Organske spojine. Razredi organskih spojin

Vse snovi, ki vsebujejo ogljikov atom, poleg karbonatov, karbidov, cianidov, tiocianatov in. T ogljikove kisline so organske spojine. To pomeni, da jih lahko ustvarjajo živi organizmi iz ogljikovih atomov z encimskimi ali drugimi reakcijami. Danes veliko organske snovi Lahko sintetizirate umetno, kar vam omogoča razvoj medicine in farmakologije, kot tudi ustvarjanje visoko trdnih polimernih in kompozitnih materialov.

Razvrstitev organskih spojin

Organske spojine so najbogatejši razred snovi. Obstaja okoli 20 vrst snovi. Različne so po kemijskih lastnostih, različnih fizikalnih lastnostih. Njihovo tališče, masa, hlapnost in topnost ter agregatno stanje v normalnih pogojih so prav tako različni. Med njimi so:

• ogljikovodiki (alkani, alkini, alkeni, alkadieni, cikloalkani, aromatski ogljikovodiki) ;
• aldehidi;
• ketoni;
• alkoholi (diatomski, monohidrični, polihidrični);
• etri;
• estri;
• karboksilne kisline;
• amini;
• aminokisline;
• ogljikovi hidrati;
• maščobe;
• veverice;
• biopolimeri in sintetični polimeri.

Ta klasifikacija odraža značilnosti kemijske strukture in prisotnost specifičnih atomskih skupin, ki določajo razliko v lastnostih snovi. Na splošno klasifikacija, ki temelji na konfiguraciji ogljikovega ogrodja, ki ne upošteva posebnosti kemijskih interakcij, je drugačna. V skladu z njenimi določbami se organske spojine delijo na:

• alifatske spojine;
• aromatične snovi;
• heterociklične snovi.

Podatki razredi organskih spojin imajo lahko izomere v različnih skupinah snovi. Lastnosti izomerov so različne, čeprav je lahko njihova atomska sestava enaka. To izhaja iz določb, ki jih je določil A. M. Butlerov. Tudi teorija o strukturi organskih spojin je vodilna osnova za izvajanje vseh raziskav v organski kemiji. Postavljena je na isto raven kot Mendelejev periodični zakon.

Teorija strukture organskih spojin

Koncept kemijske strukture je predstavil A. M. Butlerov. Pojavil se je v zgodovini kemije 19. septembra 1861. Prej so v znanosti obstajala različna mnenja, nekateri znanstveniki pa so povsem zanikali prisotnost molekul in atomov. Zato v organski in anorganski kemiji ni bilo reda. Poleg tega ni bilo zakonov, s katerimi bi bilo mogoče oceniti lastnosti določenih snovi. Bilo je tudi spojin, ki so z enako sestavo pokazale različne lastnosti.

Izjave A. M. Butlerova so v veliki meri vodile razvoj kemije v pravo smer in ustvarile najmočnejše temelje za to. Skozi to je bilo mogoče sistematizirati nabrana dejstva, in sicer kemijske ali fizikalne lastnosti nekaterih snovi, vzorce njihovega vstopa v reakcije in tako naprej. Tudi predvidevanje načinov pridobivanja spojin in prisotnost nekaterih skupnih lastnosti je bilo mogoče zaradi te teorije. In kar je najpomembneje, A. M. Butlerov je pokazal, da je strukturo molekule snovi mogoče razložiti z električnimi interakcijami.

Logika teorije o strukturi organskih snovi

Od leta 1861 so v kemiji mnogi zavračali obstoj atoma ali molekule, teorija organskih spojin je postala revolucionarni predlog za znanstveni svet. In ker sam A. Butlerov izhaja le iz materialističnih zaključkov, mu je uspelo zavrniti filozofske ideje o organski snovi.

Pokazal je, da je molekularno strukturo mogoče empirično prepoznati s kemijskimi reakcijami. Na primer, sestavo katerega koli ogljikovega hidrata je mogoče ugotoviti s sežiganjem določene količine in štetjem proizvedene vode in ogljikovega dioksida. Količina dušika v aminski molekuli se izračuna tudi s sežiganjem z merjenjem prostornine plinov in sproščanjem kemične količine molekulskega dušika.

Če premislimo Butlerove sodbe o kemijski strukturi, ki je odvisna od strukture, v nasprotni smeri, potem se predlaga nov zaključek. Torej: poznavanje kemijske strukture in sestave snovi lahko empirično prevzame njene lastnosti. Najpomembneje pa je, da je Butlerov pojasnil, da v organski snovi obstaja ogromna količina snovi, ki kažejo različne lastnosti, vendar imajo enako sestavo.

Splošne določbe teorije

Upoštevajoč in preučuje organske spojine, je Butlerov A.M. izpeljal nekatere najpomembnejše zakonitosti. Združil jih je v teorije teorije, ki pojasnjuje strukturo kemikalij organskega izvora. Določbe teorije so naslednje:

• v organskih molekulah so atomi med seboj povezani v strogo določeni sekvenci, ki je odvisna od valence;
• kemijska struktura je neposredni red, v katerem so atomi v organskih molekulah združeni;
• kemijska struktura določa prisotnost lastnosti organske spojine;
• Glede na strukturo molekul z enako količinsko sestavo se lahko pojavijo različne lastnosti snovi;
• Vse atomske skupine, ki sodelujejo pri nastajanju kemične spojine, imajo medsebojni vpliv.

