Tidigare delade forskare alla ämnen i naturen i villkorligt döda och levande, inklusive djur- och växtriket bland de senare. Ämnen i den första gruppen kallas mineral. Och de som kom in i den andra började kallas organiska ämnen.
Vad menas med detta? Klassen av organiska ämnen är den mest omfattande bland alla kemiska föreningar som moderna forskare känner till. Frågan om vilka ämnen som är organiska kan besvaras på följande sätt - det är kemiska föreningar som innehåller kol.
Observera att inte alla kolhaltiga föreningar är organiska. Till exempel korbider och karbonater, kolsyra och cyanider, koloxider är inte bland dem.
Varför finns det så många organiska ämnen?
Svaret på denna fråga ligger i kolets egenskaper. Detta element är märkligt eftersom det kan bilda kedjor från sina atomer. Och samtidigt är kolbindningen väldigt stabil.
Dessutom uppvisar den i organiska föreningar en hög valens (IV), dvs. förmåga att bilda kemiska bindningar med andra ämnen. Och inte bara enkel, utan också dubbel och till och med trippel (annars - multiplar). När bindningsmångfalden ökar, blir atomkedjan kortare och bindningsstabiliteten ökar.
Och kol är försett med förmågan att bilda linjära, platta och tredimensionella strukturer.
Det är därför organiska ämnen i naturen är så olika. Du kan enkelt kontrollera det själv: stå framför en spegel och titta noga på din reflektion. Var och en av oss är en vandringsbok om organisk kemi. Tänk på det: minst 30 % av massan av var och en av dina celler är organiska föreningar. Proteinerna som byggde din kropp. Kolhydrater, som fungerar som "bränsle" och en energikälla. Fetter som lagrar energireserver. Hormoner som styr organens funktion och även ditt beteende. Enzymer som startar kemiska reaktioner inuti dig. Och även " källa”, DNA-strängar är alla kolbaserade organiska föreningar.
Sammansättning av organiska ämnen
Som vi sa i början är det huvudsakliga byggmaterialet för organiskt material kol. Och praktiskt taget alla element, i kombination med kol, kan bilda organiska föreningar.
I naturen, oftast i sammansättningen av organiska ämnen, är väte, syre, kväve, svavel och fosfor.
Organiska ämnens struktur
Mångfalden av organiska ämnen på planeten och mångfalden av deras struktur kan förklaras av de karakteristiska egenskaperna hos kolatomer.
Du kommer ihåg att kolatomer kan bilda mycket starka bindningar med varandra, kopplade i kedjor. Resultatet är stabila molekyler. Det sätt på vilket kolatomer kedjar samman (ordnas i ett sicksackmönster) är ett av nyckelfunktioner hennes byggnader. Kol kan kombineras både till öppna kedjor och till slutna (cykliska) kedjor.
Det är också viktigt att strukturen kemiska substanser direkt påverkar deras kemiska egenskaper. En betydande roll spelar också hur atomer och grupper av atomer i en molekyl påverkar varandra.
På grund av strukturens särdrag går antalet kolföreningar av samma typ till tiotals och hundratals. Till exempel kan vi överväga väteföreningar av kol: metan, etan, propan, butan, etc.
Till exempel metan - CH 4. En sådan kombination av väte med kol är under normala förhållanden i ett gasformigt aggregationstillstånd. När syre uppträder i kompositionen bildas en vätska - metylalkohol CH 3 OH.
Inte bara ämnen med olika kvalitativ sammansättning (som i exemplet ovan) uppvisar olika egenskaper, utan ämnen med samma kvalitativa sammansättning är också kapabla till detta. Ett exempel är den olika förmågan hos metan CH 4 och eten C 2 H 4 att reagera med brom och klor. Metan är kapabel till sådana reaktioner endast när den värms upp eller under ultraviolett ljus. Och eten reagerar även utan belysning och uppvärmning.
Överväg detta alternativ: den kvalitativa sammansättningen av kemiska föreningar är densamma, den kvantitativa är annorlunda. Då är föreningarnas kemiska egenskaper olika. Som i fallet med acetylen C 2 H 2 och bensen C 6 H 6.
Inte den sista rollen i denna sort spelas av sådana egenskaper hos organiska ämnen, "bundna" till deras struktur, som isomerism och homologi.
Föreställ dig att du har två till synes identiska ämnen - samma sammansättning och samma molekylformel för att beskriva dem. Men strukturen hos dessa ämnen är fundamentalt annorlunda, därav skillnaden i kemiska och fysikaliska egenskaper. Till exempel kan molekylformeln C 4 H 10 skrivas för två olika ämnen: butan och isobutan.
Vi pratar om isomerer- föreningar som har samma sammansättning och molekylvikt. Men atomerna i deras molekyler är belägna i en annan ordning (grenad och ogrenad struktur).
Rörande homologi- detta är en egenskap hos en sådan kolkedja i vilken varje nästa medlem kan erhållas genom att lägga till en CH2-grupp till den föregående. Varje homolog serie kan uttryckas med en allmän formel. Och genom att känna till formeln är det lätt att bestämma sammansättningen av någon av medlemmarna i serien. Till exempel beskrivs metanhomologer med formeln CnH2n+2.
När den "homologa skillnaden" CH 2 läggs till förstärks bindningen mellan ämnets atomer. Låt oss ta den homologa serien av metan: dess första fyra medlemmar är gaser (metan, etan, propan, butan), de nästa sex är vätskor (pentan, hexan, heptan, oktan, nonan, dekan) och sedan ämnen i fast tillstånd av aggregation följer (pentadekan, eicosan, etc.). Och ju starkare bindningen mellan kolatomer är, desto högre molekylvikt, kok- och smältpunkter för ämnen.
Vilka klasser av organiska ämnen finns?
Organiska ämnen av biologiskt ursprung inkluderar:
- proteiner;
- kolhydrater;
- nukleinsyror;
- lipider.
