Przedmiot chemii organicznej. Substancje Organiczne - Hipermarket Wiedzy

Ryż. 5. Friedricha Wöhlera
(1800–1882)

Ryż. 6. Aleksander
Michajłowicz Butlerow
(1828–1886)

Istotę stworzonej przez nich teorii budowy chemicznej można sformułować w postaci trzech twierdzeń.
1. Atomy w cząsteczkach są połączone w określonej kolejności zgodnie z ich wartościowością, a węgiel w związkach organicznych jest czterowartościowy.
2. O właściwościach substancji decyduje nie tylko jakościowy i ilościowy skład pierwiastkowy, ale także kolejność wiązań atomów w cząsteczkach, tj. struktura chemiczna.
3. Atomy w cząsteczkach wywierają wzajemny wpływ na siebie, co wpływa na właściwości substancji.
* Niemiecki chemik. Prowadził badania z zakresu chemii nieorganicznej i organicznej. Ustalił istnienie zjawiska izomerii, po raz pierwszy przeprowadził syntezę materii organicznej (mocznika) z nieorganicznej. Otrzymano trochę metali (aluminium, beryl itp.).
** Wybitny chemik rosyjski, autor teorii chemii
struktura materii organicznej. Oparte nakoncepcje budowy wyjaśniły zjawisko izomerii, przewidziały istnienie izomerów wielu substancji i po raz pierwszy je zsyntetyzowały. Jako pierwszy zsyntetyzował substancję słodzącą. Założyciel Szkoły Chemii Rosyjskiejkov, w skład którego wchodzili V.V. Markovnikov, A.M. Zaitsev, E.E. Wagner, A.E. Favorsky i inni.

Dziś wydaje się niewiarygodne, że aż do połowy XIX wieku, w okresie wielkich odkryć w naukach przyrodniczych, naukowcy mieli słabe pojęcie o wewnętrznej budowie materii. To Butlerow wprowadził termin „struktura chemiczna”, oznaczając przez to układ wiązań chemicznych między atomami w cząsteczce, ich wzajemne rozmieszczenie w przestrzeni. Dzięki takiemu zrozumieniu budowy cząsteczki możliwe stało się wyjaśnienie zjawiska izomerii, przewidywanie istnienia nieznanych izomerów oraz skorelowanie właściwości substancji z ich budową chemiczną. Jako ilustrację zjawiska izomerii przedstawiamy wzory i właściwości dwóch substancji – alkoholu etylowego i eteru dimetylowego, które mają ten sam skład pierwiastkowy C2H6O, ale różnią się budową chemiczną (tab. 2).
Tabela 2

Ilustracja zależności właściwości substancjiz jego struktury

Zjawisko izomerii, bardzo rozpowszechnione w chemii organicznej, jest jedną z przyczyn różnorodności substancji organicznych. Innym powodem różnorodności substancji organicznych jest wyjątkowa zdolność atomu węgla do tworzenia między sobą wiązań chemicznych, w wyniku czego powstają łańcuchy węglowe.
różne długości i struktury: nierozgałęzione, rozgałęzione, zamknięte. Na przykład cztery atomy węgla mogą tworzyć takie łańcuchy:

Jeśli weźmiemy pod uwagę, że między dwoma atomami węgla mogą występować nie tylko proste (pojedyncze) wiązania C–C, ale także podwójne C=C i potrójne C≡C, to liczba wariantów łańcuchów węglowych, a co za tym idzie różnych organicznych substancji znacznie wzrasta.
Klasyfikacja substancji organicznych opiera się również na teorii budowy chemicznej Butlerowa. W zależności od atomów, z których pierwiastki chemiczne są częścią cząsteczki, wszystkie duże grupy organiczne: węglowodory, związki zawierające tlen, związki zawierające azot.
Węglowodory to związki organiczne, które składają się tylko z atomów węgla i wodoru.
Zgodnie ze strukturą łańcucha węglowego, obecnością lub brakiem w nim wiązań wielokrotnych, wszystkie węglowodory dzielą się na kilka klas. Klasy te pokazano na rysunku 2.
Jeśli węglowodór nie zawiera wiązań wielokrotnych, a łańcuch atomów węgla nie jest domknięty, należy on, jak wiadomo, do klasy węglowodorów nasyconych, czyli alkanów. Rdzeń tego słowa jest pochodzenia arabskiego, a przyrostek -en występuje w nazwach wszystkich węglowodorów tej klasy.
Schemat 2

Klasyfikacja węglowodorów

Obecność jednego wiązania podwójnego w cząsteczce węglowodoru pozwala przypisać go do klasy alkenów i podkreśla się jego związek z tą grupą substancji
przyrostek -en w nazwie. Najprostszym alkenem jest etylen, który ma wzór CH2=CH2. W cząsteczce mogą występować dwa wiązania podwójne C=C, w takim przypadku substancja należy do klasy alkadienów.
Spróbuj samodzielnie wyjaśnić znaczenie przyrostków -dienes. Na przykład butadien-1,3 ma wzór strukturalny: CH2=CH–CH=CH2.
Węglowodory z potrójnymi wiązaniami węgiel-węgiel w cząsteczce nazywane są alkinami. Przyrostek -in wskazuje na przynależność do tej klasy substancji. Przodkiem klasy alkinów jest acetylen (etyn), którego wzór cząsteczkowy to C2H2, a wzór strukturalny to HC≡CH. Ze związków o zamkniętym łańcuchu węglowym
Najważniejszymi atomami są areny - specjalna klasa węglowodorów, której nazwę pierwszego przedstawiciela prawdopodobnie słyszeliście - jest to benzen C6H6, którego wzór strukturalny jest również znany każdej kulturalnej osobie:

Jak już zrozumiałeś, oprócz węgla i wodoru skład substancji organicznych może obejmować atomy innych pierwiastków, przede wszystkim tlenu i azotu. Najczęściej atomy tych pierwiastków w różnych kombinacjach tworzą grupy, które nazywane są funkcjonalnymi.
Grupa funkcyjna to grupa atomów, która określa najbardziej charakterystyczne właściwości chemiczne substancji i jej przynależność do określonej klasy związków.
Główne klasy związków organicznych zawierających grupy funkcyjne przedstawiono na schemacie 3.
Schemat 3
Główne klasy substancji organicznych zawierających grupy funkcyjne

