Emnet organisk kemi. Organiske stoffer - Videnshypermarked

Klassificeringen af ​​organiske stoffer er endnu mere kompleks. Dette skyldes en række årsager: den ekstreme overflod af organiske forbindelser, kompleksiteten og mangfoldigheden af ​​deres struktur, selve historien om studiet af kulstofforbindelser.
Faktisk indtil midten af ​​det XIX århundrede. organisk kemi, i det billedlige udtryk af F. Wöhler*, syntes at være "en tæt skov fuld af fantastiske ting, et grænseløst krat, hvorfra du ikke kan komme ud, hvor du ikke tør trænge ind." Kun med udseendet i 1861 af teorien om den kemiske struktur af organiske forbindelser "tæt skov"
organisk kemi begyndte at forvandle sig til en regulær park oversvømmet med sollys med et strengt gitter af gyder og stier. Forfatterne til denne teori var en fremragende international trio af kemiske forskere: vores landsmand A.M. Butlerov **, den tyske F.A. Kekule og englænderen A. Cooper.

Ris. 5. Friedrich Wöhler
(1800–1882)


Ris. 6. Alexander
Mikhailovich Butlerov
(1828–1886)

Essensen af ​​teorien om kemisk struktur, de skabte, kan formuleres i form af tre forslag.
1. Atomer i molekyler er forbundet i en bestemt rækkefølge efter deres valens, og kulstof i organiske forbindelser er tetravalent.
2. Stoffers egenskaber bestemmes ikke kun af den kvalitative og kvantitative grundstofsammensætning, men også af rækkefølgen af ​​atomernes bindinger i molekyler, dvs. kemisk struktur.
3. Atomer i molekyler udøver gensidig indflydelse på hinanden, hvilket påvirker stoffernes egenskaber.
* Tysk kemiker. Udført forskning inden for uorganisk og organisk kemi. Etableret eksistensen af ​​fænomenet isomerisme, for første gang udførte syntesen af ​​organisk stof (urinstof) fra uorganisk. Modtaget nogle metaller (aluminium, beryllium osv.).
** Fremragende russisk kemiker, forfatter til teorien om kemikalier
struktur af organisk stof. Baseret på
begreber af strukturen forklarede fænomenet isomerisme, forudsagde eksistensen af ​​isomerer af en række stoffer og syntetiserede dem for første gang. Han var den første til at syntetisere et sukkerholdigt stof. Grundlægger af School of Russian Chemistrykov, som omfattede V.V. Markovnikov, A.M. Zaitsev, E.E. Wagner, A.E. Favorsky og andre.

I dag virker det utroligt, at indtil midten af ​​det 19. århundrede, i perioden med store opdagelser inden for naturvidenskab, havde videnskabsmænd en dårlig idé om stoffets indre struktur. Det var Butlerov, der introducerede udtrykket "kemisk struktur", hvilket betyder et system af kemiske bindinger mellem atomer i et molekyle, deres indbyrdes arrangement i rummet. Takket være denne forståelse af molekylets struktur blev det muligt at forklare fænomenet isomerisme, forudsige eksistensen af ​​ukendte isomerer og korrelere stoffers egenskaber med deres kemiske struktur. Som en illustration af fænomenet isomerisme præsenterer vi formlerne og egenskaberne for to stoffer - ethylalkohol og dimethylether, som har den samme grundstofsammensætning af C2H6O, men forskellige kemiske strukturer (tabel 2).
tabel 2


Illustration af afhængigheden af ​​et stofs egenskaberfra dens struktur


Fænomenet isomerisme, som er meget udbredt i organisk kemi, er en af ​​årsagerne til mangfoldigheden af ​​organiske stoffer. En anden årsag til mangfoldigheden af ​​organiske stoffer ligger i kulstofatomets unikke evne til at danne kemiske bindinger med hinanden, hvilket resulterer i kulstofkæder.
forskellige længder og strukturer: uforgrenet, forgrenet, lukket. For eksempel kan fire carbonatomer danne kæder som denne:


Hvis vi tager i betragtning, at der mellem to carbonatomer ikke kun kan være simple (enkelt) C–C bindinger, men også dobbelt C=C og triple C≡C, så er antallet af varianter af carbonkæder og som følge heraf forskellige organiske stoffer stiger markant.
Klassificeringen af ​​organiske stoffer er også baseret på Butlerovs teori om kemisk struktur. Afhængigt af atomerne af hvilke kemiske grundstoffer er en del af molekylet, alle organiske store grupper: kulbrinter, oxygenholdige, nitrogenholdige forbindelser.
Kulbrinter er organiske forbindelser, der kun består af kulstof- og brintatomer.
Ifølge strukturen af ​​carbonkæden, tilstedeværelsen eller fraværet af flere bindinger i den, er alle carbonhydrider opdelt i flere klasser. Disse klasser er vist i figur 2.
Hvis kulbrinten ikke indeholder flere bindinger, og kæden af ​​kulstofatomer ikke er lukket, hører den som bekendt til klassen af ​​mættede kulbrinter eller alkaner. Roden til dette ord er af arabisk oprindelse, og suffikset -en er til stede i navnene på alle kulbrinter i denne klasse.
Skema 2


Kulbrinteklassificering


Tilstedeværelsen af ​​en dobbeltbinding i carbonhydridmolekylet gør det muligt at henføre det til klassen af ​​alkener, og dets relation til denne gruppe af stoffer understreges
suffiks -en i navnet. Den enkleste alken er ethylen, som har formlen CH2=CH2. Der kan være to C=C dobbeltbindinger i et molekyle, i hvilket tilfælde stoffet tilhører klassen af ​​alkadiener.
Prøv selv at forklare betydningen af ​​suffikserne -dienes. For eksempel har butadien-1,3 strukturformlen: CH2=CH–CH=CH2.
Kulbrinter med tredobbelte carbon-carbon-bindinger i molekylet kaldes alkyner. Suffikset -in angiver tilhørsforhold til denne klasse af stoffer. Forfaderen til klassen af ​​alkyner er acetylen (ethyn), hvis molekylære formel er C2H2, og strukturformlen er HC≡CH. Fra forbindelser med en lukket kulstofkæde
De vigtigste atomer er arenaer - en særlig klasse af kulbrinter, navnet på den første repræsentant, som du sikkert har hørt - dette er C6H6-benzen, hvis strukturformel også er kendt af enhver dyrket person:


Som du allerede har forstået, kan sammensætningen af ​​organiske stoffer ud over kulstof og brint omfatte atomer af andre grundstoffer, primært ilt og nitrogen. Oftest danner atomerne af disse elementer i forskellige kombinationer grupper, der kaldes funktionelle.
En funktionel gruppe er en gruppe af atomer, der bestemmer de mest karakteristiske kemiske egenskaber af et stof og dets tilhørsforhold til en bestemt klasse af forbindelser.
Hovedklasserne af organiske forbindelser, der indeholder funktionelle grupper, er vist i skema 3.
Skema 3
Hovedklasserne af organiske stoffer, der indeholder funktionelle grupper


