Toutes les substances qui contiennent un atome de carbone, en plus des carbonates, des carbures, des cyanures, des thiocyanates et de l'acide carbonique, sont des composés organiques. Cela signifie qu'ils peuvent être créés par des organismes vivants à partir d'atomes de carbone par le biais de réactions enzymatiques ou autres. Aujourd'hui, de nombreuses substances organiques peuvent être synthétisées artificiellement, ce qui permet le développement de la médecine et de la pharmacologie, ainsi que la création de matériaux polymères et composites à haute résistance.

Classification des composés organiques

Les composés organiques sont la classe de substances la plus nombreuse. Il y a environ 20 types de substances ici. Ils sont différents dans propriétés chimiques, différer qualités physiques. Leur point de fusion, leur masse, leur volatilité et leur solubilité, ainsi que état d'agrégation dans des conditions normales sont également différents. Parmi eux:

  • les hydrocarbures (alcanes, alcynes, alcènes, alcadiènes, cycloalcanes, hydrocarbures aromatiques) ;
  • les aldéhydes;
  • cétones;
  • alcools (dihydriques, monohydriques, polyhydriques);
  • éthers;
  • esters;
  • acides carboxyliques;
  • amines;
  • acides aminés;
  • les glucides;
  • graisses;
  • protéines;
  • biopolymères et polymères synthétiques.

Cette classification reflète les caractéristiques de la structure chimique et la présence de groupes atomiques spécifiques qui déterminent la différence dans les propriétés d'une substance. À vue générale la classification, basée sur la configuration du squelette carboné, qui ne tient pas compte des particularités des interactions chimiques, est différente. Selon ses dispositions, les composés organiques sont divisés en:

  • composés aliphatiques;
  • substances aromatiques;
  • composés hétérocycliques.

Ces classes de composés organiques peuvent avoir des isomères dans différents groupes substances. Les propriétés des isomères sont différentes, bien que leur composition atomique puisse être la même. Cela découle des dispositions énoncées par A. M. Butlerov. De plus, la théorie de la structure des composés organiques est la base directrice de toutes les recherches en chimie organique. Elle est mise au même niveau que la loi périodique de Mendeleïev.

Le concept même de structure chimique a été introduit par A. M. Butlerov. Dans l'histoire de la chimie, il apparaît le 19 septembre 1861. Auparavant, il y avait différentes opinions en science et certains scientifiques niaient complètement l'existence de molécules et d'atomes. Par conséquent, en bio et chimie inorganique il n'y avait pas d'ordre. De plus, il n'y avait pas de régularités permettant de juger des propriétés de substances spécifiques. En même temps, il y avait aussi des composés qui, avec la même composition, montraient différentes propriétés.

Les déclarations de A. M. Butlerov ont à bien des égards orienté le développement de la chimie dans la bonne direction et lui ont créé une base solide. Grâce à elle, il a été possible de systématiser les faits accumulés, à savoir, chimiques ou propriétés physiques certaines substances, les schémas de leur entrée dans les réactions, etc. Même la prédiction des moyens d'obtenir des composés et la présence de certains propriétés communes rendue possible par cette théorie. Et surtout, A. M. Butlerov a montré que la structure d'une molécule de substance peut être expliquée en termes d'interactions électriques.

La logique de la théorie de la structure des substances organiques

Comme avant 1861 beaucoup de chimistes rejetaient l'existence d'un atome ou d'une molécule, la théorie des composés organiques est devenue une proposition révolutionnaire pour le monde scientifique. Et puisque A. M. Butlerov lui-même ne part que de conclusions matérialistes, il a réussi à réfuter les idées philosophiques sur la matière organique.

Il a réussi à montrer que structure moleculaire peut être reconnu empiriquementà travers réactions chimiques. Par exemple, la composition de n'importe quel glucide peut être déterminée en en brûlant une certaine quantité et en comptant l'eau et le dioxyde de carbone qui en résultent. La quantité d'azote dans la molécule d'amine est également calculée lors de la combustion en mesurant le volume de gaz et en libérant la quantité chimique d'azote moléculaire.

Si l'on considère les jugements de Butlerov sur la structure chimique, qui dépend de la structure, dans le sens opposé, alors une nouvelle conclusion s'impose. A savoir: connaissant la structure chimique et la composition d'une substance, on peut supposer empiriquement ses propriétés. Mais le plus important, Butlerov a expliqué qu'il se trouve dans le bio grande quantité substances qui présentent des propriétés différentes mais qui ont la même composition.