Grupa funkcyjna -OH nazywana jest hydroksylem i określa przynależność do jednej z najważniejszych klas substancji organicznych - alkoholi.
Nazwy alkoholi tworzy się za pomocą przyrostka -ol. Na przykład najbardziej znanym przedstawicielem alkoholi jest alkohol etylowy lub etanol, C2H5OH.
Atom tlenu może być związany z atomem węgla podwójnym wiązaniem chemicznym. Grupa >C=O nazywana jest karbonylem. Grupa karbonylowa jest częścią kilku
grupy funkcyjne, w tym aldehyd i karboksyl. Związki organiczne zawierające te grupy funkcyjne nazywane są odpowiednio aldehydami i kwasami karboksylowymi. Najbardziej znanymi przedstawicielami aldehydów są formaldehyd HCO i aldehyd octowy CH3COH. Z kwasem octowym CH3COOH, którego rozwiązanie nazywa się octem stołowym, wszyscy prawdopodobnie znają. Charakterystyczną cechą strukturalną związków organicznych zawierających azot, a przede wszystkim amin i aminokwasów, jest obecność w ich cząsteczkach grupy aminowej –NH2.
Powyższa klasyfikacja substancji organicznych jest również bardzo względna. Tak jak jedna cząsteczka (np. alkadieny) może zawierać dwa wiązania wielokrotne, tak substancja może być właścicielem dwóch lub nawet większej liczby grup funkcyjnych. Tak więc jednostkami strukturalnymi głównych nośników życia na ziemi - cząsteczek białka - są aminokwasy. Cząsteczki tych substancji koniecznie zawierają co najmniej dwie grupy funkcyjne - grupę karboksylową i grupę aminową. Najprostszy aminokwas nazywa się glicyna i ma wzór:

Podobnie jak wodorotlenki amfoteryczne, aminokwasy łączą w sobie właściwości kwasów (dzięki grupie karboksylowej) i zasad (dzięki obecności grupy aminowej w cząsteczce).
Dla organizacji życia na Ziemi szczególne znaczenie mają właściwości amfoteryczne aminokwasów - ze względu na oddziaływanie grup aminowych i grup karboksylowych aminokwasów.
partie są połączone w polimerowe łańcuchy białek.
? 1. Jakie są główne postanowienia teorii budowy chemicznej A.M. Butlerova. Jaką rolę odegrała ta teoria w rozwoju chemii organicznej?
2. Jakie znasz klasy węglowodorów? Na jakiej podstawie przeprowadzono tę klasyfikację?
3. Jak nazywa się grupa funkcyjna związku organicznego? Jakie grupy funkcyjne potrafisz nazwać? Jakie klasy związków organicznych zawierają te grupy funkcyjne? Zapisz wzory ogólne klas związków i wzory ich przedstawicieli.
4. Podaj definicję izomerii, zapisz wzory możliwych izomerów dla związków o składzie C4H10O. Korzystając z różnych źródeł informacji, nazwij każde z nich i przygotuj sprawozdanie na temat jednego ze związków.
5. Przypisz substancje o wzorach: C6H6, C2H6, C2H4, HCOOH, CH3OH, C6H12O6 do odpowiednich klas związków organicznych. Korzystając z różnych źródeł informacji, nazwij każde z nich i przygotuj sprawozdanie na temat jednego ze związków.
6. Wzór strukturalny glukozy: Do jakiej klasy związków organicznych zaliczyłbyś tę substancję? Dlaczego nazywa się to związkiem o podwójnej funkcji?
7. Porównaj organiczne i nieorganiczne związki amfoteryczne.
8. Dlaczego aminokwasy są określane jako związki o podwójnej funkcji? Jaką rolę odgrywa ta cecha strukturalna aminokwasów w organizacji życia na Ziemi?
9. Przygotuj wiadomość na temat „Aminokwasy to „cegły” życia”, korzystając z możliwości Internetu.
10. Podaj przykłady względności podziału związków organicznych na określone klasy. Narysuj paralele o podobnej teorii względności dla związków nieorganicznych.

Najprostsza klasyfikacja to na które dzielą się wszystkie znane substancje nieorganiczne i organiczne. Substancje organiczne są węglowodory i ich pochodne. Wszystkie inne substancje są nieorganiczne.

substancje nieorganiczne podzielone według składu na proste i złożone.

Proste substancje składają się z atomów jednego pierwiastka chemicznego i dzielą się na metale, niemetale, gazy szlachetne. Związki składają się z atomów różnych pierwiastków, które są ze sobą związane chemicznie.

Złożone substancje nieorganiczne według ich składu i właściwości dzielą się na następujące główne klasy: tlenki, zasady, kwasy, wodorotlenki amfoteryczne, sole.

• tlenki- są to złożone substancje składające się z dwóch pierwiastków chemicznych, z których jednym jest tlen o stopniu utlenienia (-2). Ogólny wzór tlenków to: E m O n, gdzie m to liczba atomów pierwiastka E, a n to liczba atomów tlenu. Z kolei tlenki dzielą się na soleotwórcze i niesolotwórcze. Substancje tworzące sole dzielą się na zasadowe, amfoteryczne, kwaśne, które odpowiadają odpowiednio zasadom, wodorotlenkom amfoterycznym, kwasom.
• Tlenki zasadowe to tlenki metali na stopniach utlenienia +1 i +2. Obejmują one:
  • tlenki metali z głównej podgrupy pierwszej grupy ( metale alkaliczne) Li-Fr
  • tlenki metali z głównej podgrupy drugiej grupy ( Mg i metale ziem alkalicznych) Mg-Ra
  • tlenki metali przejściowych na niższych stopniach utlenienia
• Tlenki kwasowe- tworzą niemetale z S.O. więcej niż +2 i metale z S.O. od +5 do +7 (SO 2, SeO 2, P 2 O 5, As 2 O 3, CO 2, SiO 2, CrO 3 i Mn 2 O 7). Wyjątek: dla tlenków NO 2 i ClO 2 nie ma odpowiednich wodorotlenków kwasowych, ale uważa się je za kwaśne.
• Tlenki amfoteryczne-tworzony przez amfoteryczne metale z S.O. +2, +3, +4 (BeO, Cr2O3, ZnO, AI2O3, Geo2, SnO2 i PbO).
• Tlenki nietworzące soli- tlenki niemetali z С.О.+1, +2 (СО, NO, N 2 O, SiO).
• Podwaliny- są to złożone substancje składające się z atomów metali i jednej lub więcej grup hydroksylowych (-OH). Ogólny wzór zasad to: M (OH) y, gdzie y to liczba grup hydroksylowych równa stopniowi utlenienia metalu M (zwykle +1 i +2). Zasady dzielą się na rozpuszczalne (zasady) i nierozpuszczalne.
• kwasy- (wodorotlenki kwasowe) to złożone substancje składające się z atomów wodoru, które można zastąpić atomami metali, oraz reszt kwasowych. Ogólny wzór kwasów: H x Ac, gdzie Ac oznacza resztę kwasową (z angielskiego „kwas” - kwas), x oznacza liczbę atomów wodoru równą ładunkowi jonu reszty kwasowej.
• Wodorotlenki amfoteryczne są złożonymi substancjami, które wykazują zarówno właściwości kwasów, jak i właściwości zasad. Dlatego wzory wodorotlenków amfoterycznych można zapisać zarówno w postaci kwasów, jak i zasad.
• sól- Są to złożone substancje składające się z kationów metali i anionów reszt kwasowych. Ta definicja dotyczy średnich soli.
• Średnie sole- są to produkty całkowitego zastąpienia atomów wodoru w cząsteczce kwasu atomami metalu lub całkowitego zastąpienia grup hydroksylowych w cząsteczce zasady resztami kwasowymi.
• Sole kwasów- atomy wodoru w kwasie są częściowo zastąpione atomami metali. Otrzymuje się je przez zobojętnienie zasady nadmiarem kwasu. Aby poprawnie nazwać kwaśna sól, konieczne jest dodanie przedrostka hydro- lub dihydro- do nazwy normalnej soli, w zależności od liczby atomów wodoru tworzących sól kwasową.Na przykład KHCO 3 to wodorowęglan potasu, KH 2 PO 4 to dihydroortofosforan potasu . Należy pamiętać, że sole kwasów mogą tworzyć tylko dwa lub więcej zasadowych kwasów.
• Sole zasadowe- grupy hydroksylowe zasady (OH -) są częściowo zastąpione resztami kwasowymi. Nazwać sól zasadowa, konieczne jest dodanie przedrostka hydroksy- lub dihydroksy- do nazwy zwykłej soli, w zależności od liczby grup OH tworzących sól, na przykład (CuOH) 2 CO 3 to wodorowęglan miedzi (II). należy pamiętać, że sole zasadowe mogą tworzyć tylko zasady zawierające dwie lub więcej grup hydroksylowych.
• podwójne sole- w ich składzie są dwa różne kationy, otrzymuje się je przez krystalizację z mieszanego roztworu soli z różnymi kationami, ale tymi samymi anionami. Na przykład KAl(SO 4) 2, KNaSO 4.
• sole mieszane- w ich składzie są dwa różne aniony. Na przykład Ca(OCl)Cl.
• Sole hydratów (krystaliczne hydraty) - zawierają cząsteczki wody krystalizacyjnej. Przykład: Na2SO4 · 10H2O.

