Organska snov. Organski razredi

Obstaja več opredelitev, kaj so organske snovi, kako se razlikujejo od druge skupine spojin - anorganske. Ena najpogostejših pojasnil izhaja iz imena "ogljikovodikov". Pravzaprav so vse organske molekule na osnovi verig ogljikovih atomov, povezanih z vodikom. Obstajajo tudi drugi elementi, ki se imenujejo organogeni.

Organska kemija pred odkritjem sečnine

Ljudje že dolgo uporabljajo številne naravne snovi in ​​minerale: žveplo, zlato, železo in bakreno rudo, sol. Ves čas obstoja znanosti - od antičnih časov do prve polovice XIX. Stoletja - znanstveniki niso mogli dokazati povezave med živo in nežive naravo na ravni mikroskopske strukture (atomov, molekul). Menilo se je, da organske snovi svoj videz dolgujejo mitski vitalni sili - vitalizmu. Bila je mita o možnosti vzgoje »homunculus« človeka. Za to je bilo potrebno v sodček vstaviti različne odpadne produkte, počakati nekaj časa, dokler ne izvira življenjska sila.

Zdrobljiv udarec za vitalizem je obravnaval delo Wellerja, ki je sintetiziral organsko snov iz sečnine iz anorganskih sestavin. Tako je bilo dokazano, da ni vitalnosti, da je narava ena, organizmi in anorganske spojine tvorijo atomi istih elementov. Sestava sečnine je bila znana že pred delom Wellerja, študija te spojine v teh letih ni bila težavna. Izjemna je bila pridobitev snovi, značilne za presnovo, zunaj telesa živali ali osebe.

Teorija A. M. Butlerov

Vloga ruske šole kemikov pri oblikovanju znanosti za proučevanje organske snovi je velika. Imena Butlerov, Markovnikov, Zelinsky, Lebedev so povezana s celimi epohi v razvoju organske sinteze. Ustanovitelj teorije o strukturi spojin je A. M. Butlerov. Slavni kemik v 60. letih XIX. Stoletja je pojasnil sestavo organskih snovi, vzroke za raznolikost njihove strukture, in razkril odnos, ki obstaja med sestavo, strukturo in lastnostmi snovi.

Na podlagi Butlerovih ugotovitev je bilo mogoče ne le sistematizirati znanje o že obstoječih organskih spojinah. Zdaj je mogoče napovedati lastnosti snovi, ki jih znanost še ne pozna, da bi ustvarili tehnološke sheme za njihovo proizvodnjo v industrijskih razmerah. Veliko idej vodilnih kemikov danes je v celoti uresničenih.

Na podlagi koksa, premog, Zemeljski plin in surovine iz nafte v industriji prejemajo zelo veliko vrst izdelkov. Izvedena je bila množična proizvodnja umetnih in sintetičnih materialov, ki se uporabljajo na vseh področjih življenja. Film, šolski pero, podrobnosti o avtu - če nadaljujete s seznamom vsega, kar vam daje organska sinteza, se izkaže, da je zelo dolg.

Organska snov

Podobnost elementne sestave je značilna za vse znane snovi, vendar so še vedno prisotni značilni znaki. Čeprav ni nobenega kemičnega elementa v nežive narave, ki ne bi bil v sestavi organizmov. Točka je število različnih atomov. Organske snovi so sestavljene predvsem iz ogljika, vodika, kisika, dušika. Organski so ti kemični elementi. Primerjajmo njihov odstotek v živi celici:

• kisik - približno 70%;
• ogljik - do 18%;
• vodik je približno 10%;
• dušik - 2%.

Navedeni elementi in organske snovi celice v celoti predstavljajo približno 98% skupne mase živega organizma. Atomi fosforja, žvepla, natrija, kalija, železa, klora vsebujejo nekaj desetink odstotka. Še manj kroma, bora, litija, kobalta. Vsi elementi po številu in vrednosti za živa bitja so bili združeni v skupine: makro- in mikroelementi. Njihov pomen ni določen le s količino, temveč tudi z vplivom na funkcije.

Opazno je, da vsebnost ogljikovih atomov živih organizmov daleč presega okoliška telesa nežive narave, na primer tla. To dejstvo je bilo eden od odločilnih dejavnikov pri rojstvu imena celotne skupine snovi. Najprej pa so se mnoge spojine, ki vsebujejo ogljik, skupaj imenovale "organska snov". Celice vsebujejo glavne skupine takih spojin in derivatov. Med anorgansko naravo in organskimi spojinami ni jasne meje. Znanstveniki so razvili merila, na podlagi katerih so snovi razvrščene v različne razrede. Število na novo sintetiziranih organskih spojin v zadnjih desetletjih narašča s hitrostjo brez primere. Njihovo skupno število doseže nekaj milijonov (po različnih virih, od 7 do 10 milijonov).