Dispositions générales de la théorie

En considérant et en étudiant les composés organiques, A. M. Butlerov a déduit certains des modèles les plus importants. Il les a combinés dans les dispositions de la théorie expliquant la structure substances chimiques origine biologique. Les dispositions de la théorie sont les suivantes :

  • dans les molécules matière organique les atomes sont interconnectés dans une séquence strictement définie, qui dépend de la valence ;
  • la structure chimique est l'ordre direct selon lequel les atomes sont connectés dans les molécules organiques;
  • la structure chimique détermine la présence des propriétés d'un composé organique ;
  • selon la structure des molécules de même composition quantitative, différentes propriétés de la substance peuvent apparaître ;
  • tous les groupes atomiques impliqués dans la formation d'un composé chimique ont une influence mutuelle les uns sur les autres.

Toutes les classes de composés organiques sont construites selon les principes de cette théorie. Après avoir jeté les bases, A. M. Butlerov a pu développer la chimie en tant que domaine scientifique. Il a expliqué qu'en raison du fait que le carbone présente une valence de quatre dans les substances organiques, la variété de ces composés est déterminée. La présence de nombreux groupes atomiques actifs détermine si une substance appartient à une certaine classe. Et c'est précisément grâce à la présence de groupes atomiques spécifiques (radicaux) que des propriétés physiques et chimiques apparaissent.

Hydrocarbures et leurs dérivés

Ces composés organiques de carbone et d'hydrogène sont les plus simples en composition parmi toutes les substances du groupe. Ils sont représentés par une sous-classe d'alcanes et de cycloalcanes (hydrocarbures saturés), des alcènes, des alcadiènes et des alkatriènes, des alcynes (hydrocarbures insaturés), ainsi qu'une sous-classe de substances aromatiques. Dans les alcanes, tous les atomes de carbone ne sont reliés que par un seul Connexion CC yu, à cause duquel pas un seul atome H ne peut être intégré dans la composition de l'hydrocarbure.

Dans les hydrocarbures insaturés, l'hydrogène peut être incorporé au site de la double liaison C=C. De plus, la liaison C-C peut être triple (alcynes). Cela permet à ces substances d'entrer dans de nombreuses réactions associées à la réduction ou à l'ajout de radicaux. Toutes les autres substances, pour la commodité d'étudier leur aptitude à entrer en réaction, sont considérées comme des dérivés d'une des classes d'hydrocarbures.

Alcools

Les alcools sont plus complexes que les hydrocarbures organiques. composants chimiques. Ils sont synthétisés à la suite de réactions enzymatiques dans des cellules vivantes. L'exemple le plus typique est la synthèse d'éthanol à partir de glucose à la suite d'une fermentation.

Dans l'industrie, les alcools sont obtenus à partir de dérivés halogénés d'hydrocarbures. À la suite de la substitution d'un atome d'halogène à un groupe hydroxyle, des alcools se forment. Les alcools monohydriques ne contiennent qu'un seul groupe hydroxyle, polyhydrique - deux ou plus. Un exemple alcool dihydrique est l'éthylène glycol. L'alcool polyhydrique est le glycérol. La formule générale des alcools est R-OH (R est une chaîne carbonée).

Aldéhydes et cétones

Après que les alcools entrent dans des réactions de composés organiques associées à l'élimination de l'hydrogène du groupe alcool (hydroxyle), une double liaison entre l'oxygène et le carbone se ferme. Si cette réaction a lieu au niveau du groupe alcool situé au niveau de l'atome de carbone terminal, il en résulte la formation d'un aldéhyde. Si l'atome de carbone avec l'alcool n'est pas situé en bout de chaîne carbonée, alors le résultat de la réaction de déshydratation est la production d'une cétone. La formule générale des cétones est R-CO-R, des aldéhydes R-COH (R est le radical hydrocarboné de la chaîne).

Esters (simples et complexes)

La structure chimique des composés organiques de cette classe est compliquée. Les éthers sont considérés comme des produits de réaction entre deux molécules d'alcool. Lorsque l'eau en est séparée, un composé se forme échantillon R-O-R. Mécanisme de réaction : élimination d'un proton d'hydrogène d'un alcool et d'un groupe hydroxyle d'un autre alcool.

Les esters sont des produits de réaction entre un alcool et un acide carboxylique organique. Mécanisme de réaction : élimination de l'eau des groupements alcool et carbone des deux molécules. L'hydrogène est séparé de l'acide (le long du groupe hydroxyle) et le groupe OH lui-même est séparé de l'alcool. Le composé résultant est représenté par R-CO-O-R, où le hêtre R désigne des radicaux - le reste de la chaîne carbonée.

