Predmet organická chémia. Organické látky – znalostný hypermarket

Ryža. 5. Friedrich Wöhler
(1800–1882)

Ryža. 6. Alexander
Michajlovič Butlerov
(1828–1886)

Podstatu teórie chemickej štruktúry, ktorú vytvorili, možno sformulovať vo forme troch výrokov.
1. Atómy v molekulách sú spojené v určitom poradí podľa ich mocenstva a uhlík v organických zlúčeninách je štvormocný.
2. Vlastnosti látok určuje nielen kvalitatívne a kvantitatívne elementárne zloženie, ale aj poradie väzieb atómov v molekulách, t.j. chemická štruktúra.
3. Atómy v molekulách sa vzájomne ovplyvňujú, čo ovplyvňuje vlastnosti látok.
* Nemecký chemik. Vykonával výskum v oblasti anorganickej a organickej chémie. Zistilo sa existencia fenoménu izomérie, po prvýkrát sa uskutočnila syntéza organickej hmoty (močoviny) z anorganickej. Prijaté niektoré kovy (hliník, berýlium atď.).
** Vynikajúci ruský chemik, autor teórie chemikálií
štruktúra organickej hmoty. Založené nakoncepcie štruktúry vysvetlili fenomén izomérie, predpovedali existenciu izomérov množstva látok a po prvýkrát ich syntetizovali. Bol prvým, kto syntetizoval cukrovú látku. Zakladateľ školy ruskej chémiekov, medzi ktoré patrili V.V. Markovnikov, A.M. Zaitsev, E.E. Wagner, A.E. Favorsky a ďalší.

Dnes sa zdá neuveriteľné, že až do polovice 19. storočia, v období veľkých objavov v prírodných vedách, mali vedci zlú predstavu o vnútornej štruktúre hmoty. Bol to Butlerov, ktorý zaviedol pojem „chemická štruktúra“, čo znamená systém chemických väzieb medzi atómami v molekule, ich vzájomné usporiadanie v priestore. Vďaka tomuto pochopeniu štruktúry molekuly bolo možné vysvetliť fenomén izomérie, predpovedať existenciu neznámych izomérov a korelovať vlastnosti látok s ich chemickou štruktúrou. Na ilustráciu fenoménu izomérie uvádzame vzorce a vlastnosti dvoch látok – etylalkoholu a dimetyléteru, ktoré majú rovnaké elementárne zloženie C2H6O, ale odlišnú chemickú štruktúru (tabuľka 2).
tabuľka 2

Ilustrácia závislosti vlastností látkyz jeho štruktúry

Fenomén izomérie, ktorý je v organickej chémii veľmi rozšírený, je jedným z dôvodov rôznorodosti organických látok. Ďalší dôvod rôznorodosti organických látok spočíva v jedinečnej schopnosti atómu uhlíka vytvárať medzi sebou chemické väzby, ktorých výsledkom sú uhlíkové reťazce.
rôzne dĺžky a štruktúry: nerozvetvené, rozvetvené, uzavreté. Napríklad štyri atómy uhlíka môžu tvoriť reťazce, ako je tento:

Ak vezmeme do úvahy, že medzi dvoma atómami uhlíka môžu byť nielen jednoduché (jednoduché) väzby C–C, ale aj dvojité C=C a trojité C≡C, potom počet variant uhlíkových reťazcov a následne aj rôzne organické látok výrazne narastá.
Klasifikácia organických látok je tiež založená na Butlerovovej teórii chemickej štruktúry. V závislosti od atómov, ktorých chemické prvky sú súčasťou molekuly, všetky organické veľké skupiny: uhľovodíky, zlúčeniny obsahujúce kyslík, zlúčeniny obsahujúce dusík.
Uhľovodíky sú organické zlúčeniny, ktoré pozostávajú iba z atómov uhlíka a vodíka.
Podľa štruktúry uhlíkového reťazca, prítomnosti alebo neprítomnosti viacnásobných väzieb v ňom sú všetky uhľovodíky rozdelené do niekoľkých tried. Tieto triedy sú znázornené na obrázku 2.
Ak uhľovodík neobsahuje viacnásobné väzby a reťazec atómov uhlíka nie je uzavretý, patrí, ako viete, do triedy nasýtených uhľovodíkov alebo alkánov. Koreň tohto slova je arabského pôvodu a prípona -en je prítomná v názvoch všetkých uhľovodíkov tejto triedy.
Schéma 2

Klasifikácia uhľovodíkov

Prítomnosť jednej dvojitej väzby v molekule uhľovodíka umožňuje priradiť ju k triede alkénov a zdôrazňuje sa jej vzťah k tejto skupine látok
prípona -en v názve. Najjednoduchším alkénom je etylén, ktorý má vzorec CH2=CH2. V molekule môžu byť dve dvojité väzby C=C, v tomto prípade látka patrí do triedy alkadiénov.
Skúste si sami vysvetliť význam prípon -dienes. Napríklad butadién-1,3 má štruktúrny vzorec: CH2=CH–CH=CH2.
Uhľovodíky s trojitými väzbami uhlík-uhlík v molekule sa nazývajú alkíny. Prípona -in označuje príslušnosť k tejto triede látok. Predchodcom triedy alkínov je acetylén (etín), ktorého molekulový vzorec je C2H2 a štruktúrny vzorec je HC≡CH. Zo zlúčenín s uzavretým uhlíkovým reťazcom
atómy, najdôležitejšie sú arény - špeciálna trieda uhľovodíkov, ktorej meno prvého zástupcu ste pravdepodobne počuli - je to benzén C6H6, ktorého štruktúrny vzorec je tiež známy každému kultúrnemu človeku:

Ako ste už pochopili, okrem uhlíka a vodíka môže zloženie organických látok zahŕňať atómy iných prvkov, predovšetkým kyslíka a dusíka. Najčastejšie atómy týchto prvkov v rôznych kombináciách tvoria skupiny, ktoré sa nazývajú funkčné.
Funkčná skupina je skupina atómov, ktorá určuje najcharakteristickejšie chemické vlastnosti látky a jej príslušnosť k určitej triede zlúčenín.
Hlavné triedy organických zlúčenín obsahujúcich funkčné skupiny sú znázornené v schéme 3.
Schéma 3
Hlavné triedy organických látok obsahujúcich funkčné skupiny

Funkčná skupina -OH sa nazýva hydroxyl a určuje príslušnosť k jednej z najdôležitejších tried organických látok - alkoholov.
Názvy alkoholov sa tvoria pomocou prípony -ol. Napríklad najznámejším predstaviteľom alkoholov je etylalkohol alebo etanol C2H5OH.
Atóm kyslíka môže byť naviazaný na atóm uhlíka dvojitou chemickou väzbou. Skupina >C=O sa nazýva karbonyl. Karbonylová skupina je súčasťou niekoľkých
funkčné skupiny, vrátane aldehydu a karboxylu. Organické zlúčeniny obsahujúce tieto funkčné skupiny sa nazývajú aldehydy a karboxylové kyseliny. Najznámejšími predstaviteľmi aldehydov sú formaldehyd HCO a acetaldehyd CH3COH. Kyselinu octovú CH3COOH, ktorej roztok sa nazýva stolový ocot, pozná snáď každý. Charakteristickým štrukturálnym znakom organických zlúčenín obsahujúcich dusík, a predovšetkým amínov a aminokyselín, je prítomnosť -NH2 aminoskupiny v ich molekulách.
Vyššie uvedená klasifikácia organických látok je tiež veľmi relatívna. Tak ako jedna molekula (napríklad alkadiény) môže obsahovať dve násobné väzby, látka môže byť vlastníkom dvoch alebo aj viacerých funkčných skupín. Takže štruktúrnymi jednotkami hlavných nosičov života na Zemi - proteínových molekúl - sú aminokyseliny. Molekuly týchto látok nevyhnutne obsahujú aspoň dve funkčné skupiny - karboxylovú a aminoskupinu. Najjednoduchšia aminokyselina sa nazýva glycín a má vzorec:

