Toate substanțele care conțin un atom de carbon, pe lângă carbonați, carburi, cianuri, tiocianați și acid carbonic, sunt compuși organici. Aceasta înseamnă că acestea pot fi create de organismele vii din atomi de carbon prin reacții enzimatice sau de altă natură. Astăzi, multe substanțe organice pot fi sintetizate artificial, ceea ce permite dezvoltarea medicinei și a farmacologiei, precum și crearea de polimeri și materiale compozite de înaltă rezistență.

Clasificarea compușilor organici

Compușii organici sunt cea mai numeroasă clasă de substanțe. Există aproximativ 20 de tipuri de substanțe aici. Ele sunt diferite în proprietăți chimice, diferă calitati fizice. Punctul lor de topire, masa, volatilitatea și solubilitatea, precum și starea de agregareîn condiții normale sunt și ele diferite. Printre ei:

  • hidrocarburi (alcani, alchine, alchene, alcadiene, cicloalcani, hidrocarburi aromatice);
  • aldehide;
  • cetone;
  • alcooli (dihidric, monohidroxilic, polihidroxilic);
  • eteri;
  • esteri;
  • acizi carboxilici;
  • amine;
  • aminoacizi;
  • carbohidrați;
  • grăsimi;
  • proteine;
  • biopolimeri și polimeri sintetici.

Această clasificare reflectă caracteristicile structurii chimice și prezența unor grupuri atomice specifice care determină diferența de proprietăți ale unei substanțe. V vedere generala clasificarea, care se bazează pe configurația scheletului de carbon, care nu ține cont de particularitățile interacțiunilor chimice, arată diferit. Conform prevederilor sale, compușii organici se împart în:

  • compuși alifatici;
  • substanțe aromatice;
  • compuși heterociclici.

Aceste clase de compuși organici pot avea izomeri în grupuri diferite substante. Proprietățile izomerilor sunt diferite, deși compoziția lor atomică poate fi aceeași. Aceasta rezultă din prevederile stabilite de A. M. Butlerov. De asemenea, teoria structurii compușilor organici este baza călăuzitoare pentru toate cercetările în chimia organică. Este pus la același nivel cu Legea periodică a lui Mendeleev.

Însuși conceptul de structură chimică a fost introdus de A. M. Butlerov. În istoria chimiei, a apărut la 19 septembrie 1861. Anterior, în știință existau opinii diferite, iar unii oameni de știință au negat complet existența moleculelor și a atomilor. Prin urmare, în organic și Chimie anorganică nu era nici o ordine. Mai mult, nu existau regularități prin care să fie posibil să se judece proprietățile unor substanțe specifice. În același timp, au existat și compuși care, cu aceeași compoziție, au arătat proprietăți diferite.

Declarațiile lui A. M. Butlerov au îndreptat în multe feluri dezvoltarea chimiei în direcția corectă și au creat o bază solidă pentru aceasta. Prin intermediul ei s-a putut sistematiza faptele acumulate și anume, chimice sau proprietăți fizice anumite substanțe, tiparele intrării lor în reacții și așa mai departe. Chiar și predicția modalităților de obținere a compușilor și prezența unora proprietăți comune posibilă prin această teorie. Și cel mai important, A. M. Butlerov a arătat că structura unei molecule de substanță poate fi explicată în termeni de interacțiuni electrice.

Logica teoriei structurii substanțelor organice

Deoarece înainte de 1861 mulți în chimie au respins existența unui atom sau a unei molecule, teoria compușilor organici a devenit o propunere revoluționară pentru lumea științifică. Și întrucât A. M. Butlerov însuși pornește numai din concluzii materialiste, el a reușit să infirme ideile filozofice despre materia organică.

A reușit să arate asta structura moleculara poate fi recunoscut empiric prin reacții chimice. De exemplu, compoziția oricărui carbohidrat poate fi determinată prin arderea unei anumite cantități din acesta și numărând apa și dioxidul de carbon rezultat. Cantitatea de azot din molecula de amină se calculează și în timpul arderii prin măsurarea volumului de gaze și eliberarea cantității chimice de azot molecular.

Dacă luăm în considerare judecățile lui Butlerov despre structura chimică, care depinde de structură, în direcția opusă, atunci se sugerează o nouă concluzie. Și anume: cunoscând structura chimică și compoziția unei substanțe, se pot presupune empiric proprietățile acesteia. Dar, cel mai important, Butlerov a explicat că se găsește în organic o cantitate mare substanțe care prezintă proprietăți diferite, dar au aceeași compoziție.