Acides carboxyliques et amines

Les acides carboxyliques sont appelés substances spéciales qui jouent un rôle important dans le fonctionnement de la cellule. La structure chimique des composés organiques est la suivante : un radical hydrocarboné (R) auquel est attaché un groupe carboxyle (-COOH). Le groupe carboxyle ne peut être situé qu'à l'extrémité de l'atome de carbone, car la valence C dans le groupe (-COOH) est 4.

Les amines sont des composés plus simples qui sont des dérivés d'hydrocarbures. Ici, tout atome de carbone possède un radical amine (-NH2). Il existe des amines primaires dans lesquelles le groupe (-NH2) est attaché à un carbone (formule générale R-NH2). Dans les amines secondaires, l'azote se combine avec deux atomes de carbone (formule R-NH-R). Les amines tertiaires ont de l'azote attaché à trois atomes de carbone (R3N), où p est un radical, une chaîne carbonée.

Acides aminés

Les acides aminés sont des composés complexes qui présentent à la fois les propriétés des amines et des acides d'origine organique. Il en existe plusieurs types, selon la localisation du groupe amine par rapport au groupe carboxyle. Les acides alpha-aminés sont les plus importants. Ici, le groupe amine est situé au niveau de l'atome de carbone auquel le groupe carboxyle est attaché. Cela vous permet de créer une liaison peptidique et de synthétiser des protéines.

Glucides et graisses

Les glucides sont des alcools aldéhydiques ou des alcools céto. Ce sont des composés à structure linéaire ou cyclique, ainsi que des polymères (amidon, cellulose, et autres). Leur rôle essentiel dans la cellule - structurel et énergétique. Les graisses, ou plutôt les lipides, remplissent les mêmes fonctions, sauf qu'elles participent à d'autres processus biochimiques. Chimiquement, la graisse est un ester d'acides organiques et de glycérol.

Substances organiques, composés organiques - une classe de composés comprenant du carbone (à l'exception des carbures, de l'acide carbonique, des carbonates, des oxydes de carbone et des cyanures). Les composés organiques sont généralement construits à partir de chaînes d'atomes de carbone liés entre eux par des liaisons covalentes et de divers substituants attachés à ces atomes de carbone.

La chimie organique est une science qui étudie la composition, la structure, les propriétés physiques et chimiques des substances organiques.

Les substances organiques sont appelées substances dont les molécules sont constituées de carbone, d'hydrogène, d'oxygène, d'azote, de soufre et de certains autres éléments et contiennent dans leur composé de CC et Connexion S-N. De plus, la présence de ce dernier est obligatoire.
Les substances organiques sont connues de l'humanité depuis l'Antiquité. En tant que science indépendante, la chimie organique n'est apparue qu'en début XIX siècle. En 1827 Le scientifique suédois J.J. Berzelius a publié le premier manuel sur les substances organiques. Il était un adepte de la théorie alors à la mode du vitalisme, qui affirmait que les substances organiques ne se forment que dans les organismes vivants sous l'influence d'une "force vitale" spéciale.
Cependant, tous les scientifiques chimistes n'adhéraient pas aux vues vitalistes. Donc en 1782. K.V. Scheele, en chauffant un mélange d'ammoniac, de dioxyde de carbone et de charbon, a obtenu de l'acide cyanhydrique, très répandu dans le monde végétal. En 1824-28. F. Wehler a obtenu l'acide oxalique et l'urée par synthèse chimique.
Sens spécial pour la démystification finale de la théorie du vitalisme, ils disposaient de synthèses de diverses substances organiques réalisées au début des années 60. En 1842 N.I. Zinin a reçu de l'aniline, en 1845. A. Kolbe - acide acétique, en 1854. M. Berthelot a mis au point une méthode d'obtention de graisse synthétique, et en 1861. A.M. Butlerov a synthétisé une substance sucrée.

Avec l'effondrement de la théorie du vitalisme, la ligne séparant les substances organiques des substances inorganiques a été effacée. Et pourtant, les substances organiques sont caractérisées par une série caractéristiques spécifiques. Tout d'abord, leur nombre doit leur être attribué. Actuellement, plus de 10 millions de substances sont connues de l'humanité, dont environ 70% sont organiques.

Les principales raisons de l'abondance des substances organiques sont les phénomènes d'homologie et d'isomérie.
L'homologie est le phénomène de l'existence d'un certain nombre de substances qui ont la même composition qualitative, une structure similaire, et diffèrent en composition quantitative par un ou plusieurs groupes CH2, appelée différence homologique.

L'isomérie est le phénomène de l'existence d'un certain nombre de substances qui ont la même composition qualitative et quantitative, mais une structure de molécules différente, présentant des propriétés physiques et une activité chimique différentes.

