Предмет органска хемија. Органски супстанции - Хипермаркет на знаење

Ориз. 5. Фридрих Волер
(1800–1882)

Ориз. 6. Александар
Михајлович Батлеров
(1828–1886)

Суштината на теоријата за хемиската структура што тие ја создале може да се формулира во форма на три предлози.
1. Атомите во молекулите се поврзани во одреден редослед според нивната валентност, а јаглеродот во органските соединенија е четиривалентен.
2. Својствата на супстанциите се одредуваат не само од квалитативниот и квантитативниот елементарен состав, туку и од редот на врските на атомите во молекулите, т.е. хемиска структура.
3. Атомите во молекулите вршат взаемно влијание еден врз друг, што влијае на својствата на супстанциите.
* Германски хемичар. Спроведе истражување од областа на неорганската и органската хемија. Утврдено постоење на феноменот на изомеризам, за прв пат спроведе синтеза на органска материја (уреа) од неоргански. Доби некои метали (алуминиум, берилиум, итн.).
** Извонреден руски хемичар, автор на теоријата на хемикалиите
структура на органска материја. Базирано наконцептите на структурата го објаснија феноменот на изомеризам, го предвидоа постоењето на изомери на голем број супстанции и ги синтетизираа за прв пат. Тој беше првиот што синтетизираше слатка супстанција. Основач на Факултетот за руска хемијаков, во кој беа вклучени В.В.Марковников, А.М.Заицев, Е.Е.Вагнер, А.Е.Фаворски и други.

Денес се чини неверојатно дека до средината на 19 век, во периодот на големи откритија во природните науки, научниците имале лоша претстава за внатрешната структура на материјата. Токму Батлеров го воведе терминот „хемиска структура“, што значи систем на хемиски врски помеѓу атомите во молекулата, нивно меѓусебно распоредување во вселената. Благодарение на ова разбирање на структурата на молекулата, стана можно да се објасни феноменот на изомеризам, да се предвиди постоењето на непознати изомери и да се поврзат својствата на супстанциите со нивната хемиска структура. Како илустрација на феноменот на изомеризам, ги прикажуваме формулите и својствата на две супстанции - етил алкохол и диметил етер, кои имаат ист елементарен состав на C2H6O, но различни хемиски структури (Табела 2).
табела 2

Илустрација на зависноста на својствата на супстанцијатаод неговата структура

Феноменот на изомеризам, кој е многу распространет во органската хемија, е една од причините за различноста на органските материи. Друга причина за различноста на органските материи лежи во уникатната способност на јаглеродниот атом да формира хемиски врски меѓу себе, што резултира со јаглеродни синџири.
различни должини и структури: неразгранети, разгранети, затворени. На пример, четири јаглеродни атоми можат да формираат синџири како ова:

Ако се земе предвид дека меѓу два јаглеродни атоми може да има не само едноставни (единечни) врски C–C, туку и двојни C=C и тројни C≡C, тогаш бројот на варијанти на јаглеродни синџири и, следствено, различни органски супстанции значително се зголемува.
Класификацијата на органските материи се заснова и на теоријата за хемиска структура на Батлеров. Во зависност од атомите од кои хемиски елементи се дел од молекулата, сите органски големи групи: јаглеводороди, соединенија што содржат кислород, соединенија што содржат азот.
Јаглеводородите се органски соединенија кои се состојат само од атоми на јаглерод и водород.
Според структурата на јаглеродниот синџир, присуството или отсуството на повеќе врски во него, сите јаглеводороди се поделени во неколку класи. Овие класи се прикажани на слика 2.
Ако јаглеводородот не содржи повеќе врски и синџирот на јаглеродни атоми не е затворен, тој, како што знаете, припаѓа на класата на заситени јаглеводороди или алкани. Коренот на овој збор е од арапско потекло, а наставката -en е присутна во имињата на сите јаглеводороди од оваа класа.
Шема 2

Класификација на јаглеводороди

Присуството на една двојна врска во молекулата на јаглеводород овозможува да се припише на класата на алкени, а нејзината врска со оваа група супстанции е нагласена.
наставка -ен во името. Наједноставниот алкен е етилен, кој ја има формулата CH2=CH2. Во една молекула може да има две C=C двојни врски, во тој случај супстанцијата припаѓа на класата на алкадиени.
Обидете се сами да го објасните значењето на суфиксите -dienes. На пример, бутадиен-1,3 ја има структурната формула: CH2=CH–CH=CH2.
Јаглеводородите со тројни врски јаглерод-јаглерод во молекулата се нарекуваат алкини. Наставката -in означува припадност на оваа класа на супстанции. Предок на класата на алкини е ацетилен (етин), чија молекуларна формула е C2H2, а структурната формула е HC≡CH. Од соединенија со затворен јаглероден ланец
атоми, најважни се арените - посебна класа на јаглеводороди, името на првиот претставник за кое веројатно сте слушнале - ова е бензен C6H6, чија структурна формула е позната и на секој културен човек:

Како што веќе разбравте, покрај јаглеродот и водородот, составот на органските материи може да вклучува атоми на други елементи, првенствено кислород и азот. Најчесто, атомите на овие елементи во различни комбинации формираат групи кои се нарекуваат функционални.
Функционална група е група на атоми што ги одредува најкарактеристичните хемиски својства на супстанцијата и нејзината припадност на одредена класа на соединенија.
Главните класи на органски соединенија кои содржат функционални групи се прикажани во Шемата 3.
Шема 3
Главните класи на органски супстанции кои содржат функционални групи

Функционалната група -OH се нарекува хидроксил и одредува припадност на една од најважните класи на органски материи - алкохоли.
Имињата на алкохолите се формираат со употреба на суфиксот -ол. На пример, најпознатиот претставник на алкохолите е етил алкохол, или етанол, C2H5OH.
Атомот на кислород може да се поврзе со јаглероден атом со двојна хемиска врска. Групата >C=O се нарекува карбонил. Карбонилната група е дел од неколку
функционални групи, вклучувајќи алдехид и карбоксил. Органските соединенија кои ги содржат овие функционални групи се нарекуваат алдехиди и карбоксилни киселини, соодветно. Најпознати претставници на алдехидите се формалдехид HCO и ацеталдехид CH3COH. Со оцетна киселина CH3COOH, чиј раствор се нарекува трпезен оцет, веројатно на сите им е познато. Карактеристична структурна карактеристика на органските соединенија што содржат азот и, пред сè, на амини и амино киселини, е присуството на -NH2 амино групата во нивните молекули.
Горенаведената класификација на органски супстанции е исто така многу релативна. Исто како што една молекула (на пример, алкадиените) може да содржи две повеќекратни врски, супстанцијата може да биде сопственик на две или дури и повеќе функционални групи. Значи, структурните единици на главните носители на животот на земјата - протеинските молекули - се амино киселини. Молекулите на овие супстанции нужно содржат најмалку две функционални групи - карбоксилна и амино група. Наједноставната аминокиселина се нарекува глицин и ја има формулата:

Како и амфотерните хидроксиди, амино киселините ги комбинираат својствата на киселините (поради карбоксилната група) и базите (поради присуството на амино група во молекулата).
За организација на животот на Земјата, амфотерните својства на амино киселините се од особено значење - поради интеракцијата на амино групите и карбоксилните групи на амино киселини.
многу се поврзани во полимерни синџири на протеини.
? 1. Кои се главните одредби на теоријата за хемиската структура на А.М.Батлеров. Каква улога одигра оваа теорија во развојот на органската хемија?
2. Кои класи на јаглеводороди ги знаете? Врз основа на што беше спроведена оваа класификација?
3. Како се нарекува функционална група на органско соединение? Кои функционални групи можете да ги именувате? Кои класи на органски соединенија ги содржат овие функционални групи? Запишете ги општите формули на класите соединенија и формулите на нивните претставници.
4. Дајте дефиниција за изомеризам, запишете ги формулите на можни изомери за соединенија од составот C4H10O. Користејќи различни извори на информации, наведете го секој од нив и подгответе извештај за едно од соединенијата.
5. Доделете супстанции чии формули се: C6H6, C2H6, C2H4, HCOOH, CH3OH, C6H12O6 на соодветните класи на органски соединенија. Користејќи различни извори на информации, наведете го секој од нив и подгответе извештај за едно од соединенијата.
6. Структурна формула на гликоза: На која класа органски соединенија би ја класифицирале оваа супстанца? Зошто се нарекува соединение со двојна функција?
7. Споредете органски и неоргански амфотерни соединенија.
8. Зошто амино киселините се нарекуваат соединенија со двојна функција? Каква улога игра оваа структурна карактеристика на аминокиселините во организацијата на животот на Земјата?
9. Подгответе порака на тема „Амино киселините се „тули“ на животот“, користејќи ги можностите на Интернет.
10. Наведи примери за релативноста на делење на органските соединенија во одредени класи. Нацртај паралели со слична релативност за неоргански соединенија.

Наједноставната класификација е дека сите познати материи се поделени на неоргански и органски. Органските материи се јаглеводородии нивните деривати. Сите други супстанции се неоргански.

неоргански материиподелено по состав на едноставни и сложени.

Едноставни супстанциисе состојат од атоми на еден хемиски елемент и се поделени на метали, неметали, благородни гасови. Соединенијата се составени од атоми на различни елементи кои се хемиски поврзани едни со други.

Сложените неоргански материи според нивниот состав и својства се поделени во следните главни класи: оксиди, бази, киселини, амфотерни хидроксиди, соли.

• оксиди- ова се сложени супстанции кои се состојат од два хемиски елементи, од кои едниот е кислород со состојба на оксидација (-2). Општата формула на оксидите е: E m O n, каде што m е бројот на атоми на елементот E, а n е бројот на атоми на кислород. Оксидите, пак, се класифицираат на сол-формирање и несол-формирање. Супстанциите што формираат сол се поделени на базни, амфотерични, кисели, кои одговараат на бази, амфотерни хидроксиди, киселини, соодветно.
• Основни оксидисе метални оксиди во оксидациски состојби +1 и +2. Тие вклучуваат:
  • метални оксиди од главната подгрупа од првата група ( алкални метали) Li-Fr
  • метални оксиди од главната подгрупа од втората група ( Mg и земноалкални метали) Mg-Ra
  • оксиди на преодни метали во пониски состојби на оксидација
• Киселински оксиди- формираат неметали со С.О. повеќе од +2 и метали со С.О. од +5 до +7 (SO 2, SeO 2, P 2 O 5, како 2 O 3, CO 2, SiO 2, CrO 3 и Mn 2 O 7). Исклучок: за NO оксиди 2 и ClO 2 нема соодветни киселински хидроксиди, но тие се сметаат за кисели.
• Амфотерични оксиди-формиран од амфотерни метали со С.О. +2, +3, +4 (BeO, Cr 2 O 3, ZnO, Al 2 O 3, GeO 2, SnO 2 и PbO).
• Оксиди кои не формираат сол- оксиди на неметали со С.О.+1, +2 (СО, NO, N 2 O, SiO).
• Основи- ова се сложени супстанции кои се состојат од метални атоми и една или повеќе хидроксо групи (-OH). Општата формула на базите е: M (OH) y, каде што y е бројот на хидроксо групи еднаков на оксидационата состојба на металот M (обично +1 и +2). Базите се поделени на растворливи (алкали) и нерастворливи.
• киселини- (киселински хидроксиди) се сложени супстанции кои се состојат од атоми на водород кои можат да се заменат со атоми на метал и остатоци од киселина. Општата формула на киселини: H x Ac, каде што Ac е киселински остаток (од англискиот „киселина“ - киселина), x е бројот на атоми на водород еднаков на полнењето на јонот на киселинскиот остаток.
• Амфотерични хидроксидисе сложени супстанции кои ги покажуваат и својствата на киселините и својствата на базите. Затоа, формулите на амфотерните хидроксиди може да се напишат и во форма на киселини и во форма на бази.
• сол- Станува збор за сложени материи кои се состојат од метални катјони и анјони на киселински остатоци. Оваа дефиниција се однесува на средни соли.
• Средни соли- тоа се производи од целосна замена на атомите на водород во молекулата на киселината со атоми на метал или целосна замена на хидроксо групите во базната молекула со киселински остатоци.
• Киселински соли- атомите на водород во киселината делумно се заменуваат со метални атоми. Тие се добиваат со неутрализирање на база со вишок киселина. За правилно именување кисела сол,неопходно е да се додаде префиксот хидро- или дихидро- на името на нормалната сол, во зависност од бројот на водородни атоми што ја сочинуваат киселинската сол. На пример, KHCO 3 е калиум бикарбонат, KH 2 PO 4 е калиум дихидроортофосфат . Мора да се запомни дека киселинските соли можат да формираат само две или повеќе базни киселини.
• Основни соли- хидроксо групите на базата (OH -) се делумно заменети со киселински остатоци. Да именува основна сол,неопходно е да се додаде префиксот хидроксо- или дихидроксо- на името на нормалната сол, во зависност од бројот на OH групи кои ја сочинуваат солта. На пример, (CuOH) 2 CO 3 е бакар (II) хидроксокарбонат. мора да се запомни дека основните соли можат да формираат само бази кои содржат две или повеќе хидроксо групи.
• двојни соли- во нивниот состав има два различни катјони, тие се добиваат со кристализација од мешан раствор на соли со различни катјони, но исти анјони. На пример, KAl(SO 4) 2, KNaSO 4.
• мешани соли- во нивниот состав има два различни анјони. На пример, Ca(OCl)Cl.
• Хидратни соли (кристални хидрати) - тие вклучуваат молекули на вода за кристализација. Пример: Na 2 SO 4 10H 2 O.

