Органічні сполуки

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Органічна сполука - це представник великого класу хімічних сполук, молекула якого містить атоми вуглецю, за винятком карбідів, карбонатів, та оксидів вуглецю.

Зміст

1 Загальна характеристика
2 Опис складу, хімічних та фізичних властивостей
3 Класифікація
4 Найважливіші класи органічних сполук
5 Дивіться також
6 Література

[ред.] Загальна характеристика

Наука що займається вивченням органічних сполук називається органічна хімія. Велика кількість цих сполук, такі як протеїни, жири та вуглеводні, також грає надзвичайно важливу роль в біохімії.

Чіткої межі між органічними та неорганічними сполуками не існує, але органічні сполуки найчастіше визначаються як речовини, молекули яких містять вуглецево-водневі хімічні зв'язки. Таким чином, карбонова кислота є неорганічною, в той час як мурашина кислота (перша жирна кислота) є органічною, незважаючі на те що її ангідрид, монооксид карбону, є неорганічним.

Термін "органічний" зумовлений історічними причинами і походить з 19 століття, коли помилково вважалося що органічні сполуки можуть утворюватися тільки в живих організмах. Зараз більшість органічних сполук виробляється неприродно.

[ред.] Опис складу, хімічних та фізичних властивостей

До органічних сполук належать не тільки природні речовини, які отримуються при розвитку рослин, або в результаті життєдіяльності тварин, але і багато штучно отриманих в лабораторії речовин.

До складу органічних молекул органічних речовин поруч з вуглецем входять деякі хімічні елементи. Це на самперед водень, кисень, азот, сірка, галогени і фосфор. Інші елементи рідко зустрічаються в органічних сполуках; органічні речовини, які містять благородні гази, невідомі.

Не дивлячись на значну кількість елементів, які входять до складу неорганічних сполук, кількість органічних сполук набагато переважає кількість неорганічних. Сьогодні відомо понад сім мільйонів органічних речовин.

Однією з важливих особливостей органічних сполук, яка накладає відбиток на всю хімічну поведінку, є характер зв’язків між атомами в їх молекулах. У переважній більшості випадків ці зв’язки мають яскраво виражений ковалентний характер. Тому органічні сполуки, як правило, не дисоціюють на іони і порівняно повільно взаємодіють один з одним. Тоді як реакції між електролітами в розчинах протікають майже миттєво, час, необхідний для завершення тієї або іншої реакції між органічними речовинами, звичайно вимірюється годинами, а іноді і днями. От чому в органічній хімії велике значення має застосування різних каталізаторів.

Інша характерна риса органічних сполук полягає в їхній схильності піддаватися при нагріванні без доступу повітря глибоким змінам, в результаті котрих утворюються нові речовини, які мають абсолютно інші властивості. Якщо ж вести нагрівання при доступі повітря або у присутності окисників, то органічні речовини згорають, причому вуглець і водень що входять до їх складу цілком перетворюються на двоокис вуглецю і воду, а азот звичайно виділяється у вільному стані. На цьому заснований елементний аналіз органічних речовин: вміст вуглецю і водню в згорілій речовині визначають за кількістю двоокису вуглецю і води, які утворилися, азот, що виділився, вимірюють безпосередньо, а вміст кисню встановлюють за різницею між вагою згорілої речовини і вагою решти елементів, що містилися в ньому. Дані аналізу і визначення молекулярної ваги дозволяють вивести молекулярну формулу органічної речовини. Проте на відміну від неорганічних сполук молекулярна формула органічної речовини ще не дає уявлення ні про його характер, ні про його властивості. Річ у тому, що відомо дуже багато органічних сполук, які мають однаковий склад і однакову молекулярною вагу, але абсолютно різні фізичні і навіть хімічні властивості.

Це явище, широко поширене серед органічних сполук, одержало назву ізомерії, а речовини, що відповідають одній і тій же молекулярній формулі, але відрізняються за своїми властивостями, називаються ізомерами.