Les molécules de substances organiques sont principalement constituées d'atomes non métalliques liés par des liaisons covalentes faiblement polaires. Par conséquent, selon le nombre d'atomes de carbone dans la molécule, ce sont des solides gazeux, liquides ou à bas point de fusion. De plus, les molécules organiques contiennent généralement des atomes de carbone et d'hydrogène sous une forme non oxydée ou légèrement oxydée, de sorte qu'elles s'oxydent facilement avec le dégagement d'une grande quantité de chaleur, ce qui conduit à l'inflammation.

Il existe plusieurs définitions de ce que sont les substances organiques, en quoi elles diffèrent d'un autre groupe de composés - inorganiques. L'une des explications les plus courantes vient du nom "hydrocarbures". En effet, au cœur de toutes les molécules organiques se trouvent des chaînes d'atomes de carbone liés à l'hydrogène. Il existe d'autres éléments qui ont reçu le nom "organogéniques".

La chimie organique avant la découverte de l'urée

Depuis l'Antiquité, les gens ont utilisé de nombreuses substances et minéraux naturels: soufre, or, minerai de fer et de cuivre, sel de table. Tout au long de l'existence de la science - des temps anciens aux premiers moitié du XIX siècle - les scientifiques n'ont pas pu prouver le lien entre le vivant et nature inanimée au niveau de la structure microscopique (atomes, molécules). On croyait que les substances organiques devaient leur apparition au mythique vitalité- vitalisme. Il y avait un mythe sur la possibilité de faire grandir un petit homme "homonculus". Pour ce faire, il a fallu mettre divers déchets dans un tonneau, attendre un certain temps jusqu'à ce que la force vitale naisse.

Un coup écrasant au vitalisme a été porté par les travaux de Weller, qui a synthétisé la substance organique urée à partir de composants inorganiques. Il a donc été prouvé qu'il n'y a pas de force vitale, la nature est une, les organismes et les composés inorganiques sont formés par des atomes des mêmes éléments. La composition de l'urée était connue avant même les travaux de Weller, l'étude de ce composé n'était pas difficile dans ces années-là. Remarquable était le fait même d'obtenir une substance caractéristique du métabolisme en dehors du corps d'un animal ou d'une personne.

Théorie de A. M. Butlerov

Le rôle de l'école russe des chimistes dans le développement de la science qui étudie les substances organiques est important. Des époques entières dans le développement de la synthèse organique sont associées aux noms de Butlerov, Markovnikov, Zelinsky, Lebedev. Le fondateur de la théorie de la structure des composés est A. M. Butlerov. Le célèbre chimiste des années 60 du XIXe siècle a expliqué la composition des substances organiques, les raisons de la diversité de leur structure, a révélé la relation qui existe entre la composition, la structure et les propriétés des substances.

Sur la base des conclusions de Butlerov, il était possible non seulement de systématiser les connaissances sur les composés organiques déjà existants. Il est devenu possible de prédire des propriétés pas encore connu de la science substances, créer schémas technologiques pour leur production dans des conditions industrielles. De nombreuses idées des principaux chimistes organiques sont pleinement mises en œuvre aujourd'hui.

Lorsque les hydrocarbures sont oxydés, de nouvelles substances organiques sont obtenues - des représentants d'autres classes (aldéhydes, cétones, alcools, acides carboxyliques). Par exemple, de grands volumes d'acétylène sont utilisés pour produire de l'acide acétique. Une partie de ce produit de réaction est ensuite consommée pour obtenir des fibres synthétiques. Une solution acide (9% et 6%) se trouve dans chaque maison - c'est du vinaigre ordinaire. L'oxydation des substances organiques sert de base à l'obtention d'un très grand nombre de composés d'importance industrielle, agricole et médicale.

Hydrocarbures aromatiques

L'aromaticité dans les molécules organiques est la présence d'un ou plusieurs noyaux benzéniques. Une chaîne de 6 atomes de carbone se ferme en un cycle, une liaison conjuguée y apparaît, de sorte que les propriétés de ces hydrocarbures ne sont pas similaires à celles des autres hydrocarbures.

Les hydrocarbures aromatiques (ou arènes) ont une grande importance pratique. Beaucoup d'entre eux sont largement utilisés : benzène, toluène, xylène. Ils sont utilisés comme solvants et matières premières pour la production de médicaments, de colorants, de caoutchouc, de caoutchouc et d'autres produits de synthèse organique.

Composés oxygénés

Les atomes d'oxygène sont présents dans un grand groupe de substances organiques. Ils font partie de la partie la plus active de la molécule, son groupe fonctionnel. Les alcools contiennent une ou plusieurs espèces hydroxyle -OH. Exemples d'alcools : méthanol, éthanol, glycérine. Dans les acides carboxyliques, il existe une autre particule fonctionnelle - carboxyle (-COOOH).