Класификација на органски материи

Се нарекуваат соединенијата кои содржат само атоми на водород и јаглерод јаглеводороди. Пред да започнете со овој дел, запомнете, за да се поедностави записот, хемичарите не сликаат јаглероди и водороди во синџири, но не заборавајте дека јаглеродот формира четири врски, а ако на сликата јаглеродот е врзан со две врски, тогаш тој е врзан со две повеќе врски со водород, иако последна и не е одредена:

Во зависност од структурата на јаглеродниот синџир, органските соединенија се делат на соединенија со отворен синџир - ациклични(алифатичен) и циклична- со затворен синџир на атоми.

Цикличносе поделени во две групи: карбоцикличниврски и хетероциклични.

Карбоциклични соединенија, пак, вклучуваат две серии на соединенија: алицикличнии ароматични.

ароматични соединенијаструктурата на молекулите се заснова на рамни циклуси што содржат јаглерод со посебен затворен систем на π-електрони. формирајќи заеднички π-систем (единствен π-електронски облак).

И ацикличните (алифатични) и цикличните јаглеводороди можат да содржат повеќе (двојни или тројни) врски. Овие јаглеводороди се нарекуваат неограничено(незаситени), за разлика од маргинална(заситен) кој содржи само единечни врски.

Пи-врска (π-врска) - ковалентна врска формирана од преклопување на р-атомски орбитали. За разлика од сигма врската, која се јавува со преклопување на s-атомските орбитали долж линијата на атомската врска, пи врските се јавуваат кога p-атомските орбитали се преклопуваат на двете страни од линијата на атомската врска.

Во случај на формирање на ароматичен систем, на пример, бензен C6H6, секој од шесте јаглеродни атоми е во состојба на sp2 - хибридизација и формира три сигма врски со агли на врска од 120 °. Четвртиот p-електрон од секој јаглероден атом е ориентиран нормално на рамнината на бензенскиот прстен. Во принцип, се јавува една врска, која се протега на сите јаглеродни атоми на бензенскиот прстен. Од двете страни на рамнината на сигма врските се формираат два региони на пи врски со висока електронска густина. Со таква врска, сите јаглеродни атоми во молекулата на бензен стануваат еквивалентни и, според тоа, таков систем е постабилен од систем со три локализирани двојни врски.

Граничните алифатични јаглеводороди се нарекуваат алкани, тие имаат општа формула C n H 2n + 2, каде што n е бројот на јаглеродни атоми. Нивното старо име често се користи денес - парафини:

Незаситените алифатични јаглеводороди со една тројна врска се нарекуваат алкини. Нивната општа формула C n H 2n - 2

Ограничете ги алицикличните јаглеводороди - циклоалкани, нивната општа формула е C n H 2n:

Ја разгледавме класификацијата на јаглеводородите. Но, ако во овие молекули еден или повеќе атоми на водород се заменат со други атоми или групи на атоми (халогени, хидроксилни групи, амино групи итн.), се формираат јаглеводородни деривати: халогени деривати, кои содржат кислород, азот и други органски соединенија.

Атомите или групите на атоми кои ги одредуваат најкарактеристичните својства на дадена класа на супстанции се нарекуваат функционални групи.

Јаглеводородите во нивните деривати со иста функционална група формираат хомологни серии.

Хомологна серија е серија на соединенија кои припаѓаат на иста класа (хомолози), кои се разликуваат едни од други во составот со цел број на -CH 2 - групи (хомологна разлика), кои имаат слична структура и, според тоа, слични хемиски својства.

Сличноста на хемиските својства на хомолозите во голема мера го поедноставува проучувањето на органските соединенија.

Заменети јаглеводороди

• Халогени деривати на јаглеводородиможе да се смета како производи на супституција во јаглеводороди на еден или повеќе атоми на водород со атоми на халоген. Во согласност со ова, може да постојат заситени и незаситени моно-, ли-, три- (општо поли-) халогени деривати. , етери и естри.
• Алкохоли- деривати на јаглеводороди во кои еден или повеќе атоми на водород се заменети со хидроксилни групи.Алкохолите се нарекуваат едноводни ако имаат една хидроксилна група, а заситени ако се деривати на алкани Општа формула на заситените монохидрични алкохоли: R-OH.
• Феноли- деривати на ароматични јаглеводороди (бензен серија), во кои еден или повеќе атоми на водород во бензенскиот прстен се заменети со хидроксилни групи.
• Алдехиди и кетони- деривати на јаглеводороди кои содржат карбонилна група на атоми (карбонил).Кај алдехидните молекули, едната карбонилна врска оди до поврзување со водороден атом, другата - со јаглеводороден радикал.Кај кетоните, карбонилната група е поврзана со два (општо различни) радикали.
• Етерисе органски материи кои содржат два јаглеводородни радикали поврзани со атом на кислород: R=O-R или R-O-R 2. Радикалите можат да бидат исти или различни. Составот на етерите се изразува со формулата C n H 2n +2O.
• Естери- соединенија формирани со замена на водородниот атом од карбоксилната група во карбоксилни киселини со јаглеводороден радикал.
• Нитро соединенија- деривати на јаглеводороди во кои еден или повеќе атоми на водород се заменети со нитро група -NO 2 .
• Амини- соединенија кои се сметаат како деривати на амонијакот, во кои атомите на водород се заменуваат со јаглеводородни радикали.Во зависност од природата на радикалот, амините можат да бидат алифатични. Во зависност од бројот на атоми на водород заменети со радикали, се разликуваат примарни, секундарни и терциерни амини. Во одреден случај, секундарните како и терциерните амини може да ги имаат истите радикали. Примарните амини може да се сметаат и како деривати на јаглеводороди (алкани) во кои еден водороден атом е заменет со амино група. Амино киселините содржат две функционални групи поврзани со јаглеводороден радикал - амино група -NH 2 и карбоксил -COOH.