Prevederi generale ale teoriei

Luând în considerare și investigând compușii organici, A. M. Butlerov a dedus unele dintre cele mai importante modele. El le-a combinat în prevederile teoriei care explică structura substanțe chimice origine organică. Prevederile teoriei sunt următoarele:

  • în molecule materie organică atomii sunt interconectați într-o secvență strict definită, care depinde de valență;
  • structura chimică este ordinea directă conform căreia atomii sunt legați în molecule organice;
  • structura chimică determină prezența proprietăților unui compus organic;
  • în funcție de structura moleculelor cu aceeași compoziție cantitativă pot apărea proprietăți diferite ale substanței;
  • toate grupările atomice implicate în formarea unui compus chimic au o influență reciprocă reciprocă.

Toate clasele de compuși organici sunt construite conform principiilor acestei teorii. După ce a pus bazele, A. M. Butlerov a reușit să extindă chimia ca domeniu al științei. El a explicat că datorită faptului că carbonul prezintă o valență de patru în substanțele organice, se determină varietatea acestor compuși. Prezența multor grupări atomice active determină dacă o substanță aparține unei anumite clase. Și tocmai datorită prezenței unor grupări atomice specifice (radicalii) apar proprietățile fizice și chimice.

Hidrocarburi și derivații lor

Acești compuși organici de carbon și hidrogen sunt cei mai simpli ca compoziție dintre toate substanțele grupului. Sunt reprezentați de o subclasă de alcani și cicloalcani (hidrocarburi saturate), alchene, alcadiene și alcatriene, alchine (hidrocarburi nesaturate), precum și o subclasă de substanțe aromatice. În alcani, toți atomii de carbon sunt legați doar de unul singur Conexiune C-C yu, din cauza căruia nici un atom de H nu poate fi încorporat în compoziția hidrocarburii.

În hidrocarburile nesaturate, hidrogenul poate fi încorporat la locul dublei legături C=C. De asemenea, legătura C-C poate fi triplă (alchine). Acest lucru permite acestor substanțe să intre în multe reacții asociate cu reducerea sau adăugarea radicalilor. Toate celelalte substanțe, pentru comoditatea studierii capacității lor de a intra în reacții, sunt considerate derivați ai uneia dintre clasele de hidrocarburi.

Alcoolii

Alcoolurile sunt mai complexe decât hidrocarburile organice. compuși chimici. Ele sunt sintetizate ca rezultat al reacțiilor enzimatice din celulele vii. Cel mai tipic exemplu este sinteza etanolului din glucoză ca rezultat al fermentației.

În industrie, alcoolii se obțin din derivații de halogen ai hidrocarburilor. Ca rezultat al înlocuirii unui atom de halogen cu o grupare hidroxil, se formează alcooli. Alcoolii monohidric conțin o singură grupare hidroxil, polihidroxilic - două sau mai multe. Un exemplu alcool dihidroxilic este etilenglicol. Alcoolul polihidric este glicerolul. Formula generală a alcoolilor este R-OH (R este un lanț de carbon).

Aldehide și cetone

După ce alcoolii intră în reacții ale compușilor organici asociate cu eliminarea hidrogenului din grupul alcool (hidroxil), o legătură dublă între oxigen și carbon se închide. Dacă această reacție are loc la grupul alcool situat la atomul de carbon terminal, atunci ca urmare a acesteia se formează o aldehidă. Dacă atomul de carbon cu alcool nu este situat la capătul lanțului de carbon, atunci rezultatul reacției de deshidratare este producerea unei cetone. Formula generală a cetonelor este R-CO-R, aldehidele R-COH (R este radicalul de hidrocarbură al lanțului).

Esteri (simpli și complexi)

Structura chimică a compușilor organici din această clasă este complicată. Eterii sunt considerați produse de reacție între două molecule de alcool. Când apa este separată de ele, se formează un compus proba R-O-R. Mecanism de reacție: eliminarea unui proton de hidrogen dintr-un alcool și a unei grupări hidroxil dintr-un alt alcool.

Esterii sunt produși de reacție între un alcool și un acid carboxilic organic. Mecanism de reacție: eliminarea apei din grupele alcool și carbon ale ambelor molecule. Hidrogenul este separat de acid (de-a lungul grupării hidroxil), iar gruparea OH în sine este separată de alcool. Compusul rezultat este descris ca R-CO-O-R, unde fagul R denotă radicali - restul lanțului de carbon.

Acizi carboxilici și amine

Acizii carboxilici sunt numiți substanțe speciale care joacă un rol important în funcționarea celulei. Structura chimică a compușilor organici este următoarea: un radical de hidrocarbură (R) cu o grupare carboxil (-COOH) atașată la acesta. Gruparea carboxil poate fi localizată numai la atomul de carbon extrem, deoarece valența C în grupa (-COOH) este 4.