Klasyfikacja substancji organicznych

Nazywa się związki zawierające tylko atomy wodoru i węgla węglowodory. Zanim zaczniesz tę sekcję, pamiętaj, aby uprościć zapis, chemicy nie malują węgli i wodorów w łańcuchach, ale nie zapominaj, że węgiel tworzy cztery wiązania, a jeśli na rysunku węgiel jest związany dwoma wiązaniami, to jest związany dwoma więcej wiązań z wodorami, chociaż ostatnie i nie wskazane:

W zależności od budowy łańcucha węglowego związki organiczne dzielą się na związki o łańcuchu otwartym - acykliczny(alifatyczny) i cykliczny- z zamkniętym łańcuchem atomów.

Cykliczny dzielą się na dwie grupy: karbocykliczny połączenia i heterocykliczny.

Związki karbocykliczne z kolei obejmują dwie serie związków: alicykliczny I aromatyczny.

związki aromatyczne budowa cząsteczek opiera się na płaskich cyklach zawierających węgiel ze specjalnym zamkniętym układem elektronów π. tworząc wspólny system π ​​(pojedyncza chmura elektronów π).

Zarówno węglowodory acykliczne (alifatyczne), jak i cykliczne mogą zawierać wiązania wielokrotne (podwójne lub potrójne). Te węglowodory to tzw Nieograniczony(nienasycone), w przeciwieństwie do marginalny(nasycone) zawierające tylko pojedyncze wiązania.

Pi-bond (π-bond) - wiązanie kowalencyjne utworzone przez nakładanie się orbitali p-atomowych. W przeciwieństwie do wiązania sigma, które występuje, gdy orbitale s-atomowe zachodzą na siebie wzdłuż linii wiązań atomowych, wiązania pi występują, gdy orbitale p-atomowe zachodzą na siebie po obu stronach linii wiązań atomowych.

W przypadku tworzenia układu aromatycznego, np. benzenu C6H6, każdy z sześciu atomów węgla jest w stanie hybrydyzacji sp2 - i tworzy trzy wiązania sigma o kącie wiązania 120°. Czwarty elektron p każdego atomu węgla jest zorientowany prostopadle do płaszczyzny pierścienia benzenowego. Na ogół powstaje pojedyncze wiązanie, rozciągające się na wszystkie atomy węgla pierścienia benzenowego. Po obu stronach płaszczyzny wiązań sigma powstają dwa obszary wiązań pi o dużej gęstości elektronowej. Przy takim wiązaniu wszystkie atomy węgla w cząsteczce benzenu stają się równoważne i dlatego taki układ jest bardziej stabilny niż układ z trzema zlokalizowanymi wiązaniami podwójnymi.

Graniczne węglowodory alifatyczne nazywane są alkanami, mają ogólny wzór C n H 2n + 2, gdzie n jest liczbą atomów węgla. Często używa się ich dawnej nazwy – parafiny:

Nienasycone węglowodory alifatyczne z jednym potrójnym wiązaniem nazywane są alkinami. Ich ogólny wzór C n H 2n - 2

Ogranicz węglowodory alicykliczne - cykloalkany, ich ogólny wzór to C n H 2n:

Rozważaliśmy klasyfikację węglowodorów. Ale jeśli w tych cząsteczkach jeden lub więcej atomów wodoru zostanie zastąpionych innymi atomami lub grupami atomów (halogeny, grupy hydroksylowe, grupy aminowe itp.), Powstają pochodne węglowodorów: pochodne halogenowe, zawierające tlen, zawierające azot i inne organiczne związki.

Atomy lub grupy atomów, które określają najbardziej charakterystyczne właściwości danej klasy substancji, nazywane są grupami funkcyjnymi.

Węglowodory w swoich pochodnych o tej samej grupie funkcyjnej tworzą szeregi homologiczne.

Seria homologiczna to seria związków należących do tej samej klasy (homologów), różniących się między sobą składem całkowitą liczbą grup -CH2- (różnica homologiczna), mających podobną strukturę, a zatem podobne właściwości chemiczne.

Podobieństwo właściwości chemicznych homologów znacznie upraszcza badanie związków organicznych.

Podstawione węglowodory

• Halogenowe pochodne węglowodorów można uznać za produkty podstawienia w węglowodorach jednego lub więcej atomów wodoru atomami halogenu. Zgodnie z tym mogą istnieć nasycone i nienasycone pochodne mono-, li-, tri- (ogólnie poli-) halogenowe. , etery i estry.
• Alkohole- pochodne węglowodorów, w których jeden lub więcej atomów wodoru zastąpiono grupami hydroksylowymi Alkohole nazywamy jednowodorotlenowymi, jeśli mają jedną grupę hydroksylową, a nasyconymi, jeśli są pochodnymi alkanów. Ogólny wzór nasyconych alkoholi jednowodorotlenowych: R-OH.
• fenole- pochodne węglowodorów aromatycznych (szereg benzenowy), w których jeden lub więcej atomów wodoru w pierścieniu benzenowym zastąpiono grupami hydroksylowymi.
• Aldehydy i ketony- pochodne węglowodorów zawierające grupę karbonylową atomów (karbonyl).W cząsteczkach aldehydu jedno wiązanie karbonylowe łączy się z atomem wodoru, drugie z rodnikiem węglowodorowym.W przypadku ketonów grupa karbonylowa jest związana z dwa (na ogół różne) rodniki.
• Etery to substancje organiczne zawierające dwa rodniki węglowodorowe połączone atomem tlenu: R=O-R lub R-O-R 2. Rodniki mogą być takie same lub różne. Skład eterów wyraża się wzorem C n H 2n +2O.
• estry- związki powstające przez zastąpienie atomu wodoru grupy karboksylowej w kwasach karboksylowych rodnikiem węglowodorowym.
• Związki nitrowe- pochodne węglowodorów, w których jeden lub więcej atomów wodoru zastąpiono grupą nitrową -NO 2 .
• Aminy- związki zaliczane do pochodnych amoniaku, w których atomy wodoru zastąpiono rodnikami węglowodorowymi.W zależności od charakteru rodnika aminy mogą być alifatyczne. W zależności od liczby atomów wodoru zastąpionych rodnikami wyróżnia się aminy pierwszorzędowe, drugorzędowe i trzeciorzędowe. W szczególnym przypadku aminy drugorzędowe i trzeciorzędowe mogą mieć te same rodniki. Za aminy pierwszorzędowe można również uznać pochodne węglowodorów (alkanów), w których jeden atom wodoru zastąpiono grupą aminową. Aminokwasy zawierają dwie grupy funkcyjne połączone z rodnikiem węglowodorowym - grupę aminową -NH 2 i karboksyl -COOH.