De tre första punkterna kan också kallas biologiska polymerer.
En mer detaljerad klassificering av organiska kemikalier omfattar inte bara ämnen av biologiskt ursprung.
Kolvätena är:
- acykliska föreningar:
- mättade kolväten (alkaner);
- omättade kolväten:
- alkener;
- alkyner;
- alkadiener.
- cykliska föreningar:
- karbocykliska föreningar:
- alicyklisk;
- aromatisk.
- heterocykliska föreningar.
- karbocykliska föreningar:
Det finns också andra klasser av organiska föreningar där kol kombineras med andra ämnen än väte:
- alkoholer och fenoler;
- aldehyder och ketoner;
- karboxylsyror;
- estrar;
- lipider;
- kolhydrater:
- monosackarider;
- oligosackarider;
- polysackarider.
- mukopolysackarider.
- aminer;
- aminosyror;
- proteiner;
- nukleinsyror.
Formler för organiska ämnen efter klasser
Exempel på organiska ämnen
Som du minns, i människokropp olika sorters organiska ämnen är grunden till grunden. Dessa är våra vävnader och vätskor, hormoner och pigment, enzymer och ATP och mycket mer.
I människors och djurs kroppar är proteiner och fetter prioriterade (hälften av torrvikten i en djurcell är protein). I växter (cirka 80% av cellens torrmassa) - för kolhydrater, främst komplexa - polysackarider. Inklusive för cellulosa (utan vilken det inte skulle finnas något papper), stärkelse.
Låt oss prata om några av dem mer i detalj.
Till exempel ca kolhydrater. Om det var möjligt att ta och mäta massorna av alla organiska ämnen på planeten skulle det vara kolhydrater som skulle vinna denna tävling.
De fungerar som en energikälla i kroppen, är byggmaterial för celler, samt utföra tillförsel av ämnen. Växter använder stärkelse för detta ändamål och glykogen för djur.
Dessutom är kolhydrater väldigt olika. Till exempel enkla kolhydrater. De vanligaste monosackariderna i naturen är pentoser (inklusive deoxiribos, som är en del av DNA) och hexoser (glukos, som är välkänt för dig).
Liksom tegel, på en stor byggarbetsplats i naturen, byggs polysackarider av tusentals och åter tusentals monosackarider. Utan dem, mer exakt, utan cellulosa, stärkelse, skulle det inte finnas några växter. Ja, och djur utan glykogen, laktos och kitin skulle ha det svårt.
Låt oss titta noga på ekorrar. Naturen är den största mästaren inom mosaik och pussel: från bara 20 aminosyror bildas 5 miljoner typer av proteiner i människokroppen. Proteiner har också många vitala funktioner. Till exempel konstruktion, reglering av processer i kroppen, blodkoagulation (det finns separata proteiner för detta), rörelse, transport av vissa ämnen i kroppen, de är också en energikälla, i form av enzymer fungerar de som en katalysator för reaktioner, ge skydd. Antikroppar spelar en viktig roll för att skydda kroppen från negativa yttre påverkan. Och om en oenighet uppstår i kroppens finjustering, kan antikroppar, istället för att förstöra yttre fiender, fungera som angripare mot sina egna organ och vävnader i kroppen.
Proteiner delas också in i enkla (proteiner) och komplexa (proteiner). Och de har egenskaper som bara är inneboende för dem: denaturering (förstörelse, som du har märkt mer än en gång när du kokade ett hårdkokt ägg) och renaturering (denna egenskap används flitigt vid tillverkning av antibiotika, matkoncentrat etc.).
Låt oss inte ignorera och lipider(fetter). I vår kropp fungerar de som en reservkälla för energi. Som lösningsmedel hjälper de till med biokemiska reaktioner. Delta i konstruktionen av kroppen - till exempel i bildandet av cellmembran.
Och några fler ord om så nyfikna organiska föreningar som hormoner. De är involverade i biokemiska reaktioner och metabolism. Dessa små hormoner gör män till män (testosteron) och kvinnor till kvinnor (östrogen). De gör oss glada eller ledsna (sköldkörtelhormoner spelar en viktig roll vid humörsvängningar, och endorfiner ger en känsla av lycka). Och de avgör till och med om vi är "ugglor" eller "lärkor". Oavsett om du är redo att plugga sent eller föredrar att gå upp tidigt och göra dina läxor innan skolan, är det inte bara din dagliga rutin som avgör, utan några binjurehormoner också.
Slutsats
Världen av organiskt material är verkligen fantastisk. Det räcker att fördjupa sig i dess studie bara lite för att ta andan ur känslan av släktskap med allt liv på jorden. Två ben, fyra eller rötter istället för ben – vi är alla förenade av magi kemiskt laboratorium moder Natur. Det får kolatomer att gå samman i kedjor, reagera och skapa tusentals så olika kemiska föreningar.
Du har nu en kort guide till organisk kemi. Naturligtvis presenteras inte all möjlig information här. Vissa punkter kan du behöva förtydliga på egen hand. Men du kan alltid använda rutten vi har planerat för din oberoende forskning.
Du kan också använda definitionen av organiskt material som ges i artikeln, klassificeringen och allmänna formler för organiska föreningar och allmän information om dem för att förbereda sig för kemilektioner i skolan.
Berätta för oss i kommentarerna vilken del av kemi (organisk eller oorganisk) du gillar bäst och varför. Glöm inte att dela artikeln i sociala nätverk så att dina klasskamrater också kan använda det.
Vänligen rapportera om du hittar några felaktigheter eller fel i artikeln. Vi är alla människor och vi gör alla misstag ibland.
blog.site, med hel eller partiell kopiering av materialet, krävs en länk till källan.
Klassificering av organiska ämnen
Beroende på typen av struktur i kolkedjan delas organiska ämnen in i:
- acyklisk och cyklisk.
- marginell (mättad) och omättad (omättad).
- karbocykliska och heterocykliska.