Den funktionelle gruppe -OH kaldes hydroxyl og bestemmer tilhørsforhold til en af ​​de vigtigste klasser af organiske stoffer - alkoholer.
Navnene på alkoholer er dannet ved hjælp af endelsen -ol. For eksempel er den mest berømte repræsentant for alkoholer ethylalkohol eller ethanol, C2H5OH.
Et oxygenatom kan bindes til et kulstofatom ved en dobbelt kemisk binding. >C=O-gruppen kaldes carbonyl. Carbonylgruppen er en del af flere
funktionelle grupper, herunder aldehyd og carboxyl. Organiske forbindelser, der indeholder disse funktionelle grupper, kaldes henholdsvis aldehyder og carboxylsyrer. De mest berømte repræsentanter for aldehyder er formaldehyd HCO og acetaldehyd CH3COH. Med eddikesyre CH3COOH, hvis opløsning kaldes bordeddike, kender alle sikkert. Et karakteristisk strukturelt træk ved nitrogenholdige organiske forbindelser, og først og fremmest aminer og aminosyrer, er tilstedeværelsen af ​​-NH2-aminogruppen i deres molekyler.
Ovenstående klassificering af organiske stoffer er også meget relativ. Ligesom et molekyle (for eksempel alkadiener) kan indeholde to multiple bindinger, kan et stof være ejer af to eller endda flere funktionelle grupper. Så de strukturelle enheder af de vigtigste bærere af liv på jorden - proteinmolekyler - er aminosyrer. Molekylerne af disse stoffer indeholder nødvendigvis mindst to funktionelle grupper - en carboxyl- og aminogruppe. Den enkleste aminosyre hedder glycin og har formlen:


Ligesom amfotere hydroxider kombinerer aminosyrer egenskaberne af syrer (på grund af carboxylgruppen) og baser (på grund af tilstedeværelsen af ​​en aminogruppe i molekylet).
For organiseringen af ​​livet på Jorden er de amfotere egenskaber af aminosyrer af særlig betydning - på grund af interaktionen mellem aminogrupper og carboxylgrupper af aminosyrer.
partier er forbundet til polymerkæder af proteiner.
? 1. Hvad er de vigtigste bestemmelser i teorien om den kemiske struktur af A.M. Butlerov. Hvilken rolle spillede denne teori i udviklingen af ​​organisk kemi?
2. Hvilke klasser af kulbrinter kender du? På hvilket grundlag blev denne klassificering udført?
3. Hvad kaldes den funktionelle gruppe af en organisk forbindelse? Hvilke funktionelle grupper kan du nævne? Hvilke klasser af organiske forbindelser indeholder disse funktionelle grupper? Skriv de generelle formler for klasserne af forbindelser og formlerne for deres repræsentanter ned.
4. Giv en definition af isomerisme, nedskriv formlerne for mulige isomerer for forbindelser med sammensætning C4H10O. Brug forskellige informationskilder, navngiv hver af dem og lav en rapport om en af ​​forbindelserne.
5. Tildel stoffer, hvis formler er: C6H6, C2H6, C2H4, HCOOH, CH3OH, C6H12O6 til de tilsvarende klasser af organiske forbindelser. Brug forskellige informationskilder, navngiv hver af dem og lav en rapport om en af ​​forbindelserne.
6. Strukturel formel for glucose: Til hvilken klasse af organiske forbindelser vil du klassificere dette stof? Hvorfor kaldes det en forbindelse med en dobbeltfunktion?
7. Sammenlign organiske og uorganiske amfotere forbindelser.
8. Hvorfor omtales aminosyrer som forbindelser med en dobbelt funktion? Hvilken rolle spiller dette strukturelle træk ved aminosyrer i organiseringen af ​​livet på Jorden?
9. Forbered en besked om emnet "Aminosyrer er livets "mursten", ved hjælp af internettets muligheder.
10. Giv eksempler på relativiteten ved at opdele organiske forbindelser i bestemte klasser. Tegn paralleller af lignende relativitet for uorganiske forbindelser.

Den enkleste klassificering er at alle kendte stoffer er opdelt i uorganisk og organisk. De organiske stoffer er kulbrinter og deres derivater. Alle andre stoffer er uorganiske.

uorganiske stoffer opdelt efter sammensætning i enkel og kompleks.

Simple stoffer består af atomer af et kemisk grundstof og er opdelt i metaller, ikke-metaller, ædelgasser. Forbindelser er opbygget af atomer af forskellige grundstoffer, der er kemisk bundet til hinanden.

Komplekse uorganiske stoffer i henhold til deres sammensætning og egenskaber er opdelt i følgende hovedklasser: oxider, baser, syrer, amfotere hydroxider, salte.

  • oxider- det er komplekse stoffer bestående af to kemiske grundstoffer, hvoraf det ene er oxygen med en oxidationstilstand (-2). Den generelle formel for oxider er: E m O n, hvor m er antallet af atomer i grundstoffet E, og n er antallet af oxygenatomer. Oxider er igen klassificeret i saltdannende og ikke-saltdannende. Saltdannende stoffer opdeles i basiske, amfotere, sure, som svarer til henholdsvis baser, amfotere hydroxider, syrer.
  • Grundlæggende oxider er metaloxider i oxidationstilstande +1 og +2. Disse omfatter:
    • metaloxider af hovedundergruppen af ​​den første gruppe ( alkalimetaller) Li-Fr
    • metaloxider af hovedundergruppen af ​​den anden gruppe ( Mg og jordalkalimetaller) Mg-Ra
    • overgangsmetaloxider i lavere oxidationstilstande
  • Syreoxider- danner ikke-metaller med S.O. mere end +2 og metaller med S.O. fra +5 til +7 (SO 2, SeO 2, P 2 O 5, As 2 O 3, CO 2, SiO 2, CrO 3 og Mn 2 O 7). Undtagelse: for NO oxider 2 og ClO 2 der er ingen tilsvarende syrehydroxider, men de betragtes som sure.
  • Amfotere oxider-dannet af amfotere metaller med S.O. +2, +3, +4 (BeO, Cr203, ZnO, Al2O3, Ge02, Sn02 og PbO).
  • Ikke-saltdannende oxider- oxider af ikke-metaller med С.О.+1, +2 (СО, NO, N 2 O, SiO).
  • Fundamenter- det er komplekse stoffer bestående af metalatomer og en eller flere hydroxogrupper (-OH). Den generelle formel for baserne er: M (OH) y, hvor y er antallet af hydroxogrupper svarende til oxidationstilstanden af ​​metallet M (normalt +1 og +2). Baser er opdelt i opløselige (alkali) og uopløselige.
  • syrer- (syrehydroxider) er komplekse stoffer bestående af brintatomer, der kan erstattes af metalatomer, og syrerester. Den generelle formel for syrer: H x Ac, hvor Ac er en syrerest (fra det engelske "syre" - syre), x er antallet af hydrogenatomer lig med ladningen af ​​ionen af ​​syreresten.
  • Amfotere hydroxider er komplekse stoffer, der udviser både egenskaber af syrer og egenskaber af baser. Derfor kan formlerne for amfotere hydroxider skrives både i form af syrer og i form af baser.
  • salt- Det er komplekse stoffer, der består af metalkationer og anioner af syrerester. Denne definition gælder for mellemstore salte.
  • Mellemstore salte- disse er produkterne af den fuldstændige udskiftning af hydrogenatomer i syremolekylet med metalatomer eller den fuldstændige udskiftning af hydroxogrupper i basismolekylet med sure rester.
  • Syresalte- brintatomer i syren er delvist erstattet af metalatomer. De opnås ved at neutralisere en base med et overskud af en syre. For at navngive ordentligt syre salt, det er nødvendigt at tilføje præfikset hydro- eller dihydro- til navnet på det normale salt, afhængigt af antallet af hydrogenatomer, der udgør syresaltet. For eksempel er KHCO 3 kaliumbicarbonat, KH 2 PO 4 er kaliumdihydroorthophosphat . Det skal huskes, at sure salte kun kan danne to eller flere basiske syrer.
  • Grundlæggende salte- hydroxogrupper i basen (OH -) er delvist erstattet af sure rester. At navngive basisk salt, det er nødvendigt at tilføje præfikset hydroxo- eller dihydroxo- til navnet på det normale salt, afhængigt af antallet af OH-grupper, der udgør saltet. For eksempel er (CuOH) 2 CO 3 kobber (II) hydroxocarbonat. skal huskes, at basiske salte kun kan danne baser indeholdende to eller flere hydroxogrupper.
  • dobbeltsalte- i deres sammensætning er der to forskellige kationer, de opnås ved krystallisation fra en blandet opløsning af salte med forskellige kationer, men de samme anioner. For eksempel KAl(SO 4) 2, KNaSO 4.
  • blandede salte- i deres sammensætning er der to forskellige anioner. For eksempel Ca(OCl)Cl.
  • Hydratsalte (krystalhydrater) - de omfatter molekyler af krystallisationsvand. Eksempel: Na 2 SO 4 10H 2 O.

