نظرية القوة الحيوية

منذ آلاف السنين والعلماء يحاولون اكتشاف ما الذي يفصل بين الكائنات الحية والجماد غير الحي؟ كانت هناك تعريفات كثيرة ظلت تتغير على مدار السنين، حيث تم استخدام الكائنات الحية في مرحلة ما لتعريف المركبات العضوية وغير العضوية، فيما يسمى نظرية القوة الحيوية theory force Vital.

نظرية القوة الحيوية

– اعتقدت نظرية القوة الحيوية (Vital force theory) أن الكائنات الحية قادرة على إنشاء مركبات عضوية من مركبات غير عضوية باستخدام القوة الحيوية، وهذه كانت الطريقة الوحيدة للحصول على المركبات العضوية.

عيوب نظرية القوى الحيوية

تم إيقاف إجراء المزيد من البحوث حول المركبات العضوية بناءً على نظرية القوة الحيوية، وذلك بسبب اعتقاد العلماء بأنهم لا يستطيعون تصنيع تلك المركبات، وأنها تم صنعها بواسطة قوة الخالق.

مؤسس نظرية القوة الحيوية

يعتبر يونس جاكوب برزيليوس، عالم الكيمياء السويدي، من الذين ساهموا في وضع أسس رموز الكيمياء الحديثة. كما كان أحد مؤسسي علم الكيمياء الحديثة، بالاشتراك مع العالمين أنطوان لافوازييه وجود دالتون.

يعود الفضل إليه في اكتشاف بعض العناصر الكيميائية التي كانت غير معروفة من قبل، مثل السيريوم والثوريوم والسيلينيوم والسيليكون.

مبادئ نظرية القوة الحيوية

يعود تأسيس نظرية القوة الحيوية إلى يونس برزيليوس Jöns Jacob Berzelius عام 1815م، وأرسى ثلاث مبادئ لها

1. لا يمكن تصنيع المركبات العضوية من المركبات غير العضوية في المختبر.
2. يتطلب تخليق المركبات العضوية توفر قوى حيوية.
3. القوة الحيوية موجودة فقط في الكائنات الحية التي خلقها الله.

تأثير نظرية القوة الحيوية على الكيمياء العضوية

أحدثت نظرية القوة الحيوية انتكاسة خطيرة في تطور الكيمياء العضوية، إذ ثبت استحالة تصنيع المركبات العضوية في المختبر، وبالتالي لم تتمكن الكيمياء العضوية من التقدم والازدهار لفترة طويلة.

سبب فشل نظرية القوة الحيوية

أثبت الكيميائي الألماني فريدريك فوهلر Wohler Friedrich فشل نظرية القوة الحيوية، حيث كان أول من صنع مادة اليوريا العضوية Urea وهي إحدى مكونات البول، بتسخين مادة غير عضوية Cyanate Ammonium سيانات الأمونيوم NH4CL عام 1828.

• عند التسخين عند درجة حرارة 60 مئوية، يتكون مركب اليوريا العضوي.
• NH4Cl – كلوريد الأمونيوم، مركب غير عضوي، يمكن تحضيره في المختبر.
• KCNO مركب ثيوسيانات البوتاسيوم، غير العضوي.
• NH4CNO هو مركب وسطي لثيوسيانات الأمونيا، عند تسخينه إلى درجة حرارة 60، نحصل على اليوريا.
• H2NCONH2 مركب اليوريا العضوي.
• يعتقد أن المركبات العضوية قد تم الحصول عليها من الكائنات الحية مثل النباتات والحيوانات.

استخدام مادة اليوريا العضوية

تستخدم مادة اليوريا العضوية في إنتاج الأسمدة الأزوتية، والتي تعد أحد أهم مصادر النيتروجين للتربة الزراعية، وتتمثل طريقة حساب قيمة هذا النوع من الأسمدة في تحديد كمية النيتروجين الواردة بها.

نظرية فوهلر لتحضير مركب عضوي

كان العلماء في المراحل الأولى للكيمياء العضوية يعتقدون أن المركبات العضوية تتكون فقط من الكائنات الحية مثل النباتات والحيوانات، وهذه النظرية تسمى نظرية القوة الحيوية، وظلت هذه النظرية سائدة لسنوات عديدة.

جاء العالم الكيميائي فريدريك فوهلر Wohler Friedrich الذي قام بتحضير اليوريا من سيانيد الأمونيوم الغير عضوي، وعن طريق إثبات نظرية فوهلر Wohler Friedrich تم تغيير مسار الكيمياء العضوية تماما، وبعد ذلك تم تصنيع العديد من المركبات العضوية في المختبر، وبذلك تم رفض نظرية القوة الحيوية.

إثبات فشل النظرية الحيوية لبرزيليوس

بعد تحضير اليوريا تمكن العلماء من تحضير العديد من المركبات العضوية داخل المعمل، وقد تمكن العالم هيرمان كولبي Kolbe Herman من تحضير حمض الخليك الذي يعتبر من مركبات الكربوكسيل العضوية.

