Органічні речовини

Матеріал з Вікіпедії – вільної енциклопедії

Перейти до навігації Перейти до пошуку
Метан , CH 4 ; одна з найпростіших органічних речовин

Органічні сполуки , органічні речовини - речовини, що відносяться до вуглеводнів або їх похідних, тобто це клас хімічних сполук , що об'єднує майже всі хімічні сполуки , до складу яких входить вуглець [1] (за винятком карбідів , вугільної кислоти , карбонатів , деяких оксидів). роданідів , ціанідів ).

Органічні сполуки рідкісні в земній корі, але мають велику важливість, тому що всі відомі форми життя засновані на органічних сполуках. Такі речовини часто включені в подальший кругообіг життя, як, наприклад, органічні речовини грунту (до речі, річна продукція біосфери становить 380 млрд. т) [2] . Основні дистиляти нафти вважаються будівельними блоками органічних сполук [3] . Органічні сполуки, крім вуглецю (C), найчастіше містять водень (H), кисень (O), азот (N), значно рідше сірку (S), фосфор (P), галогени ( F , Cl , Br , I ) , бор (B) та деякі метали (порізно або в різних комбінаціях) [4] .

Історія

Назва органічні речовини з'явилося на ранній стадії розвитку хімії за часів панування віталістичних поглядів , що продовжували традицію Аристотеля та Плінія Старшого про поділ світу на живе та неживе. У 1807 році шведський хімік Якоб Берцеліус запропонував назвати речовини, що отримуються з організмів, органічними, а науку, що їх вивчає, — органічною хімією. Вважалося, що з синтезу органічних речовин необхідна особлива «життєва сила» ( лат. vis vitalis ), властива лише живому, і тому синтез органічних речовин з неорганічних неможливий. Це уявлення було спростоване Фрідріхом Велером , учнем Берцеліуса, в 1829 шляхом синтезу «органічної» сечовини з «мінерального» ціанату амонію, проте розподіл речовин на органічні і неорганічні збереглося в хімічній термінології і до цього дня.

Кількість відомих органічних сполук становить понад 186 млн. Таким чином, органічні сполуки є найбільшим класом хімічних сполук . Різноманітність органічних сполук пов'язана з унікальною властивістю вуглецю утворювати ланцюжки з атомів, що обумовлено високою стабільністю (тобто енергією ) вуглець-вуглецевого зв'язку . Зв'язок вуглець-вуглець може бути як одинарним, так і кратним - подвійний , потрійний . При збільшенні кратності вуглець-вуглецевий зв'язок зростає її енергія, тобто стабільність, а довжина зменшується. Висока валентність вуглецю - 4, а також можливість утворювати кратні зв'язки , дозволяє утворювати структури різної розмірності (лінійні, плоскі, об'ємні).

Класифікація

Основні класи органічних сполук біологічного походження - білки , ліпіди , вуглеводи , нуклеїнові кислоти - містять, крім вуглецю, переважно водень , азот , кисень , сірку та фосфор . Саме тому «класичні» органічні сполуки містять насамперед водень , кисень , азот і сірку – незважаючи на те, що елементами , що становлять органічні сполуки, крім вуглецю можуть бути практично будь-які елементи.

Сполуки вуглецю з іншими елементами становлять особливий клас органічних сполук - елементоорганічні сполуки . Металоорганічні сполуки містять зв'язок метал- вуглець і становлять великий підклас елементоорганічних сполук.

Характерні властивості

Існує кілька важливих властивостей, що виділяють органічні сполуки в окремий, ні на що не схожий клас хімічних сполук.