Podobne ako amfotérne hydroxidy, aj aminokyseliny spájajú vlastnosti kyselín (vďaka karboxylovej skupine) a zásad (vďaka prítomnosti aminoskupiny v molekule).
Pre organizáciu života na Zemi sú mimoriadne dôležité amfotérne vlastnosti aminokyselín - kvôli interakcii aminoskupín a karboxylových skupín aminokyselín.
šarže sú spojené do polymérnych reťazcov proteínov.
? 1. Aké sú hlavné ustanovenia teórie chemickej štruktúry A.M. Butlerova. Akú úlohu zohrala táto teória vo vývoji organickej chémie?
2. Aké triedy uhľovodíkov poznáte? Na základe čoho bola táto klasifikácia vykonaná?
3. Ako sa nazýva funkčná skupina organickej zlúčeniny? Aké funkčné skupiny môžete vymenovať? Aké triedy organických zlúčenín obsahujú tieto funkčné skupiny? Napíšte všeobecné vzorce tried zlúčenín a vzorce ich zástupcov.
4. Uveďte definíciu izomérie, zapíšte vzorce možných izomérov pre zlúčeniny zloženia C4H10O. Pomocou rôznych zdrojov informácií pomenujte každý z nich a pripravte správu o jednej zo zlúčenín.
5. K príslušným triedam organických zlúčenín priraďte látky, ktorých vzorce sú: C6H6, C2H6, C2H4, HCOOH, CH3OH, C6H12O6. Pomocou rôznych zdrojov informácií pomenujte každý z nich a pripravte správu o jednej zo zlúčenín.
6. Štruktúrny vzorec glukózy: Do ktorej triedy organických zlúčenín by ste zaradili túto látku? Prečo sa nazýva zlúčenina s dvojitou funkciou?
7. Porovnajte organické a anorganické amfotérne zlúčeniny.
8. Prečo sa aminokyseliny označujú ako zlúčeniny s dvojitou funkciou? Akú úlohu zohráva táto štruktúrna vlastnosť aminokyselín v organizácii života na Zemi?
9. Pripravte správu na tému „Aminokyseliny sú „tehly“ života s využitím možností internetu.
10. Uveďte príklady relativity delenia organických zlúčenín do určitých tried. Nakreslite paralely podobnej relativity pre anorganické zlúčeniny.

Najjednoduchšia klasifikácia je že všetky známe látky sa delia na anorganické a organické. Organické látky sú uhľovodíky a ich deriváty. Všetky ostatné látky sú anorganické.

anorganické látky rozdelené podľa zloženia na jednoduché a zložité.

Jednoduché látky pozostávajú z atómov jedného chemického prvku a delia sa na kovy, nekovy, vzácne plyny. Zlúčeniny sa skladajú z atómov rôznych prvkov, ktoré sú navzájom chemicky viazané.

Komplexné anorganické látky podľa ich zloženia a vlastností sú rozdelené do nasledujúcich hlavných tried: oxidy, zásady, kyseliny, amfotérne hydroxidy, soli.

• oxidy- sú to zložité látky pozostávajúce z dvoch chemických prvkov, z ktorých jeden je kyslík s oxidačným stavom (-2). Všeobecný vzorec oxidov je: E m O n, kde m je počet atómov prvku E a n je počet atómov kyslíka. Oxidy sa zase delia na soľotvorné a nesolitvorné. Solitvorné látky sa delia na zásadité, amfotérne, kyslé, ktorým zodpovedajú zásady, amfotérne hydroxidy, kyseliny, resp.
• Zásadité oxidy sú oxidy kovov v oxidačnom stupni +1 a +2. Tie obsahujú:
  • oxidy kovov hlavnej podskupiny prvej skupiny ( alkalických kovov) Li-Fr
  • oxidy kovov hlavnej podskupiny druhej skupiny ( Mg a kovy alkalických zemín) Mg-Ra
  • oxidy prechodných kovov v nižších oxidačných stupňoch
• Oxidy kyselín- tvoria nekovy so S.O. viac ako +2 a kovy s S.O. od +5 do +7 (S02, Se02, P205, As203, C02, Si02, Cr03 a Mn207). Výnimka: pre NO oxidy 2 a ClO 2 neexistujú žiadne zodpovedajúce kyslé hydroxidy, ale považujú sa za kyslé.
• Amfotérne oxidy-tvorené amfotérnymi kovmi s S.O. +2, +3, +4 (BeO, Cr203, ZnO, Al203, Ge02, Sn02 a PbO).
• Nesolitvorné oxidy- oxidy nekovov s С.О.+1, +2 (СО, NO, N 2 O, SiO).
• základy- sú to zložité látky pozostávajúce z atómov kovov a jednej alebo viacerých hydroxoskupín (-OH). Všeobecný vzorec báz je: M (OH) y, kde y je počet hydroxoskupín rovný oxidačnému stavu kovu M (zvyčajne +1 a +2). Zásady sa delia na rozpustné (zásady) a nerozpustné.
• kyseliny- (hydroxidy kyselín) sú komplexné látky pozostávajúce z atómov vodíka, ktoré môžu byť nahradené atómami kovov, a zvyškov kyselín. Všeobecný vzorec kyselín: H x Ac, kde Ac je zvyšok kyseliny (z anglického "kyselina" - kyselina), x je počet atómov vodíka rovný náboju iónu zvyšku kyseliny.
• Amfotérne hydroxidy sú komplexné látky, ktoré vykazujú vlastnosti kyselín aj vlastnosti zásad. Preto môžu byť vzorce amfotérnych hydroxidov napísané ako vo forme kyselín, tak aj vo forme zásad.
• soľ- Ide o komplexné látky pozostávajúce z kovových katiónov a aniónov zvyškov kyselín. Táto definícia platí pre stredné soli.
• Stredné soli- sú to produkty úplného nahradenia atómov vodíka v molekule kyseliny atómami kovu alebo úplného nahradenia hydroxoskupín v molekule zásady kyslými zvyškami.
• Kyslé soli- atómy vodíka v kyseline sú čiastočne nahradené atómami kovu. Získavajú sa neutralizáciou zásady nadbytkom kyseliny. Správne pomenovať kyslá soľ, k názvu normálnej soli je potrebné pridať predponu hydro- alebo dihydro- v závislosti od počtu atómov vodíka, ktoré tvoria soľ kyseliny, napríklad KHCO 3 je hydrogénuhličitan draselný, KH 2 PO 4 je dihydroortofosforečnan draselný. . Je potrebné mať na pamäti, že kyslé soli môžu tvoriť iba dve alebo viac zásaditých kyselín.
• Zásadité soli- hydroxoskupiny zásady (OH -) sú čiastočne nahradené kyslými zvyškami. Pomenovať zásaditá soľ, k názvu normálnej soli je potrebné pridať predponu hydroxo- alebo dihydroxo- v závislosti od počtu OH skupín, ktoré soľ tvoria.Napríklad (CuOH) 2 CO 3 je hydroxokarbonát meďnatý (II). treba pamätať na to, že zásadité soli môžu tvoriť iba zásady obsahujúce dve alebo viac hydroxoskupín.
• podvojné soli- v ich zložení sú dva rôzne katióny, získavajú sa kryštalizáciou zo zmiešaného roztoku solí s rôznymi katiónmi, ale rovnakými aniónmi. Napríklad KAl(S04)2, KNaS04.
• zmiešané soli- v ich zložení sú dva rôzne anióny. Napríklad Ca(OCl)Cl.
• Hydrátové soli (kryštalické hydráty) - zahŕňajú molekuly kryštalizačnej vody. Príklad: Na2S04 10H20.