Klassificering af organiske stoffer

Forbindelser, der kun indeholder brint- og carbonatomer, kaldes kulbrinter. Før du starter dette afsnit, husk, for at forenkle registreringen, maler kemikere ikke kulstof og brint i kæder, men glem ikke, at kulstof danner fire bindinger, og hvis kulstof i figuren er bundet af to bindinger, så er det bundet af to flere bindinger til hydrogener, selvom den sidste og ikke specificerede:

Afhængigt af kulstofkædens struktur opdeles organiske forbindelser i forbindelser med en åben kæde - acyklisk(alifatisk) og cyklisk- med en lukket kæde af atomer.

Cyklisk er opdelt i to grupper: carbocyklisk forbindelser og heterocyklisk.

Carbocykliske forbindelser, til gengæld omfatter to serier af forbindelser: alicyklisk og aromatisk.

aromatiske forbindelser molekylernes struktur er baseret på flade kulstofholdige kredsløb med et særligt lukket system af π-elektroner. danner et fælles π-system (en enkelt π-elektronsky).

Både acykliske (alifatiske) og cykliske carbonhydrider kan indeholde flere (dobbelt- eller tredobbelt)bindinger. Disse kulbrinter kaldes ubegrænset(umættet), i modsætning til marginal-(mættet) indeholdende kun enkeltbindinger.

Pi-binding (π-binding) - en kovalent binding dannet ved overlapning af p-atomare orbitaler. I modsætning til sigmabindingen, som opstår, når s-atomiske orbitaler overlapper langs atombindingslinjen, opstår pi-bindinger, når p-atomiske orbitaler overlapper hinanden på hver side af atombindingslinjen.

I tilfælde af dannelsen af ​​et aromatisk system, for eksempel benzen C6H6, er hvert af de seks carbonatomer i tilstanden sp2 - hybridisering og danner tre sigma-bindinger med bindingsvinkler på 120 °. Den fjerde p-elektron af hvert carbonatom er orienteret vinkelret på benzenringens plan. Generelt opstår der en enkeltbinding, der strækker sig til alle carbonatomer i benzenringen. To områder af pi-bindinger med høj elektrontæthed dannes på begge sider af sigma-bindingsplanet. Med en sådan binding bliver alle carbonatomer i benzenmolekylet ækvivalente, og derfor er et sådant system mere stabilt end et system med tre lokaliserede dobbeltbindinger.

Limit alifatiske kulbrinter kaldes alkaner, de har den generelle formel C n H 2n + 2, hvor n er antallet af carbonatomer. Deres gamle navn bruges ofte i dag - paraffiner:

Umættede alifatiske kulbrinter med en tredobbelt binding kaldes alkyner. Deres generelle formel C n H 2n - 2

Begræns alicykliske carbonhydrider - cycloalkaner, deres generelle formel er C n H 2n:

Vi har overvejet klassificeringen af ​​kulbrinter. Men hvis et eller flere brintatomer i disse molekyler erstattes af andre atomer eller grupper af atomer (halogener, hydroxylgrupper, aminogrupper osv.), dannes der kulbrintederivater: halogenderivater, oxygenholdige, nitrogenholdige og andre organiske forbindelser.

De atomer eller grupper af atomer, der bestemmer de mest karakteristiske egenskaber for en given klasse af stoffer, kaldes funktionelle grupper.

Kulbrinter i deres derivater med den samme funktionelle gruppe danner homologe serier.

En homolog serie er en række forbindelser, der tilhører samme klasse (homologer), der adskiller sig fra hinanden i sammensætning ved et helt antal -CH 2 - grupper (homolog forskel), med en lignende struktur og derfor lignende kemiske egenskaber.

Ligheden mellem de kemiske egenskaber af homologer forenkler i høj grad studiet af organiske forbindelser.

Substituerede kulbrinter

  • Halogenderivater af kulbrinter kan betragtes som produkter af substitution i kulbrinter af et eller flere hydrogenatomer med halogenatomer. I overensstemmelse hermed kan der eksistere mættede og umættede mono-, li-, tri- (generelt poly-) halogenderivater., ethere og estere.
  • Alkoholer- derivater af kulbrinter, hvor et eller flere hydrogenatomer er erstattet af hydroxylgrupper Alkoholer kaldes monovalente, hvis de har én hydroxylgruppe, og mættede, hvis de er derivater af alkaner Den generelle formel for mættede monovalente alkoholer: R-OH.
  • Fenoler- derivater af aromatiske kulbrinter (benzenserier), hvor et eller flere hydrogenatomer i benzenringen er erstattet af hydroxylgrupper.
  • Aldehyder og ketoner- derivater af carbonhydrider indeholdende en carbonylgruppe af atomer (carbonyl) I aldehydmolekyler går den ene carbonylbinding til forbindelsen med et hydrogenatom, den anden - med en carbonhydridgruppe. Ved ketoner er carbonylgruppen bundet til to (generelt forskellige) radikaler.
  • Ethere er organiske stoffer indeholdende to carbonhydridradikaler forbundet med et oxygenatom: R=O-R eller R-O-R 2. Radikalerne kan være ens eller forskellige. Sammensætningen af ​​ethere er udtrykt ved formlen C n H 2n +2O.
  • Estere- forbindelser dannet ved at erstatte hydrogenatomet i carboxylgruppen i carboxylsyrer med et kulbrinteradikal.
  • Nitroforbindelser- derivater af carbonhydrider, hvor et eller flere hydrogenatomer er erstattet af en nitrogruppe -NO 2 .
  • Aminer- forbindelser, der betragtes som derivater af ammoniak, hvor brintatomer er erstattet af kulbrinteradikaler Afhængigt af radikalets beskaffenhed kan aminer være alifatiske. Afhængigt af antallet af hydrogenatomer, der er erstattet af radikaler, skelnes primære, sekundære og tertiære aminer. I et bestemt tilfælde kan sekundære såvel som tertiære aminer have de samme radikaler. Primære aminer kan også betragtes som derivater af carbonhydrider (alkaner), hvor et brintatom er erstattet af en aminogruppe. Aminosyrer indeholder to funktionelle grupper forbundet med et carbonhydridradikal - en aminogruppe -NH2 og en carboxyl-COOH.