Aminele sunt compuși mai simpli care sunt derivați ai hidrocarburilor. Aici, orice atom de carbon are un radical amină (-NH2). Există amine primare în care gruparea (-NH2) este atașată la un carbon (formula generală R-NH2). În aminele secundare, azotul se combină cu doi atomi de carbon (formula R-NH-R). Aminele terțiare au azot atașat la trei atomi de carbon (R3N), unde p este un radical, un lanț de carbon.

Aminoacizi

Aminoacizii sunt compuși complecși care prezintă atât proprietățile aminelor, cât și ale acizilor de origine organică. Există mai multe tipuri de ele, în funcție de localizarea grupării amină în raport cu gruparea carboxil. Alfa aminoacizii sunt cei mai importanți. Aici gruparea amină este situată la atomul de carbon de care este atașată gruparea carboxil. Acest lucru vă permite să creați o legătură peptidică și să sintetizați proteine.

Carbohidrați și grăsimi

Carbohidrații sunt alcooli aldehidici sau cetoalcooli. Aceștia sunt compuși cu o structură liniară sau ciclică, precum și polimeri (amidon, celuloză și altele). Al lor rol esentialîn celulă - structurale și energetice. Grăsimile, sau mai degrabă lipidele, îndeplinesc aceleași funcții, doar că participă la alte procese biochimice. Din punct de vedere chimic, grăsimea este un ester al acizilor organici și al glicerolului.

Substanțe organice, compuși organici - o clasă de compuși care includ carbon (cu excepția carburilor, acidului carbonic, carbonaților, oxizilor de carbon și cianurilor). Compușii organici sunt de obicei construiți din lanțuri de atomi de carbon legați între ele prin legături covalente și diferiți substituenți atașați la acești atomi de carbon.

Chimia organică este o știință care studiază compoziția, structura, proprietățile fizice și chimice ale substanțelor organice.

Substantele organice se numesc substante ale caror molecule constau din carbon, hidrogen, oxigen, azot, sulf si alte elemente si contin in lor. compus din C-Cși Conexiune S-N. Mai mult, prezența acestuia din urmă este obligatorie.
Substanțele organice sunt cunoscute omenirii încă din cele mai vechi timpuri. Ca știință independentă, chimia organică a apărut numai în începutul XIX secol. În 1827 Omul de știință suedez J.J. Berzelius a publicat primul manual despre substanțele organice. El a fost un adept al teoriei la modă a vitalismului, care susținea că substanțele organice se formează numai în organismele vii sub influența unei „forțe vitale” speciale.
Cu toate acestea, nu toți oamenii de știință chimiști au aderat la opinii vitaliste. Deci în 1782. K.V.Scheele, încălzind un amestec de amoniac, dioxid de carbon și cărbune, a obținut acid cianhidric, care este foarte comun în lumea plantelor. În 1824-28. F. Wehler a obţinut acid oxalic şi uree prin sinteză chimică.
Sens special pentru dezmințirea definitivă a teoriei vitalismului sintezele diferitelor substanțe organice efectuate până la începutul anilor 60 au avut. În 1842 N.I. Zinin a primit anilină, în 1845. A. Kolbe - acid acetic, în 1854. M. Berthelot a dezvoltat o metodă de obținere a grăsimilor sintetice, iar în 1861. A.M. Butlerov a sintetizat o substanță zaharoasă.

Odată cu prăbușirea teoriei vitalismului, linia care separa substanțele organice de cele anorganice a fost ștearsă. Și totuși, substanțele organice sunt caracterizate printr-o serie caracteristici specifice. În primul rând, numărul lor ar trebui să le fie atribuit. În prezent, peste 10 milioane de substanțe sunt cunoscute omenirii, dintre care aproximativ 70% sunt organice.

Principalele motive ale abundenței substanțelor organice sunt fenomenele de omologie și izomerie.
Omologia este fenomenul de existență a unui număr de substanțe care au aceeași compoziție calitativă, o structură asemănătoare și diferă ca compoziție cantitativă prin una sau mai multe grupe CH2, numită diferență omologică.

Izomeria este un fenomen al existenței unui număr de substanțe care au aceeași compoziție calitativă și cantitativă, dar o structură diferită a moleculelor, prezentând proprietăți fizice și activitate chimică diferite.

Moleculele de substanțe organice constau în principal din atomi nemetalici legați prin legături covalente slab polare. Prin urmare, în funcție de numărul de atomi de carbon din moleculă, aceștia sunt gazoase, lichide sau solide cu punct de topire scăzut. În plus, moleculele organice conțin de obicei atomi de carbon și hidrogen într-o formă neoxidată sau ușor oxidată, deci sunt ușor oxidate cu eliberarea unei cantități mari de căldură, ceea ce duce la aprindere.