Klasifikácia organických látok

Nazývajú sa zlúčeniny obsahujúce iba atómy vodíka a uhlíka uhľovodíky. Pred začatím tejto časti nezabudnite, že pre zjednodušenie záznamu chemici nemaľujú uhlíky a vodíky v reťazcoch, ale nezabudnite, že uhlík tvorí štyri väzby, a ak je na obrázku uhlík viazaný dvoma väzbami, potom je viazaný dvoma väzbami. viac väzieb na vodíky, aj keď posledná a nešpecifikovaná:

V závislosti od štruktúry uhlíkového reťazca sa organické zlúčeniny delia na zlúčeniny s otvoreným reťazcom - acyklický(alifatické) a cyklický- s uzavretým reťazcom atómov.

Cyklický sú rozdelené do dvoch skupín: karbocyklický spojenia a heterocyklický.

Karbocyklické zlúčeniny, zase zahŕňajú dve série zlúčenín: alicyklický a aromatické.

aromatické zlúčeninyštruktúra molekúl je založená na plochých cykloch obsahujúcich uhlík so špeciálnym uzavretým systémom π-elektrónov. tvoriaci spoločný π-systém (jediný π-elektrónový oblak).

Acyklické (alifatické) aj cyklické uhľovodíky môžu obsahovať viacnásobné (dvojité alebo trojité) väzby. Tieto uhľovodíky sa nazývajú neobmedzené(nenasýtené), na rozdiel od okrajové(nasýtené) obsahujúce iba jednoduché väzby.

Pi-väzba (π-väzba) - kovalentná väzba vytvorená prekrytím p-atómových orbitálov. Na rozdiel od sigma väzby, ku ktorej dochádza prekrývaním s-atómových orbitálov pozdĺž atómovej väzbovej línie, pí väzby vznikajú, keď sa p-atómové orbitály prekrývajú na oboch stranách atómovej väzbovej čiary.

V prípade tvorby aromatického systému, napríklad benzénu C6H6, je každý zo šiestich atómov uhlíka v stave sp2 - hybridizácie a tvorí tri sigma väzby s väzbovými uhlami 120°. Štvrtý p-elektrón každého atómu uhlíka je orientovaný kolmo na rovinu benzénového kruhu. Vo všeobecnosti vzniká jednoduchá väzba, ktorá sa rozširuje na všetky atómy uhlíka benzénového kruhu. Na oboch stranách roviny sigma väzieb sú vytvorené dve oblasti pí väzieb s vysokou hustotou elektrónov. S takouto väzbou sa všetky atómy uhlíka v molekule benzénu stanú ekvivalentnými, a preto je takýto systém stabilnejší ako systém s tromi lokalizovanými dvojitými väzbami.

Limitné alifatické uhľovodíky sa nazývajú alkány, majú všeobecný vzorec C n H 2n + 2, kde n je počet atómov uhlíka. Dnes sa často používa ich starý názov - parafíny:

Nenasýtené alifatické uhľovodíky s jednou trojitou väzbou sa nazývajú alkíny. Ich všeobecný vzorec CnH2n-2

Limitné alicyklické uhľovodíky - cykloalkány, ich všeobecný vzorec je C n H 2n:

Uvažovali sme o klasifikácii uhľovodíkov. Ak je však v týchto molekulách jeden alebo viac atómov vodíka nahradených inými atómami alebo skupinami atómov (halogény, hydroxylové skupiny, aminoskupiny atď.), vznikajú deriváty uhľovodíkov: halogénderiváty, kyslík obsahujúce, dusíkaté a iné organické zlúčeniny.

Atómy alebo skupiny atómov, ktoré určujú najcharakteristickejšie vlastnosti danej triedy látok, sa nazývajú funkčné skupiny.

Uhľovodíky vo svojich derivátoch s rovnakou funkčnou skupinou tvoria homológne série.

Homológna séria je séria zlúčenín patriacich do rovnakej triedy (homológov), ktoré sa navzájom líšia zložením celočíselným počtom skupín -CH2- (homologický rozdiel), ktoré majú podobnú štruktúru, a teda podobné chemické vlastnosti.

Podobnosť chemických vlastností homológov značne zjednodušuje štúdium organických zlúčenín.

Substituované uhľovodíky

• Halogénderiváty uhľovodíkov možno považovať za produkty substitúcie jedného alebo viacerých atómov vodíka v uhľovodíkoch atómami halogénu. V súlade s tým môžu existovať nasýtené a nenasýtené mono-, li-, tri- (všeobecne poly-) halogénderiváty, étery a estery.
• Alkoholy- deriváty uhľovodíkov, v ktorých je jeden alebo viac atómov vodíka nahradených hydroxylovými skupinami Alkoholy sa nazývajú jednosýtne, ak majú jednu hydroxylovú skupinu, a nasýtené, ak sú derivátmi alkánov Všeobecný vzorec nasýtených jednosýtnych alkoholov: R-OH.
• Fenoly- deriváty aromatických uhľovodíkov (benzénový rad), v ktorých je jeden alebo viac atómov vodíka v benzénovom kruhu nahradených hydroxylovými skupinami.
• Aldehydy a ketóny- deriváty uhľovodíkov obsahujúce karbonylovú skupinu atómov (karbonyl).V molekulách aldehydu ide jedna karbonylová väzba do spojenia s atómom vodíka, druhá - s uhľovodíkovým zvyškom.V prípade ketónov je karbonylová skupina naviazaná na dva (všeobecne odlišné) radikály.
• Étery sú organické látky obsahujúce dva uhľovodíkové radikály spojené atómom kyslíka: R=0-R alebo R-0-R2 radikály môžu byť rovnaké alebo rôzne. Zloženie éterov vyjadruje vzorec C n H 2n +2O.
• Estery- zlúčeniny vznikajúce nahradením atómu vodíka karboxylovej skupiny v karboxylových kyselinách uhľovodíkovým zvyškom.
• Nitro zlúčeniny- deriváty uhľovodíkov, v ktorých je jeden alebo viac atómov vodíka nahradených nitroskupinou -NO 2 .
• Amines- zlúčeniny, ktoré sa považujú za deriváty amoniaku, v ktorých sú atómy vodíka nahradené uhľovodíkovými radikálmi.V závislosti od povahy radikálu môžu byť amíny alifatické. V závislosti od počtu atómov vodíka nahradených radikálmi sa rozlišujú primárne, sekundárne a terciárne amíny. V konkrétnom prípade môžu mať sekundárne, ako aj terciárne amíny rovnaké radikály. Primárne amíny možno považovať aj za deriváty uhľovodíkov (alkánov), v ktorých je jeden atóm vodíka nahradený aminoskupinou. Aminokyseliny obsahujú dve funkčné skupiny spojené s uhľovodíkovým radikálom - aminoskupinu -NH 2 a karboxyl -COOH.