Der kendes andre vigtige organiske forbindelser, som har flere forskellige eller identiske funktionelle grupper, lange lineære kæder forbundet med benzenringe. I sådanne tilfælde er en streng definition af, om et stof tilhører en bestemt klasse, umulig. Disse forbindelser er ofte isoleret i specifikke grupper af stoffer: kulhydrater, proteiner, nukleinsyrer, antibiotika, alkaloider osv. På nuværende tidspunkt kendes også mange forbindelser, der kan klassificeres som både organiske og uorganiske. De kaldes organoelementforbindelser. Nogle af dem kan betragtes som derivater af kulbrinter.

Nomenklatur

To nomenklatur bruges til at navngive organiske forbindelser - rationelle og systematiske (IUPAC) og trivielle navne.


Kompilering af navne i henhold til IUPAC-nomenklaturen:

1) Grundlaget for navnet på forbindelsen er roden af ​​ordet, der betegner et mættet kulbrinte med samme antal atomer som hovedkæden.

2) Et suffiks tilføjes til roden, der karakteriserer mætningsgraden:

An (begrænsende, ingen multiple bindinger);

Yong (i nærvær af en dobbeltbinding);

Ying (i nærværelse af en tredobbelt binding).


Hvis der er flere multiple bindinger, så er antallet af sådanne bindinger (-dien, -trien osv.) angivet i suffikset, og efter suffikset skal multiple bindingens position angives med tal, for eksempel:

CH 3 -CH 2 -CH \u003d CH 2 CH 3 -CH \u003d CH -CH 3

buten-1 buten-2

CH 2 \u003d CH - CH \u003d CH 2

Grupper som nitro-, halogener, kulbrinteradikaler, der ikke indgår i hovedkæden, tages ud til præfikset. De er opført i alfabetisk rækkefølge. Positionen af ​​substituenten er angivet med et tal før præfikset.

Titelrækkefølgen er som følger:

1. Find den længste kæde af C-atomer.

2. Nummerér sekventielt carbonatomerne i hovedkæden, startende fra den ende, der er tættest på grenen.

3. Navnet på en alkan er opbygget af navnene på sideradikaler, anført i alfabetisk rækkefølge, der angiver positionen i hovedkæden og navnet på hovedkæden.


Navngivningsrækkefølge

Kemisk sprog, som omfatter kemisk symbolik som en af ​​de mest specifikke dele (herunder kemiske formler), er et vigtigt aktivt middel til at kende kemi og kræver derfor en klar og bevidst anvendelse.

Kemiske formler- disse er betingede billeder af sammensætningen og strukturen af ​​kemisk individuelle stoffer gennem kemiske symboler, indekser og andre tegn. Når man studerer sammensætningen, den kemiske, elektroniske og rumlige struktur af stoffer, deres fysiske og kemiske egenskaber, isomerisme og andre fænomener, bruges kemiske formler af forskellige typer.

Især mange typer formler (de enkleste, molekylære, strukturelle, projektions-, konformationelle osv.) bruges i studiet af stoffer med molekylær struktur - de fleste organiske stoffer og en relativt lille del af uorganiske stoffer under almindelige forhold. Betydeligt færre typer formler (de enkleste) bruges i studiet af ikke-molekylære forbindelser, hvis struktur er tydeligere afspejlet af kugle-og-stik-modeller og diagrammer af krystalstrukturer eller deres enhedsceller.


Udarbejdelse af fulde og korte strukturformler for kulbrinter

Eksempel:

Lav en komplet og kort strukturel formel af propan C 3 H 8.

Løsning:

1. Skriv 3 carbonatomer i en linje, forbind dem med bindinger:

S–S–S

2. Tilføj streger (bindinger), så 4 bindinger strækker sig fra hvert kulstofatom:

4. Skriv en kort strukturel formel:

CH3-CH2-CH3

Opløselighedstabel

Organiske forbindelser er klassificeret efter to hovedstrukturelle træk:


Kulstofkædens struktur (kulstofskelettet);


Tilstedeværelsen og strukturen af ​​funktionelle grupper.


Kulstofskelet (kulstofkæde) - en sekvens af kemisk bundne kulstofatomer.


Funktionel gruppe - et atom eller en gruppe af atomer, der bestemmer, om en forbindelse tilhører en bestemt klasse og er ansvarlig for dens kemiske egenskaber.

Klassificering af forbindelser efter strukturen af ​​kulstofkæden

Afhængigt af kulstofkædens struktur opdeles organiske forbindelser i acykliske og cykliske.


Acykliske forbindelser - forbindelser med åben(åben) kulstofkæde. Disse forbindelser kaldes også alifatisk.


Blandt acykliske forbindelser skelnes begrænsende (mættede) forbindelser, der i skelettet kun indeholder enkeltbindinger C-C og ubegrænset(umættet), inklusive multiple bindinger C = C og C C.

Acykliske forbindelser

Begrænse:




Ubegrænset:




Acykliske forbindelser er også underopdelt i ligekædede og forgrenede forbindelser. I dette tilfælde tages der hensyn til antallet af bindinger af et carbonatom med andre carbonatomer.



Kæden, som omfatter tertiære eller kvaternære carbonatomer, er forgrenet (ofte betegnet med præfikset "iso" i navnet).


For eksempel:




Carbon atomer:


Primær;


Sekundær;


Tertiære.


Cykliske forbindelser er forbindelser med en lukket kulstofkæde.


Afhængigt af arten af ​​de atomer, der udgør cyklussen, skelnes carbocykliske og heterocykliske forbindelser.


Carbocykliske forbindelser indeholder kun kulstofatomer i kredsløbet. De er opdelt i to grupper, der adskiller sig væsentligt i kemiske egenskaber: alifatisk cyklisk - alicyklisk for korte - og aromatiske forbindelser.

Carbocykliske forbindelser

Alycyklisk:




Aromatisk:




Heterocykliske forbindelser indeholder i kredsløbet, udover carbonatomer, et eller flere atomer af andre grundstoffer - heteroatomer(fra græsk. heteros- andet, anderledes) - oxygen, nitrogen, svovl osv.

Heterocykliske forbindelser

Klassificering af forbindelser efter funktionelle grupper

Forbindelser, der kun indeholder kulstof og brint, kaldes kulbrinter.


Andre, mere talrige, organiske forbindelser kan betragtes som derivater af kulbrinter, som dannes, når funktionelle grupper, der indeholder andre grundstoffer, indføres i kulbrinter.


