Chimia organica este o stiinta provocatoare, creativa, a carei varsta moderna incepe in secolul al XIX-lea si in interiorul careia se pot deschide constant noi perspective, niciodata epuizate. Este o ramura a chimiei, care se ocupa cu studierea structurii, proprietatilor si a reactiilor compusilor care contin, in principal, carbon, dar si hidrogen, oxigen, azot, halogeni (clor, fluor, brom, iod), siliciu, fosfor, sulf, magneziu, potasiu, cobalt, zinc, plumb etc. Denumirea de chimie organica atesta existenta legaturii foarte puternice cu organismul uman, dar, in afara de ADN, peptide, proteine, enzime, compusii organici sunt peste tot in jurul nostru, aflandu-se, de cele mai multe ori, in centrul cresterii economice a unui stat, in industrii precum cea a cauciucului, a plasticului, a produselor farmaceutice, a detergentilor, carburantilor, vopselurilor si in industria agrochimica.
Fundamentele unor stiinte de granita, precum biochimia, biotehnologia sau, pe de alta parte, ale medicinei, sunt date de chimia organica si de rolul produsilor chimici in diferitele procese ale vietii. Majoritatea materialelor moderne, ultraperformante, sunt alcatuite, cel putin in parte, din compusi organici. In mod categoric, aceasta ramura a chimiei este vitala in mentinerea standardelor actuale ale vietii pe pamant. Chimistii organici sunt prezenti in industrii extrem de diferite, lucrand in cadrul unor proiecte care tin fie de cercetarea fundamentala, fie de dezvoltarea efectiva a produselor. In industria farmaceutica, unde chimia organica detine resursele in ceea ce priveste numeroasele produse folosite astazi, pentru a lupta impotriva maladiilor, drumuri nebanuite pot sa porneasca, de exemplu, de la structura unei molecule preluata din natura (un antibiotic complex, un agent antitumoral sau un hormon de inlocuire, asa cum este cazul insulinei) si care se poate modifica, in scopul potentarii activitatii sale, reducandu-se efectele adverse s.a.m.d.
Pana la jumatatea secolului al XIX-lea, chimia organica s-a limitat la substantele extrase din organismele vii. Se credea, la vremea respectiva, ca, in corpul a tot ceea ce este viu, se afla o “forta vitala”, care le diferentiaza pe acestea de substantele minerale si care explica de ce intre organic si anorganic exista asa mari diferente. Alchimistii, cautand elixirul tineretii si piatra filozofala, capabila sa transforme metalele ordinare in aur, faceau tot felul de experiente, in care amestecau tot ce gaseau, dar faceau deosebirea intre substantele anorganice – sulf, salpetru (azotat de sodiu) – si cele provenite din organisme vii – viscere de peste, venin de sarpe etc.
Teoria “fortei vitale” este abandonata din momentul in care, in anul 1828, chimistul de origine germana, Friedrich Wohler uimeste intreaga lume prin folosirea in laborator a cianatului de amoniu – NH4OCN pentru sintetizarea ureei – H2NCONH2, substanta organica prezenta in urina animalelor. Aceasta descoperire fundamentala marcheaza inceputul chimiei organice moderne. In deceniile urmatoare, chimistul francez Marcelin Berthelot realizeaza sinteza si altor compusi (alcool metilic, metan, acelilena, benzen), expunandu-si ideile in cartea “Chimia organica bazata pe sinteza” (1860). Pana in prezent, au fost sintetizati peste un milion de compusi organici, putini dintre acestia gasindu-se si in natura. Masele plastice, textilele, mancarurile, colorantii, parfumurile contin compusi organici.
Carbonul, impreuna cu oxigenul si un element de natura metalica duce la formarea carbonatilor, asa cum sunt carbonatul de calciu (varul), carbonatul de sodiu (sifonul) etc. Anumite metale pot reactiona cu acesti compusi pentru a forma alti compusi, esentiali in industrie, asa cum sunt carbidul, carbidul siliconat sau un abraziv foarte puternic, care poarta numele de carborundum, carbidul de tungsten, folosit in explorarile de roca, datorita faptului ca este un element extrem de rezistent. Numarul mare de compusi, in pofida faptului ca elementele de baza sunt putine, se explica prin capacitatea carbonului de a forma legaturi covalente, foarte puternice, atat intre moleculele sale, cat si cu ceilalti compusi, generand molecule de diverse marimi, mai ales, macromolecule. Polietilena, de exemplu, are un numar urias de atomi inlantuiti.
Tehnologia actuala ofera posibilitatea descoperirii unor materiale organice noi, pe baza utilizarii instrumentelor avansate, ca rezonanta magnetica nucleara, cromatografia gazoasa sau lichida, spectrul infrarosu, razele ultraviolete si spectroscopia directa. Majoritatea instrumentelor folosite de catre chimisti sunt controlate de un computer, in timp ce modelarea moleculelor complexe necesita capacitati de modelare 3D computerizata, pentru a vizualiza domeniile care necesita modificari sintetice.
Analiza chimica permite cunoasterea naturii si a numarului atomilor prezenti intr-un compus, precum si pozitia pe care atomii o ocupa intr-o molecula. Izomerii, de exemplu, elemente ale chimiei organice, sunt clasificati ca fiind izomeri structurali, care prezinta acelasi numar de atomi in fiecare element si aceeasi greutate moleculara, dar difera prin dispozitia atomilor in molecula. Exista doi compusi cu formula C2H6O – unul este etanolul (cunoscut si sub denumirea de alcool etilic, extrem de toxic, care duce la orbire prin consumare accidentala), dar si dimetil eter, un eter gazos, incolor. Printre proprietatile diferite ale celor doua substante se numara faptul ca etanolul are punctul de fierbere la 78.5 grade Celsius si punctul de inghet la -117 grade Celsius, in timp ce dimetil eterul are punctul de fierbere la -25 de grade Celsius, iar cel de inghet la -138 grade Celsius. Etanolul si dimetil eterul sunt izomeri datorita diferentei in legarea atomilor care intra in alcatuirea lor.
In biologie, chimia organica a facut posibile progrese spectaculoase, prin descoperirea structurii acizilor nucleici, a vitaminelor, hormonilor si proteinelor.
Tendinte actuale in chimia organica
Cercetatorii de la CEA (Cercetarea Energiei Atomice) au anuntat, in 2012, punerea la punct a unei noi tehnologii (nano-tehnologii), care sa faciliteze reactii chimice inedite, intr-un timp foarte scurt (1000 de experiente pe zi), din care sa fie retinute acele rezultate care ar putea conduce la obtinerea unui produs nou. Pentru crearea unor astfel de oportunitati, se amesteca, in mici cantitati, multe substante (de ordinul miilor) care pot interactiona, iar hazardul va da la iveala compusi necunoscuti. Aceasta idee inedita a celor de la CEA – un fel de “alchimie” moderna – le-a fost inspirata de faptul ca multe descoperiri, in chimia organica, s-au facut din intamplare – nylon-ul, penicilina, teflon-ul, diversi coloranti etc. Principiul este, asadar, al “hazardului fortat” (forced serendipit). Rezultate incurajatoare s-au obtinut deja pentru cupru (ca metal catalizator) si pentru reactia de desulfuralizare.