Voda + organska snov je osnova življenja na Zemlji.

Žive celice vsebujejo najpogostejšo in skrivnostno snov na našem planetu - vodo. Je anorganska spojina z enim kisikovim atomom in dvema atomoma vodika (organogeni elementi). Vsebnost vode v telesu odraslega je približno 65%, s starostjo pa se zmanjša število čudovitih molekul H ₂ O v tkivih. S tem so povezani z izgubo turgorja kože in druge spremembe, povezane s starostjo.

Voda je medij, v katerem se v telesu pojavijo vse najbolj zapletene biokemične reakcije. V primerjavi s tovarnami in rastlinami se procesi v človeških celicah odvijajo v »blagih« pogojih: pri temperaturi samo 36,6 ° C, čeprav bi bilo treba proizvodnjo istih snovi segreti na 100 stopinj ali več. Skrivnost učinkovitosti telesa, kot "živega stroja" - prisotnost bioloških katalizatorjev. V to skupino spadajo encimi. Formule organskih snovi tega razreda so zelo kompleksne, vsebujejo vitamine, kovinske atome in druge delce (koencime).

Voda sodeluje pri razgradnji celičnih organskih spojin. Ta proces se imenuje "hidroliza", kar pomeni "razgradnja vode". Vse živilske snovi, ki vstopajo v žive organizme, so razdeljene na sestavne dele, od katerih so, tako kot opeke, zgrajene lastne molekule organskih snovi.

Ogljikovodiki

Obstaja delitev na mejne in nenasičene razrede organskih snovi. Prve tvorijo verige ogljikovih atomov, ki so povezane s preprostimi sigma vezmi. V molekulah druge je dvojna vez, sestavljena iz ene "sigme" - in ene "pi" -veze. Obstaja tudi trojna vez (ena "sigma" - in dve "pi" povezavi). Mejni ogljikovodiki so nasičeni in nenasičeni - nenasičeni. To pomeni, da so v njih nevezani ogljikovi atomi porabljeni ali nasičeni z dodatkom vodika.

Mejni ogljikovodiki vključujejo alkane; Najpomembnejši predstavniki tega razreda so metan, etan, propan in drugi plinasti in tekoči ogljikovodiki. So del zemeljskega plina, olja. Tako nekatera polja zemeljskega plina vsebujejo do 95% metana. Olje se obdeluje z razpokanjem. Ta mešanica ogljikovodikov je razdeljena na frakcije lahkega plina, srednje (tekoče), težke (kurilno olje, katran).

Za različne razrede ogljikovodikovih spojin je značilna določena "skeletna" struktura, skupina sorodnih funkcionalnih skupin. Zato je običajno, da med seboj govorimo o homologiji ali podobnosti snovi istega razreda.

Razmislite o nekaterih formulah organskih snovi - ogljikovodikov (HC).

• Prvi trije predstavniki nasičenih ogljikovodikov: CH ₄ - metan, C2H6 - etan, C3H8 - propan.
• Začetek homolognih nizov nenasičenih ogljikovodikov z eno dvojno vezjo: C2H4-eten, C3H-propen, C4H8-buten.
• Nenasičeni ogljikovodiki z eno trojno vezjo: C2H2-etin (acetilen), C3H6-propin, C4H8-butin.

Izgorevanje in oksidacija - lastnosti ogljikovodikov

Med izgorevanjem organske snovi, ki spada v razred ogljikovodikov, so med reakcijskimi produkti ogljikov dioksid in voda. To proizvaja toploto, shranjeno v kemičnih vezih molekul. Enak rezultat se lahko doseže s sežiganjem lesa, rastlinskih ostankov. Energija organskih snovi - zemeljskega plina, šote, olja, oljnega skrilavca - se že dolgo uporablja za ogrevanje stanovanjskih in industrijskih prostorov.

V zadnjih letih je bilo ugotovljeno, da je poraba izčrpanih zalog nafte in plina za ogrevanje nepotrebna. Veliko bolj pomembno je, da jih uporabimo kot surovine za kemično industrijo. Razvite so bile alternativne vrste goriva, energetski viri - biogoriva, vetrni motorji, moč plimovanja.

Pri oksidaciji ogljikovodikov nastajajo nove organske snovi - predstavniki drugih razredov (aldehidi, ketoni, alkoholi, karboksilne kisline). Na primer, velike količine acetilena gredo v proizvodnjo ocetne kisline. Del tega reakcijskega produkta se nato porabi za proizvodnjo sintetičnih vlaken. Raztopina kisline (9% in 6%) je v vsakem domu - to je običajen kis. Oksidacija organskih snovi je osnova za pridobitev velikega števila spojin industrijskega, kmetijskega, medicinskega pomena.