Познати се и други важни органски соединенија кои имаат неколку различни или идентични функционални групи, долги линеарни синџири поврзани со бензенски прстени. Во такви случаи, невозможна е строга дефиниција за тоа дали супстанцијата припаѓа на одредена класа. Овие соединенија често се изолирани во специфични групи на супстанции: јаглехидрати, протеини, нуклеински киселини, антибиотици, алкалоиди итн. Тие се нарекуваат органоелементски соединенија. Некои од нив може да се сметаат како деривати на јаглеводороди.

Номенклатура

За именување на органски соединенија се користат две номенклатури - рационални и систематски (IUPAC) и тривијални имиња.

Компилација на имиња според номенклатурата IUPAC:

1) Основата на името на соединението е коренот на зборот, означувајќи заситен јаглеводород со ист број атоми како главниот синџир.

2) Наставката се додава на коренот, што го карактеризира степенот на заситеност:

An (ограничувачки, без повеќекратни обврзници);

Јонг (во присуство на двојна врска);

Јинг (во присуство на тројна врска).

Ако има повеќе повеќекратни врски, тогаш бројот на таквите врски (-диен, -триен, итн.) е означен во наставката, а по наставката, позицијата на повеќекратната врска мора да биде означена со бројки, на пример:

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

бутен-1 бутен-2

CH 2 \u003d CH - CH \u003d CH 2

Групите како што се нитро-, халогени, јаглеводородни радикали кои не се вклучени во главниот ланец се извадени на префиксот. Тие се наведени по азбучен ред. Позицијата на супституентот е означена со број пред префиксот.

Редоследот на насловите е како што следува:

1. Најдете го најдолгиот синџир на атоми C.

2. Секвенцијално нумерирајте ги јаглеродните атоми на главниот синџир, почнувајќи од крајот најблиску до гранката.

3. Името на алканот се состои од имињата на страничните радикали, наведени по азбучен ред, означувајќи ја позицијата во главниот синџир и името на главниот синџир.

Хемискиот јазик, кој вклучува хемиска симболика како еден од најспецифичните делови (вклучувајќи хемиски формули), е важно активно средство за познавање на хемијата и затоа бара јасна и свесна примена.

Хемиски формули- ова се условни слики на составот и структурата на хемиски поединечни супстанции преку хемиски симболи, индекси и други знаци. При проучување на составот, хемиската, електронската и просторната структура на супстанциите, нивните физички и хемиски својства, изомеризмот и другите појави, се користат хемиски формули од различни видови.

Особено многу видови формули (наједноставни, молекуларни, структурни, проекциски, конформациски итн.) се користат во проучувањето на супстанциите со молекуларна структура - повеќето органски супстанции и релативно мал дел од неоргански супстанции во обични услови. Значително помалку типови на формули (наједноставните) се користат во проучувањето на немолекуларните соединенија, чија структура е појасно рефлектирана од моделите со топчиња и стапчиња и дијаграмите на кристалните структури или нивните единечни ќелии.

Изработка на целосни и кратки структурни формули на јаглеводороди

Пример:

Направете целосна и кратка структурна формула на пропан C 3 H 8.

Решение:

1. Напишете 3 јаглеродни атоми во линија, поврзете ги со врски:

S–S–S

2. Додадете цртички (врски) така што 4 врски се протегаат од секој јаглероден атом:

4. Запишете кратка структурна формула:

CH 3 -CH 2 -CH 3

Табела за растворливост

Органските соединенија се класифицираат според две главни структурни карактеристики:

Структурата на јаглеродниот синџир (јаглероден скелет);

Присуството и структурата на функционалните групи.

Јаглероден скелет (јаглероден синџир) - низа од хемиски врзани јаглеродни атоми.

Функционална група - атом или група атоми што одредува дали соединението припаѓа на одредена класа и е одговорно за неговите хемиски својства.

Класификација на соединенијата според структурата на јаглеродниот синџир

Во зависност од структурата на јаглеродниот синџир, органските соединенија се делат на ациклични и циклични.

Ациклични соединенија - соединенија со отворени(отворен) јаглероден ланец. Овие врски се нарекуваат и алифатичен.

Меѓу ацикличните соединенија, се разликуваат ограничувачки (заситени) соединенија, кои во скелетот содржат само единечни врски C-C и неограничено(незаситени), вклучувајќи повеќе врски C = C и C C.

Ациклични соединенија

Граница:

Неограничено:

Ацикличните соединенија се исто така поделени на соединенија со прав и разгранет ланец. Во овој случај, се зема предвид бројот на врски на јаглеродниот атом со други јаглеродни атоми.

Синџирот, кој вклучува терцијарни или кватернарни атоми на јаглерод, е разгранет (често се означува со префиксот „iso“ во името).

На пример:

Јаглеродни атоми:

Примарен;

Секундарна;

терцијарно.

Цикличните соединенија се соединенија со затворен јаглероден ланец.

Во зависност од природата на атомите што го сочинуваат циклусот, се разликуваат карбоцикличните и хетероцикличните соединенија.

Карбоцикличните соединенија содржат само јаглеродни атоми во циклусот. Тие се поделени во две групи кои значително се разликуваат по хемиските својства: алифатични циклични - кратки алициклични - и ароматични соединенија.