Afhængigt af arten af ​​de funktionelle grupper er organiske forbindelser opdelt i klasser. Nogle af de mest karakteristiske funktionelle grupper og deres tilsvarende klasser af forbindelser er vist i tabellen:

Klasser af organiske forbindelser



Bemærk: Funktionelle grupper omtales nogle gange som dobbelt- og tredobbeltbindinger.


Molekyler af organiske forbindelser kan indeholde to eller flere identiske eller forskellige funktionelle grupper.


For eksempel: HO-CH2-CH2-OH (ethylenglycol); NH2-CH2-COOH (aminosyre glycin).


Alle klasser af organiske forbindelser er indbyrdes forbundne. Overgangen fra en klasse af forbindelser til en anden udføres hovedsageligt på grund af transformationen af ​​funktionelle grupper uden at ændre kulstofskelettet. Forbindelser af hver klasse udgør en homolog serie.

Klassificering af organiske stoffer

Afhængigt af typen af ​​struktur af kulstofkæden er organiske stoffer opdelt i:

  • acyklisk og cyklisk.
  • marginal (mættet) og umættet (umættet).
  • carbocyklisk og heterocyklisk.
  • alicykliske og aromatiske.

Acykliske forbindelser er organiske forbindelser, i hvis molekyler der ikke er nogen cyklusser, og alle kulstofatomer er forbundet med hinanden i lige eller forgrenede åbne kæder.

Til gengæld skelnes der blandt acykliske forbindelser begrænsende (eller mættede) forbindelser, som kun indeholder enkelte carbon-carbon (C-C) bindinger i carbonskelettet og umættede (eller umættede) forbindelser, der indeholder multipler - dobbelt (C \u003d C) eller tredobbelt (C ≡ C) kommunikation.

Cykliske forbindelser er kemiske forbindelser, hvori der er tre eller flere bundne atomer, der danner en ring.

Afhængigt af hvilke atomer ringene er dannet, skelnes carbocykliske forbindelser og heterocykliske forbindelser.

Carbocykliske forbindelser (eller isocykliske) indeholder kun kulstofatomer i deres cyklusser. Disse forbindelser er igen opdelt i alicykliske forbindelser (alifatiske cykliske) og aromatiske forbindelser.

Heterocykliske forbindelser indeholder et eller flere heteroatomer i kulbrintekredsløbet, oftest oxygen-, nitrogen- eller svovlatomer.

Den enkleste klasse af organiske stoffer er kulbrinter - forbindelser, der udelukkende er dannet af kulstof- og brintatomer, dvs. formelt ikke har funktionelle grupper.

Da kulbrinter ikke har funktionelle grupper, kan de kun klassificeres efter typen af ​​kulstofskelet. Kulbrinter, afhængigt af typen af ​​deres kulstofskelet, er opdelt i underklasser:

1) Begrænsende acykliske kulbrinter kaldes alkaner. Den generelle molekylformel for alkaner er skrevet som C n H 2n+2, hvor n er antallet af carbonatomer i et carbonhydridmolekyle. Disse forbindelser har ikke interklasse-isomerer.

2) Acykliske umættede kulbrinter opdeles i:

a) alkener - de indeholder kun et multiplum, nemlig en dobbelt C \u003d C-binding, den generelle formel for alkener er C n H 2n,

b) alkyner - i alkynmolekyler er der også kun én multipel, nemlig tripel C≡C binding. Den generelle molekylformel for alkyner er CnH2n-2

c) alkadiener - i alkadienernes molekyler er der to dobbelte C=C-bindinger. Den generelle molekylformel for alkadiener er CnH2n-2

3) Cykliske mættede kulbrinter kaldes cycloalkaner og har den generelle molekylformel C n H 2n.

De resterende organiske stoffer i organisk kemi betragtes som derivater af kulbrinter, dannet ved indføring af såkaldte funktionelle grupper i kulbrintemolekyler, som indeholder andre kemiske grundstoffer.

Således kan formlen for forbindelser med en funktionel gruppe skrives som R-X, hvor R er en kulbrintegruppe, og X er en funktionel gruppe. Et kulbrinteradikal er et fragment af et kulbrintemolekyle uden et eller flere brintatomer.

Ifølge tilstedeværelsen af ​​visse funktionelle grupper er forbindelserne opdelt i klasser. De vigtigste funktionelle grupper og klasser af forbindelser, hvori de er inkluderet, er præsenteret i tabellen:

Forskellige kombinationer af typer af kulstofskeletter med forskellige funktionelle grupper giver således en lang række varianter af organiske forbindelser.

Halogenderivater af kulbrinter

Halogenderivater af carbonhydrider er forbindelser opnået ved at erstatte et eller flere hydrogenatomer i et molekyle af et hvilket som helst initialt carbonhydrid med henholdsvis et eller flere atomer af et halogen.

Lad noget kulbrinte have formlen C n H m, derefter ved udskiftning i sit molekyle x brintatomer på x halogenatomer, vil formlen for halogenderivatet se ud C n H m-X Hal X. Således har monochlorderivater af alkaner formlen CnH2n+1 Cl dichlorderivater C n H 2n Cl 2 etc.

Alkoholer og phenoler

Alkoholer er derivater af carbonhydrider, hvor et eller flere hydrogenatomer er erstattet af hydroxylgruppen -OH. Alkoholer med én hydroxylgruppe kaldes monoatomisk, med to - diatomisk, med tre triatomisk etc. For eksempel:

Alkoholer med to eller flere hydroxylgrupper kaldes også polyvalente alkoholer. Den generelle formel for begrænsende monovalente alkoholer er C n H 2n+1 OH eller C n H 2n+2 O. Den generelle formel for begrænsende polyvalente alkoholer er C n H 2n+2 O x, hvor x er alkoholens atomicitet.

Alkoholer kan også være aromatiske. For eksempel:

benzylalkohol

Den generelle formel for sådanne monovalente aromatiske alkoholer er CnH2n-6O.

Det skal dog klart forstås, at derivater af aromatiske carbonhydrider, hvor et eller flere hydrogenatomer ved den aromatiske kerne er erstattet af hydroxylgrupper gælder ikke til alkoholer. De tilhører klassen phenoler . For eksempel er denne givne forbindelse en alkohol:

Og dette er phenol:

Grunden til, at phenoler ikke klassificeres som alkoholer, ligger i deres specifikke kemiske egenskaber, som i høj grad adskiller dem fra alkoholer. Det er let at se, at monovalente phenoler er isomere til monovalente aromatiske alkoholer, dvs. har også den generelle molekylformel C n H 2n-6 O.

Aminer

Aminer kaldet ammoniakderivater, hvor et, to eller alle tre brintatomer er erstattet af et kulbrinteradikal.

Aminer, hvor kun ét brintatom er erstattet af et kulbrinteradikal, dvs. med den almene formel kaldes R-NH2 primære aminer.

Aminer, hvor to brintatomer er erstattet af kulbrinteradikaler, kaldes sekundære aminer. Formlen for en sekundær amin kan skrives som R-NH-R'. I dette tilfælde kan radikalerne R og R' enten være ens eller forskellige. For eksempel:

Hvis der ikke er brintatomer ved nitrogenatomet i aminer, dvs. alle tre brintatomer i ammoniakmolekylet er erstattet af et kulbrinteradikal, så kaldes sådanne aminer tertiære aminer. Generelt kan formlen for en tertiær amin skrives som:

I dette tilfælde kan radikalerne R, R', R'' enten være fuldstændig identiske, eller alle tre er forskellige.