Aromatski ogljikovodiki

Aromatičnost v organskih molekulah je prisotnost enega ali več benzenskih jeder. Veriga s 6 atomi ogljika se zapre v obroču, v njej se pojavi konjugirana vez, zato lastnosti teh ogljikovodikov niso podobne drugim ogljikovodikom.

Aromatski ogljikovodiki (ali arene) so zelo praktičnega pomena. Mnoge izmed njih se pogosto uporabljajo: benzen, toluen, ksilen. Uporabljajo se kot topila in surovine za proizvodnjo zdravil, barvil, gume, gume in drugih izdelkov organske sinteze.

Kisikane spojine

Kot del velike skupine organskih snovi so atomi kisika. Pripadajo najbolj aktivnemu delu molekule, njeni funkcionalni skupini. Alkoholi vsebujejo enega ali več hidroksilnih delcev - OH. Primeri alkoholi: metanol, etanol, glicerin. V karboksilnih kislinah obstaja še en funkcionalni delec - karboksil (—COOH).

Druge organske spojine, ki vsebujejo kisik, so aldehidi in ketoni. Karboksilne kisline, alkoholi in aldehidi v velikih količinah so prisotni v sestavi različnih organov rastlin. Lahko so viri za naravne proizvode (ocetna kislina, etilni alkohol, mentol).

Maščobe so spojine karboksilnih kislin in triatomski alkohol glicerina. Poleg alkoholov in kislin linearne strukture obstajajo organske spojine z benzenskim obročem in funkcionalno skupino. Primeri za aromatske alkohole: fenol, toluen.

Ogljikovi hidrati

Najpomembnejše organske snovi v telesu, ki sestavljajo celice, so beljakovine, encimi, nukleinske kisline, ogljikovi hidrati in maščobe (lipidi). Enostavne ogljikove hidrate - monosaharide - najdemo v celicah v obliki riboze, deoksiriboze, fruktoze in glukoze. Zadnji ogljikovi hidrati na tem kratkem seznamu so glavna snov metabolizma v celicah. Riboza in deoksiriboza sta komponenti ribonukleinskih in deoksiribonukleinskih kislin (RNA in DNA).

Razdelitev molekul glukoze sprosti energijo, potrebno za vitalno aktivnost. Prvič, je shranjena v nastanek neke vrste energije pereonschika - adenozin trifosfat (ATP). Ta snov se prenaša s krvjo, ki jo prenašajo v tkiva in celice. S sekvenčnim cepitvijo treh ostankov adenozina fosforna kislina energija se sprosti.

Fat

Lipidi so snovi živih organizmov s specifičnimi lastnostmi. Ne raztopijo se v vodi, so hidrofobni delci. Semena in plodovi nekaterih rastlin, živčnega tkiva, jeter, ledvic, krvi živali in ljudi so še posebej bogati s snovmi tega razreda.

Koža ljudi in živali vsebuje veliko majhnih lojnic. Izločena snov je prikazana na površini telesa, maže, ščiti pred izgubo vlage in prodiranjem mikroba. Plast podkožnega maščobnega tkiva ščiti notranje organe pred poškodbami, služi kot rezervna snov.

Veverice

Beljakovine sestavljajo več kot polovico vseh organskih snovi celice, v nekaterih tkivih njihova vsebnost doseže 80%. Za vse vrste beljakovin značilna visoka molekulska masa, prisotnost primarnih, sekundarnih, terciarnih in kvartarnih struktur. Pri segrevanju se uničijo - pride do denaturacije. Primarna struktura je velika veriga aminokislin za mikrosvet. Pod delovanjem posebnih encimov v prebavnem sistemu živali in ljudi se makromolekula beljakovin razgradi na sestavne dele. Vstopajo v celice, kjer poteka sinteza organskih snovi, drugih beljakovin, specifičnih za vsako živo bitje.

Encimi in njihova vloga

Reakcije v celici potekajo s hitrostjo, ki jo je težko doseči v proizvodnih pogojih, zahvaljujoč katalizatorjem - encimom. Obstajajo encimi, ki delujejo le na beljakovine - lipaze. Hidroliza škroba poteka ob sodelovanju amilaze. Lipaza je potrebna za razgradnjo v maščobne komponente. Procesi z udeležbo encimov v vseh živih organizmih. Če oseba v celicah nima encima, to vpliva na presnovo, na splošno na zdravje.

Nukleinske kisline

Snovi, ki so najprej odkrite in izolirane iz jeder celic, opravljajo funkcijo prenosa dednih lastnosti. Glavna količina DNA je vsebovana v kromosomih, molekule RNA pa v citoplazmi. Ko se DNK podvoji (podvoji), je mogoče prenesti dedne informacije na zarodne celice - gamete. Ko se združijo, novi organizem od staršev prejme genetski material.