միջուկային ռեակցիայից դուրս: 1929 թվականին կառուցվել է նման արագացուցիչ։ Երեք տարի անց նույն ֆիզիկոսները ռմբակոծեցին լիթիումի ատոմները արագացված պրոտոններով և ստացան ալֆա մասնիկներ։ Այս միջուկային ռեակցիան կարելի է գրել հետևյալ կերպ.

Ջրածին-1 + լիթիում-7 → հելիում-4 + հելիում-4

Cockcroft-Walton արագացուցիչում և մի շարք այլ նմանատիպ արագացուցիչներում մասնիկները շարժվում էին ուղիղ ճանապարհով։ Նման արագացուցիչում հնարավոր էր ստանալ բարձր էներգիայի մասնիկներ միայն այն դեպքում, եթե մասնիկների ուղին բավականաչափ երկար լիներ, ուստի այս տիպի արագացուցիչները չափազանց մեծ էին: 1930 թվականին ամերիկացի ֆիզիկոս Էռնեստ Օռլանդո Լոուրենսը (1901-1958) առաջարկեց արագացուցիչ, որում մասնիկները շարժվում էին մի փոքր շեղվող պարույրով: Այս մեկը համեմատաբար փոքր է ցիկլոտրոնկարող է արտադրել չափազանց բարձր էներգիայով մասնիկներ:

Լոուրենսի առաջին շատ փոքր ցիկլոտրոնը այսօրվա հսկա կայանքների նախորդն է, որոնց շրջագիծը կես կիլոմետր է, որոնք օգտագործվում են նյութի կառուցվածքի հետ կապված ամենաբարդ հարցերի պատասխանները փնտրելու համար:

1930 թվականին անգլիացի ֆիզիկոս Փոլ Ադրիեն Մորիս Դիրակը (ծնված 1902 թվականին) տեսականորեն հիմնավորեց այն ենթադրությունը, որ և՛ պրոտոնները, և՛ էլեկտրոնները պետք է ունենան իրենց սեփականը։ հակամասնիկներ . Հակաէլեկտրոնպետք է ունենա էլեկտրոնի զանգված, բայց պետք է դրական լիցքավորված լինի, հակապրոտոնպետք է ունենա պրոտոնի զանգված, բայց բացասական լիցքավորված լինի։

Հակաէլեկտրոնը հայտնաբերել է 1932 թվականին ամերիկացի ֆիզիկոս Կարլ Դեյվիդ Անդերսոնը (ծնված 1905 թվականին) տիեզերական ճառագայթների ուսումնասիրության ժամանակ։ Երբ տիեզերական ճառագայթները բախվում են մթնոլորտի ատոմային միջուկներին, նրանք ստեղծում են մասնիկներ, որոնք մագնիսական դաշտում շեղվում են էլեկտրոնների հետ նույն անկյան տակ, բայց հակառակ ուղղությամբ: Անդերսոնն անվանել է այս տեսակի մասնիկներ պոզիտրոններ .

Հակապրոտոնը հնարավոր չէր հայտնաբերել ևս քառորդ դար։ Քանի որ հակապրոտոնի զանգվածը 1836 անգամ մեծ է հակաէլեկտրոնի զանգվածից, հակապրոտոնի առաջացումը պահանջում է 1836 անգամ ավելի շատ էներգիա և հետևաբար մինչև 20-րդ դարի 50-ական թվականները։ այս փոխակերպումն անհնարին էր։ 1955 թվականին ամերիկացի ֆիզիկոսներ Էմիլիո Սեգրին (ծնված 1905 թվականին) և Օուեն Չեմբերլենը (ծնված 1920 թվականին) կարողացան հզոր արագացուցիչների միջոցով ստանալ և հայտնաբերել հակապրոտոն։