  • Органічні сполуки зазвичай являють собою гази, рідини або легкоплавкі тверді речовини, на відміну від неорганічних сполук, які здебільшого є твердими речовинами з високою температурою плавлення.
  • Органічні сполуки переважно побудовані ковалентно , а неорганічні сполуки — іонно .
  • Різна топологія утворення зв'язків між атомами, що утворюють органічні сполуки (насамперед, атомами вуглецю), призводить до появи ізомерів - сполук, що мають один і той самий склад і молекулярну масу, але мають різні фізико-хімічні властивості. Дане явище носить назву ізомерії .
  • Явище гомології - існування рядів органічних сполук, у яких формула будь-яких двох сусідів ряду ( гомологів ) відрізняється однією і ту ж групу - гомологічну різницю CH 2 . Цілий ряд фізико-хімічних властивостей у першому наближенні змінюється симбатно (захід схожості залежностей у математичному аналізі) у процесі гомологічного ряду. Ця важлива властивість використовується в матеріалознавстві при пошуку речовин із заздалегідь заданими властивостями.

Номенклатура

Органічна номенклатура - це система класифікації та найменувань органічних речовин. В даний час поширена номенклатура ІЮПАК .

Класифікація органічних сполук побудована на важливому принципі, згідно з яким фізичні та хімічні властивості органічної сполуки у першому наближенні визначаються двома основними критеріями - будовою вуглецевого скелета сполуки та її функціональними групами .

Залежно від природи вуглецевого скелета органічні сполуки можна поділити на ациклічні та циклічні . Серед ациклічних сполук розрізняють граничні та ненасичені . Циклічні сполуки поділяються на карбоциклічні (аліциклічні та ароматичні) та гетероциклічні .

Аліфатичні сполуки

Аліфатичні сполуки – органічні речовини, що не містять у структурі ароматичних систем.

Вуглеводні - Алкани - Алкени - Дієни або Алкадієни - Алкіни - Галогенвуглеводні - Спирти - Тіоли - Прості ефіри - Альдегіди - Кетони - Карбонові кислоти - Складні ефіри - Вуглеводи або цукру - Нафтени - Аміди - Аміни - Ліпіди - Нітрили

Ароматичні сполуки

Ароматичні сполуки , або арени , — органічні речовини, до структури яких входить одна (або більше) ароматична циклічна система (див. Ароматизація ).

Бензол - Толуол - Ксилол - Анілін - Фенол - Ацетофенон - Бензонітрил - Галогенарени - Нафталін - Антрацен - Фенантрен - Бензпірен - Коронен - Азулен - Біфеніл - Іонол

Гетероциклічні сполуки

Гетероциклічні сполуки - речовини, в молекулярній структурі яких присутній хоча б один цикл з одним (або декількома) гетероатомом .

Піррол - Тіофен - Фуран - Пірідін

Полімери

Полімери є особливий вид речовин, також відомий як високомолекулярні сполуки . У їхню структуру зазвичай входять численні сегменти (з'єднання) меншого розміру. Ці сегменти можуть бути ідентичні, і тоді йдеться про гомополімер . Полімери відносяться до макромолекул - класу речовин, що складаються з молекул дуже великого розміру і маси. Полімери можуть бути органічними ( поліетилен , поліпропілен , плексиглас тощо) або неорганічними ( силікон ); синтетичними ( полівінілхлорид ) або природними ( целюлоза , крохмаль ).

Структурний аналіз

В даний час існує кілька методів характеристики органічних сполук:

Див. також

Примітки

  1. Spencer L. Seager, Michael R. Slabaugh. Chemistry for Today: загальні, органічні, і biochemistry . Thomson Brooks / Cole, 2004 , p. 342. ISBN 0-534-39969-X
  2. Органічне накопичення в земній корі - Довідник хіміка 21 . www.chem21.info. Дата звернення: 17 листопада 2019 року.
  3. Petrochemicals . American Fuel & Petrochemical Manufacturers . American Fuel & Petrochemical Manufacturers. Дата звернення: 21 березня 2018 року.
  4. Хомченко Г. П. Посібник з хімії для вступників до вузів. - 4-те вид. іспр. та дод. - М: ТОВ «Видавництво Нова Хвиля», 2002. стор. 335. ISBN 5-7864-0103-0 , ISBN 5-249-00264-1