Znane są inne ważne związki organiczne, które mają kilka różnych lub identycznych grup funkcyjnych, długich liniowych łańcuchów związanych z pierścieniami benzenowymi. W takich przypadkach ścisłe określenie, czy substancja należy do określonej klasy, jest niemożliwe. Związki te są często izolowane w określone grupy substancji: węglowodany, białka, kwasy nukleinowe, antybiotyki, alkaloidy itp. Obecnie znanych jest również wiele związków, które można sklasyfikować zarówno jako organiczne, jak i nieorganiczne. Nazywa się je związkami organopierwiastkowymi. Niektóre z nich można uznać za pochodne węglowodorów.

Nomenklatura

Do nazywania związków organicznych stosuje się dwie nomenklatury - nazwy racjonalne i systematyczne (IUPAC) oraz trywialne.

Zestawienie nazw według nomenklatury IUPAC:

1) Podstawą nazwy związku jest rdzeń słowa, oznaczający nasycony węglowodór o takiej samej liczbie atomów jak łańcuch główny.

2) Do rdzenia dodawany jest sufiks charakteryzujący stopień nasycenia:

An (ograniczenie, brak wiązań wielokrotnych);

Yong (w obecności podwójnego wiązania);

Ying (w obecności potrójnego wiązania).

Jeśli istnieje kilka wiązań wielokrotnych, wówczas liczba takich wiązań (-dien, -trien itp.) Jest wskazana w sufiksie, a po sufiksie pozycja wiązania wielokrotnego musi być wskazana cyframi, na przykład:

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

Grupy takie jak nitro-, halogeny, rodniki węglowodorowe, które nie są zawarte w głównym łańcuchu, są usuwane do przedrostka. Są one wymienione w porządku alfabetycznym. Pozycję podstawnika wskazuje liczba przed przedrostkiem.

Kolejność tytułów jest następująca:

1. Znajdź najdłuższy łańcuch atomów C.

2. Ponumerujcie kolejno atomy węgla głównego łańcucha, zaczynając od końca najbliższego rozgałęzieniu.

3. Nazwa alkanu składa się z nazw rodników bocznych, ułożonych w porządku alfabetycznym, wskazujących pozycję w łańcuchu głównym, oraz nazwy łańcucha głównego.

Język chemiczny, który zawiera symbolikę chemiczną jako jedną z najbardziej szczegółowych części (w tym wzory chemiczne), jest ważnym aktywnym środkiem poznania chemii i dlatego wymaga jasnego i świadomego zastosowania.

Wzory chemiczne- są to warunkowe obrazy składu i struktury chemicznie poszczególnych substancji za pomocą symboli chemicznych, wskaźników i innych znaków. Podczas badania składu, struktury chemicznej, elektronicznej i przestrzennej substancji, ich właściwości fizycznych i chemicznych, izomerii i innych zjawisk stosuje się różnego rodzaju wzory chemiczne.

Szczególnie wiele rodzajów formuł (najprostszych, molekularnych, strukturalnych, projekcyjnych, konformacyjnych itp.) Stosuje się w badaniu substancji o strukturze molekularnej - większości substancji organicznych i stosunkowo niewielkiej części substancji nieorganicznych w zwykłych warunkach. Znacznie mniej rodzajów wzorów (najprostszych) stosuje się w badaniu związków niemolekularnych, których strukturę lepiej odzwierciedlają modele typu „piłka i patyk” oraz diagramy struktur krystalicznych lub ich komórek elementarnych.

Sporządzanie pełnych i skróconych wzorów strukturalnych węglowodorów

Przykład:

Sporządź pełny i krótki wzór strukturalny propanu C 3 H 8.

Rozwiązanie:

1. Wpisz 3 atomy węgla w jednej linii, połącz je wiązaniami:

S–S–S

2. Dodaj kreski (wiązania), tak aby z każdego atomu węgla rozciągały się 4 wiązania:

4. Zapisz krótki wzór strukturalny:

CH 3 -CH 2 -CH 3

Tabela rozpuszczalności

Związki organiczne są klasyfikowane według dwóch głównych cech strukturalnych:

Budowa łańcucha węglowego (szkielet węglowy);

Obecność i struktura grup funkcyjnych.

Szkielet węglowy (łańcuch węglowy) - ciąg połączonych chemicznie atomów węgla.

Grupa funkcyjna - atom lub grupa atomów, która określa przynależność związku do określonej klasy i odpowiada za jego właściwości chemiczne.

Klasyfikacja związków ze względu na budowę łańcucha węglowego

W zależności od budowy łańcucha węglowego związki organiczne dzielą się na acykliczne i cykliczne.

Związki acykliczne - związki z otwarty(otwarty) łańcuch węglowy. Te połączenia są również nazywane alifatyczny.

Wśród związków acyklicznych wyróżnia się związki ograniczające (nasycone), zawierające w szkielecie tylko wiązania pojedyncze C-C i Nieograniczony(nienasycone), w tym wiązania wielokrotne C = C i C C.

Związki acykliczne

Limit:

Bez limitu:

Związki acykliczne są również podzielone na związki o łańcuchu prostym i rozgałęzionym. W tym przypadku brana jest pod uwagę liczba wiązań atomu węgla z innymi atomami węgla.

Łańcuch, który zawiera trzeciorzędowe lub czwartorzędowe atomy węgla, jest rozgałęziony (często oznaczony przedrostkiem „iso” w nazwie).

Na przykład:

Atomy węgla:

Podstawowy;

Wtórny;

Trzeciorzędowy.

Związki cykliczne to związki o zamkniętym łańcuchu węglowym.

W zależności od natury atomów tworzących cykl wyróżnia się związki karbocykliczne i heterocykliczne.

Związki karbocykliczne zawierają tylko atomy węgla w cyklu. Dzielą się one na dwie grupy różniące się znacznie właściwościami chemicznymi: związki alifatyczne cykliczne - w skrócie alicykliczne - oraz związki aromatyczne.