Պարզվել է, որ կարող են լինել այնպիսի յուրահատուկ ատոմներ, որոնցում հակապրոտոններ պարունակող բացասական լիցքավորված միջուկները շրջապատված են դրական լիցքավորված պոզիտրոններով։ Բնականաբար, ինչ կա հականյութչեն կարող երկար ժամանակ գոյություն ունենալ ոչ Երկրի վրա, ոչ էլ, հավանաբար, նույնիսկ մեր Գալակտիկայի ներսում, քանի որ երբ նյութը շփվում է հակամատերի հետ, դրանք ոչնչացվում են (ոչնչանում)՝ ազատելով հսկայական էներգիա: Եվ այնուհանդերձ, աստղագետներին հետաքրքրում է, թե արդյոք հակամատերիայից կառուցված գալակտիկաները կարող են գոյություն ունենալ: Եթե ​​դա հնարավոր է, ապա այդպիսի Գալակտիկաներ հայտնաբերելը շատ դժվար կլինի։

USPTU-ի ֆիզիկական և օրգանական քիմիայի ամբիոնը ստեղծվել է 1983 թվականին ֆիզիկական և օրգանական քիմիայի բաժինների միաձուլման արդյունքում։ Ֆիզիկական քիմիայի ամբիոնի պատմությունը պետք է սկսել 1947 թվականից, երբ առաջին անգամ Մոսկվայի նավթային ինստիտուտի Ուֆայի մասնաճյուղի 3-րդ կուրսի ուսանողներին չուղարկեցին ուսումը Մոսկվա շարունակելու։ Այդ տարիներին լաբորատոր աշխատանքներ կազմակերպելու համար ամբիոնում ստեղծվեց ապակու փչման արտադրամաս, որը մեծապես արագացրեց ապակու քիմիական տարբեր սարքավորումների ներմուծումը լաբորատոր արտադրամաս։ Մի քանի տարիների ընթացքում աշխատանք է տարվել ֆիզիկական և կոլոիդային քիմիայի վրա։ Դրա համար մեծ հարգանք է վերապահվում ավագ ուսուցչին Լյուբով Նիսովնե Պիրկիս. Ֆիզիկական քիմիայի վերաբերյալ դասախոսություններ կարդալու համար հրավիրվեց Դուբիտելի գործարանի գլխավոր ինժեներ Դ. Մ. Ֆիզիկական քիմիայի ամբիոնն իր պաշտոնական անվանումը ստացել է 1951 թվականին, երբ պրոֆ Բորիս Վասիլևիչ Կլիմենոկ, ով ղեկավարել է վարչությունը 32 տարի՝ մինչեւ դրա վերակազմավորումը՝ 1983 թ. Բաժնի ստեղծման պահին ուսումնագիտական ​​աշխատանք է տարվել 8 աշխատակիցների կողմից։ Պրոֆեսոր Բ.Վ.Կլիմենոկի ղեկավարությամբ ամբիոնը սկսեց գիտական ​​հետազոտություններ դիզելային վառելիքի միզանյութով մոմազրկելու վերաբերյալ: Համապարփակ հետազոտությունը հնարավորություն է տվել զարգացնել մոմազրկման գործընթաց՝ օգտագործելով միզանյութի ջրային-էթանոլային լուծույթները և կառուցել փորձնական գործարան Ուֆայի նավթավերամշակման գործարանում: Փորձնական արդյունաբերական արդյունքները ապացուցեցին գործընթացի իրական հնարավորությունը, սակայն ալկոհոլի և միզանյութի մեծ կորուստները գործընթացը դարձրեցին անարդյունավետ: Բաժանմունքն ինքնուրույն անցավ դիզելային վառելիքի մոմազերծման ուսումնասիրությանը ջրաուրայի կախոցով։