Карбоциклични соединенија

Алициклични:

Ароматични:

Хетероцикличните соединенија содржат во циклусот, покрај атоми на јаглерод, еден или повеќе атоми на други елементи - хетероатоми(од грчки. хетероси- друго, различно) - кислород, азот, сулфур итн.

Хетероциклични соединенија

Класификација на соединенијата по функционални групи

Соединенијата што содржат само јаглерод и водород се нарекуваат јаглеводороди.

Други, побројни, органски соединенија може да се сметаат како деривати на јаглеводороди, кои се формираат кога функционалните групи кои содржат други елементи се внесуваат во јаглеводородите.

Во зависност од природата на функционалните групи, органските соединенија се поделени во класи. Некои од најкарактеристичните функционални групи и нивните соодветни класи на соединенија се прикажани во табелата:

Класи на органски соединенија

Забелешка: функционалните групи понекогаш се нарекуваат двојни и тројни врски.

Молекулите на органските соединенија може да содржат две или повеќе идентични или различни функционални групи.

На пример: HO-CH 2 -CH 2 -OH (етилен гликол); NH 2 -CH 2 - COOH (амино киселина глицин).

Сите класи на органски соединенија се меѓусебно поврзани. Преминот од една класа на соединенија во друга се врши главно поради трансформацијата на функционалните групи без промена на јаглеродниот скелет. Соединенијата од секоја класа сочинуваат хомологна серија.

Класификација на органски материи

Во зависност од видот на структурата на јаглеродниот синџир, органските материи се поделени на:

• ациклични и циклични.
• маргинални (заситени) и незаситени (незаситени).
• карбоциклични и хетероциклични.
• алициклични и ароматични.

Ацикличните соединенија се органски соединенија во чии молекули нема циклуси и сите јаглеродни атоми се поврзани едни со други во прави или разгранети отворени синџири.

За возврат, меѓу ацикличните соединенија, се разликуваат ограничувачки (или заситени) соединенија, кои содржат само единечни врски јаглерод-јаглерод (CC) во јаглеродниот скелет и незаситени (или незаситени) соединенија кои содржат множители - двојно (C \u003d C) или тројно (C ≡ C) комуникации.

Цикличните соединенија се хемиски соединенија во кои има три или повеќе врзани атоми кои формираат прстен.

Во зависност од тоа кои атоми се формираат прстените, се разликуваат карбоцикличните соединенија и хетероцикличните соединенија.

Карбоцикличните соединенија (или изоциклични) содржат само јаглеродни атоми во нивните циклуси. Овие соединенија за возврат се поделени на алициклични соединенија (алифатични циклични) и ароматични соединенија.

Хетероцикличните соединенија содржат еден или повеќе хетероатоми во јаглеводородниот циклус, најчесто атоми на кислород, азот или сулфур.

Наједноставната класа на органски материи се јаглеводороди - соединенија кои се формираат исклучиво од атоми на јаглерод и водород, т.е. формално немаат функционални групи.

Бидејќи јаглеводородите немаат функционални групи, тие можат да се класифицираат само според типот на јаглеродниот скелет. Јаглеводородите, во зависност од видот на нивниот јаглероден скелет, се поделени во подкласи:

1) Ограничувачките ациклични јаглеводороди се нарекуваат алкани. Општата молекуларна формула на алканите е напишана како C n H 2n+2, каде што n е бројот на јаглеродни атоми во јаглеводородна молекула. Овие соединенија немаат меѓукласни изомери.

2) Ацикличните незаситени јаглеводороди се поделени на:

а) алкени - тие содржат само една повеќекратна, имено една двојна врска C \u003d C, општата формула на алкените е C n H 2n,

б) алкини - во молекулите на алкините има и само една повеќекратна, имено тројна C≡C врска. Општата молекуларна формула на алкините е C n H 2n-2

в) алкадиени - во молекулите на алкадиените има две двојни врски C=C. Општата молекуларна формула на алкадиените е C n H 2n-2

3) Цикличните заситени јаглеводороди се нарекуваат циклоалкани и имаат општа молекуларна формула C n H 2n.

Останатите органски супстанции во органската хемија се сметаат како деривати на јаглеводороди, формирани со внесување на таканаречените функционални групи во јаглеводородни молекули, кои содржат други хемиски елементи.

Така, формулата на соединенијата со една функционална група може да се напише како R-X, каде што R е јаглеводороден радикал, а X е функционална група. Јаглеводороден радикал е фрагмент од јаглеводородна молекула без еден или повеќе атоми на водород.

Според присуството на одредени функционални групи, соединенијата се делат на класи. Главните функционални групи и класи на соединенија во кои се вклучени се прикажани во табелата:

Така, различни комбинации на типови на јаглеродни скелети со различни функционални групи даваат широк спектар на варијанти на органски соединенија.

Халогени деривати на јаглеводороди

Халогените деривати на јаглеводородите се соединенија добиени со замена на еден или повеќе атоми на водород во молекула на кој било почетен јаглеводород со еден или повеќе атоми на халоген, соодветно.

Нека малку јаглеводород ја има формулата C n H m, тогаш кога се заменува во неговата молекула X атоми на водород на X халогени атоми, формулата за дериватот на халоген ќе изгледа вака C n H m-X Hal X. Така, монохлорните деривати на алканите ја имаат формулата C n H 2n+1 Cl, деривати на дихлоро C n H 2n Cl 2итн.

Алкохоли и феноли

Алкохолите се деривати на јаглеводороди во кои еден или повеќе атоми на водород се заменети со хидроксилната група -OH. Алкохолите со една хидроксилна група се нарекуваат монатомски, содве - дијатомски, со три триатомскиитн. На пример:

Се нарекуваат и алкохоли со две или повеќе хидроксилни групи полихидрични алкохоли.Општата формула на ограничувачките монохидрични алкохоли е C n H 2n + 1 OH или C n H 2n + 2 O. Општата формула на ограничувачки полихидрични алкохоли е C n H 2n + 2 O x, каде што x е атомичноста на алкохолот.

Алкохолите можат да бидат и ароматични. На пример:

Општата формула на таквите монохидрични ароматични алкохоли е C n H 2n-6 O.