- alicykliska och aromatiska.
Acykliska föreningar är organiska föreningar i vars molekyler det inte finns några cykler och alla kolatomer är kopplade till varandra i raka eller grenade öppna kedjor.
I sin tur, bland acykliska föreningar, urskiljs begränsande (eller mättade) föreningar, som endast innehåller enkla kol-kol (C-C) bindningar i kolskelettet och omättade (eller omättade) föreningar som innehåller multiplar - dubbel (C \u003d C) eller trippel (C ≡ C) kommunikation.
Cykliska föreningar är kemiska föreningar där det finns tre eller flera bundna atomer som bildar en ring.
Beroende på vilka atomer ringarna bildas, särskiljs karbocykliska föreningar och heterocykliska föreningar.
Karbocykliska föreningar (eller isocykliska) innehåller endast kolatomer i sina cykler. Dessa föreningar är i sin tur uppdelade i alicykliska föreningar (alifatiska cykliska) och aromatiska föreningar.
Heterocykliska föreningar innehåller en eller flera heteroatomer i kolvätecykeln, oftast syre-, kväve- eller svavelatomer.
Den enklaste klassen av organiska ämnen är kolväten – föreningar som uteslutande bildas av kol- och väteatomer, d.v.s. formellt inte har funktionella grupper.
Eftersom kolväten inte har funktionella grupper kan de bara klassificeras efter typen av kolskelett. Kolväten, beroende på typen av deras kolskelett, delas in i underklasser:
1) Begränsande acykliska kolväten kallas alkaner. Den allmänna molekylformeln för alkaner skrivs som C n H 2n+2, där n är antalet kolatomer i en kolvätemolekyl. Dessa föreningar har inte interklassisomerer.
2) Acykliska omättade kolväten delas in i:
a) alkener - de innehåller bara en multipel, nämligen en dubbel C \u003d C-bindning, den allmänna formeln för alkener är C n H 2n,
b) alkyner - i alkynmolekyler finns det också bara en multipel, nämligen trippel C≡C bindning. Den allmänna molekylformeln för alkyner är C n H 2n-2
c) alkadiener - i alkadienernas molekyler finns två dubbla C=C-bindningar. Den allmänna molekylformeln för alkadiener är CnH2n-2
3) Cykliska mättade kolväten kallas cykloalkaner och har den allmänna molekylformeln C n H 2n.
De återstående organiska ämnena i organisk kemi betraktas som derivat av kolväten, bildade vid införandet av så kallade funktionella grupper i kolvätemolekyler, som innehåller andra kemiska grundämnen.
Således kan formeln för föreningar med en funktionell grupp skrivas som R-X, där R är en kolväteradikal och X är en funktionell grupp. En kolväteradikal är ett fragment av en kolvätemolekyl utan en eller flera väteatomer.
Beroende på närvaron av vissa funktionella grupper delas föreningarna in i klasser. De huvudsakliga funktionella grupperna och klasserna av föreningar som de ingår i presenteras i tabellen:
Således ger olika kombinationer av typer av kolskelett med olika funktionella grupper en mängd olika varianter av organiska föreningar.
Halogenderivat av kolväten
Halogenderivat av kolväten är föreningar som erhålls genom att ersätta en eller flera väteatomer i en molekyl av vilket initialt kolväte som helst med en eller flera atomer av en halogen.
Låt lite kolväte ha formeln C n H m, sedan när den ersätts i sin molekyl X väteatomer på X halogenatomer kommer formeln för halogenderivatet att se ut C n H m-X Hal X. Således har monoklorderivat av alkaner formeln CnH2n+1 Cl diklorderivat C n H 2n Cl 2 etc.
Alkoholer och fenoler
Alkoholer är derivat av kolväten i vilka en eller flera väteatomer är ersatta med hydroxylgruppen -OH. Alkoholer med en hydroxylgrupp kallas monoatomisk, med två - diatomisk, med tre triatomär etc. Till exempel:
Alkoholer med två eller flera hydroxylgrupper kallas också flervärda alkoholer. Den allmänna formeln för begränsande envärda alkoholer är C n H 2n+1 OH eller C n H 2n+2 O. Den allmänna formeln för begränsande flervärda alkoholer är C n H 2n+2 O x, där x är alkoholens atomicitet.
Alkoholer kan också vara aromatiska. Till exempel:
bensylalkoholDen allmänna formeln för sådana envärda aromatiska alkoholer är CnH2n-6O.
Det bör dock klart förstås att derivat av aromatiska kolväten i vilka en eller flera väteatomer vid den aromatiska kärnan är ersatta av hydroxylgrupper Ansök inte till alkoholer. De tillhör klassen fenoler . Till exempel är denna givna förening en alkohol:
Och detta är fenol:
Anledningen till att fenoler inte klassificeras som alkoholer ligger i deras specifika kemiska egenskaper, som i hög grad skiljer dem från alkoholer. Det är lätt att se att envärda fenoler är isomera till envärda aromatiska alkoholer, d.v.s. har också den allmänna molekylformeln C n H 2n-6 O.
Aminer
Aminer kallas ammoniakderivat där en, två eller alla tre väteatomerna är ersatta av en kolväteradikal.
Aminer där endast en väteatom är ersatt av en kolväteradikal, d.v.s. som har den allmänna formeln R-NH 2 kallas primära aminer.
Aminer där två väteatomer är ersatta av kolväteradikaler kallas sekundära aminer. Formeln för en sekundär amin kan skrivas som R-NH-R'. I detta fall kan radikalerna R och R' vara antingen lika eller olika. Till exempel:
Om det inte finns några väteatomer vid kväveatomen i aminer, dvs. alla tre väteatomerna i ammoniakmolekylen ersätts av en kolväteradikal, då kallas sådana aminer tertiära aminer. PÅ allmän syn formeln för en tertiär amin kan skrivas som:
I detta fall kan radikalerna R, R', R'' antingen vara helt identiska eller så är alla tre olika.