Związki karbocykliczne

alicykliczne:

Aromatyczny:

Związki heterocykliczne zawierają w cyklu oprócz atomów węgla jeden lub więcej atomów innych pierwiastków - heteroatomy(z gr. heteroseksualiści- inne, różne) - tlen, azot, siarka itp.

Związki heterocykliczne

Klasyfikacja związków według grup funkcyjnych

Związki zawierające tylko węgiel i wodór nazywane są węglowodorami.

Inne, liczniejsze związki organiczne można uznać za pochodne węglowodorów, które powstają w wyniku wprowadzenia do węglowodorów grup funkcyjnych zawierających inne pierwiastki.

W zależności od charakteru grup funkcyjnych związki organiczne dzielą się na klasy. Niektóre z najbardziej charakterystycznych grup funkcyjnych i odpowiadające im klasy związków przedstawiono w tabeli:

Klasy związków organicznych

Uwaga: Grupy funkcyjne są czasami określane jako wiązania podwójne i potrójne.

Cząsteczki związków organicznych mogą zawierać dwie lub więcej identycznych lub różnych grup funkcyjnych.

Na przykład: HO-CH2-CH2-OH (glikol etylenowy); NH 2 -CH 2 - COOH (aminokwas glicyna).

Wszystkie klasy związków organicznych są ze sobą powiązane. Przejście z jednej klasy związków do drugiej odbywa się głównie dzięki przemianie grup funkcyjnych bez zmiany szkieletu węglowego. Związki z każdej klasy tworzą serię homologiczną.

Klasyfikacja substancji organicznych

W zależności od rodzaju budowy łańcucha węglowego substancje organiczne dzielą się na:

• acykliczne i cykliczne.
• krańcowe (nasycone) i nienasycone (nienasycone).
• karbocykliczne i heterocykliczne.
• alicykliczne i aromatyczne.

Związki acykliczne to związki organiczne, w których cząsteczkach nie występują cykle, a wszystkie atomy węgla są połączone ze sobą prostymi lub rozgałęzionymi otwartymi łańcuchami.

Z kolei wśród związków acyklicznych wyróżnia się związki ograniczające (lub nasycone), które zawierają tylko pojedyncze wiązania węgiel-węgiel (C-C) w szkielecie węglowym oraz związki nienasycone (lub nienasycone) zawierające wielokrotności - podwójne (C \u003d C) lub potrójne (C ≡ C) komunikacja.

Związki cykliczne to związki chemiczne, w których trzy lub więcej związanych atomów tworzy pierścień.

W zależności od tego, które atomy tworzą pierścienie, rozróżnia się związki karbocykliczne i związki heterocykliczne.

Związki karbocykliczne (lub izocykliczne) zawierają tylko atomy węgla w swoich cyklach. Związki te dzielą się z kolei na związki alicykliczne (cykliczne alifatyczne) oraz związki aromatyczne.

Związki heterocykliczne zawierają jeden lub więcej heteroatomów w cyklu węglowodorowym, najczęściej atomy tlenu, azotu lub siarki.

Najprostszą klasą substancji organicznych są węglowodory – związki, które powstają wyłącznie z atomów węgla i wodoru, tj. formalnie nie mają grup funkcyjnych.

Ponieważ węglowodory nie mają grup funkcyjnych, można je klasyfikować tylko według rodzaju szkieletu węglowego. Węglowodory, w zależności od rodzaju ich szkieletu węglowego, dzielą się na podklasy:

1) Ograniczające węglowodory acykliczne nazywane są alkanami. Ogólny wzór cząsteczkowy alkanów jest zapisany jako CnH2n+2, gdzie n jest liczbą atomów węgla w cząsteczce węglowodoru. Związki te nie mają izomerów międzyklasowych.

2) Acykliczne węglowodory nienasycone dzielą się na:

a) alkeny - zawierają tylko jedną wielokrotność, a mianowicie jedno podwójne wiązanie C \u003d C, ogólny wzór alkenów to C n H 2n,

b) alkiny - w cząsteczkach alkinów również występuje tylko jedno wiązanie wielokrotne, a mianowicie potrójne wiązanie C≡C. Ogólny wzór cząsteczkowy alkinów to CnH2n-2

c) alkadieny - w cząsteczkach alkadienów występują dwa wiązania podwójne C=C. Ogólny wzór cząsteczkowy alkadienów to CnH2n-2

3) Cykliczne węglowodory nasycone nazywane są cykloalkanami i mają ogólny wzór cząsteczkowy CnH2n.

Pozostałe substancje organiczne w chemii organicznej uważane są za pochodne węglowodorów, powstające w wyniku wprowadzenia do cząsteczek węglowodorów tzw. grup funkcyjnych, które zawierają inne pierwiastki chemiczne.

Zatem wzór związków z jedną grupą funkcyjną można zapisać jako R-X, gdzie R oznacza rodnik węglowodorowy, a X oznacza grupę funkcyjną. Rodnik węglowodorowy to fragment cząsteczki węglowodoru bez jednego lub więcej atomów wodoru.

Ze względu na obecność określonych grup funkcyjnych związki dzielą się na klasy. Główne grupy funkcyjne i klasy związków, w których są zawarte, przedstawiono w tabeli:

Zatem różne kombinacje typów szkieletów węglowych z różnymi grupami funkcyjnymi dają szeroką gamę wariantów związków organicznych.

Halogenowe pochodne węglowodorów

Halogenowe pochodne węglowodorów to związki otrzymywane przez zastąpienie jednego lub większej liczby atomów wodoru w cząsteczce dowolnego początkowego węglowodoru odpowiednio jednym lub większą liczbą atomów fluorowca.

Niech jakiś węglowodór ma wzór C n H m, a następnie zastępując w swojej cząsteczce X atomy wodoru włączone X atomów halogenu, będzie wyglądał wzór na pochodną halogenu C n H m-X Hal X. Zatem monochlorowe pochodne alkanów mają wzór CnH2n+1 Cl, pochodne dichlorowe C n H 2n Cl 2 itp.

Alkohole i fenole

Alkohole są pochodnymi węglowodorów, w których jeden lub więcej atomów wodoru zastąpiono grupą hydroksylową -OH. Alkohole z jedną grupą hydroksylową to tzw jednoatomowy, z dwa - dwuatomowy, z trzema trójatomowy itp. Na przykład:

Nazywa się również alkohole z dwiema lub więcej grupami hydroksylowymi alkohole wielowodorotlenowe. Ogólny wzór ograniczających alkoholi jednowodorotlenowych to CnH2n+1OH lub CnH2n+2O. Ogólny wzór ograniczających alkoholi wielowodorotlenowych to CnH2n+2Ox, gdzie x to atomowość alkoholu.

Alkohole mogą być również aromatyczne. Na przykład:

Ogólny wzór takich jednowodorotlenowych alkoholi aromatycznych to CnH2n-6O.