Сепак, треба јасно да се разбере дека дериватите на ароматични јаглеводороди во кои еден или повеќе атоми на водород во ароматичното јадро се заменети со хидроксилни групи не се применуваатна алкохоли. Тие припаѓаат на класата феноли . На пример, ова дадено соединение е алкохол:

А ова е фенол:

Причината зошто фенолите не се класифицирани како алкохоли лежи во нивните специфични хемиски својства, кои во голема мера ги разликуваат од алкохолите. Лесно е да се види дека монохидричните феноли се изомерни на монохидричните ароматични алкохоли, т.е. ја имаат и општата молекуларна формула C n H 2n-6 O.

Амини

Амини наречени деривати на амонијак во кои еден, два или сите три атоми на водород се заменети со јаглеводороден радикал.

Амини во кои само еден водороден атом е заменет со јаглеводороден радикал, т.е. кои имаат општа формула R-NH 2 се нарекуваат примарни амини.

Амините во кои два атоми на водород се заменети со јаглеводородни радикали се нарекуваат секундарни амини. Формулата за секундарен амин може да се напише како R-NH-R'. Во овој случај, радикалите R и R' можат да бидат исти или различни. На пример:

Ако нема атоми на водород на атомот на азот во амини, т.е. сите три водородни атоми на молекулата на амонијак се заменуваат со јаглеводороден радикал, тогаш таквите амини се нарекуваат терциерни амини. Генерално, формулата на терциерен амин може да се напише како:

Во овој случај, радикалите R, R', R'' можат да бидат или целосно идентични, или сите три се различни.

Општата молекуларна формула на примарните, секундарните и терциерните ограничувачки амини е C n H 2 n + 3 N.

Ароматичните амини со само еден незаситен супституент имаат општа формула C n H 2 n -5 N

Алдехиди и кетони

Алдехидинаречени деривати на јаглеводороди, во кои, кај примарниот јаглероден атом, два атоми на водород се заменуваат со еден атом на кислород, т.е. деривати на јаглеводороди во чија структура има алдехидна група –CH=O. Општата формула за алдехиди може да се запише како R-CH=O. На пример:

Кетонинаречени деривати на јаглеводороди, во кои два атоми на водород кај секундарниот јаглероден атом се заменети со атом на кислород, т.е. соединенија во чија структура има карбонилна група -C (O) -.

Општата формула за кетони може да се напише како R-C(O)-R'. Во овој случај, радикалите R, R' можат да бидат исти или различни.

На пример:

Како што можете да видите, алдехидите и кетоните се многу слични по структура, но сепак се разликуваат како класи, бидејќи имаат значителни разлики во хемиските својства.

Општата молекуларна формула на заситените кетони и алдехиди е иста и има форма C n H 2 n O

карбоксилни киселини

карбоксилни киселининаречени деривати на јаглеводороди во кои има карбоксилна група -COOH.

Ако киселината има две карбоксилни групи, киселината се нарекува дикарбоксилна киселина.

Ограничените монокарбоксилни киселини (со една -COOH група) имаат општа молекуларна формула од формата C n H 2 n O 2

Ароматичните монокарбоксилни киселини имаат општа формула C n H 2 n -8 O 2

Етери

Етери -органски соединенија во кои два јаглеводородни радикали се индиректно поврзани преку атом на кислород, т.е. имаат формула од формата R-O-R'. Во овој случај, радикалите R и R' можат да бидат исти или различни.

На пример:

Општата формула на заситените етери е иста како и за заситените монохидрични алкохоли, т.е. C n H 2 n +1 OH или C n H 2 n +2 O.

Естери

Естерите се класа на соединенија базирани на органски карбоксилни киселини, во кои водородниот атом во хидроксилната група е заменет со јаглеводородниот радикал R. Општата форма на естерите може да се запише како:

На пример:

Нитро соединенија

Нитро соединенија- деривати на јаглеводороди, во кои еден или повеќе атоми на водород се заменети со нитро група -NO 2.

Ограничените нитро-соединенија со една нитро група имаат општа молекуларна формула C n H 2 n +1 NO 2

Амино киселини

Соединенија кои истовремено имаат две функционални групи во својата структура - амино NH 2 и карбоксил - COOH. На пример,

NH 2 -CH 2 -COOH

Ограничувачките амино киселини со една карбоксилна и една амино група се изомерни на соодветните ограничувачки нитро соединенија т.е. како да ја имаат општата молекуларна формула C n H 2 n +1 NO 2

Во задачите USE за класификација на органски материи, важно е да може да се запишат општите молекуларни формули на хомологната серија на различни видови соединенија, знаејќи ги структурните карактеристики на јаглеродниот скелет и присуството на одредени функционални групи. За да научите како да ги одредите општите молекуларни формули на органски соединенија од различни класи, материјалот на оваа тема ќе биде корисен.

Номенклатура на органски соединенија

Карактеристиките на структурата и хемиските својства на соединенијата се рефлектираат во номенклатурата. Главните видови на номенклатура се систематскии тривијални.

Систематската номенклатура всушност пропишува алгоритми, според кои едно или друго име се составува во строга согласност со структурните карактеристики на молекулата на органска супстанција или, грубо кажано, нејзината структурна формула.

Размислете за правилата за именување на органски соединенија според систематска номенклатура.

При именување на органски материи според систематска номенклатура, најважно е правилно да се одреди бројот на јаглеродни атоми во најдолгиот јаглероден ланец или да се брои бројот на јаглеродни атоми во еден циклус.

Во зависност од бројот на јаглеродни атоми во главниот јаглероден ланец, соединенијата ќе имаат различен корен во нивното име:

Втората важна компонента што се зема предвид при составувањето на имињата е присуството / отсуството на повеќе врски или функционална група, кои се наведени во табелата погоре.

Ајде да се обидеме да и дадеме име на супстанција што има структурна формула:

1. Главниот (и единствен) јаглероден синџир на оваа молекула содржи 4 јаглеродни атоми, така што името ќе го содржи коренот but-;

2. Во јаглеродниот скелет нема повеќекратни врски, затоа, наставката што ќе се користи по коренот на зборот ќе биде -an, како и за соодветните заситени ациклични јаглеводороди (алкани);

3. Присуството на функционална група -OH, под услов да нема повеќе постари функционални групи, се додава по коренот и наставката од став 2. друга наставка - „ол“;

4. Кај молекулите кои содржат повеќе врски или функционални групи, нумерирањето на јаглеродните атоми од главниот синџир започнува од страната на молекулата до која се поблиску.

