그리고 H2와 같은 매우 안정적인 기본 분자의 존재는 정말 당혹스러웠습니다. 무엇이 두 개의 동일한 원자를 서로 강하게 끌어당기는 근거가 될 수 있었을까요? 스위스의 위대한 화학자 알프레드 베르너와 같은 일부 과학자들은 구조-유기 이론과 이온 이론의 조합을 사용하여 배위 화합물로 알려진 복잡한 무기 물질의 구조를 훌륭하게 설명하는 계획을 개발했습니다. 다른 사람들은 전자의 발견에서 힌트를 얻곤 했습니다. 일찍이 1902년, 영국의 물리학자 J.J. 톰슨, 베르너, 램지와 레일리의 희유기체에 대한 연구를 고려하여 루이스는 사적으로 외부 전자가 있는 입방정계 원자를 묘사하는 간단한 스케치를 그렸습니다. 그러나, 러더퍼드와 보어가 원자의 핵 이론을 초기에 개발한 후에야 루이스의 아이디어가 빛을 발했습니다. (동시에 그리고 독립적으로 독일의 물리학자 발터 코셀도 비슷한 이론을 발표했습니다.) 루이스는 화학 결합이 결합하는 원자들 사이에서 공유되는 한 쌍의 전자로 구성된다고 제안했습니다. 전자를 동등하게 공유함으로써(미국의 물리화학자 어빙 랭무어가 곧 공유 결합이라고 부르는 것을 형성함) 각 원자는 외부 전자 껍질을 완성하고 따라서 안정성을 얻을 수 있었습니다. 루이스는 보통 완전한 외부 껍질은 8개의 전자를 포함한다고 생각했습니다. 이것이 옥텟 규칙이었고, 이것은 멘델레예프의 주기율이 종종 8의 배수로 나오는 이유를 설명하는 데 도움이 되었습니다. 루이스-코셀-랑뮤어 전자 원자가 이론(1916–23)은 매우 불완전했지만, 더 많은 발전을 위해서는 비범하게 효과가 있었고, 그 본질적인 요소들은 수십 년 동안 살아남았습니다. 1922년 보어는 소위 K, L, M, N 껍질의 전자 배열을 제안했습니다. 그 이론은 곧 보어, 독일 물리학자 베르너 하이젠베르크, 오스트리아 물리학자 에르빈 슈뢰딩거 등이 이룬 양자역학의 발전을 깨뜨리면서 수정되었습니다. 1927년 취리히, 프리츠 런던, 발터 하이틀러에서 슈뢰딩거와 함께 작업한 두 명의 독일 연구원은 최초의 화학계인 수소 분자의 양자역학적 처리를 만들었습니다. 미국의 물리화학자 리누스 파울링(다른 미국인 존 슬레이터와 함께)은 이 접근법을 그가 화학결합을 이해하는 원자가 결합법이라고 부르는 방법으로 독자적으로 발전시켰습니다. 다양한 전자껍질의 오비탈은 수학적으로 '하이브리드화'되어 실제로 화학화합물에서 관찰되는 방향결합을 유도할 수 있었습니다. 파울링은 또한 특히 방향족 화합물을 이해하는 데 양자역학적 공명 효과를 광범위하게 활용했습니다. 이 모든 것은 그의 고전소설 '화학결합의 본질'(1939)에 요약되어 있습니다. 분자궤도법이라고 불리는 화학결합을 이해하는 대안적인 양자역학적 방법은 미국의 화학자 로버트 멀리켄과 독일의 물리학자 프리드리히 훈트에 의해 개발되었습니다. 수학적으로 더 복잡하지만, 이 접근법은 파울링의 접근법을 대체했습니다. 어쨌든 루이스와 보어 이래로 모든 화학반응과 모든 화학결합은 참여하는 원자의 외부 전자껍질, 즉 원자가 전자를 포함한다고 이해되어 왔습니다. 유기화학자들도 전자 아이디어를 자신들의 이론에 접목시켰습니다. 1920년대 당시와 이후의 쓰라린 라이벌이었던 영국인 로버트 로빈슨과 크리스토퍼 잉골드는 화학 반응 과정에서 전자쌍을 재배열하는 데 집중함으로써 유기 반응 메커니즘의 전자 이론을 개발하는 데 앞장섰습니다. 이는 화학자들이 이전에는 불가능했던 방식으로 반응의 친밀한 세부 사항을 이해할 수 있게 해주었을 뿐만 아니라 다양한 화학 환경에서 유기 화합물의 반응성을 성공적으로 예측할 수 있게 해주었습니다. 유기 물질에 적용된 다른 양자역학 연구는 반응의 동역학, 산과 염기의 성질, 화합물을 이해하는 도구적 방법과 결합하여 물리적 유기 화학이라는 전문 분야를 잘 발전시켰습니다. 생화학, 고분자 및 기술: 물론 유기화학은 물리학과 물리화학의 방향으로만 볼 것이 아니라 더 본질적으로 생물학의 방향으로 바라봅니다. 생화학은 식물과 동물에서 유래한 물질을 연구하는 것에서 시작됐습니다. 약 1800년경에는 그런 물질들이 많이 알려졌고, 화학은 생리학의 생물학적 기능 이해를 돕기 시작했습니다. 식품의 주요 화학 범주인 단백질, 지질, 탄수화물의 본질은 금세기 전반부터 연구되기 시작했습니다. 금세기 말에 이르러 효소의 유기 촉매 역할이 명확해졌고, 아미노산은 단백질의 구성 요소로 인식되었습니다. 독일의 뛰어난 화학자 에밀 피셔는 많은 탄수화물과 단백질의 본질과 구조를 결정했습니다. 폴란드 태생의 미국 생화학자 카시미르 펑크와 영국 생화학자 프레드릭 홉킨스가 각각 독립적으로 비타민을 발견했다는 발표는 생화학과 인간 영양학 모두에 혁명을 일으켰습니다. 점차 중간 대사의 세부 사항, 즉 몸이 영양 물질을 에너지, 성장, 조직 복구에 사용하는 방식이 밝혀졌습니다. 아마도 이런 종류의 연구의 가장 대표적인 예는 1930년대에 독일 태생의 영국 생화학자 한스 크렙스가 트리카르복실산 회로, 즉 크렙스 회로를 확립한 것일 것입니다. 하지만 20세기 생화학의 역사에서 가장 극적인 발견은 확실히 1953년 미국의 유전학자 제임스 왓슨과 영국의 생물물리학자 프랜시스 크릭이 밝힌 DNA의 구조, 즉 이중나선으로 유명한 것입니다. 유전자 코드를 통합하는 분자에 대한 새로운 이해는 화학과 생물학 사이의 필수적인 연결고리를 제공했는데, 이 연결고리에는 많은 트래픽이 계속해서 흐르고 있습니다. 암호를 만드는 개별 "글자", 즉 아데닌, 구아닌, 시토신, 티민이라는 네 개의 뉴클레오티드는 한 세기 전에 발견되었지만, 20세기 말에서야 DNA를 구성하는 유전자에 있는 이 글자들의 순서가 일괄적으로 결정될 수 있었습니다. 2000년 6월, 미국 메릴랜드주 록빌에 있는 민간 회사인 셀레라지노믹스와 공적 자금을 지원하는 인간 게놈 프로젝트의 대표자들은 동시에 인간 게놈에 있는 30억 개 이상의 뉴클레오티드의 독립적이고 거의 완전한 염기서열 분석을 발표했습니다. 그러나 두 그룹은 이 기념비적인 업적이 더 넓은 관점에서 보면 출발선까지의 경주의 끝일 뿐이라고 강조했습니다.
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