Den allmänna molekylformeln för primära, sekundära och tertiära begränsande aminer är C n H 2 n +3 N.
Aromatiska aminer med endast en omättad substituent har den allmänna formeln C n H 2 n -5 N
Aldehyder och ketoner
Aldehyder kallade derivat av kolväten, i vilka vid den primära kolatomen två väteatomer ersätts med en syreatom, d.v.s. derivat av kolväten i vars struktur det finns en aldehydgrupp –CH=O. Den allmänna formeln för aldehyder kan skrivas som R-CH=O. Till exempel:
Ketoner kallade derivat av kolväten, där två väteatomer vid den sekundära kolatomen är ersatta av en syreatom, d.v.s. föreningar i vars struktur det finns en karbonylgrupp -C (O) -.
Den allmänna formeln för ketoner kan skrivas som R-C(O)-R'. I detta fall kan radikalerna R, R' vara antingen lika eller olika.
Till exempel:
| propan han | butan han |
Som du kan se är aldehyder och ketoner mycket lika i struktur, men de skiljer sig fortfarande som klasser, eftersom de har betydande skillnader i kemiska egenskaper.
Den allmänna molekylformeln för mättade ketoner och aldehyder är densamma och har formen C n H 2 n O
karboxylsyror
karboxylsyror kallas derivat av kolväten i vilka det finns en karboxylgrupp -COOH.
Om en syra har två karboxylgrupper kallas syran dikarboxylsyra.
Limit monokarboxylsyror (med en -COOH-grupp) har en allmän molekylformel av formen C n H 2 n O 2
Aromatiska monokarboxylsyror har den allmänna formeln C n H 2 n -8 O 2
Etrar
Etrar - organiska föreningar i vilka två kolväteradikaler är indirekt förbundna genom en syreatom, d.v.s. har en formel på formen R-O-R'. I detta fall kan radikalerna R och R' vara antingen lika eller olika.
Till exempel:
Den allmänna formeln för mättade etrar är densamma som för mättade envärda alkoholer, dvs. CnH2n+1OH eller CnH2n+2O.
Estrar
Estrar är en klass av föreningar baserade på organiska karboxylsyror, där väteatomen i hydroxylgruppen är ersatt av kolväteradikalen R. Den allmänna formen av estrar kan skrivas som:
Till exempel:
Nitroföreningar
Nitroföreningar- derivat av kolväten, i vilka en eller flera väteatomer är ersatta med en nitrogrupp -NO2.
Limit nitroföreningar med en nitrogrupp har den allmänna molekylformeln C n H 2 n +1 NO 2
Aminosyror
Föreningar som samtidigt har två funktionella grupper i sin struktur - amino NH 2 och karboxyl - COOH. Till exempel,
NH2-CH2-COOH
Begränsande aminosyror med en karboxyl- och en aminogrupp är isomera till motsvarande begränsande nitroföreningar, dvs. som att de har den allmänna molekylformeln C n H 2 n +1 NO 2
PÅ ANVÄND uppdrag För klassificeringen av organiska ämnen är det viktigt att kunna skriva ner de allmänna molekylformlerna för den homologa serien av olika typer av föreningar, med kännedom om kolskelettets strukturella egenskaper och förekomsten av vissa funktionella grupper. För att lära sig hur man bestämmer de allmänna molekylformlerna för organiska föreningar av olika klasser, kommer material om detta ämne att vara användbart.
Nomenklatur för organiska föreningar
Funktioner hos föreningarnas struktur och kemiska egenskaper återspeglas i nomenklaturen. Huvudtyperna av nomenklatur är systematisk och trivial.
Systematisk nomenklatur föreskriver faktiskt algoritmer, enligt vilka ett eller annat namn sammanställs i strikt överensstämmelse med de strukturella egenskaperna hos en organisk substansmolekyl eller, grovt sett, dess strukturformel.
Tänk på reglerna för namngivning av organiska föreningar enligt systematisk nomenklatur.
När man namnger organiska ämnen enligt systematisk nomenklatur är det viktigaste att korrekt bestämma antalet kolatomer i den längsta kolkedjan eller räkna antalet kolatomer i en cykel.
Beroende på antalet kolatomer i huvudkolkedjan kommer föreningar att ha en annan rot i sitt namn:
| Antal C-atomer i huvudkolkedjan | Namn rot |
| stötta- |
|
| hängt- |
|
| hex- |
|
| hept- |
|
| dec(c)- |
Den andra viktiga komponenten som tas med i beräkningen vid sammanställning av namn är närvaron / frånvaron av flera bindningar eller en funktionell grupp, som listas i tabellen ovan.
Låt oss försöka ge ett namn till ett ämne som har en strukturformel:
1. Den huvudsakliga (och enda) kolkedjan i denna molekyl innehåller 4 kolatomer, så namnet kommer att innehålla roten men-;
2. Det finns inga multipelbindningar i kolskelettet, därför kommer suffixet som ska användas efter ordets rot att vara -an, som i fallet med motsvarande mättade acykliska kolväten (alkaner);
3. Förekomsten av en funktionell grupp -OH, förutsatt att det inte finns fler seniora funktionella grupper, läggs till efter roten och suffixet från punkt 2. ett annat suffix - "ol";
4. I molekyler som innehåller flera bindningar eller funktionella grupper börjar numreringen av kolatomerna i huvudkedjan från den sida av molekylen som de är närmare.
Låt oss titta på ett annat exempel:
Närvaron av fyra kolatomer i huvudkolkedjan säger oss att roten "men-" är grunden för namnet, och frånvaron av flera bindningar indikerar suffixet "-an", som kommer att följa omedelbart efter roten. Senior grupp i denna förening - karboxylsyra, avgör det om detta ämne tillhör klassen karboxylsyror. Därför blir ändelsen vid namnet "-ovoic acid". Vid den andra kolatomen finns en aminogrupp NH2 -, därför tillhör detta ämne aminosyror. Även vid den tredje kolatomen ser vi kolväteradikalen metyl ( CH 3 -). Därför, enligt den systematiska nomenklaturen, kallas denna förening 2-amino-3-metylbutansyra.