Den generelle molekylære formel for primære, sekundære og tertiære begrænsende aminer er C n H 2 n + 3 N.

Aromatiske aminer med kun én umættet substituent har den almene formel C n H 2 n -5 N

Aldehyder og ketoner

Aldehyder kaldet derivater af kulbrinter, hvor ved det primære kulstofatom er to brintatomer erstattet af ét oxygenatom, dvs. derivater af kulbrinter, i hvis struktur der er en aldehydgruppe –CH=O. Den generelle formel for aldehyder kan skrives som R-CH=O. For eksempel:

Ketoner kaldet derivater af kulbrinter, hvor to brintatomer ved det sekundære kulstofatom er erstattet af et oxygenatom, dvs. forbindelser, i hvis struktur der er en carbonylgruppe -C (O) -.

Den generelle formel for ketoner kan skrives som R-C(O)-R'. I dette tilfælde kan radikalerne R, R' enten være ens eller forskellige.

For eksempel:

propan han butan han

Som du kan se, er aldehyder og ketoner meget ens i struktur, men de skelnes stadig som klasser, da de har betydelige forskelle i kemiske egenskaber.

Den generelle molekylære formel for mættede ketoner og aldehyder er den samme og har formen C n H 2 n O

carboxylsyrer

carboxylsyrer kaldet derivater af kulbrinter, hvori der er en carboxylgruppe -COOH.

Hvis en syre har to carboxylgrupper, kaldes syren dicarboxylsyre.

Limit monocarboxylsyrer (med én -COOH-gruppe) har en generel molekylformel på formen C n H 2 n O 2

Aromatiske monocarboxylsyrer har den almene formel C n H 2 n -8 O 2

Ethere

Ethere - organiske forbindelser, hvori to kulbrinteradikaler er indirekte forbundet gennem et oxygenatom, dvs. har en formel på formen R-O-R'. I dette tilfælde kan radikalerne R og R' enten være ens eller forskellige.

For eksempel:

Den generelle formel for mættede ethere er den samme som for mættede monovalente alkoholer, dvs. CnH2n+1 OH eller CnH2n+2O.

Estere

Estere er en klasse af forbindelser baseret på organiske carboxylsyrer, hvor hydrogenatomet i hydroxylgruppen er erstattet af kulbrintegruppen R. Den generelle form for estere kan skrives som:

For eksempel:

Nitroforbindelser

Nitroforbindelser- derivater af carbonhydrider, hvor et eller flere hydrogenatomer er erstattet af en nitrogruppe -NO2.

Limit nitroforbindelser med én nitrogruppe har den generelle molekylformel C n H 2 n +1 NO 2

Aminosyrer

Forbindelser, der samtidigt har to funktionelle grupper i deres struktur - amino NH 2 og carboxyl - COOH. For eksempel,

NH2-CH2-COOH

Begrænsende aminosyrer med én carboxyl- og én aminogruppe er isomere til de tilsvarende begrænsende nitroforbindelser, dvs. ligesom de har den generelle molekylformel C n H 2 n +1 NO 2

I USE-opgaverne til klassificering af organiske stoffer er det vigtigt at kunne nedskrive de generelle molekylære formler for den homologe række af forskellige typer af forbindelser, kende til kulstofskelettets strukturelle træk og tilstedeværelsen af ​​visse funktionelle grupper. For at lære, hvordan man bestemmer de generelle molekylære formler for organiske forbindelser af forskellige klasser, vil materiale om dette emne være nyttigt.

Nomenklatur af organiske forbindelser

Funktioner af forbindelsernes struktur og kemiske egenskaber afspejles i nomenklaturen. De vigtigste typer nomenklatur er systematisk og trivielt.

Systematisk nomenklatur foreskriver faktisk algoritmer, ifølge hvilke et eller andet navn er kompileret i nøje overensstemmelse med de strukturelle træk ved et organisk stofmolekyle eller groft sagt dets strukturformel.

Overvej reglerne for navngivning af organiske forbindelser i henhold til systematisk nomenklatur.

Når man navngiver organiske stoffer efter systematisk nomenklatur, er det vigtigste at bestemme antallet af kulstofatomer korrekt i den længste kulstofkæde eller tælle antallet af kulstofatomer i en cyklus.

Afhængigt af antallet af kulstofatomer i hovedkulstofkæden vil forbindelser have en anden rod i deres navn:

Antal C-atomer i hovedkulstofkæden

Navn rod

rekvisit-

indhyllet-

hex-

hept-

dec(c)-

Den anden vigtige komponent, der tages i betragtning ved kompilering af navne, er tilstedeværelsen / fraværet af flere bindinger eller en funktionel gruppe, som er anført i tabellen ovenfor.

Lad os prøve at give et navn til et stof, der har en strukturel formel:

1. Hoved- (og eneste) carbonkæde i dette molekyle indeholder 4 carbonatomer, så navnet vil indeholde roden men-;

2. Der er ingen multiple bindinger i kulstofskelettet, derfor vil suffikset efter ordets rod være -an, som i tilfældet med de tilsvarende mættede acykliske kulbrinter (alkaner);

3. Tilstedeværelsen af ​​en funktionel gruppe -OH, forudsat at der ikke er flere seniorfunktionelle grupper, tilføjes efter roden og suffikset fra stk. et andet suffiks - "ol";

4. I molekyler, der indeholder flere bindinger eller funktionelle grupper, starter nummereringen af ​​carbonatomer i hovedkæden fra den side af molekylet, som de er tættere på.

Lad os se på et andet eksempel:

Tilstedeværelsen af ​​fire carbonatomer i hovedkulstofkæden fortæller os, at roden "men-" er grundlaget for navnet, og fraværet af flere bindinger indikerer suffikset "-an", som vil følge umiddelbart efter roden. Den ældste gruppe i denne forbindelse er carboxyl, som afgør, om dette stof tilhører klassen af ​​carboxylsyrer. Derfor vil slutningen ved navnet være "-ovoic acid". Ved det andet carbonatom er en aminogruppe NH2 -, derfor hører dette stof til aminosyrer. Også ved det tredje kulstofatom ser vi kulbrintegruppen methyl ( CH 3 -). Derfor kaldes denne forbindelse ifølge den systematiske nomenklatur 2-amino-3-methylbutansyre.

Den trivielle nomenklatur, i modsætning til den systematiske, har som regel ingen forbindelse med stoffets struktur, men skyldes hovedsageligt dets oprindelse samt kemiske eller fysiske egenskaber.