Należy jednak wyraźnie rozumieć, że pochodne węglowodorów aromatycznych, w których jeden lub więcej atomów wodoru w pierścieniu aromatycznym jest zastąpionych grupami hydroksylowymi nie aplikuj do alkoholi. Należą do klasy fenole . Na przykład podany związek jest alkoholem:

A to jest fenol:

Powodem, dla którego fenole nie są klasyfikowane jako alkohole, są ich specyficzne właściwości chemiczne, które znacznie odróżniają je od alkoholi. Łatwo zauważyć, że fenole jednowodorotlenowe są izomerami do jednowodorotlenowych alkoholi aromatycznych, tj. mają również ogólny wzór cząsteczkowy CnH2n-6O.

Aminy

Aminy zwane pochodnymi amoniaku, w których jeden, dwa lub wszystkie trzy atomy wodoru są zastąpione rodnikiem węglowodorowym.

Aminy, w których tylko jeden atom wodoru jest zastąpiony rodnikiem węglowodorowym, tj. o ogólnym wzorze R-NH2 są nazywane pierwszorzędowe aminy.

Nazywa się aminy, w których dwa atomy wodoru są zastąpione rodnikami węglowodorowymi aminy drugorzędowe. Wzór aminy drugorzędowej można zapisać jako R-NH-R'. W tym przypadku rodniki R i R' mogą być takie same lub różne. Na przykład:

Jeśli przy atomie azotu w aminach nie ma atomów wodoru, tj. wszystkie trzy atomy wodoru w cząsteczce amoniaku są zastępowane przez rodnik węglowodorowy, wówczas takie aminy nazywane są aminy trzeciorzędowe. Ogólnie wzór aminy trzeciorzędowej można zapisać jako:

W tym przypadku rodniki R, R', R'' mogą być albo całkowicie identyczne, albo wszystkie trzy są różne.

Ogólny wzór cząsteczkowy pierwszorzędowych, drugorzędowych i trzeciorzędowych amin ograniczających to CnH2n+3N.

Aminy aromatyczne z tylko jednym nienasyconym podstawnikiem mają wzór ogólny C n H 2 n -5 N

Aldehydy i ketony

aldehydy zwane pochodnymi węglowodorów, w których przy pierwszorzędowym atomie węgla dwa atomy wodoru zastąpiono jednym atomem tlenu, tj. pochodne węglowodorów, w których strukturze występuje grupa aldehydowa –CH=O. Ogólny wzór aldehydów można zapisać jako R-CH=O. Na przykład:

Ketony zwane pochodnymi węglowodorów, w których dwa atomy wodoru przy drugorzędowym atomie węgla są zastąpione atomem tlenu, tj. związki, w których strukturze występuje grupa karbonylowa -C(O)-.

Ogólny wzór na ketony można zapisać jako R-C(O)-R'. W tym przypadku rodniki R, R' mogą być takie same lub różne.

Na przykład:

Jak widać, aldehydy i ketony mają bardzo podobną budowę, ale nadal są rozróżniane jako klasy, ponieważ mają znaczne różnice we właściwościach chemicznych.

Ogólny wzór cząsteczkowy nasyconych ketonów i aldehydów jest taki sam i ma postać C n H 2 n O

kwasy karboksylowe

kwasy karboksylowe zwane pochodnymi węglowodorów, w których występuje grupa karboksylowa -COOH.

Jeśli kwas ma dwie grupy karboksylowe, kwas nazywa się kwas dikarboksylowy.

Graniczne kwasy monokarboksylowe (z jedną grupą -COOH) mają ogólny wzór cząsteczkowy postaci C n H 2 n O 2

Aromatyczne kwasy monokarboksylowe mają ogólny wzór C n H 2 n -8 O 2

Etery

Etery - związki organiczne, w których dwa rodniki węglowodorowe są połączone pośrednio przez atom tlenu, tj. mają formułę postaci R-O-R'. W tym przypadku rodniki R i R' mogą być takie same lub różne.

Na przykład:

Ogólny wzór nasyconych eterów jest taki sam jak nasyconych alkoholi jednowodorotlenowych, tj. C n H 2 n +1 OH lub C n H 2 n +2 O.

estry

Estry to klasa związków opartych na organicznych kwasach karboksylowych, w których atom wodoru w grupie hydroksylowej jest zastąpiony przez rodnik węglowodorowy R. Ogólną postać estrów można zapisać jako:

Na przykład:

Związki nitrowe

Związki nitrowe- pochodne węglowodorów, w których jeden lub więcej atomów wodoru zastąpiono grupą nitrową -NO 2.

Graniczne związki nitrowe z jedną grupą nitrową mają ogólny wzór cząsteczkowy C n H 2 n + 1 NO 2

Aminokwasy

Związki, które jednocześnie mają w swojej strukturze dwie grupy funkcyjne - amino NH 2 i karboksyl - COOH. Na przykład,

NH2-CH2-COOH

Aminokwasy ograniczające z jedną grupą karboksylową i jedną grupą aminową są izomerami w stosunku do odpowiednich ograniczających związków nitrowych, tj. jakby miały ogólny wzór cząsteczkowy C n H 2 n + 1 NO 2

W zadaniach USE do klasyfikacji substancji organicznych ważna jest umiejętność zapisania ogólnych wzorów cząsteczkowych szeregu homologicznego różnych typów związków, znając cechy strukturalne szkieletu węglowego oraz obecność określonych grup funkcyjnych. Aby dowiedzieć się, jak określać ogólne wzory cząsteczkowe związków organicznych różnych klas, przydatny będzie materiał na ten temat.

Nazewnictwo związków organicznych

Cechy struktury i właściwości chemicznych związków znajdują odzwierciedlenie w nomenklaturze. Główne rodzaje nomenklatury to systematyczny I trywialny.

Systematyczna nomenklatura faktycznie określa algorytmy, zgodnie z którymi ta lub inna nazwa jest kompilowana w ścisłej zgodności z cechami strukturalnymi cząsteczki substancji organicznej lub, z grubsza mówiąc, jej wzorem strukturalnym.

Rozważ zasady nazywania związków organicznych zgodnie z nomenklaturą systematyczną.

Podczas nazywania substancji organicznych według nomenklatury systematycznej najważniejsze jest prawidłowe określenie liczby atomów węgla w najdłuższym łańcuchu węglowym lub policzenie liczby atomów węgla w cyklu.

W zależności od liczby atomów węgla w głównym łańcuchu węglowym związki będą miały inny rdzeń w nazwie:

Drugim ważnym elementem branym pod uwagę przy kompilacji nazw jest obecność / brak wiązań wielokrotnych lub grupy funkcyjnej, które są wymienione w powyższej tabeli.

Spróbujmy nazwać substancję, która ma wzór strukturalny:

1. Główny (i jedyny) łańcuch węglowy tej cząsteczki zawiera 4 atomy węgla, więc nazwa będzie zawierała rdzeń but-;

2. W szkielecie węglowym nie ma wiązań wielokrotnych, dlatego po rdzeniu słowa należy zastosować przyrostek -an, jak w przypadku odpowiednich nasyconych węglowodorów alifatycznych (alkanów);

3. Obecność grupy funkcyjnej -OH, pod warunkiem, że nie ma starszych grup funkcyjnych, dodaje się po rdzeniu i sufiksie z ust. 2. inny przyrostek - „ol”;

4. W cząsteczkach zawierających wiązania wielokrotne lub grupy funkcyjne numeracja atomów węgla głównego łańcucha rozpoczyna się od strony cząsteczki, do której są bliższe.