Sú známe ďalšie dôležité organické zlúčeniny, ktoré majú niekoľko rôznych alebo identických funkčných skupín, dlhé lineárne reťazce spojené s benzénovými kruhmi. V takýchto prípadoch nie je možné presne definovať, či látka patrí do určitej triedy. Tieto zlúčeniny sa často izolujú do špecifických skupín látok: uhľohydráty, bielkoviny, nukleové kyseliny, antibiotiká, alkaloidy atď. V súčasnosti sú známe aj mnohé zlúčeniny, ktoré možno klasifikovať ako organické, tak aj anorganické. Nazývajú sa organoprvkové zlúčeniny. Niektoré z nich možno považovať za deriváty uhľovodíkov.

Nomenklatúra

Na pomenovanie organických zlúčenín sa používajú dve nomenklatúry - racionálne a systematické (IUPAC) a triviálne názvy.

Zostavenie názvov podľa nomenklatúry IUPAC:

1) Základom názvu zlúčeniny je koreň slova, označujúci nasýtený uhľovodík s rovnakým počtom atómov ako hlavný reťazec.

2) Ku koreňu sa pridá prípona, ktorá charakterizuje stupeň nasýtenia:

An (obmedzujúce, žiadne viacnásobné väzby);

Yong (v prítomnosti dvojitej väzby);

Ying (v prítomnosti trojitej väzby).

Ak existuje niekoľko násobných väzieb, potom je počet takýchto väzieb (-dién, -trién atď.) uvedený v prípone a za príponou musí byť poloha násobnej väzby uvedená číslami, napríklad:

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

butén-1 butén-2

CH 2 \u003d CH - CH \u003d CH 2

Skupiny ako nitro-, halogény, uhľovodíkové radikály, ktoré nie sú zahrnuté v hlavnom reťazci, sú vyňaté z predpony. Sú uvedené v abecednom poradí. Poloha substituentu je označená číslom pred predponou.

Poradie titulkov je nasledovné:

1. Nájdite najdlhší reťazec atómov C.

2. Postupne očíslujte atómy uhlíka hlavného reťazca, začínajúc od konca najbližšie k vetve.

3. Názov alkánu pozostáva z názvov vedľajších radikálov uvedených v abecednom poradí s uvedením polohy v hlavnom reťazci a názvu hlavného reťazca.

Chemický jazyk, ktorý zahŕňa chemickú symboliku ako jednu z najšpecifickejších častí (vrátane chemických vzorcov), je dôležitým aktívnym prostriedkom poznania chémie, a preto si vyžaduje jasnú a vedomú aplikáciu.

Chemické vzorce- sú to podmienené obrazy zloženia a štruktúry chemicky jednotlivých látok prostredníctvom chemických symbolov, indexov a iných znakov. Pri štúdiu zloženia, chemickej, elektrónovej a priestorovej štruktúry látok, ich fyzikálnych a chemických vlastností, izomérie a iných javov sa využívajú chemické vzorce rôznych typov.

Pri štúdiu látok molekulárnej štruktúry sa používa najmä veľa druhov vzorcov (najjednoduchšie, molekulové, štruktúrne, projekčné, konformačné atď.) - väčšina organických látok a relatívne malá časť anorganických látok za bežných podmienok. Podstatne menej typov vzorcov (tých najjednoduchších) sa používa pri štúdiu nemolekulárnych zlúčenín, ktorých štruktúru jasnejšie odzrkadľujú guľôčkové modely a diagramy kryštálových štruktúr alebo ich jednotkových buniek.

Zostavenie úplných a krátkych štruktúrnych vzorcov uhľovodíkov

Príklad:

Vytvorte úplný a stručný štruktúrny vzorec propánu C3H8.

Riešenie:

1. Napíšte 3 atómy uhlíka do riadku, spojte ich väzbami:

S–S–S

2. Pridajte pomlčky (väzby) tak, aby z každého atómu uhlíka siahali 4 väzby:

4. Napíšte krátky štruktúrny vzorec:

CH3-CH2-CH3

Tabuľka rozpustnosti

Organické zlúčeniny sú klasifikované podľa dvoch hlavných štruktúrnych znakov:

Štruktúra uhlíkového reťazca (uhlíková kostra);

Prítomnosť a štruktúra funkčných skupín.

Uhlíkový skelet (uhlíkový reťazec) – sled chemicky viazaných atómov uhlíka.

Funkčná skupina je atóm alebo skupina atómov, ktorá určuje, či zlúčenina patrí do určitej triedy a je zodpovedná za jej chemické vlastnosti.

Klasifikácia zlúčenín podľa štruktúry uhlíkového reťazca

V závislosti od štruktúry uhlíkového reťazca sa organické zlúčeniny delia na acyklické a cyklické.

Acyklické zlúčeniny - zlúčeniny s OTVORENÉ(otvorený) uhlíkový reťazec. Tieto spojenia sú tiež tzv alifatické.

Spomedzi acyklických zlúčenín sa rozlišujú limitné (nasýtené) zlúčeniny obsahujúce v kostre len jednoduché väzby C-C resp. neobmedzené(nenasýtené), vrátane násobných väzieb C = C a C C.

Acyklické zlúčeniny

Limit:

Neobmedzené:

Acyklické zlúčeniny sa tiež delia na zlúčeniny s priamym a rozvetveným reťazcom. V tomto prípade sa berie do úvahy počet väzieb atómu uhlíka s inými atómami uhlíka.

Reťazec, ktorý zahŕňa terciárne alebo kvartérne atómy uhlíka, je rozvetvený (často označovaný predponou "iso" v názve).

Napríklad:

Atómy uhlíka:

Primárny;

Sekundárne;

treťohorný.

Cyklické zlúčeniny sú zlúčeniny s uzavretým uhlíkovým reťazcom.

V závislosti od povahy atómov, ktoré tvoria cyklus, sa rozlišujú karbocyklické a heterocyklické zlúčeniny.

Karbocyklické zlúčeniny obsahujú v cykle iba atómy uhlíka. Delia sa do dvoch skupín, ktoré sa výrazne líšia chemickými vlastnosťami: alifatické cyklické – skrátene alicyklické – a aromatické zlúčeniny.

Karbocyklické zlúčeniny

alycyklické:

Aromatické:

Heterocyklické zlúčeniny obsahujú v cykle okrem atómov uhlíka jeden alebo viac atómov iných prvkov - heteroatómy(z gréčtiny. heteros- iný, iný) - kyslík, dusík, síra atď.