Den triviala nomenklaturen har i motsats till den systematiska i regel inget samband med ämnets struktur utan beror till största delen på dess ursprung samt kemiska resp. fysikaliska egenskaper.
| Formel | Namn enligt systematisk nomenklatur | Trivialt namn |
| kolväten | ||
| CH 4 | metan | kärrgas |
| CH 2 \u003d CH 2 | eten | eten |
| CH 2 \u003d CH-CH 3 | propen | propen |
| CH=CH | ethin | acetylen |
| CH 2 \u003d CH-CH \u003d CH 2 | butadien-1,3 | divinyl |
| 2-metylbutadien-1,3 | isopren | |
| metylbensen | toluen | |
| 1,2-dimetylbensen | orto-xylen (handla om-xylen) |
|
| 1,3-dimetylbensen | meta-xylen (m-xylen) |
|
| 1,4-dimetylbensen | par-xylen (P-xylen) |
|
| vinylbensen | styren | |
| Alkoholer | ||
| CH3OH | metanol | metylalkohol, träsprit |
| CH3CH2OH | etanol | etanol |
| CH2 \u003d CH-CH2-OH | propen-2-ol-1 | allylalkohol |
| etandiol-1,2 | etylenglykol | |
| propantriol-1,2,3 | glycerol | |
| fenol (hydroxibensen) | karbolsyra | |
| 1-hydroxi-2-metylbensen | orto-kresol (handla om-kresol) |
|
| 1-hydroxi-3-metylbensen | meta-kresol (m-kresol) |
|
| 1-hydroxi-4-metylbensen | par-kresol (P-kresol) |
|
| fenylmetanol | bensylalkohol | |
| Aldehyder och ketoner | ||
| metanal | formaldehyd | |
| etanal | acetaldehyd, acetaldehyd | |
| propenal | akrylaldehyd, akrolein | |
| bensaldehyd | bensoealdehyd | |
| propanon | aceton | |
| karboxylsyror | ||
| (HCOOH) | metansyra | myrsyra (salter och estrar - formater) |
| (CH3COOH) | etansyra | ättiksyra (salter och estrar - acetater) |
| (CH 3 CH 2 COOH) | propansyra | propionsyra (salter och estrar - propionater) |
| C15H31COOH | hexadekansyra | palmitinsyra (salter och estrar - palmitater) |
| C17H35COOH | oktadekansyra | stearinsyra (salter och estrar - stearater) |
| propensyra | akrylsyra (salter och estrar - akrylater) |
|
| HOOC-COOH | etandisyra | oxalsyra (salter och estrar - oxalater) |
| 1,4-bensendikarboxylsyra | tereftalsyra | |
| Estrar | ||
| HCOOCH 3 | metylmetanoat | metylformiat, myrsyrametylester |
| CH 3 COOK 3 | metyletanoat | metylacetat, ättiksyrametylester |
| CH 3 COOC 2 H 5 | etyletanoat | Etylacetat, ättiksyraetylester |
| CH 2 \u003d CH-COOCH 3 | metylpropenoat | metylakrylat, akrylsyrametylester |
| Kväveföreningar | ||
| aminobensen, fenylamin | anilin | |
| NH2-CH2-COOH | aminoetansyra | glycin, aminoättiksyra |
| 2-aminopropionsyra | alanin | |
Det finns flera definitioner av vad organiska ämnen är, hur de skiljer sig från en annan grupp av föreningar - oorganiska. En av de vanligaste förklaringarna kommer från namnet "kolväten". Faktum är att i hjärtat av alla organiska molekyler finns kedjor av kolatomer bundna till väte. Det finns andra grundämnen som har fått namnet "organogena".
Organisk kemi före upptäckten av urea
Sedan urminnes tider har människor använt många naturliga ämnen och mineraler: svavel, guld, järn- och kopparmalm, bordssalt. Under hela vetenskapens existens - från urminnes tider till den första hälften av XIXårhundradet - forskare kunde inte bevisa sambandet mellan livlig och livlös natur på nivån av mikroskopisk struktur (atomer, molekyler). Man trodde att organiska ämnen är skyldiga sitt utseende till den mytiska livskraften - vitalism. Det fanns en myt om möjligheten att odla en liten man "homonculus". För att göra detta var det nödvändigt att lägga olika avfallsprodukter i en tunna, vänta en viss tid tills den vitala kraften föddes.
Ett förkrossande slag mot vitalismen utdelades av Wellers arbete, som syntetiserade det organiska ämnet urea från oorganiska komponenter. Därmed bevisades att nej livskraft nej, naturen är en, organismer och oorganiska föreningar bildas av atomer av samma grundämnen. Sammansättningen av urea var känd redan innan Wellers arbete; studiet av denna förening var inte svårt under dessa år. Anmärkningsvärt var själva faktumet att erhålla ett ämne som är karakteristiskt för metabolism utanför kroppen på ett djur eller en person.
Teori om A. M. Butlerov
Den ryska kemistskolans roll i utvecklingen av vetenskapen som studerar organiska ämnen är stor. Hela epoker i utvecklingen av organisk syntes är förknippade med namnen på Butlerov, Markovnikov, Zelinsky, Lebedev. Grundaren av teorin om strukturen av föreningar är A. M. Butlerov. Den berömda kemisten på 60-talet av XIX-talet förklarade sammansättningen av organiska ämnen, orsakerna till mångfalden av deras struktur, avslöjade förhållandet som finns mellan ämnens sammansättning, struktur och egenskaper.