Spójrzmy na inny przykład:

Obecność czterech atomów węgla w głównym łańcuchu węglowym mówi nam, że rdzeń „ale-” jest podstawą nazwy, a brak wiązań wielokrotnych wskazuje na sufiks „-an”, który nastąpi bezpośrednio po rdzeniu. Najstarszą grupą w tym związku jest grupa karboksylowa, która decyduje o przynależności tej substancji do klasy kwasów karboksylowych. Dlatego zakończeniem nazwy będzie „kwas -owowy”. Na drugim atomie węgla jest grupa aminowa NH2 - dlatego ta substancja należy do aminokwasów. Również przy trzecim atomie węgla widzimy rodnik węglowodorowy metyl ( CH 3 -). Dlatego zgodnie z nomenklaturą systematyczną związek ten nazywany jest kwasem 2-amino-3-metylobutanowym.

Nazewnictwo trywialne, w przeciwieństwie do systematycznego, z reguły nie ma związku z budową substancji, ale wynika głównie z jej pochodzenia, a także właściwości chemicznych lub fizycznych.

W przeszłości naukowcy dzielili wszystkie substancje w przyrodzie na warunkowo nieożywione i żywe, w tym królestwa zwierząt i roślin. Substancje z pierwszej grupy nazywane są minerałami. A te, które weszły do ​​​​drugiego, zaczęto nazywać substancjami organicznymi.

Co to oznacza? Klasa substancji organicznych jest najbardziej rozbudowana spośród wszystkich związków chemicznych znanych współczesnym naukowcom. Na pytanie, które substancje są organiczne, można odpowiedzieć w następujący sposób - są to związki chemiczne zawierające węgiel.

Należy pamiętać, że nie wszystkie związki zawierające węgiel są organiczne. Na przykład korbidy i węglany, kwas węglowy i cyjanki, tlenki węgla nie należą do nich.

Dlaczego jest tak wiele substancji organicznych?

Odpowiedź na to pytanie tkwi we właściwościach węgla. Ten pierwiastek jest ciekawy, ponieważ jest w stanie tworzyć łańcuchy ze swoich atomów. Jednocześnie wiązanie węgla jest bardzo stabilne.

Ponadto w związkach organicznych wykazuje wysoką wartościowość (IV), tj. zdolność do tworzenia wiązań chemicznych z innymi substancjami. I to nie tylko pojedyncze, ale także podwójne, a nawet potrójne (inaczej wielokrotności). Wraz ze wzrostem liczby wiązań łańcuch atomów staje się krótszy, a stabilność wiązań wzrasta.

A węgiel obdarzony jest zdolnością tworzenia struktur liniowych, płaskich i trójwymiarowych.

Dlatego substancje organiczne w przyrodzie są tak różnorodne. Możesz to łatwo sprawdzić sam: stań przed lustrem i uważnie przyjrzyj się swojemu odbiciu. Każdy z nas jest chodzącym podręcznikiem chemii organicznej. Pomyśl o tym: co najmniej 30% masy każdej z twoich komórek to związki organiczne. Białka, które zbudowały twoje ciało. Węglowodany, które służą jako „paliwo” i źródło energii. Tłuszcze gromadzące rezerwy energii. Hormony, które kontrolują funkcje narządów, a nawet twoje zachowanie. Enzymy, które rozpoczynają reakcje chemiczne w tobie. I nawet „kod źródłowy”, nici DNA, są związkami organicznymi opartymi na węglu.

Skład substancji organicznych

Jak powiedzieliśmy na samym początku, głównym budulcem materii organicznej jest węgiel. I praktycznie każdy pierwiastek, łącząc się z węglem, może tworzyć związki organiczne.

W przyrodzie najczęściej w składzie substancji organicznych występują wodór, tlen, azot, siarka i fosfor.

Budowa substancji organicznych

Różnorodność substancji organicznych na planecie i różnorodność ich struktury można wytłumaczyć charakterystycznymi cechami atomów węgla.

Pamiętasz, że atomy węgla potrafią tworzyć ze sobą bardzo silne wiązania, łącząc się w łańcuchy. Rezultatem są stabilne cząsteczki. Sposób, w jaki atomy węgla są połączone w łańcuch (ułożone w zygzakowaty wzór) jest jedną z kluczowych cech jego budowy. Węgiel może łączyć się zarówno w łańcuchy otwarte, jak i w łańcuchy zamknięte (cykliczne).

Istotne jest również to, że struktura chemikaliów bezpośrednio wpływa na ich właściwości chemiczne. Istotną rolę odgrywa również to, jak atomy i grupy atomów w cząsteczce wpływają na siebie nawzajem.

Ze względu na specyfikę struktury liczba związków węgla tego samego typu dochodzi do dziesiątek i setek. Na przykład możemy rozważyć związki wodorowe węgla: metan, etan, propan, butan itp.

Na przykład metan - CH 4. Takie połączenie wodoru z węglem w normalnych warunkach jest w gazowym stanie skupienia. Kiedy w kompozycji pojawia się tlen, powstaje ciecz - alkohol metylowy CH 3 OH.

Nie tylko substancje o różnym składzie jakościowym (jak w powyższym przykładzie) wykazują różne właściwości, ale także substancje o tym samym składzie jakościowym są do tego zdolne. Przykładem jest różna zdolność metanu CH 4 i etylenu C 2 H 4 do reagowania z bromem i chlorem. Metan jest zdolny do takich reakcji tylko po podgrzaniu lub w świetle ultrafioletowym. A etylen reaguje nawet bez oświetlenia i ogrzewania.

Rozważ tę opcję: skład jakościowy związków chemicznych jest taki sam, ilościowy jest inny. Wtedy właściwości chemiczne związków są różne. Podobnie jak w przypadku acetylenu C 2 H 2 i benzenu C 6 H 6.

Nie ostatnią rolę w tej odmianie odgrywają takie właściwości substancji organicznych, „związane” z ich strukturą, jak izomeria i homologia.

Wyobraź sobie, że masz dwie pozornie identyczne substancje - ten sam skład i ten sam wzór cząsteczkowy, aby je opisać. Ale struktura tych substancji jest zasadniczo inna, stąd różnica we właściwościach chemicznych i fizycznych. Na przykład wzór cząsteczkowy C 4 H 10 można zapisać dla dwóch różnych substancji: butanu i izobutanu.

Rozmawiamy o izomery- związki o takim samym składzie i masie cząsteczkowej. Ale atomy w ich cząsteczkach znajdują się w innej kolejności (struktura rozgałęziona i nierozgałęziona).

Dotyczący homologia- jest to cecha takiego łańcucha węglowego, w którym każdy następny człon można otrzymać dodając jedną grupę CH2 do poprzedniej. Każdy szereg homologiczny można wyrazić jednym ogólnym wzorem. A znając formułę, łatwo jest określić skład któregokolwiek z członków serii. Na przykład homologi metanu są opisane wzorem CnH2n+2.