Vse vrste organskih spojin so zgrajene po načelih te teorije. Po tem, ko je postavil temelje, je Butlerov A.M. uspel razširiti kemijo kot področje znanosti. Pojasnil je, da zaradi dejstva, da ogljik v organskih snoveh izkazuje valenco, ki je enaka štirikrat, povzroča raznolikost teh spojin. Prisotnost niza aktivnih atomskih skupin določa pripadnost snovi določenemu razredu. In prav zaradi prisotnosti specifičnih atomskih skupin (radikalov) se pojavljajo fizikalne in kemijske lastnosti.

Ogljikovodiki in njihovi derivati

Te organske spojine ogljika in vodika so najpreprostejše v sestavi med vsemi snovmi iz skupine. Predstavljeni so v podrazredih alkanov in cikloalkanov (nasičenih ogljikovodikov), alkenov, alkadienov in alkatrienov, alkinov (nenasičenih ogljikovodikov) in tudi podrazredu aromatičnih snovi. V alkanih so vsi atomi ogljika povezani samo z eno C-C vezjo, zaradi katere v ogljikovodikov sestavek ni mogoče vključiti niti enega H-atoma.

V nenasičenih ogljikovodikih je vodik lahko vgrajen na mestu prisotnosti dvojne C = C vezi. Tudi C-C vez je lahko trojna (alkin). To omogoča, da te snovi vstopijo v številne reakcije, povezane z zmanjšanjem ali dodajanjem radikalov. Vse druge snovi za lažjo preučitev njihove sposobnosti reagiranja se štejejo za derivate enega od razredov ogljikovodikov.

Alkoholi

Alkoholi se imenujejo bolj kompleksne organske kemikalije kot ogljikovodiki. Sintetizirajo se kot posledica pretoka encimskih reakcij v živih celicah. Najbolj značilen primer je sinteza etanola iz glukoze s fermentacijo.

V industriji se alkoholi pridobivajo iz halogenskih derivatov ogljikovodikov. Zaradi zamenjave atoma halogena za hidroksilno skupino nastanejo alkoholi. Monohidrični alkoholi vsebujejo samo eno hidroksilno skupino, polihidrično - dve ali več. Primer dihidričnega alkohola je etilen glikol. Polihidrični alkohol je glicerin. Splošna formula alkoholov je R-OH (R je ogljikova veriga).

Aldehidi in ketoni

Po vstopu alkoholov v reakcije organskih spojin, povezanih z odstranitvijo vodika iz alkoholne (hidroksilne) skupine, se dvojna vez med kisikom in ogljikom zapre. Če ta reakcija preide skozi alkoholno skupino, ki se nahaja na terminalnem ogljikovem atomu, potem nastane aldehid. Če se ogljikov atom z alkoholom ne nahaja na koncu ogljikove verige, je rezultat dehidracijske reakcije proizvodnja ketona. Splošna formula ketonov je R-CO-R, aldehid R-COH (R je ogljikovodikov radikal verige).

Eterji (preprosti in kompleksni)

Kemična struktura organskih spojin tega razreda je zapletena. Eterji reakcijskih produktov med dvema molekulama alkoholov. Ko se iz njih odstrani voda, se tvori spojina vzorca ROR. Reakcijski mehanizem: odstranitev protona vodika iz enega alkohola in hidroksilne skupine iz drugega alkohola.

Estri so produkti reakcije med alkoholom in organsko karboksilno kislino. Reakcijski mehanizem: izločanje vode iz alkoholnih in karboksilnih skupin obeh molekul. Vodik se razcepi iz kisline (s hidroksilno skupino), sama skupina OH pa se loči od alkohola. Dobljena spojina je prikazana kot R-CO-OR, kjer bukev R označujejo radikali - preostali deli ogljikove verige.

Karboksilne kisline in amini

Karboksilne kisline so posebne snovi, ki igrajo pomembno vlogo pri delovanju celice. Kemična struktura organskih spojin je: ogljikovodikov radikal (R) z njo vezano karboksilno skupino (-COOH). Karboksilna skupina se lahko nahaja le pri ekstremnem atomu ogljika, ker je valenca C v skupini (-COOH) 4.

Amini so enostavnejše spojine, ki izvirajo iz ogljikovodikov. Pri tem se na kateremkoli atomu ogljika nahaja aminski radikal (-NH2). Obstajajo primarni amini, v katerih je skupina (-NH2) vezana na en ogljik (splošna formula je R-NH2). V sekundarnih aminah dušik združuje z dvema atomoma ogljika (formula: R-NH-R). V terciarnih aminah je dušik povezan s tremi atomi ogljika (R3N), kjer je p radikal, ogljikova veriga.

Aminokisline

Aminokisline so kompleksne spojine, ki kažejo lastnosti aminov in kislin organskega izvora. Obstaja več tipov, odvisno od lokacije aminske skupine glede na karboksil. Najpomembnejše alfa-aminokisline. Tukaj je aminska skupina locirana na ogljikovem atomu, na katerega je vezan karboksil. To vam omogoča, da ustvarite peptidno vez in sintetizirate beljakovine.

Ogljikovi hidrati in maščobe

Ogljikovi hidrati so aldehidni alkoholi ali ketospiriti. To so spojine z linearno ali ciklično strukturo, kot tudi polimeri (škrob, celuloza itd.). Njihova najpomembnejša vloga v celici je strukturna in energična. Maščobe, oziroma lipidi, opravljajo enako funkcijo, le da sodelujejo pri drugih biokemičnih procesih. V smislu kemijske strukture je maščoba ester organskih kislin in glicerin.