På grundval av Butlerovs slutsatser var det möjligt att inte bara systematisera kunskap om redan existerande organiska föreningar. Det blev möjligt att förutsäga egenskaperna hos ämnen som ännu inte är kända för vetenskapen, att skapa tekniska system för deras produktion under industriella förhållanden. Många av idéerna från ledande organiska kemister genomförs fullt ut idag.
När kolväten oxideras erhålls nya organiska ämnen - representanter för andra klasser (aldehyder, ketoner, alkoholer, karboxylsyror). Till exempel används stora volymer acetylen för att producera ättiksyra. En del av denna reaktionsprodukt konsumeras ytterligare för att erhålla syntetiska fibrer. En sur lösning (9% och 6%) finns i varje hem - det här är vanlig vinäger. Oxidation av organiska ämnen tjänar som grund för att erhålla ett mycket stort antal föreningar av industriell, jordbruks- och medicinsk betydelse.
aromatiska kolväten
Aromaticitet i organiska molekyler är närvaron av en eller flera bensenkärnor. En kedja med 6 kolatomer sluter sig till en ring, en konjugerad bindning visas i den, så egenskaperna hos sådana kolväten liknar inte andra kolväten.
Aromatiska kolväten (eller arener) är av stor praktisk betydelse. Många av dem används ofta: bensen, toluen, xylen. De används som lösningsmedel och råmaterial för framställning av läkemedel, färgämnen, gummi, gummi och andra produkter av organisk syntes.
Syreföreningar
Syreatomer finns i en stor grupp organiska ämnen. De är en del av den mest aktiva delen av molekylen, dess funktionella grupp. Alkoholer innehåller en eller flera hydroxylarter —OH. Exempel på alkoholer: metanol, etanol, glycerin. PÅ karboxylsyror det finns en annan funktionell partikel - karboxyl (-COOH).
Andra syrehaltiga organiska föreningar är aldehyder och ketoner. Karboxylsyror, alkoholer och aldehyder finns i stora mängder i olika växtorgan. De kan vara källor för att erhålla naturliga produkter (ättiksyra, etylalkohol, mentol).
Fetter är föreningar av karboxylsyror och den trevärda alkoholen glycerol. Förutom linjära alkoholer och syror finns det organiska föreningar med en bensenring och en funktionell grupp. Exempel på aromatiska alkoholer: fenol, toluen.
Kolhydrater
De viktigaste organiska ämnena i kroppen som utgör cellerna är proteiner, enzymer, nukleinsyror, kolhydrater och fetter (lipider). Enkla kolhydrater - monosackarider - finns i celler i form av ribos, deoxiribos, fruktos och glukos. Den sista kolhydraten i denna korta lista är huvudämnet för metabolism i celler. Ribos och deoxiribos är beståndsdelar i ribonuklein- och deoxiribonukleinsyror (RNA och DNA).
När glukosmolekyler bryts ner frigörs den energi som behövs för livet. För det första lagras det i bildandet av en slags energiöverföring - adenosintrifosforsyra (ATP). Detta ämne bärs av blodet, levereras till vävnader och celler. Med den successiva klyvningen av tre fosforsyrarester från adenosin frigörs energi.
Fetter
Lipider är ämnen från levande organismer som har specifika egenskaper. De löser sig inte i vatten, är hydrofoba partiklar. Frön och frukter från vissa växter, nervvävnad, lever, njurar, blod från djur och människor är särskilt rika på ämnen av denna klass.
Människo- och djurhud innehåller många små talgkörtlar. Hemligheten som utsöndras av dem visas på kroppens yta, smörjer den, skyddar den från fuktförlust och penetration av mikrober. Skiktet av subkutan fettvävnad skyddar mot skador inre organ fungerar som reserv.
Ekorrar
Proteiner utgör mer än hälften av alla organiska ämnen i cellen, i vissa vävnader når deras innehåll 80%. Alla typer av proteiner kännetecknas av hög molekylvikter, närvaron av primära, sekundära, tertiära och kvartära strukturer. Vid upphettning förstörs de - denaturering sker. Den primära strukturen är en enorm kedja av aminosyror för mikrokosmos. Under verkan av speciella enzymer i matsmältningssystemet hos djur och människor bryts proteinmakromolekylen ner i sina beståndsdelar. De kommer in i cellerna, där syntesen av organiska ämnen sker - andra proteiner som är specifika för varje levande varelse.
Enzymer och deras roll
Reaktioner i cellen fortskrider i en hastighet som är svår att uppnå under industriella förhållanden, tack vare katalysatorer - enzymer. Det finns enzymer som bara verkar på proteiner - lipaser. Hydrolysen av stärkelse sker med deltagande av amylas. Lipaser behövs för att bryta ner fetter till sina beståndsdelar. Processer som involverar enzymer förekommer i alla levande organismer. Om en person inte har något enzym i cellerna, påverkar detta ämnesomsättningen, i allmänhet, hälsan.
Nukleinsyror
Ämnen, som först upptäcktes och isolerades från cellkärnor, utför funktionen att överföra ärftliga egenskaper. Huvudmängden DNA finns i kromosomer, och RNA-molekyler finns i cytoplasman. Med reduplicering (fördubbling) av DNA blir det möjligt att överföra ärftlig information till könsceller - könsceller. När de smälter samman får den nya organismen genetiskt material från föräldrarna.