Heterocyklické zlúčeniny

Klasifikácia zlúčenín podľa funkčných skupín

Zlúčeniny obsahujúce iba uhlík a vodík sa nazývajú uhľovodíky.

Iné, početnejšie organické zlúčeniny možno považovať za deriváty uhľovodíkov, ktoré vznikajú, keď sa do uhľovodíkov zavádzajú funkčné skupiny obsahujúce iné prvky.

V závislosti od povahy funkčných skupín sa organické zlúčeniny delia do tried. Niektoré z najcharakteristickejších funkčných skupín a im zodpovedajúce triedy zlúčenín sú uvedené v tabuľke:

Triedy organických zlúčenín

Poznámka: Funkčné skupiny sa niekedy označujú ako dvojité a trojité väzby.

Molekuly organických zlúčenín môžu obsahovať dve alebo viac rovnakých alebo rôznych funkčných skupín.

Napríklad: HO-CH2-CH2-OH (etylénglykol); NH2-CH2-COOH (aminokyselina glycín).

Všetky triedy organických zlúčenín sú vzájomne prepojené. Prechod z jednej triedy zlúčenín do druhej sa uskutočňuje hlavne v dôsledku transformácie funkčných skupín bez zmeny uhlíkového skeletu. Zlúčeniny každej triedy tvoria homológny rad.

Klasifikácia organických látok

V závislosti od typu štruktúry uhlíkového reťazca sa organické látky delia na:

• acyklické a cyklické.
• okrajové (nasýtené) a nenasýtené (nenasýtené).
• karbocyklické a heterocyklické.
• alicyklické a aromatické.

Acyklické zlúčeniny sú organické zlúčeniny, v ktorých molekuly nie sú žiadne cykly a všetky atómy uhlíka sú navzájom spojené v priamych alebo rozvetvených otvorených reťazcoch.

Medzi acyklickými zlúčeninami sa zase rozlišujú obmedzujúce (alebo nasýtené) zlúčeniny, ktoré obsahujú iba jednoduché väzby uhlík-uhlík (C-C) v uhlíkovej kostre a nenasýtené (alebo nenasýtené) zlúčeniny obsahujúce násobky - dvojité (C \u003d C) alebo trojité. (C ≡ C) komunikácie.

Cyklické zlúčeniny sú chemické zlúčeniny, v ktorých sú tri alebo viac viazaných atómov tvoriacich kruh.

V závislosti od toho, z ktorých atómov sa kruhy tvoria, sa rozlišujú karbocyklické zlúčeniny a heterocyklické zlúčeniny.

Karbocyklické zlúčeniny (alebo izocyklické) obsahujú vo svojich cykloch iba atómy uhlíka. Tieto zlúčeniny sa delia na alicyklické zlúčeniny (alifatické cyklické) a aromatické zlúčeniny.

Heterocyklické zlúčeniny obsahujú jeden alebo viac heteroatómov v uhľovodíkovom cykle, najčastejšie atómy kyslíka, dusíka alebo síry.

Najjednoduchšou triedou organických látok sú uhľovodíky – zlúčeniny, ktoré sú tvorené výlučne atómami uhlíka a vodíka, t.j. formálne nemajú funkčné skupiny.

Keďže uhľovodíky nemajú funkčné skupiny, možno ich klasifikovať iba podľa typu uhlíkovej kostry. Uhľovodíky sa v závislosti od typu ich uhlíkovej kostry delia do podtried:

1) Obmedzujúce acyklické uhľovodíky sa nazývajú alkány. Všeobecný molekulový vzorec alkánov je napísaný ako CnH2n+2, kde n je počet atómov uhlíka v molekule uhľovodíka. Tieto zlúčeniny nemajú medzitriedne izoméry.

2) Acyklické nenasýtené uhľovodíky sa delia na:

a) alkény - obsahujú iba jeden násobok, a to jednu dvojitú väzbu C \u003d C, všeobecný vzorec alkénov je C n H 2n,

b) alkíny - v molekulách alkínu je tiež len jeden násobok, a to trojitá väzba C≡C. Všeobecný molekulový vzorec alkínov je CnH2n-2

c) alkadiény - v molekulách alkadiénov sú dve dvojité väzby C=C. Všeobecný molekulový vzorec alkadiénov je CnH2n-2

3) Cyklické nasýtené uhľovodíky sa nazývajú cykloalkány a majú všeobecný molekulový vzorec C n H 2n.

Zvyšné organické látky v organickej chémii sa považujú za deriváty uhľovodíkov, ktoré vznikajú po zavedení takzvaných funkčných skupín do molekúl uhľovodíkov, ktoré obsahujú ďalšie chemické prvky.

Takže vzorec zlúčenín s jednou funkčnou skupinou možno zapísať ako R-X, kde R je uhľovodíkový radikál a X je funkčná skupina. Uhľovodíkový radikál je fragment molekuly uhľovodíka bez jedného alebo viacerých atómov vodíka.

Podľa prítomnosti určitých funkčných skupín sa zlúčeniny delia do tried. Hlavné funkčné skupiny a triedy zlúčenín, v ktorých sú zahrnuté, sú uvedené v tabuľke:

Rôzne kombinácie typov uhlíkových skeletov s rôznymi funkčnými skupinami teda poskytujú širokú škálu variantov organických zlúčenín.

Halogénderiváty uhľovodíkov

Halogénderiváty uhľovodíkov sú zlúčeniny získané nahradením jedného alebo viacerých atómov vodíka v molekule akéhokoľvek pôvodného uhľovodíka jedným alebo viacerými atómami halogénu.

Nech má nejaký uhľovodík vzorec C n H m, potom pri výmene vo svojej molekule X atómy vodíka na X atómy halogénu, vzorec pre derivát halogénu bude vyzerať CnH m-X Hal X. Monochlórové deriváty alkánov teda majú vzorec CnH2n+1 Cl dichlórderiváty CnH2nCl2 atď.

Alkoholy a fenoly

Alkoholy sú deriváty uhľovodíkov, v ktorých je jeden alebo viac atómov vodíka nahradených hydroxylovou skupinou -OH. Alkoholy s jednou hydroxylovou skupinou sú tzv monatomický, s dva - diatomické, s tromi triatómový atď. Napríklad:

Alkoholy s dvoma alebo viacerými hydroxylovými skupinami sa tiež nazývajú viacsýtne alkoholy. Všeobecný vzorec limitujúcich jednosýtnych alkoholov je CnH2n+1OH alebo CnH2n+20. Všeobecný vzorec limitujúcich viacsýtnych alkoholov je CnH2n+20x, kde x je atomicita alkoholu.

Alkoholy môžu byť aj aromatické. Napríklad:

Všeobecný vzorec takýchto jednosýtnych aromatických alkoholov je CnH2n-60.