D'autres composés organiques contenant de l'oxygène sont les aldéhydes et les cétones. Acides carboxyliques, alcools et aldéhydes grandes quantités présent dans divers organes de la plante. Ils peuvent être des sources d'obtention de produits naturels (acide acétique, alcool éthylique, menthol).

Les graisses sont des composés d'acides carboxyliques et de l'alcool trihydrique glycérol. En plus des alcools et des acides linéaires, il existe des composés organiques avec un cycle benzénique et un groupe fonctionnel. Exemples d'alcools aromatiques : phénol, toluène.

Les glucides

Les substances organiques les plus importantes du corps qui composent les cellules sont les protéines, les enzymes, les acides nucléiques, les glucides et les graisses (lipides). glucides simples monosaccharides - présents dans les cellules sous forme de ribose, désoxyribose, fructose et glucose. Le dernier glucide de cette courte liste est la substance principale du métabolisme dans les cellules. Le ribose et le désoxyribose sont des constituants des acides ribonucléiques et désoxyribonucléiques (ARN et ADN).

Lorsque les molécules de glucose sont décomposées, l'énergie nécessaire à la vie est libérée. Premièrement, il est stocké dans la formation d'une sorte de transfert d'énergie - l'acide adénosine triphosphorique (ATP). Cette substance est transportée par le sang, délivrée aux tissus et aux cellules. Avec le clivage successif de trois résidus d'acide phosphorique de l'adénosine, de l'énergie est libérée.

Graisses

Les lipides sont des substances d'organismes vivants qui ont des propriétés spécifiques. Ils ne se dissolvent pas dans l'eau, ce sont des particules hydrophobes. Les graines et les fruits de certaines plantes, les tissus nerveux, le foie, les reins, le sang des animaux et des humains sont particulièrement riches en substances de cette classe.

La peau humaine et animale contient de nombreuses petites glandes sébacées. Le secret qu'ils sécrètent s'affiche à la surface du corps, le lubrifie, le protège de la perte d'humidité et de la pénétration des microbes. La couche de tissu adipeux sous-cutané protège contre les dommages les organes internes sert de réserve.

Écureuils

Les protéines représentent plus de la moitié de toutes les substances organiques de la cellule, dans certains tissus, leur teneur atteint 80%. Tous les types de protéines sont caractérisés par des poids moléculaires élevés, la présence de structures primaires, secondaires, tertiaires et quaternaires. Lorsqu'ils sont chauffés, ils sont détruits - une dénaturation se produit. La structure primaire est une énorme chaîne d'acides aminés pour le microcosme. Sous l'action d'enzymes spécifiques système digestif animaux et humains, la macromolécule protéique se décomposera en ses éléments constitutifs. Ils pénètrent dans les cellules, où s'effectue la synthèse des substances organiques - d'autres protéines propres à chaque être vivant.

Les enzymes et leur rôle

Les réactions dans la cellule se déroulent à une vitesse difficile à atteindre dans des conditions industrielles, grâce à des catalyseurs - des enzymes. Il existe des enzymes qui n'agissent que sur les protéines - les lipases. L'hydrolyse de l'amidon se produit avec la participation de l'amylase. Les lipases sont nécessaires pour décomposer les graisses en leurs parties constituantes. Des processus impliquant des enzymes se produisent dans tous les organismes vivants. Si une personne n'a pas d'enzyme dans les cellules, cela affecte le métabolisme, en général, la santé.

Acides nucléiques

Les substances, d'abord découvertes et isolées des noyaux cellulaires, remplissent la fonction de transmettre des traits héréditaires. La majeure partie de l'ADN est contenue dans les chromosomes et les molécules d'ARN se trouvent dans le cytoplasme. Avec la reduplication (doublement) de l'ADN, il devient possible de transférer des informations héréditaires aux cellules germinales - les gamètes. Quand ils fusionnent nouvel organisme reçoit du matériel génétique de ses parents.

Initialement, cela s'appelait la chimie des substances obtenues à partir d'organismes végétaux et animaux. L'humanité connaît ces substances depuis l'Antiquité. Les gens savaient comment obtenir du vinaigre à partir de vin aigre et des huiles essentielles à partir de plantes, extraire le sucre de la canne à sucre, extraire des colorants naturels à partir d'organismes végétaux et animaux.

Les chimistes ont divisé toutes les substances en fonction de la source de leur production en minéraux (inorganiques), animaux et végétaux (organiques).

Pendant longtemps, on a cru que pour obtenir des substances organiques, une «force vitale» spéciale était nécessaire - vis Vitalis, qui n'agit que dans les organismes vivants, et les chimistes ne peuvent isoler que les substances organiques des produits.