Från Gäst >>
1. Vad heter ett organiskt ämne vars molekyler innehåller C, O, H-atomer, som utför en energi- och byggfunktion?
A-nukleinsyra B-protein
B-kolhydrat G-ATP
2. Vilka kolhydrater är polymerer?
A-monosackarider B-disackarider B-polysackarider
3. Gruppen av monosackarider inkluderar:
A-glukos B-sackaros B-cellulosa
4. Vilka kolhydrater är olösliga i vatten?
A-glukos, fruktos B-stärkelse C-ribos, deoxiribos
5. Fettmolekyler bildas:
A-från glycerol, högre karboxylsyror B-från glukos
B-från aminosyror, vatten D-från etylalkohol, högre karboxylsyror
6. Fetter har en funktion i cellen:
A-transport B-energi
B-katalytisk G-information
7. Vilka föreningar i förhållande till vatten är lipider?
A-hydrofil B-hydrofob
8. Vilken betydelse har animaliska fetter?
A-struktur av membran B-termoreglering
B-energikälla D-vattenkälla E-alla ovanstående
9. Proteinmonomerer är:
A-nukleotider B-aminosyror C-glukos G-fetter
10. Den viktigaste organiska substansen, som är en del av cellerna i alla riken av levande natur, som har en primär linjär konfiguration, är:
A-till polysackarider B-till lipider
B-till ATP G-till polypeptider
2. Skriv proteiners funktioner, ge exempel.
3. Uppgift: Enligt DNA-kedjan AATGCGATGCTAGTTTAGG är det nödvändigt att komplettera den komplementära kedjan och bestämma längden på DNA:t
1. Välj ett rätt svar
1. Hur många av de kända aminosyrorna är involverade i proteinsyntesen?
A-20 B-100 V-23
2. Vilken del av aminosyramolekylerna skiljer dem från varandra?
A-radikal B-karboxylgrupp C-aminogrupp
3. Vilka föreningar ingår i ATP?
A- adenin, kolhydratribos, 3 molekyler fosforsyra
B- guanin, fruktossocker, fosforsyrarester.
B-ribos, glycerol och valfri aminosyra
4. Vilken roll har ATP-molekyler i en cell?
A-ge transportfunktionen B-sända ärftlig information
B-förse vitala processer med energi G-accelerera biokemiska reaktioner
5. Nukleinsyramonomerer är:
A-aminosyror B-fetter
B-nukleotider G-glukos
6. Vilken klass av kemiska ämnen tillhör ribos?
A-protein B-kolhydrat C-lipid
7. Vilken nukleotid är inte en del av DNA-molekylen?
A-adenyl B-uridyl
B-guanyl G-tymidyl
8. Vilken av nukleinsyrorna har störst längd?
A-DNA B-RNA
9. Guanylnukleotid är komplementär till nukleotiden:
A-tymidyl B-cytidyl
B-adenyl G-uridyl
10. Processen att fördubbla DNA-molekyler kallas:
A-replikation B-transkription
B-komplementaritet G-översättning.
2. Skriv lipidfunktioner, ge exempel.
3. Uppgift. I vilken sekvens kommer nukleotiderna att vara lokaliserade i i-RNA:t, om DNA-kedjan har följande sammansättning: GGTATAGCGTTAAGCCTT, bestäm längden på i-RNA:t.
Det är känt att egenskaperna hos organiska ämnen bestäms av deras sammansättning och kemiska struktur. Därför är det inte förvånande att klassificeringen av organiska föreningar är baserad på teorin om struktur - teorin om L. M. Butlerov. Klassificera organiska ämnen efter närvaron och ordningen för anslutning av atomer i deras molekyler. Den mest hållbara och minst föränderliga delen av molekylen av organiskt material är dess skelett - en kedja av kolatomer. Beroende på ordningen för anslutning av kolatomer i denna kedja, delas ämnen in i acykliska, som inte innehåller slutna kedjor av kolatomer i molekyler, och karbocykliska, som innehåller sådana kedjor (cykler) i molekyler.
Förutom kol- och väteatomer kan molekyler av organiska ämnen innehålla atomer av andra kemiska grundämnen. Ämnen i vars molekyler dessa så kallade heteroatomer ingår i en sluten kedja klassas som heterocykliska föreningar.
Heteroatomer (syre, kväve, etc.) kan vara en del av molekyler och acykliska föreningar, som bildar funktionella grupper i dem, till exempel hydroxyl - OH, karbonyl, karboxyl, aminogrupp -NH2.
Funktionell grupp- en grupp atomer som bestämmer de mest karakteristiska kemiska egenskaperna hos ett ämne och dess tillhörighet till en viss klass av föreningar. 
kolvätenär föreningar som endast består av väte och kolatomer.
Beroende på strukturen av kolkedjan delas organiska föreningar in i föreningar med en öppen kedja - acyklisk (alifatisk) och cyklisk- med en sluten kedja av atomer.
Cykler är indelade i två grupper: karbocykliska föreningar(cykler bildas endast av kolatomer) och heterocyklisk(kretsloppen inkluderar även andra atomer, såsom syre, kväve, svavel).
Karbocykliska föreningar inkluderar i sin tur två serier av föreningar: alicyklisk och aromatiska.
Aromatiska föreningar i grunden för strukturen av molekyler har platta kolinnehållande cykler med ett speciellt slutet system av p-elektroner som bildar ett gemensamt π-system (ett enda π-elektronmoln). Aromaticitet är också karakteristisk för många heterocykliska föreningar.
Alla andra karbocykliska föreningar tillhör den alicykliska serien.
Både acykliska (alifatiska) och cykliska kolväten kan innehålla flera (dubbel- eller trippelbindningar). Sådana kolväten kallas omättade (omättade) i motsats till de begränsande (mättade) som endast innehåller enkelbindningar.
Begränsa alifatiska kolväten kallad alkaner, de har den allmänna formeln C n H 2 n +2, där n är antalet kolatomer. Deras gamla namn används ofta och nu - paraffiner.
Som innehåller en dubbelbindning, fick namnet alkener. De har den allmänna formeln C n H 2 n .
Omättade alifatiska kolvätenmed två dubbelbindningar kallad alkadiener
Omättade alifatiska kolvätenmed en trippelbindning kallad alkyner. Deras allmänna formel är C n H 2 n - 2.
Begränsa alicykliska kolväten - cykloalkaner deras allmänna formel CnH2n.
En speciell grupp kolväten, aromatisk, eller arenes(med ett slutet gemensamt π-elektronsystem), är känt från exemplet med kolväten med den allmänna formeln C n H 2 n -6.