Există mai multe definiții ale substanțelor organice, cum diferă de un alt grup de compuși - anorganici. Una dintre cele mai comune explicații vine de la denumirea de „hidrocarburi”. Într-adevăr, în centrul tuturor moleculelor organice se află lanțuri de atomi de carbon legați de hidrogen. Există și alte elemente care au primit denumirea de „organogenic”.

Chimie organică înainte de descoperirea ureei

Din cele mai vechi timpuri, oamenii au folosit multe substanțe și minerale naturale: sulf, aur, minereu de fier și cupru, sare de masă. De-a lungul existenței științei – din cele mai vechi timpuri până la primele jumătatea anului XIX secolul - oamenii de știință nu au putut dovedi legătura dintre viață și natura neînsuflețită la nivelul structurii microscopice (atomi, molecule). Se credea că substanțele organice își datorează aspectul miticului vitalitate- vitalism. A existat un mit despre posibilitatea de a crește un „homunculus” de omuleț. Pentru a face acest lucru, a fost necesar să puneți diferite produse reziduale într-un butoi, să așteptați un anumit timp până când s-a născut forța vitală.

O lovitură zdrobitoare adusă vitalismului a fost adusă de munca lui Weller, care a sintetizat substanța organică uree din componente anorganice. Deci s-a dovedit că nu există forță de viață, natura este una, organismele și compușii anorganici sunt formați din atomi ai acelorași elemente. Compoziția ureei era cunoscută chiar înainte de lucrările lui Weller; studiul acestui compus nu a fost dificil în acei ani. Remarcabil a fost însuși faptul de a obține o substanță caracteristică metabolismului în afara corpului unui animal sau al unei persoane.

Teoria lui A. M. Butlerov

Rolul școlii ruse de chimiști în dezvoltarea științei care studiază substanțele organice este mare. Epoci întregi în dezvoltarea sintezei organice sunt asociate cu numele lui Butlerov, Markovnikov, Zelinsky, Lebedev. Fondatorul teoriei structurii compușilor este A. M. Butlerov. Celebrul chimist din anii 60 ai secolului al XIX-lea a explicat compoziția substanțelor organice, motivele diversității structurii lor, a dezvăluit relația care există între compoziția, structura și proprietățile substanțelor.

Pe baza concluziilor lui Butlerov, a fost posibil nu numai sistematizarea cunoștințelor despre compușii organici deja existenți. A devenit posibil să se prezică proprietăți care nu sunt încă cunoscută științei substanțe, creați scheme tehnologice pentru producerea lor în condiţii industriale. Multe dintre ideile chimiștilor organici de top sunt puse în aplicare pe deplin astăzi.

Când hidrocarburile sunt oxidate, se obțin substanțe organice noi - reprezentanți ai altor clase (aldehide, cetone, alcooli, acizi carboxilici). De exemplu, volume mari de acetilenă sunt folosite pentru a produce acid acetic. O parte din acest produs de reacție este consumată în continuare pentru a obține fibre sintetice. O soluție acidă (9% și 6%) este în fiecare casă - acesta este oțet obișnuit. Oxidarea substanțelor organice servește ca bază pentru obținerea unui număr foarte mare de compuși de importanță industrială, agricolă și medicală.

hidrocarburi aromatice

Aromaticitatea în moleculele organice este prezența unuia sau mai multor nuclee de benzen. Un lanț de 6 atomi de carbon se închide într-un inel, în el apare o legătură conjugată, astfel încât proprietățile unor astfel de hidrocarburi nu sunt similare cu alte hidrocarburi.

Hidrocarburile aromatice (sau arenele) sunt de mare importanță practică. Multe dintre ele sunt utilizate pe scară largă: benzen, toluen, xilen. Sunt folosiți ca solvenți și materii prime pentru producerea de medicamente, coloranți, cauciuc, cauciuc și alte produse de sinteză organică.

Compușii oxigenului

Atomii de oxigen sunt prezenți într-un grup mare de substanțe organice. Ele fac parte din partea cea mai activă a moleculei, grupa sa funcțională. Alcoolii conțin una sau mai multe specii hidroxil -OH. Exemple de alcooli: metanol, etanol, glicerina. În acizii carboxilici, există o altă particulă funcțională - carboxil (-COOOH).

Alți compuși organici care conțin oxigen sunt aldehidele și cetonele. Acizi carboxilici, alcooli și aldehide cantitati mari prezente în diferite organe ale plantelor. Pot fi surse de obținere a produselor naturale (acid acetic, alcool etilic, mentol).