Malo by sa však jasne chápať, že deriváty aromatických uhľovodíkov, v ktorých je jeden alebo viac atómov vodíka na aromatickom jadre nahradených hydroxylovými skupinami neuplatňujú k alkoholom. Patria do triedy fenoly . Napríklad táto zlúčenina je alkohol:

A toto je fenol:

Dôvod, prečo nie sú fenoly klasifikované ako alkoholy, spočíva v ich špecifických chemických vlastnostiach, ktoré ich výrazne odlišujú od alkoholov. Je ľahké vidieť, že jednosýtne fenoly sú izomérne s jednosýtnymi aromatickými alkoholmi, t.j. majú tiež všeobecný molekulový vzorec CnH2n-60.

Amines

Amines nazývané deriváty amoniaku, v ktorých sú jeden, dva alebo všetky tri atómy vodíka nahradené uhľovodíkovým radikálom.

Amíny, v ktorých je len jeden atóm vodíka nahradený uhľovodíkovým radikálom, t.j. ktoré majú všeobecný vzorec R-NH2 sa nazývajú primárne amíny.

Amíny, v ktorých sú dva atómy vodíka nahradené uhľovodíkovými radikálmi, sa nazývajú sekundárne amíny. Vzorec pre sekundárny amín môže byť napísaný ako R-NH-R'. V tomto prípade môžu byť zvyšky R a R' rovnaké alebo rôzne. Napríklad:

Ak na atóme dusíka v amínoch nie sú žiadne atómy vodíka, t.j. všetky tri atómy vodíka v molekule amoniaku sú nahradené uhľovodíkovým radikálom, potom sa takéto amíny nazývajú terciárne amíny. Vo všeobecnosti možno vzorec terciárneho amínu zapísať ako:

V tomto prípade môžu byť zvyšky R, R', R'' buď úplne identické, alebo môžu byť všetky tri rôzne.

Všeobecný molekulový vzorec primárnych, sekundárnych a terciárnych limitujúcich amínov je CnH2n+3N.

Aromatické amíny s iba jedným nenasýteným substituentom majú všeobecný vzorec CnH2n-5N

Aldehydy a ketóny

Aldehydy nazývané deriváty uhľovodíkov, v ktorých sú na primárnom atóme uhlíka dva atómy vodíka nahradené jedným atómom kyslíka, t.j. deriváty uhľovodíkov, v štruktúre ktorých je aldehydová skupina –CH=O. Všeobecný vzorec pre aldehydy možno zapísať ako R-CH=O. Napríklad:

Ketóny nazývané deriváty uhľovodíkov, v ktorých sú dva atómy vodíka na sekundárnom atóme uhlíka nahradené atómom kyslíka, t.j. zlúčeniny, v štruktúre ktorých je karbonylová skupina -C (O) -.

Všeobecný vzorec pre ketóny možno zapísať ako R-C(O)-R'. V tomto prípade môžu byť zvyšky R, R' rovnaké alebo rôzne.

Napríklad:

Ako vidíte, aldehydy a ketóny majú veľmi podobnú štruktúru, ale stále sa rozlišujú ako triedy, pretože majú významné rozdiely v chemických vlastnostiach.

Všeobecný molekulový vzorec nasýtených ketónov a aldehydov je rovnaký a má formu C n H 2 n O

karboxylové kyseliny

karboxylové kyseliny nazývané deriváty uhľovodíkov, v ktorých je karboxylová skupina -COOH.

Ak má kyselina dve karboxylové skupiny, nazýva sa kyselina dikarboxylovej kyseliny.

Limitné monokarboxylové kyseliny (s jednou skupinou -COOH) majú všeobecný molekulový vzorec C n H 2 n O 2

Aromatické monokarboxylové kyseliny majú všeobecný vzorec CnH2n-802

Étery

Étery - organické zlúčeniny, v ktorých sú dva uhľovodíkové radikály spojené nepriamo cez atóm kyslíka, t.j. majú vzorec v tvare R-O-R'. V tomto prípade môžu byť zvyšky R a R' rovnaké alebo rôzne.

Napríklad:

Všeobecný vzorec nasýtených éterov je rovnaký ako pre nasýtené jednosýtne alkoholy, t.j. CnH2n+1 OH alebo CnH2n+20.

Estery

Estery sú triedou zlúčenín na báze organických karboxylových kyselín, v ktorých je atóm vodíka v hydroxylovej skupine nahradený uhľovodíkovým zvyškom R. Všeobecnú formu esterov možno zapísať ako:

Napríklad:

Nitro zlúčeniny

Nitro zlúčeniny- deriváty uhľovodíkov, v ktorých je jeden alebo viac atómov vodíka nahradených nitroskupinou -NO2.

Limitné nitrozlúčeniny s jednou nitroskupinou majú všeobecný molekulový vzorec C n H 2 n +1 NO 2

Aminokyseliny

Zlúčeniny, ktoré majú vo svojej štruktúre súčasne dve funkčné skupiny - amino NH 2 a karboxyl - COOH. Napríklad,

NH2-CH2-COOH

Limitujúce aminokyseliny s jednou karboxylovou a jednou aminoskupinou sú izomérne so zodpovedajúcimi limitujúcimi nitrozlúčeninami, t.j. ako keby mali všeobecný molekulový vzorec CnH2n+1NO2

V USE priradeniach na klasifikáciu organických látok je dôležité vedieť zapísať všeobecné molekulárne vzorce homologických sérií rôznych typov zlúčenín, poznať štruktúrne znaky uhlíkového skeletu a prítomnosť určitých funkčných skupín. Aby sme sa naučili, ako určiť všeobecné molekulárne vzorce organických zlúčenín rôznych tried, bude užitočný materiál na túto tému.

Nomenklatúra organických zlúčenín

Vlastnosti štruktúry a chemických vlastností zlúčenín sa odrážajú v nomenklatúre. Hlavné typy nomenklatúry sú systematický a triviálne.

Systematická nomenklatúra v skutočnosti predpisuje algoritmy, podľa ktorých sa jeden alebo druhý názov zostavuje v prísnom súlade so štruktúrnymi vlastnosťami molekuly organickej látky alebo, zhruba povedané, jej štruktúrnym vzorcom.

Zvážte pravidlá pomenovania organických zlúčenín podľa systematickej nomenklatúry.

Pri pomenovaní organických látok podľa systematického názvoslovia je najdôležitejšie správne určiť počet atómov uhlíka v najdlhšom uhlíkovom reťazci alebo spočítať počet atómov uhlíka v cykle.

V závislosti od počtu atómov uhlíka v hlavnom uhlíkovom reťazci budú mať zlúčeniny vo svojom názve iný koreň:

Druhou dôležitou zložkou, ktorá sa berie do úvahy pri zostavovaní mien, je prítomnosť/neprítomnosť násobných väzieb alebo funkčnej skupiny, ktoré sú uvedené v tabuľke vyššie.

Skúsme pomenovať látku, ktorá má štruktúrny vzorec:

1. Hlavný (a jediný) uhlíkový reťazec tejto molekuly obsahuje 4 atómy uhlíka, takže názov bude obsahovať koreň but-;

2. V uhlíkovom skelete nie sú žiadne viacnásobné väzby, preto sa za koreň slova použije prípona -an, ako pre zodpovedajúce nasýtené acyklické uhľovodíky (alkány);

3. Prítomnosť funkčnej skupiny -OH za predpokladu, že už neexistujú vyššie funkčné skupiny, sa pridáva za koreň a príponu z odseku 2. ďalšia prípona - "ol";

4. V molekulách obsahujúcich viacnásobné väzby alebo funkčné skupiny začína číslovanie atómov uhlíka hlavného reťazca od tej strany molekuly, ku ktorej sú bližšie.