Således, om en eller flera väteatomer i sina molekyler ersätts med andra atomer eller grupper av atomer (halogener, hydroxylgrupper, aminogrupper, etc.), kolvätederivat: halogenderivat, syrehaltiga, kvävehaltiga och andra organiska föreningar.
Halogenderivat kolväten kan betraktas som produkter av substitution i kolväten av en eller flera väteatomer med halogenatomer. I enlighet med detta kan det finnas begränsande och obegränsande mono-, di-, tri- (in allmänt fall poly-) halogenderivat.
Den allmänna formeln för monohalogenderivat av mättade kolväten:
och sammansättningen uttrycks med formeln
C n H 2 n +1 Г,
där R är resten av det mättade kolvätet (alkan), kolväteradikalen (denna beteckning används vidare när man överväger andra klasser av organiska ämnen), Г är en halogenatom (F, Cl, Br, I).
Alkoholer- derivat av kolväten i vilka en eller flera väteatomer är ersatta med hydroxylgrupper.
Alkoholer kallas monoatomisk, om de har en hydroxylgrupp, och begränsa om de är derivat av alkaner.
Den allmänna formeln för mättade envärda alkoholer:
och deras sammansättning uttrycks med den allmänna formeln:
CnH2n+1OH eller CnH2n+2O
Exempel på flervärda alkoholer är kända, dvs med flera hydroxylgrupper.
Fenoler- derivat av aromatiska kolväten (bensenserien), i vilka en eller flera väteatomer i bensenringen är ersatta av hydroxylgrupper.
Den enklaste representanten med formeln C 6 H 5 OH kallas fenol.
Aldehyder och ketoner- derivat av kolväten som innehåller en karbonylgrupp av atomer (karbonyl).
I aldehydmolekyler går en karbonylbindning till förbindelsen med väteatomen, den andra - med kolväteradikalen.
När det gäller ketoner är karbonylgruppen kopplad till två (i allmänhet olika) radikaler.
Sammansättningen av begränsande aldehyder och ketoner uttrycks med formeln C n H 2l O.
karboxylsyror- derivat av kolväten innehållande karboxylgrupper (-COOH).
Om det finns en karboxylgrupp i syramolekylen är karboxylsyran monobasisk. Allmän formel för mättade monobasiska syror (R-COOH). Deras sammansättning uttrycks med formeln C n H 2 n O 2 .
Etrarär organiska ämnen som innehåller två kolväteradikaler förbundna med en syreatom: R-O-R eller R 1 -O-R 2 .
Radikalerna kan vara lika eller olika. Sammansättningen av etrar uttrycks med formeln C n H 2 n + 2 O
Estrar- föreningar bildade genom att ersätta väteatomen i karboxylgruppen i karboxylsyror med en kolväteradikal.
Nitroföreningar- derivat av kolväten i vilka en eller flera väteatomer är ersatta med en nitrogrupp -NO 2 .
Allmän formel för begränsande mononitroföreningar:
och sammansättningen uttrycks med den allmänna formeln
CnH2n+1NO2.
Aminer- föreningar som betraktas som derivat av ammoniak (NH 3), i vilka väteatomer är ersatta med kolväteradikaler.
Beroende på radikalens natur kan aminer vara alifatiskoch aromatiska.
Beroende på antalet väteatomer som ersatts av radikaler finns det:
Primära aminer med den allmänna formeln: R-NH 2
Sekundär - med den allmänna formeln: R 1 -NH-R 2
Tertiär - med den allmänna formeln:
I ett särskilt fall kan sekundära såväl som tertiära aminer ha samma radikaler.
Primära aminer kan också betraktas som derivat av kolväten (alkaner), i vilka en väteatom är ersatt med en aminogrupp -NH2. Sammansättningen av begränsande primära aminer uttrycks med formeln C n H 2 n +3 N.
Aminosyror innehåller två funktionella grupper kopplade till en kolväteradikal: en aminogrupp -NH2 och en karboxyl-COOH.
Sammansättningen av begränsande aminosyror innehållande en aminogrupp och en karboxyl uttrycks med formeln CnH2n+1NO2.
Andra viktiga organiska föreningar är kända som har flera olika eller identiska funktionella grupper, långa linjära kedjor associerade med bensenringar. I sådana fall är en strikt definition av om ett ämne tillhör en viss klass omöjligt. Dessa föreningar är ofta isolerade i specifika grupper av ämnen: kolhydrater, proteiner, nukleinsyror, antibiotika, alkaloider, etc.
För namnet på organiska föreningar används 2 nomenklaturer - rationella och systematiska (IUPAC) och triviala namn.
Sammanställning av namn enligt IUPAC-nomenklaturen
1) Grunden för föreningens namn är roten till ordet, vilket betecknar ett mättat kolväte med samma antal atomer som huvudkedjan.
2) Ett suffix läggs till roten, som kännetecknar graden av mättnad:
An (begränsande, inga multipla bindningar);
-en (i närvaro av en dubbelbindning);
-in (i närvaro av en trippelbindning).
Om det finns flera multipelbindningar, så anges antalet sådana bindningar (-dien, -trien, etc.) i suffixet, och efter suffixet måste multipelbindningens position anges med siffror, till exempel:
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
butadien-1,3
Grupper som nitro-, halogener, kolväteradikaler som inte ingår i huvudkedjan tas ut till prefixet. De är listade i alfabetisk ordning. Positionen för substituenten indikeras med ett nummer före prefixet.
Titelordningen är följande:
1. Hitta den längsta kedjan av C-atomer.
2. Numrera kolatomerna i huvudkedjan sekventiellt, med början från änden närmast grenen.
3. Namnet på en alkan består av namnen på sidoradikaler, listade i alfabetisk ordning, som anger positionen i huvudkedjan och namnet på huvudkedjan.
Nomenklatur för vissa organiska ämnen (triviala och internationella)