Grăsimile sunt compuși ai acizilor carboxilici și ai alcoolului trihidroxilic glicerol. Pe lângă alcoolii și acizii liniari, există compuși organici cu un inel benzenic și o grupare funcțională. Exemple de alcooli aromatici: fenol, toluen.

Carbohidrați

Cele mai importante substanțe organice ale organismului care alcătuiesc celulele sunt proteinele, enzimele, acizii nucleici, carbohidrații și grăsimile (lipide). carbohidrați simpli monozaharide - se gasesc in celule sub forma de riboza, dezoxiriboza, fructoza si glucoza. Ultimul carbohidrat din această listă scurtă este principala substanță a metabolismului în celule. Riboza și deoxiriboza sunt constituenți ai acizilor ribonucleici și dezoxiribonucleici (ARN și ADN).

Când moleculele de glucoză sunt descompuse, energia necesară vieții este eliberată. În primul rând, este stocat în formarea unui fel de transfer de energie - acid adenozin trifosforic (ATP). Această substanță este transportată de sânge, livrat către țesuturi și celule. Odată cu scindarea succesivă a trei resturi de acid fosforic din adenozină, se eliberează energie.

Grasimi

Lipidele sunt substanțe ale organismelor vii care au proprietăți specifice. Nu se dizolvă în apă, sunt particule hidrofobe. Semințele și fructele unor plante, țesutul nervos, ficatul, rinichii, sângele animalelor și oamenilor sunt deosebit de bogate în substanțe din această clasă.

Pielea umană și animală conține multe glande sebacee mici. Secretul secretat de ei este afișat pe suprafața corpului, îl lubrifiază, îl protejează de pierderea umidității și de pătrunderea microbilor. Stratul de țesut adipos subcutanat protejează împotriva deteriorării organe interne servește drept rezervă.

Veverițe

Proteinele alcătuiesc mai mult de jumătate din toate substanțele organice ale celulei, în unele țesuturi conținutul lor ajunge la 80%. Toate tipurile de proteine ​​se caracterizează prin greutăți moleculare mari, prezența structurilor primare, secundare, terțiare și cuaternare. Când sunt încălzite, acestea sunt distruse - are loc denaturarea. Structura primară este un lanț imens de aminoacizi pentru microcosmos. Sub acţiunea unor enzime specifice sistem digestiv animale și oameni, macromolecula proteică se va descompune în părțile sale constitutive. Ele pătrund în celule, unde are loc sinteza substanțelor organice - alte proteine ​​specifice fiecărei ființe vii.

Enzimele și rolul lor

Reacțiile în celulă se desfășoară cu o viteză dificil de realizat în condiții industriale, datorită catalizatorilor - enzime. Există enzime care acționează doar asupra proteinelor - lipaze. Hidroliza amidonului are loc cu participarea amilazei. Lipazele sunt necesare pentru a descompune grăsimile în părțile lor constitutive. Procesele care implică enzime apar în toate organismele vii. Dacă o persoană nu are nicio enzimă în celule, atunci acest lucru afectează metabolismul, în general, sănătatea.

Acizi nucleici

Substanțele, descoperite mai întâi și izolate din nucleele celulare, îndeplinesc funcția de transmitere a trăsăturilor ereditare. Cantitatea principală de ADN este conținută în cromozomi, iar moleculele de ARN sunt localizate în citoplasmă. Odată cu reduplicarea (dublarea) ADN-ului, devine posibilă transferarea informațiilor ereditare către celulele germinale - gameți. Când se unesc organism nou primește material genetic de la părinți.

Inițial, a fost numită chimia substanțelor obținute din organisme ale plantelor și animalelor. Omenirea a fost familiarizată cu astfel de substanțe din cele mai vechi timpuri. Oamenii știau să obțină oțet din vinul acru și uleiuri esențiale din plante, să extragă zahăr din trestia de zahăr, să extragă coloranți naturali din organismele vegetale și animale.

Chimiștii au împărțit toate substanțele în funcție de sursa producției lor în minerale (anorganice), animale și vegetale (organice).

Multă vreme s-a crezut că, pentru a obține substanțe organice, este nevoie de o „forță vitală” specială - vis Vitalis, care acționează numai în organismele vii, iar chimiștii sunt capabili să izoleze doar substanțele organice din produse.

Chimist suedez, președinte al Academiei Regale de Științe Suedeze. Cercetare științifică acoperă toate problemele principale ale chimiei generale din prima jumătate a secolului al XIX-lea. S-a verificat și a dovedit experimental fiabilitatea legilor constanței compoziției și a raporturilor multiple în raport cu oxizii anorganici și compușii organici. Definit masă atomică 45 element chimic. Introdus denumiri moderne elemente chimiceși primele formule ale compușilor chimici.