Пояснення різних випадків ізомерії дає теорія будови органічних сполук, створена в шестидесятих роках позаминулого сторіччя Бутлеровим, згідно з якою властивості речовин визначаються не тільки їх якісним і кількісним складом, як вважали раніше, але і внутрішньою будовою молекул, певним порядком з’єднаних між собою атомів, утворюючих молекулу. Цей внутрішній устрій Бутлеров назвав «хімічною будовою».

Особливо важливою була ідея Бутлерова про те, що атоми, з’єднуючись хімічно в певній послідовності відповідно до їх валентності, взаємно впливають один на одного таким чином, що частково змінюється їх власна природа, їх «хімічний зміст». Вчення Бутлерова про хімічну будову молекул складають теоретичну основу органічної хімії.

[ред.] Класифікація

Сучасна класифікація органічних сполук ґрунтується на наступних положеннях:

1. Атоми в молекулах сполучені один з одним в певній послідовності. Зміна цієї послідовності приводить до утворення нової речовини з новими властивостями.

2. Поєднання атомів відбувається відповідно до їх валентності. Валентності всіх атомів в молекулі взаємно насичені. Вільних валентностей у атомів в молекулах не залишається.

3. Властивості речовин залежать від їх «хімічної будови», тобто від порядку поєднання атомів в молекулах і характеру їх взаємного впливу. Найбільш сильно впливають атоми, безпосередньо пов’язані один з одним. Тому молекули, що мають однакові угрупування атомів, володіють подібними властивостями.

4. Вуглець – чьотиривалентний. Кожен атом вуглецю має чотири одиниці валентності, за рахунок яких він може приєднувати до себе інші атоми або атомні групи.

5. Атоми вуглецю здатні з’єднуватися один з одним, утворюючи «ланцюги» атомів, або «вуглецевий скелет» молекули.

Відповідно до будови вуглецевого ланцюга всі органічні сполуки підрозділяються на три великі групи.

1. Сполуки з відкритим ланцюгом атомів вуглецю, звані також аліциклічними сполуками або з жирного ряду, оскільки до них відносяться жири і близькі до жирів речовини. Залежно від характеру зв’язків атомів вуглецю в «ланцюгах» ці сполуки ділять на насичені, такі, що містять в молекулах тільки прості зв’язки, і ненасичені, в молекулах яких є подвійні або потрійні зв’язки між атомами вуглецю.

2. Сполуки із замкнутим ланцюгом атомів вуглецю, або карбоциклічні сполуки. Вони утворюють дві підгрупи:

– сполуки ароматичного ряду, кільця, що характеризуються наявністю у складі їх молекули шести атомів вуглецю з особливим чергуванням простих і подвійних зв’язків; таке кільце знаходиться в молекулі бензолу і називається бензольним кільцем; – аліциклічні сполуки – карбоциклічні сполуки, які розрізняють по кількості атомів вуглецю в циклі і по характеру зв’язків між цими атомами.

3. Гетероциклічні сполуки. Гетероциклічними називають сполуки, кільця яких окрім атомів вуглецю містять також атоми інших елементів (кисню, азоту, сірки і т. п.).

При класифікації органічних сполук за основні речовини беруться речовини, що відносяться до класу вуглеводнів, тобто сполуки, що складаються тільки з вуглецю і водню. Вся решта сполук розглядається як похідні з вуглеводнів шляхом заміни в їхніх молекулах частини або всіх атомів водню іншими атомами або атомними групами.

Групи атомів, які обумовлюють загальні хімічні властивості речовин, що належать до одного і того ж класу, називаються функціональними групами.

Якщо в молекулі речовини є декілька різних функціональних груп, то така речовина називається сполукою із змішаними функціями.

Насиченими називаються вуглеводні, в молекулах яких є тільки прості (одинарні) зв’язки. Простим представником насичених вуглеводнів є метан СН₄.

Ненасиченими називаються вуглеводні, в молекулах яких є подвійні або потрійні зв’язки між атомами вуглецю.