Chimiste suédois, président de l'Académie royale des sciences de Suède. Recherche scientifique couvrent tous les principaux problèmes de la chimie générale de la première moitié du XIXe siècle. Vérifié expérimentalement et prouvé la fiabilité des lois de constance de composition et de rapports multiples par rapport aux oxydes inorganiques et aux composés organiques. Défini masse atomique 45 élément chimique. Introduit désignations modernes éléments chimiques et les premières formules de composés chimiques.

Le chimiste suédois J. J. Berzelius a défini la chimie organique comme la chimie des substances végétales ou animales formées sous l'influence de la "force vitale". C'est Berzelius qui a introduit les concepts de substances organiques et de chimie organique.

Le développement de la chimie a conduit à l'accumulation d'un grand nombre de faits et à l'effondrement de la doctrine de la "force vitale" - le vitalisme. Le scientifique allemand F. Wöhler a réalisé en 1824 la première synthèse de substances organiques - il a obtenu l'acide oxalique en faisant réagir deux substances inorganiques - le cyanogène et l'eau :

N \u003d - CC \u003d N + 4H 2 0 -> COOH + 2NH 3
DSNU
acide cyanogène oxalique

Et en 1828, Wöhler, en chauffant une solution aqueuse de la substance inorganique cyanate d'ammonium, obtint de l'urée, un déchet d'organismes animaux :


Stupéfait par ce résultat, Wöhler écrivit à Berzelius : « Je dois vous dire que je peux préparer de l'urée sans avoir besoin ni d'un rein ni d'un corps animal en général... »

Woehler Friedrich (1800--1882)

Chimiste allemand. Membre étranger de l'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg (depuis 1853). Ses recherches portent à la fois sur la chimie inorganique et organique. Il découvre l'acide cyanique (1822), reçoit l'aluminium (1827), le béryllium et l'yttrium (1828).

Dans les années qui suivirent, les brillantes synthèses de l'aniline par G. Kolbe et E. Frankland (1842), des matières grasses par M. Berto (1854), des substances sucrées par A. Butlerov (1861), et d'autres finirent par enterrer le mythe du " force vital."

La définition classique de K. Schorlemmer est apparue, qui n'a pas perdu son sens encore plus de 120 ans plus tard :

"La chimie organique est la chimie des hydrocarbures et de leurs dérivés, c'est-à-dire les produits formés lorsque l'hydrogène est remplacé par d'autres atomes ou groupes d'atomes."

Or la chimie organique est le plus souvent appelée chimie des composés carbonés. Pourquoi, sur plus d'une centaine d'éléments du système périodique de D. I. Mendeleïev, la nature a-t-elle mis du carbone à la base de tous les êtres vivants ? La réponse à cette question est ambiguë. Beaucoup de choses deviendront claires pour vous lorsque vous considérerez la structure de l'atome de carbone et comprendrez les mots de D. I. Mendeleev, qu'il a dit dans les Principes fondamentaux de la chimie à propos de cet élément merveilleux: «Le carbone se produit dans la nature à la fois à l'état libre et à l'état de connexion , dans un très Formes variées et types ... La capacité des atomes de carbone à se combiner entre eux et à donner des particules complexes se manifeste dans tous les composés carbonés ... Dans aucun des éléments ... la capacité de se compliquer n'est développée dans la même mesure que dans le carbone . .. Pas une seule paire d'éléments ne forme autant de composés que le carbone et l'hydrogène.

De nombreuses liaisons d'atomes de carbone entre eux et avec des atomes d'autres éléments (hydrogène, oxygène, azote, soufre, phosphore) qui composent les substances organiques peuvent être détruites sous l'influence de facteurs naturels. Par conséquent, le carbone effectue un cycle continu dans la nature : de l'atmosphère (dioxyde de carbone) aux plantes (photosynthèse), des plantes aux organismes animaux, des vivants aux morts, des morts aux vivants... (Fig. 1).

Les substances organiques présentent un certain nombre de caractéristiques qui les distinguent des substances inorganiques :

1. Il existe un peu plus de 100 000 substances inorganiques, tandis que près de 18 millions de substances organiques (tableau 1).


Riz. 1. Le cycle du carbone dans la nature

2. La composition de toutes les substances organiques comprend du carbone et de l'hydrogène, de sorte que la plupart d'entre elles sont combustibles et, lorsqu'elles sont brûlées, forment nécessairement du dioxyde de carbone et de l'eau.