Chimistul suedez J. J. Berzelius a definit chimia organică ca fiind chimia substanțelor vegetale sau animale formate sub influența „forței vieții”. Berzelius a fost cel care a introdus conceptele de substanțe organice și chimie organică.

Dezvoltarea chimiei a dus la acumularea unui număr mare de fapte și la prăbușirea doctrinei „forței vitale” – vitalism. Omul de știință german F. Wöhler a realizat în 1824 prima sinteză a substanțelor organice - a obținut acid oxalic prin interacțiunea a două substanțe anorganice - cianogen și apă:

N \u003d - C-C \u003d N + 4H 2 0 -> COOH + 2NH 3
UNSD
acid cianogen oxalic

Și în 1828, Wöhler, prin încălzirea unei soluții apoase de substanță anorganică cianat de amoniu, a obținut uree, un produs rezidual al organismelor animale:


Uimit de acest rezultat, Wöhler i-a scris lui Berzelius: „Trebuie să-ți spun că pot prepara uree fără a avea nevoie nici de un rinichi, nici de un corp animal în general...”

Wöhler Friedrich (1800--1882)

chimist german. Membru străin al Academiei de Științe din Sankt Petersburg (din 1853). Cercetările sale se concentrează atât pe chimia anorganică, cât și pe cea organică. A descoperit acidul cianic (1822), a primit aluminiu (1827), beriliu și ytriu (1828).

În anii care au urmat, geniale sinteze de aniline de G. Kolbe și E. Frankland (1842), grăsime de M. Berto (1854), substanțe zaharoase de A. Butlerov (1861), și altele au îngropat în cele din urmă mitul „ forta vitala."

A apărut definiția clasică a lui K. Schorlemmer, care nu și-a pierdut sensul nici mai mult de 120 de ani mai târziu:

„Chimia organică este chimia hidrocarburilor și a derivaților acestora, adică produsele formate atunci când hidrogenul este înlocuit cu alți atomi sau grupuri de atomi.”

Acum, chimia organică este cel mai adesea numită chimia compușilor de carbon. De ce, din peste o sută de elemente ale sistemului periodic al lui D. I. Mendeleev, natura a pus carbonul în baza tuturor viețuitoarelor? Răspunsul la această întrebare este ambiguu. Multe vor deveni clare pentru tine atunci când te gândești la structura atomului de carbon și vei înțelege cuvintele lui DI Mendeleev, pe care le-a spus în Fundamentele chimiei despre acest element minunat: „Carbonul apare în natură atât în ​​stare liberă, cât și în stare de legătură. , într-un foarte diferite formeși tipuri... Capacitatea atomilor de carbon de a se combina între ei și de a da particule complexe se manifestă în toți compușii de carbon... În niciunul dintre elemente... capacitatea de a complica este dezvoltată în aceeași măsură ca și în carbon. .. Nici o pereche de elemente nu formează atâția compuși ca carbonul și hidrogenul.

Numeroase legături ale atomilor de carbon între ei și cu atomi ai altor elemente (hidrogen, oxigen, azot, sulf, fosfor) care alcătuiesc substanțele organice pot fi distruse sub influența factori naturali. Prin urmare, carbonul face un ciclu continuu în natură: de la atmosferă (dioxid de carbon) la plante (fotosinteză), de la plante la organismele animale, de la viu la mort, de la mort la viu... (Fig. 1).

Substanțele organice au o serie de caracteristici care le deosebesc de substanțele anorganice:

1. Există puțin mai mult de 100 de mii de substanțe anorganice, în timp ce aproape 18 milioane sunt organice (Tabelul 1).


Orez. 1. Ciclul carbonului în natură

2. Compoziția tuturor substanțelor organice include carbon și hidrogen, astfel încât majoritatea sunt combustibile și, atunci când sunt arse, formează în mod necesar dioxid de carbon și apă.

3. Substanțele organice sunt construite mai complexe decât cele anorganice, iar multe dintre ele au o greutate moleculară uriașă, de exemplu, cele datorită cărora au loc procese de viață: proteine, grăsimi, carbohidrați, acizi nucleici etc.

4. Substantele organice pot fi dispuse in randuri asemanatoare ca compozitie, structura si proprietati - omologi.

O serie omoloagă este o serie de substanțe dispuse în ordinea crescătoare a maselor lor moleculare relative, asemănătoare ca structură și proprietăți chimice, unde fiecare membru diferă de cel anterior prin diferența omologică CH 2 .

Tabelul 1. Creșterea numărului de compuși organici cunoscuți

5. Pentru substanțele organice este caracteristică izomeria, ceea ce este foarte rar în rândul substanțelor anorganice. Amintiți-vă de exemplele de izomeri pe care le-ați întâlnit în clasa a IX-a. Care este motivul diferențelor de proprietăți ale izomerilor?