Pozrime sa na ďalší príklad:

Prítomnosť štyroch atómov uhlíka v hlavnom uhlíkovom reťazci nám hovorí, že koreň „ale-“ je základom názvu a neprítomnosť viacnásobných väzieb označuje príponu „-an“, ktorá bude nasledovať hneď za koreňom. Najstaršou skupinou v tejto zlúčenine je karboxylová skupina, ktorá určuje, či táto látka patrí do triedy karboxylových kyselín. Preto bude koncovka pri názve „kyselina ovoová“. Na druhom atóme uhlíka je aminoskupina NH2 -, preto táto látka patrí medzi aminokyseliny. Aj na treťom atóme uhlíka vidíme uhľovodíkový radikál metyl ( CH 3 -). Preto sa podľa systematickej nomenklatúry táto zlúčenina nazýva kyselina 2-amino-3-metylbutánová.

Triviálne názvoslovie, na rozdiel od systematického, spravidla nesúvisí so štruktúrou látky, ale je spôsobené najmä jej pôvodom, ako aj chemickými alebo fyzikálnymi vlastnosťami.

V minulosti vedci rozdeľovali všetky látky v prírode na podmienečne neživé a živé, vrátane živočíšnej a rastlinnej ríše medzi tie posledné. Látky prvej skupiny sa nazývajú minerálne. A tie, ktoré vstúpili do druhej, sa začali nazývať organické látky.

čo sa tým myslí? Trieda organických látok je najrozsiahlejšia spomedzi všetkých chemických zlúčenín známych moderným vedcom. Na otázku, ktoré látky sú organické, možno odpovedať nasledovne - ide o chemické zlúčeniny, ktoré zahŕňajú uhlík.

Upozorňujeme, že nie všetky zlúčeniny obsahujúce uhlík sú organické. Nepatria medzi ne napríklad korbidy a uhličitany, kyselina uhličitá a kyanidy, oxidy uhlíka.

Prečo existuje toľko organických látok?

Odpoveď na túto otázku spočíva vo vlastnostiach uhlíka. Tento prvok je zvláštny v tom, že je schopný vytvárať reťazce zo svojich atómov. A zároveň je uhlíková väzba veľmi stabilná.

Okrem toho v organických zlúčeninách vykazuje vysokú valenciu (IV), t.j. schopnosť vytvárať chemické väzby s inými látkami. A nielen jedno, ale aj dvojité a dokonca trojité (inak - násobky). Keď sa multiplicita väzby zvyšuje, reťazec atómov sa skracuje a stabilita väzby sa zvyšuje.

A uhlík je obdarený schopnosťou vytvárať lineárne, ploché a trojrozmerné štruktúry.

Preto sú organické látky v prírode také rozmanité. Môžete to ľahko skontrolovať sami: postavte sa pred zrkadlo a pozorne sa pozrite na svoj odraz. Každý z nás je chodiacou učebnicou organickej chémie. Premýšľajte o tom: najmenej 30% hmoty každej z vašich buniek sú organické zlúčeniny. Bielkoviny, ktoré vybudovali vaše telo. Sacharidy, ktoré slúžia ako „palivo“ a zdroj energie. Tuky, ktoré uchovávajú energetické zásoby. Hormóny, ktoré riadia funkciu orgánov a dokonca aj vaše správanie. Enzýmy, ktoré vo vás spúšťajú chemické reakcie. A dokonca aj „zdrojový kód“, vlákna DNA, sú všetky organické zlúčeniny na báze uhlíka.

Zloženie organických látok

Ako sme povedali na úplnom začiatku, hlavným stavebným materiálom pre organickú hmotu je uhlík. A prakticky akékoľvek prvky v kombinácii s uhlíkom môžu vytvárať organické zlúčeniny.

V prírode sú najčastejšie v zložení organických látok vodík, kyslík, dusík, síra a fosfor.

Štruktúra organických látok

Rozmanitosť organických látok na planéte a rozmanitosť ich štruktúry možno vysvetliť charakteristickými vlastnosťami atómov uhlíka.

Pamätáte si, že atómy uhlíka sú schopné vytvárať medzi sebou veľmi silné väzby, ktoré sa spájajú do reťazcov. Výsledkom sú stabilné molekuly. Spôsob, akým sú atómy uhlíka spojené v reťazci (usporiadané cik-cak), je jedným z kľúčových znakov jeho štruktúry. Uhlík sa môže spájať do otvorených reťazcov aj do uzavretých (cyklických) reťazcov.

Je tiež dôležité, že štruktúra chemikálií priamo ovplyvňuje ich chemické vlastnosti. Významnú úlohu zohráva aj to, ako sa atómy a skupiny atómov v molekule navzájom ovplyvňujú.

Kvôli zvláštnostiam štruktúry sa počet uhlíkových zlúčenín rovnakého typu pohybuje v desiatkach a stovkách. Napríklad môžeme zvážiť vodíkové zlúčeniny uhlíka: metán, etán, propán, bután atď.

Napríklad metán - CH4. Takáto kombinácia vodíka s uhlíkom je za normálnych podmienok v plynnom stave agregácie. Keď sa v kompozícii objaví kyslík, vytvorí sa kvapalina - metylalkohol CH 3 OH.

Rôzne vlastnosti majú nielen látky s rôznym kvalitatívnym zložením (ako v príklade vyššie), ale sú toho schopné aj látky rovnakého kvalitatívneho zloženia. Príkladom je rozdielna schopnosť metánu CH 4 a etylénu C 2 H 4 reagovať s brómom a chlórom. Metán je schopný takýchto reakcií iba pri zahrievaní alebo pod ultrafialovým svetlom. A etylén reaguje aj bez osvetlenia a zahrievania.

Zvážte túto možnosť: kvalitatívne zloženie chemických zlúčenín je rovnaké, kvantitatívne je odlišné. Potom sú chemické vlastnosti zlúčenín odlišné. Rovnako ako v prípade acetylénu C2H2 a benzénu C6H6.

Nie poslednú úlohu v tejto odrode zohrávajú také vlastnosti organických látok, ktoré sú "viazané" na ich štruktúru, ako je izoméria a homológia.

Predstavte si, že máte dve zdanlivo identické látky – rovnaké zloženie a rovnaký molekulárny vzorec na ich opis. Štruktúra týchto látok je však zásadne odlišná, a preto je rozdiel v chemických a fyzikálnych vlastnostiach. Napríklad molekulový vzorec C4H10 možno napísať pre dve rôzne látky: bután a izobután.

Hovoríme o izoméry- zlúčeniny, ktoré majú rovnaké zloženie a molekulovú hmotnosť. Ale atómy v ich molekulách sú umiestnené v inom poradí (rozvetvená a nerozvetvená štruktúra).

Čo sa týka homológiu- to je charakteristika takého uhlíkového reťazca, v ktorom každý ďalší člen možno získať pridaním jednej skupiny CH2 k predchádzajúcej skupine. Každá homológna séria môže byť vyjadrená jedným všeobecným vzorcom. A so znalosťou vzorca je ľahké určiť zloženie ktoréhokoľvek z členov série. Napríklad homológy metánu sú opísané vzorcom CnH2n+2.