3. Les substances organiques sont construites plus complexes que les substances inorganiques, et beaucoup d'entre elles ont un poids moléculaire énorme, par exemple, celles en raison desquelles se produisent les processus vitaux: protéines, graisses, glucides, acides nucléiques, etc.

4. Les substances organiques peuvent être disposées en rangées de composition, de structure et de propriétés similaires - homologues.

Une série homologue est une série de substances disposées dans l'ordre croissant de leurs masses moléculaires relatives, de structure et de propriétés chimiques similaires, où chaque membre diffère du précédent par la différence d'homologie CH 2 .

Tableau 1. Croissance du nombre de composés organiques connus

5. Pour les substances organiques, l'isomérie est caractéristique, ce qui est très rare parmi les substances inorganiques. Rappelez-vous les exemples d'isomères que vous avez rencontrés en 9e année. Quelle est la raison des différences dans les propriétés des isomères ?

L'isomérie est un phénomène d'existence différentes substances- des isomères de même composition qualitative et quantitative, c'est-à-dire de même formule moléculaire.

La plus grande généralisation des connaissances sur les substances inorganiques est la loi périodique et Système périodiqueéléments de D. I. Mendeleïev. Pour les substances organiques, l'analogie d'une telle généralisation est la théorie de la structure des composés organiques de A. M. Butlerov. Rappelez-vous ce que Butlerov voulait dire par structure chimique. Formuler les principales dispositions de cette théorie.

Pour caractériser quantitativement la capacité des atomes d'un élément chimique à se combiner avec un certain nombre d'atomes d'un autre élément chimique en chimie inorganique, où la plupart des substances ont une structure non moléculaire, le concept d '«état d'oxydation>> est utilisé. En chimie organique, où la plupart des composés ont une structure moléculaire, le concept de « valence » est utilisé. Rappelez-vous ce que signifient ces concepts, comparez-les.

L'importance de la chimie organique dans notre vie est grande. Dans tout organisme, à tout moment, de nombreuses transformations de certaines substances organiques en d'autres ont lieu. Par conséquent, sans connaissance de la chimie organique, il est impossible de comprendre comment s'effectue le fonctionnement des systèmes qui forment un organisme vivant, c'est-à-dire qu'il est difficile de comprendre la biologie et la médecine.

A l'aide de la synthèse organique, on obtient une variété de substances organiques : fibres artificielles et synthétiques, caoutchoucs, plastiques, colorants, pesticides (de quoi s'agit-il ?), vitamines synthétiques, hormones, médicaments, etc.

De nombreux produits modernes et les matières dont nous ne pouvons pas nous passer sont des matières organiques (tableau 2).

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Comme vous le savez, toutes les substances peuvent être divisées en deux grandes catégories - minérales et organiques. peut mener un grand nombre de exemples de substances inorganiques ou minérales : sel, soude, potassium. Mais quels types de connexions entrent dans la deuxième catégorie ? Les substances organiques sont présentes dans tout organisme vivant.

Écureuils

L'exemple le plus important de substances organiques sont les protéines. Ils comprennent l'azote, l'hydrogène et l'oxygène. En plus d'eux, parfois des atomes de soufre peuvent également être trouvés dans certaines protéines.

Les protéines sont parmi les composés organiques les plus importants et elles sont les plus couramment trouvées dans la nature. Contrairement à d'autres composés, les protéines ont certains traits de caractère. Leur propriété principale est un poids moléculaire énorme. Par exemple, le poids moléculaire d'un atome d'alcool est de 46, le benzène de 78 et l'hémoglobine de 152 000. Comparées aux molécules d'autres substances, les protéines sont de véritables géants contenant des milliers d'atomes. Parfois, les biologistes les appellent macromolécules.

Les protéines sont les plus complexes de toutes les structures organiques. Ils appartiennent à la classe des polymères. Si nous regardons une molécule de polymère au microscope, nous pouvons voir qu'il s'agit d'une chaîne composée de plus structures simples. Ils sont appelés monomères et se répètent plusieurs fois dans les polymères.

En plus des protéines, il existe un grand nombre de polymères - caoutchouc, cellulose, ainsi que de l'amidon ordinaire. De plus, de nombreux polymères ont été créés par des mains humaines - nylon, lavsan, polyéthylène.

Formation de protéines

Comment se forment les protéines ? Ils sont un exemple de substances organiques dont la composition dans les organismes vivants est déterminée par le code génétique. Dans leur synthèse, dans l'écrasante majorité des cas, diverses combinaisons sont utilisées.

De plus, de nouveaux acides aminés peuvent déjà se former lorsque la protéine commence à fonctionner dans la cellule. Dans le même temps, seuls les acides alpha-aminés s'y trouvent. La structure primaire de la substance décrite est déterminée par la séquence de résidus de composés d'acides aminés. Et dans la plupart des cas, la chaîne polypeptidique, lors de la formation d'une protéine, se tord en une hélice dont les spires sont proches les unes des autres. En raison de la formation de composés d'hydrogène, il a une structure assez solide.