Izomerismul este un fenomen al existenței diferite substanțe- izomeri cu aceeași compoziție calitativă și cantitativă, adică aceeași formulă moleculară.

Cea mai mare generalizare a cunoștințelor despre substanțele anorganice este Legea periodică și Sistem periodic elemente ale lui D. I. Mendeleev. Pentru substanțele organice, analogia unei astfel de generalizări este teoria structurii compușilor organici de A. M. Butlerov. Amintește-ți ce a vrut să spună Butlerov structura chimica. Formulați principalele prevederi ale acestei teorii.

Pentru a caracteriza cantitativ capacitatea atomilor unui element chimic de a se combina cu un anumit număr de atomi ai altui element chimic în chimia anorganică, unde majoritatea substanțelor au o structură nemoleculară, se folosește conceptul de „stare de oxidare>>. În chimia organică, unde majoritatea compușilor au o structură moleculară, se folosește conceptul de „valență”. Amintiți-vă ce înseamnă aceste concepte, comparați-le.

Importanța chimiei organice în viața noastră este mare. În orice organism, în orice moment, au loc multe transformări ale unor substanțe organice în altele. Prin urmare, fără cunoștințe de chimie organică este imposibil de înțeles cum se realizează funcționarea sistemelor care formează un organism viu, adică este dificil de înțeles biologia și medicina.

Cu ajutorul sintezei organice se obțin o varietate de substanțe organice: fibre artificiale și sintetice, cauciucuri, materiale plastice, coloranți, pesticide (ce este?), vitamine sintetice, hormoni, medicamente etc.

Mulți produse moderne iar materialele de care nu ne putem lipsi sunt organice (Tabelul 2).

Conținutul lecției rezumatul lecției suport cadru prezentarea lecției metode accelerative tehnologii interactive Practică sarcini și exerciții ateliere de autoexaminare, instruiri, cazuri, quest-uri teme pentru acasă întrebări discuții întrebări retorice de la elevi Ilustrații audio, clipuri video și multimedia fotografii, imagini grafice, tabele, scheme umor, anecdote, glume, pilde cu benzi desenate, proverbe, cuvinte încrucișate, citate Suplimente rezumate articole jetoane pentru curioase cheat sheets manuale de bază și glosar suplimentar de termeni altele Îmbunătățirea manualelor și lecțiilorcorectarea erorilor din manual actualizarea unui fragment din manualul elementelor de inovare la lecție înlocuirea cunoștințelor învechite cu altele noi Doar pentru profesori lecții perfecte planul calendaristic pentru anul instrucțiuni programe de discuții Lecții integrate

După cum știți, toate substanțele pot fi împărțite în două mari categorii - minerale și organice. poate conduce un numar mare de exemple de substanțe anorganice sau minerale: sare, sodă, potasiu. Dar ce tipuri de conexiuni se încadrează în a doua categorie? Substanțele organice sunt prezente în orice organism viu.

Veverițe

Cel mai important exemplu de substanțe organice sunt proteinele. Acestea includ azot, hidrogen și oxigen. Pe lângă acestea, uneori, în unele proteine ​​se pot găsi și atomi de sulf.

Proteinele sunt printre cei mai importanți compuși organici și sunt cei mai des întâlniți în natură. Spre deosebire de alți compuși, proteinele au unele trăsături specifice. Principala lor proprietate este o greutate moleculară uriașă. De exemplu, greutatea moleculară a unui atom de alcool este de 46, benzenul este de 78, iar hemoglobina este de 152 000. În comparație cu moleculele altor substanțe, proteinele sunt adevărați giganți care conțin mii de atomi. Uneori, biologii le numesc macromolecule.

Proteinele sunt cele mai complexe dintre toate structurile organice. Ei aparțin clasei polimerilor. Dacă ne uităm la o moleculă de polimer la microscop, putem vedea că este un lanț format din mai multe structuri simple. Se numesc monomeri și se repetă de multe ori în polimeri.

Pe lângă proteine, există un număr mare de polimeri - cauciuc, celuloză, precum și amidon obișnuit. De asemenea, o mulțime de polimeri au fost creați de mâini umane - nailon, lavsan, polietilenă.

Formarea proteinelor

Cum se formează proteinele? Sunt un exemplu de substanțe organice a căror compoziție în organismele vii este determinată de codul genetic. În sinteza lor, în majoritatea covârșitoare a cazurilor, se folosesc diverse combinații.