Ајде да погледнеме друг пример:

Присуството на четири јаглеродни атоми во главниот јаглероден ланец ни кажува дека коренот „но-“ е основата на името, а отсуството на повеќе врски укажува на наставката „-an“, која ќе следи веднаш по коренот. Постарата група во ова соединение е карбоксил, и тој одредува дали оваа супстанца припаѓа на класата на карбоксилни киселини. Затоа, крајот на името ќе биде „-овоична киселина“. На вториот јаглероден атом е амино група NH2 -, според тоа, оваа супстанца припаѓа на амино киселини. Исто така кај третиот јаглероден атом го гледаме јаглеводородниот радикал метил ( CH 3 -). Затоа, според систематската номенклатура, ова соединение се нарекува 2-амино-3-метилбутаноична киселина.

Тривијалната номенклатура, за разлика од систематската, по правило, нема врска со структурата на супстанцијата, туку главно се должи на нејзиното потекло, како и на хемиските или физичките својства.

Во минатото, научниците ги делеле сите супстанции во природата на условно неживи и живи, вклучувајќи го и животинското и растителното царство меѓу вторите. Супстанциите од првата група се нарекуваат минерални. И оние што влегоа во втората, почнаа да се нарекуваат органски супстанции.

Што се подразбира под ова? Класата на органски материи е најобемна меѓу сите хемиски соединенија познати на современите научници. На прашањето кои супстанции се органски може да се одговори на следниов начин - ова се хемиски соединенија кои вклучуваат јаглерод.

Ве молиме имајте предвид дека не сите соединенија што содржат јаглерод се органски. На пример, корбиди и карбонати, јаглеродна киселина и цијаниди, јаглеродни оксиди не се меѓу нив.

Зошто има толку многу органски материи?

Одговорот на ова прашање лежи во својствата на јаглеродот. Овој елемент е љубопитен по тоа што може да формира синџири од неговите атоми. И во исто време, јаглеродната врска е многу стабилна.

Покрај тоа, кај органските соединенија, тој покажува висока валентност (IV), т.е. способноста да се формираат хемиски врски со други супстанции. И не само единечни, туку и двојни, па дури и тројни (инаку - множители). Како што се зголемува мноштвото на врската, синџирот на атоми станува пократок, а стабилноста на врската се зголемува.

И јаглеродот е опремен со способност да формира линеарни, рамни и тридимензионални структури.

Затоа органските материи во природата се толку разновидни. Можете лесно да го проверите тоа сами: застанете пред огледало и внимателно погледнете го вашиот одраз. Секој од нас е шетачки учебник по органска хемија. Размислете за тоа: најмалку 30% од масата на секоја од вашите клетки се органски соединенија. Протеините кои го граделе вашето тело. Јаглехидрати, кои служат како „гориво“ и извор на енергија. Масти кои складираат енергетски резерви. Хормони кои ја контролираат функцијата на органите, па дури и вашето однесување. Ензими кои започнуваат хемиски реакции во вас. Па дури и „изворниот код“, нишките на ДНК, се органски соединенија базирани на јаглерод.

Состав на органски материи

Како што кажавме на самиот почеток, главниот градежен материјал за органска материја е јаглеродот. И практично секој елемент, комбинирајќи се со јаглерод, може да формира органски соединенија.

Во природата, најчесто во составот на органските материи се водородот, кислородот, азот, сулфурот и фосфорот.

Структурата на органските материи

Разновидноста на органските материи на планетата и разновидноста на нивната структура може да се објаснат со карактеристичните карактеристики на атомите на јаглеродот.

Се сеќавате дека атомите на јаглерод се способни да формираат многу силни врски едни со други, поврзувајќи се во синџири. Резултатот се стабилни молекули. Начинот на кој атомите на јаглерод се поврзани во синџир (поредени во цик-цак шема) е една од клучните карактеристики на неговата структура. Јаглеродот може да се комбинира и во отворени и во затворени (циклични) синџири.

Исто така, важно е структурата на хемикалиите директно да влијае на нивните хемиски својства. Значајна улога игра и тоа како атомите и групите на атоми во молекулата влијаат едни на други.

Поради особеностите на структурата, бројот на јаглеродни соединенија од ист тип оди до десетици и стотици. На пример, можеме да ги разгледаме водородните соединенија на јаглеродот: метан, етан, пропан, бутан итн.

На пример, метан - CH 4. Таквата комбинација на водород со јаглерод во нормални услови е во гасовита состојба на агрегација. Кога се појавува кислород во составот, се формира течност - метил алкохол CH 3 OH.

Не само супстанциите со различен квалитативен состав (како во примерот погоре) покажуваат различни својства, туку супстанциите со ист квалитативен состав се исто така способни за тоа. Пример е различната способност на метанот CH 4 и етилен C 2 H 4 да реагираат со бром и хлор. Метанот е способен за такви реакции само кога се загрева или под ултравиолетова светлина. И етилен реагира дури и без осветлување и греење.

Размислете за оваа опција: квалитативниот состав на хемиските соединенија е ист, квантитативниот е различен. Тогаш хемиските својства на соединенијата се различни. Како и во случајот со ацетилен C 2 H 2 и бензен C 6 H 6.

Не последната улога во оваа сорта ја играат таквите својства на органските супстанции, „врзани“ за нивната структура, како изомеризам и хомологија.

Замислете дека имате две навидум идентични супстанции - ист состав и иста молекуларна формула за да ги опишете. Но, структурата на овие супстанции е фундаментално различна, па оттука и разликата во хемиските и физичките својства. На пример, молекуларната формула C 4 H 10 може да се запише за две различни супстанции: бутан и изобутан.

Зборуваме за изомери- соединенија кои имаат ист состав и молекуларна тежина. Но, атомите во нивните молекули се наоѓаат во различен редослед (разгранета и неразгранета структура).

во врска со хомологија- ова е карактеристика на таков јаглероден ланец во кој секој следен член може да се добие со додавање на една група CH 2 на претходната. Секоја хомологна серија може да се изрази со една општа формула. И знаејќи ја формулата, лесно е да се одреди составот на кој било од членовите на серијата. На пример, метанските хомолози се опишани со формулата C n H 2n+2.