Formel Navn i henhold til systematisk nomenklatur Trivielt navn
kulbrinter
CH 4 metan marsk gas
CH 2 \u003d CH 2 ethen ethylen
CH 2 \u003d CH-CH 3 propen propylen
CH≡CH ethin acetylen
CH 2 \u003d CH-CH \u003d CH 2 butadien-1,3 divinyl
2-methylbutadien-1,3 isopren
methylbenzen toluen
1,2-dimethylbenzen ortho-xylen

(om-xylen)

1,3-dimethylbenzen meta-xylen

(m-xylen)

1,4-dimethylbenzen par-xylen

(P-xylen)

vinylbenzen styren
Alkoholer
CH3OH methanol methylalkohol,

træsprit

CH3CH2OH ethanol ethanol
CH2 \u003d CH-CH2-OH propen-2-ol-1 allylalkohol
ethandiol-1,2 ethylenglycol
propantriol-1,2,3 glycerol
phenol

(hydroxybenzen)

carbolsyre
1-hydroxy-2-methylbenzen ortho-kresol

(om-cresol)

1-hydroxy-3-methylbenzen meta-kresol

(m-cresol)

1-hydroxy-4-methylbenzen par-kresol

(S-cresol)

phenylmethanol benzylalkohol
Aldehyder og ketoner
metanal formaldehyd
ethanal acetaldehyd, acetaldehyd
propenal acrylaldehyd, acrolein
benzaldehyd benzoealdehyd
propanon acetone
carboxylsyrer
(HCOOH) methansyre myresyre

(salte og estere - formater)

(CH3COOH) ethansyre eddikesyre

(salte og estere - acetater)

(CH 3 CH 2 COOH) propansyre propionsyre

(salte og estere - propionater)

C15H31COOH hexadecansyre palmitinsyre

(salte og estere - palmitater)

C17H35COOH octadecansyre stearinsyre

(salte og estere - stearater)

propensyre akrylsyre

(salte og estere - acrylater)

HOOC-COOH etandisyre oxalsyre

(salte og estere - oxalater)

1,4-benzendicarboxylsyre terephthalsyre
Estere
HCOOCH 3 methylmethanoat methylformiat,

myresyremethylester

CH 3 COOK 3 methylethanoat methylacetat,

eddikesyremethylester

CH 3 COOC 2 H 5 ethylethanoat ethylacetat,

eddikesyreethylester

CH 2 \u003d CH-COOCH 3 methylpropenoat methylacrylat,

akrylsyremethylester

Nitrogenforbindelser
aminobenzen,

phenylamin

anilin
NH2-CH2-COOH aminoethansyre glycin,

aminoeddikesyre

2-aminopropionsyre alanin

Tidligere opdelte videnskabsmænd alle stoffer i naturen i betinget livløse og levende, inklusive dyre- og planteriget blandt sidstnævnte. Stoffer fra den første gruppe kaldes mineraler. Og dem, der kom ind i den anden, begyndte at blive kaldt organiske stoffer.

Hvad menes med dette? Klassen af ​​organiske stoffer er den mest omfattende blandt alle kemiske forbindelser, som moderne videnskabsmænd kender. Spørgsmålet om, hvilke stoffer der er organiske, kan besvares som følger - det er kemiske forbindelser, der indeholder kulstof.

Bemærk venligst, at ikke alle kulstofholdige forbindelser er organiske. For eksempel er corbider og carbonater, kulsyre og cyanider, kuloxider ikke blandt dem.

Hvorfor er der så mange organiske stoffer?

Svaret på dette spørgsmål ligger i kulstofegenskaberne. Dette grundstof er mærkeligt, fordi det er i stand til at danne kæder fra sine atomer. Og samtidig er kulstofbindingen meget stabil.

Derudover udviser det i organiske forbindelser en høj valens (IV), dvs. evnen til at danne kemiske bindinger med andre stoffer. Og ikke kun enkelt, men også dobbelt og endda tredobbelt (ellers - multipler). Når bindingsmangfoldigheden øges, bliver kæden af ​​atomer kortere, og bindingsstabiliteten øges.

Og kulstof er udstyret med evnen til at danne lineære, flade og tredimensionelle strukturer.

Derfor er organiske stoffer i naturen så forskellige. Du kan nemt selv tjekke det: Stil dig foran et spejl og se omhyggeligt på din refleksion. Hver af os er en omvandrende lærebog om organisk kemi. Tænk over det: mindst 30% af massen af ​​hver af dine celler er organiske forbindelser. De proteiner, der byggede din krop. Kulhydrater, som tjener som "brændstof" og en energikilde. Fedtstoffer, der lagrer energireserver. Hormoner, der styrer organfunktionen og endda din adfærd. Enzymer, der starter kemiske reaktioner i dig. Og selv "kildekoden", DNA-strengene, er alle kulstofbaserede organiske forbindelser.

Sammensætning af organiske stoffer

Som vi sagde i begyndelsen, er det vigtigste byggemateriale for organisk materiale kulstof. Og praktisk talt alle grundstoffer, der kombineres med kulstof, kan danne organiske forbindelser.

I naturen er oftest i sammensætningen af ​​organiske stoffer brint, oxygen, nitrogen, svovl og fosfor.

Organiske stoffers struktur

Mangfoldigheden af ​​organiske stoffer på planeten og mangfoldigheden af ​​deres struktur kan forklares med de karakteristiske træk ved carbonatomer.

Du husker, at kulstofatomer er i stand til at danne meget stærke bindinger med hinanden, der forbindes i kæder. Resultatet er stabile molekyler. Den måde, carbonatomer er forbundet i en kæde (arrangeret i et zigzag-mønster) er et af de vigtigste træk ved dens struktur. Kulstof kan kombineres både til åbne kæder og til lukkede (cykliske) kæder.

Det er også vigtigt, at kemikaliernes struktur direkte påvirker deres kemiske egenskaber. En væsentlig rolle spiller også af, hvordan atomer og grupper af atomer i et molekyle påvirker hinanden.

På grund af strukturens ejendommeligheder går antallet af kulstofforbindelser af samme type til tiere og hundreder. For eksempel kan vi overveje brintforbindelser af kulstof: methan, ethan, propan, butan osv.

For eksempel metan - CH 4. En sådan kombination af brint med kulstof er under normale forhold i en gasformig aggregeringstilstand. Når ilt vises i sammensætningen, dannes en væske - methylalkohol CH 3 OH.

Ikke kun stoffer med forskellig kvalitativ sammensætning (som i eksemplet ovenfor) udviser forskellige egenskaber, men stoffer med samme kvalitative sammensætning er også i stand til dette. Et eksempel er methan CH 4's og ethylen C 2 H 4's forskellige evne til at reagere med brom og klor. Metan er kun i stand til sådanne reaktioner, når det opvarmes eller under ultraviolet lys. Og ethylen reagerer selv uden belysning og opvarmning.

Overvej denne mulighed: den kvalitative sammensætning af kemiske forbindelser er den samme, den kvantitative er anderledes. Så er forbindelsernes kemiske egenskaber forskellige. Som i tilfældet med acetylen C 2 H 2 og benzen C 6 H 6.

Ikke den sidste rolle i denne sort spilles af sådanne egenskaber af organiske stoffer, "bundet" til deres struktur, som isomerisme og homologi.

Forestil dig, at du har to tilsyneladende identiske stoffer - den samme sammensætning og den samme molekylære formel til at beskrive dem. Men strukturen af ​​disse stoffer er fundamentalt anderledes, deraf forskellen i kemiske og fysiske egenskaber. For eksempel kan molekylformlen C 4 H 10 skrives for to forskellige stoffer: butan og isobutan.

Vi taler om isomerer- forbindelser, der har samme sammensætning og molekylvægt. Men atomerne i deres molekyler er placeret i en anden rækkefølge (forgrenet og uforgrenet struktur).