De asemenea, noi aminoacizi pot fi formați deja atunci când proteina începe să funcționeze în celulă. În același timp, în el se găsesc doar alfa-aminoacizi. Structura primară a substanței descrise este determinată de secvența de reziduuri ale compușilor aminoacizi. Și în cele mai multe cazuri, lanțul polipeptidic, în timpul formării unei proteine, se răsucește într-o spirală, ale cărei spire sunt situate aproape una de alta. Ca urmare a formării compușilor cu hidrogen, are o structură destul de puternică.

Grasimi

Grăsimile sunt un alt exemplu de materie organică. O persoană cunoaște mai multe tipuri de grăsimi: unt, carne de vită și grăsime de pește, uleiuri vegetale. În cantități mari, grăsimile se formează în semințele plantelor. Dacă o sămânță de floarea soarelui decojită este așezată pe o foaie de hârtie și presată, pe foaie va rămâne o pată uleioasă.

Carbohidrați

Nu mai puțin importanți în viața sălbatică sunt carbohidrații. Se găsesc în toate organele plantelor. Carbohidrații includ zahăr, amidon și fibre. Sunt bogate în tuberculi de cartofi, fructe de banane. Este foarte ușor de detectat amidonul în cartofi. Când reacţionează cu iod, acest carbohidrat se transformă în culoarea albastra. Puteți verifica acest lucru picurând puțin iod pe o felie de cartofi.

Zaharurile sunt, de asemenea, ușor de observat - toate au gust dulce. Mulți carbohidrați din această clasă se găsesc în fructele de struguri, pepeni, pepeni, meri. Sunt exemple de substanțe organice care sunt, de asemenea, produse în condiții artificiale. De exemplu, zahărul este extras din trestia de zahăr.

Cum se formează carbohidrații în natură? cu cel mai mult exemplu simplu este procesul de fotosinteză. Carbohidrații sunt substanțe organice care conțin un lanț de mai mulți atomi de carbon. Ele conțin, de asemenea, mai multe grupări hidroxil. În timpul fotosintezei, zaharurile anorganice se formează din monoxid de carbon și sulf.

Celuloză

Fibra este un alt exemplu de materie organică. Cea mai mare parte se găsește în semințele de bumbac, precum și în tulpinile plantelor și frunzele acestora. Fibra este formată din polimeri liniari, greutatea sa moleculară variază de la 500 mii la 2 milioane.

În forma sa pură, este o substanță care nu are miros, gust și culoare. Este folosit la fabricarea foliei fotografice, celofan, explozivi. În corpul uman, fibrele nu sunt absorbite, dar sunt o parte necesară a dietei, deoarece stimulează activitatea stomacului și a intestinelor.

Substante organice si anorganice

Multe exemple de formare a celor organice și secunde provin întotdeauna din minerale - cele neînsuflețite care se formează în adâncurile pământului. De asemenea, fac parte din diferite roci.

V vivo substante anorganice formate în procesul de distrugere a mineralelor sau a substanțelor organice. Pe de altă parte, substanțele organice se formează în mod constant din minerale. De exemplu, plantele absorb apa cu compuși dizolvați în ea, care ulterior trec de la o categorie la alta. Organismele vii folosesc în principal materie organică pentru hrană.

Cauzele diversităţii

Adesea, școlarii sau elevii trebuie să răspundă la întrebarea care sunt motivele diversității substanțelor organice. Principalul factor este că atomii de carbon sunt interconectați folosind două tipuri de legături - simple și multiple. De asemenea, pot forma lanțuri. Un alt motiv este varietatea diferitelor elemente chimice care sunt incluse în materia organică. În plus, diversitatea se datorează și alotropiei - fenomenul existenței aceluiași element în diverși compuși.

Cum se formează substanțele anorganice? Substanțele organice naturale și sintetice și exemplele lor sunt studiate atât în ​​liceu, cât și în învățământul superior de specialitate. institutii de invatamant. Formarea substanțelor anorganice nu este un proces la fel de complex precum formarea proteinelor sau a carbohidraților. De exemplu, oamenii extrag sifon din lacurile de sifon din timpuri imemoriale. În 1791, chimistul Nicolas Leblanc a propus să-l sintetizeze în laborator folosind cretă, sare și acid sulfuric. Pe vremuri, sifonul, care este familiar tuturor astăzi, era un produs destul de scump. Pentru experiment, a fost necesar să se aprindă sare de masăîmpreună cu acid, iar apoi sulfatul rezultat este calcinat împreună cu calcar și cărbune.

Un altul este permanganatul de potasiu sau permanganatul de potasiu. Această substanță se obține în condiții industriale. Procesul de formare constă în electroliza unei soluții de hidroxid de potasiu și a unui anod de mangan. În acest caz, anodul se dizolvă treptat odată cu formarea unei soluții Violet- acesta este binecunoscutul permanganat de potasiu.