تمكن العالم مارسيلين بيرثيلو Berthelot Marcelin من ابتكار طريقة لتحضير الميثان CH4 والأستيلين C2H2 وهما من الغازات العضوية، وبذلك قدم الدليل على فشل نظرية القوى الحيوية، وأظهر أنه يمكن تحضير المركبات العضوية داخل المعمل، وكان ذلك مفتاحًا لاكتشاف العديد من العلوم الحديثة.

ما أصل كلمة عضوي

تشير أصل كلمة عضوي إلى الحياة، حيث تم استخدام مصطلح عضوي لوصف المواد التي تأتي من مصدر نباتي أو حيواني، وكان لافوازييه أول من أظهر أن الكربون هو العنصر الأساسي في المركبات العضوية.

في عام 1685، قام نيكولاس ليمري بتصنيف جميع المواد المعروفة بناءً على أصلها، سواء كانت نباتية أو حيوانية أو معدنية، لكن مع زيادة المعرفة، اختفى التمييز تدريجياً بين النباتات والحيوانات، وكان يُطلق عليهم مصطلح المواد العضوية.

تشمل المركبات العضوية الهيدروكربونات ومشتقاتها، ولذلك فإن رابع كلوريد الكربون ليس هيدروكربونًا، بل هو مركب عضوي، لأنه مشتق من ميثان الهيدروكربون، ويتم ذلك بواسطة تفاعل الاستبدال حيث يتم استبدال أربع جزيئات من الكلور في وجود ضوء الشمس.

دراسة المركبات العضوية وغير العضوية

تظل أساسيات الكيمياء العضوية وغير العضوية كما هي، لكن هناك بعض الاختلافات في بعض النقاط

1. تشارك العناصر التالية فقط من بين 105 عنصر في الجدول الدوري في تكوين المركبات العضوية، وهي عددها 4 ملايين:

• O2 جزيء غاز الأكسجين.
• Cعنصر الكربون.
• H2 جزيء غاز الهيدروجين.
• N2 جزيء غاز النيتروجين.
• S عنصر الكبريت.
• Pعنصر الفسفور.
• F2 جزيء غاز الفلور، هالوجين.
• CL2 جزيء غاز الكلور، هالوجين.
• I2 جزيء عنصر اليود، هالوجين.

1. تتواجد معظم المركبات العضوية على شكل سوائل أو غازات، ولكن توجد أيضًا مواد صلبة، ولذلك فهي قابلة للذوبان في الأملاح العضوية.
2. لديهم درجة انصهار منخفضة ونقاط غليان أقل من تلك المركبات غير العضوية.
3. معظم المركبات العضوية ملونة.
4. يتميز معظم المركبات العضوية برائحتها الخاصة، على عكس المركبات غير العضوية
5. مثل الكحول (رائحة كحولية) والألدهيدات (رائحة الفواكه).
6. المركبات العضوية هي مركبات تساهمية غير قطبية، نظرًا لارتباط ذراتها بروابط تساهمية.

الكيمياء العضوية

تعتبر الكيمياء العضوية فرعًا من فروع علم الكيمياء، وهي تختص بدراسة بنية مركبات الكربون والهيدروجين، وخواصها، وتركيباتها، وتفاعلاتها، وكيفية تحضيرها، والتي قد تحتوي على عناصر أخرى مثل الأكسجين والنيتروجين.

تم اختيار تعريف غير صحيح للكيمياء العضوية بطريقة خاطئة، حيث تم الاعتماد على أن هذه المركبات تنتمي دائمًا إلى العمليات الحيوية في الكائنات الحية، مثل تكوين النشا والجلوكوز. وتم التعامل مع هذه المركبات في فرع من فروع الكيمياء العضوية يعرف باسم الكيمياء الحيوية.

أهمية الكيمياء العضوية

تلعب الكيمياء العضوية دورًا هامًا في حياتنا اليومية، حيث تصبح الحياة المعيشية مستحيلة بدون الكيمياء العضوية، وتوجد المركبات العضوية في العديد من المنتجات مثل:

1. الغذاء: تتألف الغذاء أساسًا من مركبات عضوية.
2. الملابس: تتألف الألياف المستخدمة في الملابس من مركبات عضوية.
3. الأدوية: تحتوي الأدوية على مركبات عضوية مثل المسكنات.
4. بالإضافة إلى الاستخدامات الأخرى مثل المتفجرات والمبيدات الحشرية، تستخدم هذه المركبات في الصناعات التي تحتاج إلى المركبات العضوية.

مصادر المركبات العضوية

كانت أعضاء الكائنات الحية في الماضي المصدر الأساسي للمركبات العضوية، ومن هنا جاءت كلمة “العضوية” لتصف هذه المركبات.

يُعَدّ النفط والفحم الحجري الآن من أهم مصادر المركبات العضوية.

ومن خلال استعراض نظرية القوة الحيوية theory force Vital للعالم جاكوب برزيليوس نجد أنها بنيت على أساس خاطئ، وهو أن الكائن الحي هو المصدر الوحيد للمركبات العضوية، حتى جاء العالم الكيميائي فريدريك فوهلر Wohler Friedrich ووضع النظرية الصحيحة وهي إمكانية تصنيع مركبات عضوية من أخرى غير عضوية.