Keď sa pridá „homologický rozdiel“ CH2, väzba medzi atómami látky sa posilní. Zoberme si homologický rad metánu: jeho prvé štyri pojmy sú plyny (metán, etán, propán, bután), ďalších šesť sú kvapaliny (pentán, hexán, heptán, oktán, nonán, dekán) a potom látky v pevnom stave. agregácie (pentadekan, eikosan atď.). A čím silnejšia je väzba medzi atómami uhlíka, tým vyššia je molekulová hmotnosť, teplota varu a teplota topenia látok.

Aké triedy organických látok existujú?

Organické látky biologického pôvodu zahŕňajú:

• proteíny;
• uhľohydráty;
• nukleové kyseliny;
• lipidy.

Prvé tri body možno nazvať aj biologickými polymérmi.

Podrobnejšia klasifikácia organických chemikálií zahŕňa látky nielen biologického pôvodu.

Uhľovodíky sú:

• acyklické zlúčeniny:
  • nasýtené uhľovodíky (alkány);
  • nenasýtené uhľovodíky:
    • alkény;
    • alkíny;
    • alkadiény.
• cyklické zlúčeniny:
  • karbocyklické zlúčeniny:
    • alicyklický;
    • aromatické.
  • heterocyklické zlúčeniny.

Existujú aj iné triedy organických zlúčenín, v ktorých sa uhlík spája s inými látkami ako vodík:

• alkoholy a fenoly;
• aldehydy a ketóny;
• karboxylové kyseliny;
• estery;
• lipidy;
• sacharidy:
  • monosacharidy;
  • oligosacharidy;
  • polysacharidy.
  • mukopolysacharidy.
• amíny;
• aminokyseliny;
• proteíny;
• nukleových kyselín.

Vzorce organických látok podľa tried

Príklady organických látok

Ako si pamätáte, v ľudskom tele sú základom základov rôzne druhy organických látok. Sú to naše tkanivá a tekutiny, hormóny a pigmenty, enzýmy a ATP a oveľa viac.

V telách ľudí a zvierat sú uprednostňované bielkoviny a tuky (polovicu suchej hmotnosti živočíšnej bunky tvoria bielkoviny). V rastlinách (asi 80% suchej hmoty bunky) - pre sacharidy, predovšetkým komplexné - polysacharidy. Vrátane celulózy (bez ktorej by nebol papier), škrobu.

Povedzme si o niektorých z nich podrobnejšie.

Napríklad o sacharidy. Ak by bolo možné vziať a zmerať hmotnosti všetkých organických látok na planéte, boli by to sacharidy, ktoré by vyhrali túto súťaž.

Slúžia ako zdroj energie v tele, sú stavebnými materiálmi pre bunky a zabezpečujú aj prísun látok. Rastliny na tento účel používajú škrob a pre zvieratá glykogén.

Okrem toho sú sacharidy veľmi rozmanité. Napríklad jednoduché sacharidy. Najbežnejšími monosacharidmi v prírode sú pentózy (vrátane deoxyribózy, ktorá je súčasťou DNA) a hexózy (vám dobre známa glukóza).

Podobne ako tehly, na veľkom stavenisku prírody sa polysacharidy budujú z tisícok a tisícok monosacharidov. Bez nich, presnejšie, bez celulózy, škrobu by nebolo rastlín. Áno, a zvieratá bez glykogénu, laktózy a chitínu by to mali ťažké.

Pozrime sa pozorne na veveričky. Príroda je najväčším majstrom mozaík a hlavolamov: len z 20 aminokyselín sa v ľudskom tele tvorí 5 miliónov druhov bielkovín. Proteíny majú tiež veľa životne dôležitých funkcií. Napríklad stavba, regulácia procesov v tele, zrážanlivosť krvi (na to sú samostatné bielkoviny), pohyb, transport niektorých látok v tele, sú tiež zdrojom energie, vo forme enzýmov pôsobia ako tzv. katalyzátor reakcií, poskytujú ochranu. Protilátky zohrávajú dôležitú úlohu pri ochrane organizmu pred negatívnymi vonkajšími vplyvmi. A ak dôjde k nezhode v jemnom ladení tela, protilátky namiesto ničenia vonkajších nepriateľov môžu pôsobiť ako agresori voči vlastným orgánom a tkanivám tela.

Proteíny sa tiež delia na jednoduché (bielkoviny) a komplexné (bielkoviny). A majú vlastnosti, ktoré sú im vlastné: denaturácia (zničenie, ktoré ste si všimli viac ako raz, keď ste uvarili vajíčko natvrdo) a renaturácia (táto vlastnosť sa široko používa pri výrobe antibiotík, potravinových koncentrátov atď.).

Neignorujme a lipidy(tuky). V našom tele slúžia ako rezervný zdroj energie. Ako rozpúšťadlá napomáhajú priebehu biochemických reakcií. Podieľajte sa na stavbe tela – napríklad na tvorbe bunkových membrán.

A ešte pár slov o takých kurióznych organických zlúčeninách ako hormóny. Podieľajú sa na biochemických reakciách a metabolizme. Tieto malé hormóny robia z mužov mužov (testosterón) a zo žien ženy (estrogén). Robia nám radosť alebo smútok (hormóny štítnej žľazy hrajú dôležitú úlohu pri zmenách nálad a endorfíny dodávajú pocit šťastia). A dokonca určujú, či sme „sovy“ alebo „škovránky“. Či už ste pripravení učiť sa neskoro alebo radšej vstávate a robíte si domáce úlohy pred školou, nerozhoduje len váš denný režim, ale aj niektoré hormóny nadobličiek.

Záver

Svet organických látok je skutočne úžasný. Stačí sa len trochu zahĺbiť do jeho štúdia, aby sa vám vyrazil dych pocit spriaznenosti so všetkým životom na Zemi. Dve nohy, štyri alebo korene namiesto nôh – všetkých nás spája kúzlo chemického laboratória matky prírody. Spôsobuje, že atómy uhlíka sa spájajú do reťazcov, reagujú a vytvárajú tisíce takýchto rôznych chemických zlúčenín.

Teraz máte krátkeho sprievodcu organickou chémiou. Samozrejme, nie sú tu uvedené všetky možné informácie. Niektoré body si možno budete musieť objasniť sami. Vždy však môžete použiť trasu, ktorú sme naplánovali pre váš nezávislý výskum.

Definíciu organických látok, klasifikáciu a všeobecné vzorce organických zlúčenín a všeobecné informácie o nich v článku môžete využiť aj pri príprave na hodiny chémie v škole.

Povedzte nám v komentároch, ktorá časť chémie (organická alebo anorganická) sa vám najviac páči a prečo. Nezabudnite článok „zdieľať“ na sociálnych sieťach, aby ho mohli využiť aj vaši spolužiaci.

Ak v článku nájdete nejakú nepresnosť alebo chybu, nahláste sa. Všetci sme ľudia a všetci občas robíme chyby.

blog.site, pri úplnom alebo čiastočnom skopírovaní materiálu je potrebný odkaz na zdroj.