Vedrørende homologi- dette er et kendetegn ved en sådan kulstofkæde, hvor hvert næste medlem kan opnås ved at tilføje en CH2-gruppe til den foregående. Hver homolog serie kan udtrykkes med én generel formel. Og ved at kende formlen er det nemt at bestemme sammensætningen af ​​nogen af ​​seriens medlemmer. For eksempel er methanhomologer beskrevet med formlen CnH2n+2.

Efterhånden som den "homologe forskel" CH 2 tilsættes, forstærkes bindingen mellem stoffets atomer. Lad os tage den homologe serie af metan: dens første fire medlemmer er gasser (methan, ethan, propan, butan), de næste seks er væsker (pentan, hexan, heptan, oktan, nonan, decan) og derefter stoffer i fast tilstand af aggregering følger (pentadecan, eicosan osv.). Og jo stærkere bindingen er mellem kulstofatomer, jo højere er stoffernes molekylvægt, koge- og smeltepunkter.

Hvilke klasser af organiske stoffer findes der?

Organiske stoffer af biologisk oprindelse omfatter:

  • proteiner;
  • kulhydrater;
  • nukleinsyrer;
  • lipider.

De første tre punkter kan også kaldes biologiske polymerer.

En mere detaljeret klassificering af organiske kemikalier omfatter ikke kun stoffer af biologisk oprindelse.

Kulbrinterne er:

  • acykliske forbindelser:
    • mættede kulbrinter (alkaner);
    • umættede kulbrinter:
      • alkener;
      • alkyner;
      • alkadiener.
  • cykliske forbindelser:
    • carbocykliske forbindelser:
      • alicyklisk;
      • aromatisk.
    • heterocykliske forbindelser.

Der er også andre klasser af organiske forbindelser, hvor kulstof kombineres med andre stoffer end brint:

    • alkoholer og phenoler;
    • aldehyder og ketoner;
    • carboxylsyrer;
    • estere;
    • lipider;
    • kulhydrater:
      • monosaccharider;
      • oligosaccharider;
      • polysaccharider.
      • mucopolysaccharider.
    • aminer;
    • aminosyrer;
    • proteiner;
    • nukleinsyrer.

Formler for organiske stoffer efter klasser

Eksempler på organiske stoffer

Som du husker, i den menneskelige krop er forskellige slags organiske stoffer grundlaget for fundamentet. Det er vores væv og væsker, hormoner og pigmenter, enzymer og ATP og meget mere.

I menneskers og dyrs kroppe prioriteres proteiner og fedtstoffer (halvdelen af ​​en dyrecelles tørvægt er protein). I planter (ca. 80% af cellens tørre masse) - for kulhydrater, primært komplekse - polysaccharider. Herunder for cellulose (uden hvilken der ikke ville være noget papir), stivelse.

Lad os tale om nogle af dem mere detaljeret.

For eksempel ca kulhydrater. Hvis det var muligt at tage og måle masserne af alle organiske stoffer på planeten, ville det være kulhydrater, der ville vinde denne konkurrence.

De tjener som en energikilde i kroppen, er byggematerialer til celler og udfører også forsyningen af ​​stoffer. Planter bruger stivelse til dette formål og glykogen til dyr.

Derudover er kulhydrater meget forskellige. For eksempel simple kulhydrater. De mest almindelige monosaccharider i naturen er pentoser (inklusive deoxyribose, som er en del af DNA) og hexoser (glukose, som er velkendt for dig).

Ligesom mursten, på en stor byggeplads i naturen, er polysaccharider bygget af tusinder og atter tusinder af monosaccharider. Uden dem, mere præcist, uden cellulose, stivelse, ville der ikke være nogen planter. Ja, og dyr uden glykogen, laktose og kitin ville have det svært.

Lad os se nøje på egern. Naturen er den største mester i mosaikker og gåder: Fra kun 20 aminosyrer dannes 5 millioner typer proteiner i menneskekroppen. Proteiner har også mange vitale funktioner. For eksempel konstruktion, regulering af processer i kroppen, blodkoagulation (der er separate proteiner til dette), bevægelse, transport af visse stoffer i kroppen, de er også en energikilde, i form af enzymer fungerer de som en katalysator for reaktioner, yde beskyttelse. Antistoffer spiller en vigtig rolle i at beskytte kroppen mod negative ydre påvirkninger. Og hvis der opstår uenighed i kroppens finjustering, kan antistoffer i stedet for at ødelægge ydre fjender fungere som aggressorer for deres egne organer og væv i kroppen.

Proteiner er også opdelt i simple (proteiner) og komplekse (proteiner). Og de har egenskaber, der kun er iboende for dem: denaturering (destruktion, som du har bemærket mere end én gang, når du kogte et hårdkogt æg) og renaturering (denne egenskab er meget brugt til fremstilling af antibiotika, fødevarekoncentrater osv.).

Lad os ikke ignorere og lipider(fedtstoffer). I vores krop tjener de som en reservekilde til energi. Som opløsningsmidler hjælper de forløbet af biokemiske reaktioner. Deltage i opbygningen af ​​kroppen - for eksempel i dannelsen af ​​cellemembraner.

Og et par flere ord om så nysgerrige organiske forbindelser som hormoner. De er involveret i biokemiske reaktioner og metabolisme. Disse små hormoner gør mænd til mænd (testosteron) og kvinder til kvinder (østrogen). De gør os glade eller triste (skjoldbruskkirtelhormoner spiller en vigtig rolle i humørsvingninger, og endorfiner giver en følelse af lykke). Og de bestemmer endda, om vi er "ugler" eller "lærker". Uanset om du er klar til at studere sent eller foretrækker at stå tidligt op og lave dine lektier inden skole, er det ikke kun din daglige rutine, der afgør, men også nogle binyrehormoner.

Konklusion

Verden af ​​organisk materiale er virkelig fantastisk. Det er nok at dykke ned i dens undersøgelse bare lidt for at tage pusten fra følelsen af ​​slægtskab med alt liv på Jorden. To ben, fire eller rødder i stedet for ben – vi er alle forenet af magien fra moder naturs kemiske laboratorium. Det får kulstofatomer til at forbinde sig i kæder, reagere og skabe tusindvis af så forskellige kemiske forbindelser.

Du har nu en kort guide til organisk kemi. Selvfølgelig er ikke alle mulige oplysninger præsenteret her. Nogle punkter skal du muligvis afklare på egen hånd. Men du kan altid bruge den rute, vi har planlagt, til din uafhængige forskning.

Du kan også bruge definitionen af ​​organisk stof, klassificering og generelle formler for organiske forbindelser og generel information om dem i artiklen til at forberede dig til kemitimer i skolen.

Fortæl os i kommentarerne, hvilken del af kemien (organisk eller uorganisk) du bedst kan lide og hvorfor. Glem ikke at "dele" artiklen på sociale netværk, så dine klassekammerater også kan bruge den.

Rapportér venligst, hvis du finder unøjagtigheder eller fejl i artiklen. Vi er alle mennesker, og vi begår alle fejl nogle gange.

blog.site, med hel eller delvis kopiering af materialet, kræves et link til kilden.