Graisses

Les graisses sont un autre exemple de matière organique. Une personne connaît de nombreux types de graisses : Beurre, boeuf et graisse de poisson, les huiles végétales. En grande quantité, des graisses se forment dans les graines des plantes. Si une graine de tournesol épluchée est placée sur une feuille de papier et pressée, une tache huileuse restera sur la feuille.

Les glucides

Les glucides ne sont pas moins importants dans la faune. On les trouve dans tous les organes de la plante. Les glucides comprennent le sucre, l'amidon et les fibres. Ils sont riches en tubercules de pomme de terre, fruits de banane. Il est très facile de détecter l'amidon dans les pommes de terre. Lorsqu'il réagit avec l'iode, ce glucide se transforme en Couleur bleue. Vous pouvez le vérifier en déposant un peu d'iode sur une tranche de pomme de terre.

Les sucres sont également faciles à repérer - ils ont tous un goût sucré. De nombreux glucides de cette classe se trouvent dans les fruits du raisin, des pastèques, des melons et des pommiers. Ce sont des exemples de substances organiques qui sont également produites dans conditions artificielles. Par exemple, le sucre est extrait de la canne à sucre.

Comment se forment les glucides dans la nature ? par le plus exemple simple est le processus de la photosynthèse. Les glucides sont des substances organiques qui contiennent une chaîne de plusieurs atomes de carbone. Ils contiennent également plusieurs groupes hydroxyle. Lors de la photosynthèse, des sucres inorganiques se forment à partir de monoxyde de carbone et de soufre.

Cellulose

La fibre est un autre exemple de matière organique. La majeure partie se trouve dans les graines de coton, ainsi que dans les tiges des plantes et leurs feuilles. La fibre est constituée de polymères linéaires, son poids moléculaire varie de 500 000 à 2 millions.

Dans sa forme pure, c'est une substance qui n'a ni odeur, ni goût, ni couleur. Il est utilisé dans la fabrication de films photographiques, de cellophane, d'explosifs. Dans le corps humain, les fibres ne sont pas absorbées, mais elles font partie intégrante de l'alimentation, car elles stimulent le travail de l'estomac et des intestins.

Substances organiques et inorganiques

Vous pouvez donner de nombreux exemples de la formation d'éléments organiques et d'autres proviennent toujours de minéraux - inanimés qui se forment dans les profondeurs de la terre. Ils font également partie de diverses roches.

À vivo substances inorganiques formé lors du processus de destruction de minéraux ou de substances organiques. D'autre part, les substances organiques sont constamment formées à partir de minéraux. Par exemple, les plantes absorbent l'eau contenant des composés dissous, qui passent ensuite d'une catégorie à une autre. Les organismes vivants utilisent principalement la matière organique pour se nourrir.

Causes de la diversité

Souvent, les écoliers ou les étudiants doivent répondre à la question de savoir quelles sont les raisons de la diversité des substances organiques. Le facteur principal est que les atomes de carbone sont interconnectés à l'aide de deux types de liaisons - simples et multiples. Ils peuvent également former des chaînes. Une autre raison est la variété des différents éléments chimiques qui sont inclus dans la matière organique. De plus, la diversité est également due à l'allotropie - le phénomène de l'existence d'un même élément dans divers composés.

Comment se forment les substances inorganiques ? Les substances organiques naturelles et synthétiques et leurs exemples sont étudiés aussi bien au lycée que dans l'enseignement supérieur spécialisé. les établissements d'enseignement. La formation de substances inorganiques n'est pas un processus aussi complexe que la formation de protéines ou de glucides. Par exemple, les gens extraient de la soude des lacs de soude depuis des temps immémoriaux. En 1791, le chimiste Nicolas Leblanc propose de le synthétiser en laboratoire à l'aide de craie, de sel et d'acide sulfurique. Il était une fois, le soda, que tout le monde connaît aujourd'hui, était un produit assez cher. Pour l'expérience, il a fallu allumer sel de table avec de l'acide, puis le sulfate résultant est calciné avec du calcaire et du charbon de bois.

Un autre est le permanganate de potassium ou le permanganate de potassium. Cette substance est obtenue dans des conditions industrielles. Le processus de formation consiste en l'électrolyse d'une solution d'hydroxyde de potassium et d'une anode de manganèse. Dans ce cas, l'anode se dissout progressivement avec la formation d'une solution violet- c'est le permanganate de potassium bien connu.