Како што се додава „хомологната разлика“ CH 2, врската помеѓу атомите на супстанцијата се зајакнува. Да ја земеме хомолошката серија на метан: неговите први четири члена се гасови (метан, етан, пропан, бутан), следните шест се течности (пентан, хексан, хептан, октан, нонан, декан), а потоа супстанции во цврста состојба. следуваат агрегација (пентадекан, еикосан итн.). И колку е посилна врската помеѓу атомите на јаглерод, толку е поголема молекулската тежина, точките на вриење и топење на супстанциите.

Кои класи на органски материи постојат?

Органски супстанции од биолошко потекло вклучуваат:

• протеини;
• јаглехидрати;
• нуклеински киселини;
• липиди.

Првите три точки може да се наречат и биолошки полимери.

Подетална класификација на органските хемикалии опфаќа супстанции не само од биолошко потекло.

Јаглеводородите се:

• ациклични соединенија:
  • заситени јаглеводороди (алкани);
  • незаситени јаглеводороди:
    • алкени;
    • алкини;
    • алкадиени.
• циклични соединенија:
  • карбоциклични соединенија:
    • алициклична;
    • ароматични.
  • хетероциклични соединенија.

Исто така, постојат и други класи на органски соединенија во кои јаглеродот се комбинира со други супстанции освен водородот:

• алкохоли и феноли;
• алдехиди и кетони;
• карбоксилни киселини;
• естри;
• липиди;
• јаглехидрати:
  • моносахариди;
  • олигосахариди;
  • полисахариди.
  • мукополисахариди.
• амини;
• амино киселини;
• протеини;
• нуклеински киселини.

Формули на органски материи по класи

Примери на органски материи

Како што се сеќавате, во човечкото тело, различни видови органски материи се основата на темелите. Тоа се нашите ткива и течности, хормони и пигменти, ензими и АТП и многу повеќе.

Во телата на луѓето и животните, протеините и мастите се приоритетни (половина од сувата тежина на животинската клетка е протеин). Во растенијата (околу 80% од сувата маса на клетката) - за јаглени хидрати, првенствено сложени - полисахариди. Вклучително и за целулоза (без која немаше да има хартија), скроб.

Ајде да зборуваме за некои од нив подетално.

На пример, за јаглехидрати. Кога би било возможно да се земат и измерат масите на сите органски материи на планетата, јаглехидратите би победиле на овој натпревар.

Тие служат како извор на енергија во телото, се градежен материјал за клетките, а исто така вршат снабдување со супстанции. Растенијата користат скроб за оваа намена, а гликоген за животните.

Покрај тоа, јаглехидратите се многу разновидни. На пример, едноставни јаглехидрати. Најчестите моносахариди во природата се пентози (вклучувајќи ја и деоксирибозата, која е дел од ДНК) и хексози (гликоза, која ви е добро позната).

Како тули, на големо градилиште на природата, полисахаридите се изградени од илјадници и илјадници моносахариди. Без нив, поточно, без целулоза, скроб, немаше да има растенија. Да, и животните без гликоген, лактоза и хитин би имале тешко време.

Ајде да погледнеме внимателно верверички. Природата е најголемиот мајстор на мозаиците и загатките: од само 20 амино киселини, во човечкото тело се формираат 5 милиони видови на протеини. Протеините имаат и многу витални функции. На пример, изградба, регулирање на процесите во телото, згрутчување на крвта (за ова има посебни протеини), движење, транспорт на одредени материи во телото, тие се и извор на енергија, во форма на ензими делуваат како катализатор за реакции, обезбедуваат заштита. Антителата играат важна улога во заштитата на телото од негативни надворешни влијанија. И ако дојде до несогласување во финото прилагодување на телото, антителата, наместо да ги уништуваат надворешните непријатели, можат да дејствуваат како агресори на сопствените органи и ткива на телото.

Протеините исто така се поделени на едноставни (протеини) и сложени (протеини). И тие имаат својства својствени само за нив: денатурација (уништување, што сте го забележале повеќе од еднаш кога сте свариле тврдо варено јајце) и ренатурација (ова својство е широко користено во производството на антибиотици, концентрати за храна итн.).

Да не игнорираме и липиди(масти). Во нашето тело, тие служат како резервен извор на енергија. Како растворувачи, тие го помагаат текот на биохемиските реакции. Учествувајте во изградбата на телото - на пример, во формирањето на клеточните мембрани.

И уште неколку зборови за такви љубопитни органски соединенија како хормони. Тие се вклучени во биохемиските реакции и метаболизмот. Овие мали хормони ги прават мажите мажи (тестостерон) и жените жени (естроген). Тие не прават среќни или тажни (тироидните хормони играат важна улога во промените на расположението, а ендорфините даваат чувство на среќа). Па дури и одредуваат дали сме „бувови“ или „уши“. Без разлика дали сте спремни да учите доцна или претпочитате да станете рано и да ја завршите домашната задача пред училиште, не одлучува само вашата секојдневна рутина, туку и некои надбубрежни хормони.

Заклучок

Светот на органската материја е навистина неверојатен. Доволно е само малку да навлезете во неговата студија за да го одземете здивот од чувството на сродство со целиот живот на Земјата. Две нозе, четири или корени наместо нозе - сите нè обединува магијата на хемиската лабораторија на мајката природа. Тоа предизвикува атоми на јаглерод да се спојат во синџири, да реагираат и да создаваат илјадници такви различни хемиски соединенија.

Сега имате краток водич за органска хемија. Се разбира, тука не се претставени сите можни информации. Некои точки можеби ќе треба сами да ги разјасните. Но, секогаш можете да ја користите рутата што ја планиравме за вашето независно истражување.

Можете исто така да ја користите дефиницијата за органска материја, класификација и општи формули на органски соединенија и општи информации за нив во статијата за да се подготвите за часови по хемија на училиште.

Кажете ни во коментар кој дел од хемијата (органска или неорганска) најмногу ви се допаѓа и зошто. Не заборавајте да ја „споделите“ статијата на социјалните мрежи за да можат да ја користат и вашите соученици.

Ве молиме пријавете ако најдете неточност или грешка во статијата. Сите ние сме луѓе и сите понекогаш грешиме.

blog.site, со целосно или делумно копирање на материјалот, потребна е врска до изворот.