Սկսած 1954 տարի ասպիրանտները ներգրավված են գիտական ​​աշխատանքով։ Ինժեներ Ա.Տ.Զեմլյանսկին մեծ ջանք է գործադրել ուրայի դեմոքսացման ջրային տարբերակի մշակման և գործընթացի գործնական իրականացման համար: Նա «ոսկե ձեռքերով» և հիանալի ինժեներական մտքով մարդ էր։ Ինքնուրույն կատարել է խառատահաստոցային աշխատանքներ, կատարել եռակցում և մետաղագործություն։ Կարելի է համարել, որ ինստիտուտի մեխանիկական արտադրամասում կառուցված նավթային ֆրակցիաները միզանյութով մոմազրկելու մեծ փորձնական գործարանը Ա.Տ. Զեմլյանսկու մտահղացումն է։ Փորձնական գործարանի հետ մեկտեղ Նավթի վերամշակման ազգային գործարանում կառուցվել է կիսաարդյունաբերական գործարան: Սակայն մի շարք պատճառներով այս մոնտաժը դադարեց գոյություն ունենալ, և գործընթացի զարգացումը շարունակվեց հիմնականում ինստիտուտի փորձնական մոնտաժում։ Հետազոտվել է գործընթացի նոր տարբերակների հնարավորությունը: Այս թեմայով ատենախոսությունները պաշտպանել են Զ.Վ.Բասիրովը, Ֆ.Ա.Չեգոդաևը, Ա.Մ.Սիրկինը, Ա.Ա.Կրասնովը, Տ.Ս.Կամկինան, Պ.Օ.Իվանովը, Վ.Գ.Աբուլան, Ռ.Մ.Աբզալովը: Բաժանմունքի ընդլայնումը տեղի է ունեցել 1968 թվականին, երբ այն ներգրավվել է նավթավերամշակման գործարաններից որոշակի հատկություններով ածխածնային նյութերի արտադրության և նավթավերամշակման գործարաններից թափոնների ծծմբաթթվի օգտագործման վերաբերյալ հետազոտություններում: Այս թեմայով պաշտպանվել է 7 թեկնածուական ատենախոսություն։ Հարկ է նշել Ա. Ներկայումս այս աշխատանքը շարունակում է ինժեներ Գ.Գ.Մեդվեդևան։ Նա պատասխանատու է ոչ միայն լաբորատոր սեմինարների լիարժեք ապահովման համար, ինչը հեշտ չէ մեր ժամանակներում, այլ նաև գերատեսչական գործերի կառավարման և հանրային միջոցառումների կազմակերպման համար:

Օրգանական քիմիայի բաժինը նույնպես 1947թ. Տարիների ընթացքում բաժինը վերակազմավորվեց՝ միաձուլվելով այլ բաժինների հետ։

IN 1974 տարի, ամբիոնը կրկին անկախացավ, այն ղեկավարում էր պրոֆեսոր Ռ. Բ. Վալիտովը: Նրա գլխավորությամբ սկսեցին զարգանալ գիտական ​​հետազոտությունները նավթաքիմիական և ծանր օրգանական սինթեզի բնագավառում։ Ամբիոնի մեթոդական աշխատանքում մեծ ներդրում են ունեցել դոցենտներ Մ.Գ.Սաֆարովը, Դ.Մ.Տորիկովը, Ռ.Վ.Ֆասխուտդինովան, Ա.Ի.Նայմուշինը։ Դոցենտ Մ. Այս ոլորտում թեկնածուական և դոկտորական ատենախոսություններ պաշտպանել են Դ.Լ.Ռախմանկուլովը, Ու.Բ.Իմաշևմը, Է.Ա.Կանտորը, Ս.Ս.Զլոցկին և այլք։

Անհնար է չնկատել համալսարանի ամենահին լաբորանտներից մեկի՝ Տ.Վ.Գրիգորիևայի, լաբորատորիաների ղեկավարներ Ռ.Տ.Զինատուլինի և Ի.Ն.Գիլմանովի, ավագ լաբորանտներ Է.Է.Սուխարևայի մեծ ներդրումը օրգանական քիմիայի լաբորատոր սեմինարի կազմակերպման գործում։ երկար տարիներ աշխատել է ամբիոնում՝ Ռ.Ա.Բիկիմբետով, Գ.Դ.Վորշև։