W miarę dodawania „różnicy homologicznej” CH 2 wzmacnia się wiązanie między atomami substancji. Weźmy szereg homologiczny metanu: jego pierwszych czterech członków to gazy (metan, etan, propan, butan), kolejnych sześć to ciecze (pentan, heksan, heptan, oktan, nonan, dekan), a następnie substancje w stanie stałym agregacji (pentadekan, eikozan itp.). A im silniejsze wiązanie między atomami węgla, tym wyższa masa cząsteczkowa, temperatura wrzenia i topnienia substancji.

Jakie klasy substancji organicznych istnieją?

Substancje organiczne pochodzenia biologicznego obejmują:

• białka;
• węglowodany;
• kwasy nukleinowe;
• lipidy.

Pierwsze trzy punkty można również nazwać polimerami biologicznymi.

Bardziej szczegółowa klasyfikacja chemikaliów organicznych obejmuje substancje nie tylko pochodzenia biologicznego.

Węglowodory to:

• związki acykliczne:
  • węglowodory nasycone (alkany);
  • węglowodory nienasycone:
    • alkeny;
    • alkiny;
    • alkadieny.
• związki cykliczne:
  • związki karbocykliczne:
    • alicykliczny;
    • aromatyczny.
  • związki heterocykliczne.

Istnieją również inne klasy związków organicznych, w których węgiel łączy się z substancjami innymi niż wodór:

• alkohole i fenole;
• aldehydy i ketony;
• kwasy karboksylowe;
• estry;
• lipidy;
• węglowodany:
  • monosacharydy;
  • oligosacharydy;
  • polisacharydy.
  • mukopolisacharydy.
• aminy;
• aminokwasy;
• białka;
• kwasy nukleinowe.

Formuły substancji organicznych według klas

Przykłady substancji organicznych

Jak pamiętacie, w organizmie człowieka podstawą fundamentów są różnego rodzaju substancje organiczne. Są to nasze tkanki i płyny, hormony i pigmenty, enzymy i ATP i wiele więcej.

W ciałach ludzi i zwierząt priorytetem są białka i tłuszcze (połowa suchej masy komórki zwierzęcej to białko). W roślinach (około 80% suchej masy komórki) - dla węglowodanów, przede wszystkim złożonych - polisacharydów. W tym na celulozę (bez której nie byłoby papieru), skrobię.

Porozmawiajmy o niektórych z nich bardziej szczegółowo.

Na przykład o węglowodany. Gdyby można było zmierzyć i zmierzyć masy wszystkich substancji organicznych na planecie, to właśnie węglowodany wygrałyby tę rywalizację.

Służą jako źródło energii w organizmie, są materiałem budulcowym dla komórek, a także realizują zaopatrzenie w substancje. Rośliny wykorzystują do tego celu skrobię, a dla zwierząt glikogen.

Ponadto węglowodany są bardzo różnorodne. Na przykład proste węglowodany. Najczęstszymi monosacharydami w przyrodzie są pentozy (w tym dezoksyryboza, która jest częścią DNA) i heksozy (glukoza, która jest ci dobrze znana).

Jak cegły, na dużym placu budowy natury, polisacharydy są zbudowane z tysięcy monosacharydów. Bez nich, a dokładniej bez celulozy, skrobi, nie byłoby roślin. Tak, a zwierzęta bez glikogenu, laktozy i chityny miałyby ciężko.

Przyjrzyjmy się uważnie wiewiórki. Natura jest największym mistrzem mozaik i puzzli: z zaledwie 20 aminokwasów w ludzkim ciele powstaje 5 milionów rodzajów białek. Białka pełnią również wiele funkcji życiowych. Na przykład budowa, regulacja procesów zachodzących w organizmie, krzepnięcie krwi (są do tego osobne białka), ruch, transport niektórych substancji w organizmie, są też źródłem energii, w postaci enzymów pełnią rolę katalizator reakcji, zapewniają ochronę. Przeciwciała odgrywają ważną rolę w ochronie organizmu przed negatywnymi wpływami zewnętrznymi. A jeśli dojdzie do dysonansu w precyzyjnym dostrojeniu organizmu, przeciwciała, zamiast niszczyć zewnętrznych wrogów, mogą działać jako agresorzy wobec własnych narządów i tkanek ciała.

Białka dzielą się również na proste (białka) i złożone (białka). I mają właściwości właściwe tylko im: denaturację (zniszczenie, które zauważyliście nie raz, gotując jajko na twardo) i renaturację (ta właściwość jest szeroko stosowana w produkcji antybiotyków, koncentratów spożywczych itp.).

Nie lekceważmy i lipidy(tłuszcze). W naszym organizmie służą jako rezerwowe źródło energii. Jako rozpuszczalniki wspomagają przebieg reakcji biochemicznych. Uczestniczą w budowie ciała - na przykład w tworzeniu błon komórkowych.

I jeszcze kilka słów o tak ciekawych związkach organicznych jak hormony. Biorą udział w reakcjach biochemicznych i metabolizmie. Te małe hormony sprawiają, że mężczyźni są mężczyznami (testosteron), a kobiety kobietami (estrogeny). Sprawiają, że jesteśmy szczęśliwi lub smutni (hormony tarczycy odgrywają ważną rolę w wahaniach nastroju, a endorfiny dają poczucie szczęścia). I nawet decydują, czy jesteśmy „sówami”, czy „skowronkami”. Niezależnie od tego, czy jesteś gotowy uczyć się do późna, czy wolisz wcześnie wstawać i odrabiać lekcje przed szkołą, decyduje nie tylko codzienna rutyna, ale także niektóre hormony nadnerczy.

Wniosek

Świat materii organicznej jest naprawdę niesamowity. Wystarczy choć trochę zagłębić się w jego studium, aby odetchnąć z wrażenia pokrewieństwa z całym życiem na Ziemi. Dwie nogi, cztery lub korzenie zamiast nóg - wszystkich nas łączy magia laboratorium chemicznego matki natury. Powoduje, że atomy węgla łączą się w łańcuchy, reagują i tworzą tysiące tak różnorodnych związków chemicznych.

Masz teraz krótki przewodnik po chemii organicznej. Oczywiście nie wszystkie możliwe informacje są tutaj przedstawione. Niektóre punkty być może będziesz musiał wyjaśnić samodzielnie. Ale zawsze możesz skorzystać z trasy, którą zaplanowaliśmy dla twoich niezależnych badań.

Możesz również skorzystać z definicji materii organicznej, klasyfikacji i ogólnych wzorów związków organicznych oraz ogólnych informacji na ich temat w artykule, aby przygotować się do lekcji chemii w szkole.

Powiedz nam w komentarzach, który dział chemii (organicznej czy nieorganicznej) lubisz najbardziej i dlaczego. Nie zapomnij „udostępnić” artykułu w sieciach społecznościowych, aby Twoi koledzy z klasy również mogli z niego korzystać.

Prosimy o zgłaszanie wszelkich nieścisłości lub błędów w artykule. Wszyscy jesteśmy ludźmi i wszyscy czasem popełniamy błędy.

blog.site, z pełnym lub częściowym kopiowaniem materiału, wymagany jest link do źródła.