尿素是有机物吗(有机物主要有哪些)

尿素的人工合成:打破了生命与无生命的界限

中学化学把除去一氧化碳、二氧化碳、氰化物等含碳的化合物统称为有机物,意思是“有生机的物质”。之所以把这些物质称为“有机”,其实是来源于漫长的历史中人们的一些错误认识。追其溯源,来源于西方历史上的一种叫做“二元论”的东西。这是个什么东西呢,上升到哲学高度,就是说:精神是精神,物质是物质,二者根本就是两种东西。物质是没有精神的灵性的,精神完全独立于物质,比如人的灵魂,都是用这东西来解释的。这种思想的集大成者是法国哲学家笛卡尔。

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笛卡尔

二元论在化学上的体现就是“生命力学说”。在18世纪后期到19世纪初,化学界普遍流行一种观点,即有机物是有机体、主要是动植物通过特殊的生命力(又称“活力”)制造出来,化学实验室能合成无机物,但只能将有机物转化为新的有机物,而不能用无机物制造出有机物。生命之所以有活力,原因在于生命中存在有含有生命力的物质,化学家的责任就是要研究有机物质如何产生“生命力”,以及这种“生命力”是如何转化的。在那个年代里,无机物质被大量合成出来,但是有机物却只能从动植物中提取,原因就在于当时大家认为:要想从无机物质合成有机物质,那是不可能的。

当时持有这种观点的代表人物就是瑞典大科学家贝采里乌斯,被称为“有机化学之父”,他第一个提出了“有机化学”的说法,而且他还指出:有机物也遵守“定组成定律”。也就是说,有机物发生化学反应不会掉一个原子,也不会凭空多出来一个原子,符合物质不灭定律。

无意中打破这个界限的科学家,就是德国科学家弗里德里希·维勒(Friedrich Wöhler,1800~1887)。有人发现可以从染料“普鲁士蓝”中提取出两种物质,其中一种物质是铁。1782年,瑞典科学家卡尔·舍勒分离证明另一种物质为氢氰酸。1820年,在马堡大学学医维勒开始研究氰化物,并且发表了一篇小论文。之后,弗勒一直在进行氰化物的研究。最早证明了氰酸就是氢、碳、氮、氧的化合物。紧接着,他又制取了氰酸钾(AgCNO)、氰酸银(AgCNO)这些氰酸盐。

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维勒

1824年,维勒试图用最简便的方法制取氰酸铵。当氰酸和氨这两种无机物进行化合时,却合成出现了一种白色结晶物。这种白色结晶既不像氰酸铵,也不具有氰酸铵所具有的性质。当这种晶体用酸处理时,不会产生氢氰酸。它与碱作用时也未发现氨的痕迹。经过多次重复,结果都是如此。他还发现,用氯化铵溶液处理氰酸银并进行加热,也可以得着这种结晶。或用氨水处理氰酸铅,在分离掉氢氧化铅沉淀以后也能获得这种白色结晶,而且得到的产物更加纯净。并且用这三种方法得到的固体结晶相同。

这种白色结晶物质到底是什么呢?经过仔细的研究,维勒发现这种结晶具有有机化合物的性质。一开始他认为这是一种生物碱,但是这种物质又没有生物碱的典型反应,而是与普洛斯和普劳特所描述的尿素的性质一样。于是,维勒将自己合成的白色结晶物质与从尿中提炼出来的尿素相比较,结果发现它们是同种物质。经过了4年的仔细研究,维勒终于意识到原来他在做了一个伟大的发现。因为他知道,尿素属于有机化合物,而他是用无机物——氰酸和氨制造尿素。

1828年2月22日,维勒给老师,瑞典化学家贝采利乌斯(Berzelius)写了一封信,信中他汇报了他未依靠肾脏和任何动物人工合成了尿素。这是人类历史上第一次用无机物合成了有机物。维勒这个从小在家做电化学实验,将自己的亲妹妹击伤的熊孩子,因为爱好科学发现没少被父母臭骂,还好最后修成正果,在化学史上留下自己的名字。

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尿素溶剂

尿素的人工合成开始动摇了生命力论的基础,但是还有不少化学家提出,氰酸和氨本身虽然都是无机化合物,但是他们却都是从有机化合物合成或提取出来的。因此,从这个意义上来说,尿素的人工合成仍然没有能够完全摆脱动植物有机体及生命力的范畴。

尿素的人工合成,可否认为是从无机物制备有机物的一个范例呢?到了1845年,德国化学家柯尔伯利用木炭,硫磺,氯气和水为原料合成的醋酸这个典型的有机物。这个合成反应分成五步,第一步,木碳和硫发生化合反应生成二硫化碳(C+2S=CS₂)。第二步,二硫化碳和氯气在铁催化下生成四氯化碳和二氯化二硫(2CS₂+4Cl₂=C₂Cl₄+2S₂Cl₂)。第三步,加热四氯化碳生成四氯化二碳和氯气(2CCl4=C₂Cl₄+3Cl₂)。第四步,四氯化二碳与氯气和水反应生成三氯代乙酸和盐酸(C₂Cl₄+Cl₂+2H₂O→CCl<₃COOH+3HCl)。第五步,三氯代乙酸和氢气反应生成醋酸和氯化氢(CCl₃COOH+3H₂→CH₃COOH+3HCl)。

紧接着,科学家又人工合成了酒石酸(葡萄里含有它)、柠檬酸(存在于柠檬汁与桔子汁里)、琥珀酸(存在于葡萄里)、苹果酸(许多未成熟的水果里含有它)……在 1854 年,人们还用甘油和脂肪酸人工合成了油脂。人们终于意识到:有机物也是一种普通的物质,根本没有什么“生命力”在里面,“生命力学说”终于破产了!

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