IN 1981 ամեն տարի ամբիոնի վարիչ է ընտրվում պրոֆեսոր Ուրալ Բուլատովիչ Իմաշև. Ֆիզիկական և օրգանական քիմիայի ամբիոնների միաձուլումից հետո պրոֆեսոր Ու. Բ. Իմաշևը շարունակեց ղեկավարել ամբիոնը: Նրա ժամանումով ակտիվացել են ծանր նավթային հումքի մշակման հեռանկարային տեխնոլոգիաների հետազոտական ​​աշխատանքները։ Այս ուղղության զարգացումն ու ընդլայնումը հանգեցրեց գիտական ​​դպրոցի ստեղծմանը, որի արդյունքները ալիքային հանքավայրում նավթի մնացորդների վերամշակման նոր, անօրինակ տեխնոլոգիաներ էին։ Մշակվել են տարբեր ֆունկցիոնալ փոխարինված մոնո-, դի- և տրիթիոկարբոնատների սինթեզի բնօրինակ մեթոդներ՝ սկսած ածխածնի սուլֆիդից և դիսուլֆիդից։ Ուսումնասիրվել են դրանց հատկությունները և փոխակերպումները տարբեր քիմիական ռեակցիաներում։ Օրգանական ծծմբային թեմաներով ամբիոնում պաշտպանվել է 3 թեկնածուական ատենախոսություն (Ռ. Ֆ. Մավլյուտով, Ն. Տ. Չանիշև, Ռ. Ֆ. Իշտեև)։ Ամբիոնի գիտական ​​ներուժում որոշակի ներդրում է ունեցել դոցենտ Ս.Մ. Կալաշնիկովը ացետալների և ծծմբի օքսիդի ածանցյալների սինթեզի մասին. Բաժանմունքի գիտական ​​ներուժը նկատելիորեն աճել է պրոֆեսոր Է.Մ.Կուրամշինի ժամանումով: Կինետիկ ուղղություն է մշակել ացետալների քիմիայի ուսումնասիրության մեջ։ Պրոֆեսոր Է.Մ. Կուրամշինը ղեկավարում է աշխատանքը օրգանական միացությունների օքսիդատիվ փոխակերպումների, ինչպես նաև քիմիական ռեակցիաների կինետիկայի և մեխանիզմի ոլորտում: Վերջին հինգ տարիների ընթացքում վարչությունն ավարտել է 1800 հազար ռուբլի արժողությամբ հետազոտություն:

Դոցենտ Ա.Ի.Նայմուշինի կողմից մշակված սխեմաները ներմուծվել են օրգանական քիմիայի լաբորատոր դասարաններում: Պրոֆեսոր Է.Մ. Կուրամշինը հրատարակեց մեթոդաբանական առաջարկություններ ֆիզիկական և կոլոիդային քիմիայում լաբորատոր աշխատանքի համար՝ օգտագործելով հոսքային աղյուսակը և ֆիզիկական քիմիայի խնդիրների գիրքը: Պրոֆեսոր Է.Մ.Կուրաշինը, դոցենտներ Օ.Պ.Ժուրկինը և Օ.Բ.Զվորիգինան հրապարակեցին ֆիզիկական քիմիայի վերաբերյալ լաբորատոր աշխատաժողով:

Պրոֆեսոր Ու. Բ. Իմաշևը հրատարակել է «Օրգանական քիմիայի հիմունքները» դասագիրքը - Մ.: Կոլոս, 2011 թ. - P.-464 p. և «Օրգանական քիմիայի լաբորատոր սեմինար» - Ufa: USNTU, 2009.-236p. Դոցենտ Ս. Դոցենտ Օ.Պ.Ժուրկինի հետ համահեղինակությամբ հրատարակվել է «Օրգանական միացությունների վերլուծության ֆիզիկական և քիմիական մեթոդներ» դասագիրքը Ufa: - USNTU, 2009. - 211 p.

Անցած հինգ տարիների ընթացքում ամբիոնի ուսուցիչներն ու աշխատակիցները հրատարակել են 12 դասագիրք և ուսումնական ձեռնարկ, 7 մենագրություն, 135 գիտական ​​հոդված, ստացել 19 արտոնագիր, 3 դրամաշնորհ։