Органска једињења. Класе органских једињења

Све супстанце које садрже атом угљеника, поред карбоната, карбида, цијанида, тиоцијаната и карбонска киселина су органска једињења. То значи да их могу створити живи организми од атома угљеника ензиматским или другим реакцијама. Данас, многи органска материја Можете синтетизовати умјетно, што вам омогућава да развијете медицину и фармакологију, као и да створите полимерне и композитне материјале високе чврстоће.

Класификација органских једињења

Органска једињења су најбројнија класа супстанци. Постоји око 20 врста супстанци. Они се разликују по хемијским својствима, различитим физичким квалитетима. Њихова тачка топљења, маса, испарљивост и растворљивост, као и агрегатно стање под нормалним условима су такође различити. Међу њима су:

• угљоводоници (алкани, алкини, алкени, алкадиени, циклоалкани, ароматични угљоводоници) ;
• алдехиди;
• кетони;
• алкохоли (диатомски, монохидрични, полихидрични);
• етери;
• естери;
• карбоксилне киселине;
• амини;
• амино киселине;
• угљени хидрати;
• масти;
• веверице;
• биополимери и синтетички полимери.

Ова класификација одражава карактеристике хемијске структуре и присуство специфичних атомских група које одређују разлику у својствима супстанце. Генерално, класификација заснована на конфигурацији угљеничног скелета, која не узима у обзир особитости хемијских интеракција, изгледа другачије. Према његовим одредбама органска једињења се деле на:

• алифатска једињења;
• ароматичне супстанце;
• хетероцикличне супстанце.

Дата класе органских једињења могу имати изомере у различитим групама супстанци. Својства изомера су различита, мада њихов атомски састав може бити исти. Ово произилази из одредби А. М. Бутлерова. Такође, теорија о структури органских једињења је основа за вођење свих истраживања у органској хемији. Она се ставља на исти ниво као Менделејев периодични закон.

Теорија структуре органских једињења

Концепт хемијске структуре је увео А. М. Бутлеров. Појавила се у историји хемије 19. септембра 1861. године. Раније су у науци постојала различита мишљења, а неки научници су у потпуности порицали присуство молекула и атома. Дакле, у органској и неорганској хемији није било реда. Штавише, није било закона по којима је било могуће судити о својствима одређених супстанци. Било је и једињења која су са истим саставом показала различита својства.

Изјаве А. М. Бутлерова увелико су водиле развој хемије у правом смјеру и створиле најјачи темељ за то. Кроз њега је било могуће систематизовати акумулиране чињенице, наиме, хемијске или физичке особине одређених супстанци, обрасце њиховог уласка у реакције, и тако даље. Чак је и предвиђање начина добијања једињења и присуство неких заједничких својстава омогућено овом теоријом. И најважније, А. М. Бутлеров је показао да се структура молекула супстанце може објаснити електричним интеракцијама.

Логика теорије о структури органских супстанци

Од 1861. године, у хемији, многи су одбацили постојање атома или молекула, теорија органских једињења је постала револуционарни предлог за научни свет. Будући да се сам М. Бутлеров бави само материјалистичким закључцима, успио је да побије филозофске идеје о органској материји.

Он је био у стању да покаже да се молекуларна структура може емпиријски препознати кроз хемијске реакције. На пример, састав угљених хидрата може се утврдити сагоревањем одређене количине и бројењем воде и произведеног угљен-диоксида. Количина азота у молекулу амина се такође израчунава сагоревањем мерењем запремине гасова и ослобађањем хемијске количине молекулског азота.

Ако размотримо Бутлеровљеве процене о хемијској структури, која зависи од структуре, у супротном смеру, онда се сугерише нови закључак. Наиме: познавање хемијске структуре и састава супстанце може емпиријски преузети његова својства. Али најважније, Бутлеров је објаснио да у органској материји постоји огромна количина супстанци које показују различита својства, али имају исти састав.

Опште одредбе теорије

Узимајући у обзир и истражујући органска једињења, Бутлеров А.М. је извео неке од најважнијих законитости. Он их је комбиновао у теорије теорије која објашњава структуру хемикалија органског порекла. Одредбе теорије су следеће:

• у органским молекулима, атоми су међусобно повезани у строго дефинисаној секвенци, која зависи од валенције;
• хемијска структура је директни поредак у коме су спојени атоми у органским молекулима;
• хемијска структура одређује присуство својстава органског једињења;
• У зависности од структуре молекула истог квантитативног састава, могу се појавити различита својства супстанце;
• Све атомске групе укључене у формирање хемијског једињења имају међусобни утицај.

Све класе органских једињења се граде према принципима ове теорије. Након постављања темеља, Бутлеров А.М. је био у стању да прошири хемију као поље науке. Он је објаснио да због чињенице да у органским супстанцама угљеник показује валенцију која је једнака четири, изазива се разноликост ових једињења. Присуство групе активних атомских група одређује припадност неке супстанце одређеној класи. И управо због присуства специфичних атомских група (радикала) појављују се физичке и хемијске особине.

Угљоводоници и њихови деривати

Ова органска једињења угљеника и водоника су најједноставнија у саставу међу свим супстанцама из групе. Представљене су подкласом алкана и циклоалкана (засићених угљоводоника), алкена, алкадиена и алкатриена, алкина (незасићених угљоводоника), као и подкласа ароматичних супстанци. У алканима, сви атоми угљеника су повезани само једном Ц-Ц везом, због чега ниједан Х атом не може бити уграђен у угљоводоничну композицију.

У незасићеним угљоводоницима, водоник може бити уграђен на место присуства двоструке везе Ц = Ц. Такође, веза Ц-Ц може бити трострука (алкин). Ово омогућава овим супстанцама да уђу у многе реакције повезане са редукцијом или додавањем радикала. Све друге супстанце за практичност проучавања њихове способности да реагују сматрају се дериватима једне од класа угљоводоника.

Алкохоли

Алкохоли се називају сложенијим органским хемикалијама од угљоводоника. Синтетизирају се као резултат протока ензимских реакција у живим станицама. Најтипичнији пример је синтеза етанола из глукозе ферментацијом.

У индустрији, алкохоли се добијају из халогених деривата угљоводоника. Као резултат супституције атома халогена за хидроксилну групу, формирају се алкохоли. Монохидрични алкохоли садрже само једну хидроксилну групу, полихидричне - две или више. Пример дихидричног алкохола је етилен гликол. Поливалентни алкохол је глицерин. Општа формула алкохола је Р-ОХ (Р је угљенични ланац).

Алдехиди и кетони

Пошто алкохоли улазе у реакције органских једињења повезаних са уклањањем водоника из алкохолне (хидроксилне) групе, двострука веза између кисеоника и угљеника се затвара. Ако ова реакција прође кроз алкохолну групу која се налази на терминалном атому угљеника, онда се алдехид формира као резултат тога. Ако се атом угљеника са алкохолом не налази на крају угљеничног ланца, онда је резултат реакције дехидрације производња кетона. Општа формула кетона је Р-ЦО-Р, алдехид Р-ЦОХ (Р је угљоводонични радикал ланца).

Етери (једноставни и сложени)

Хемијска структура органских једињења ове класе је компликована. Етери сматрају се производима реакције између два молекула алкохола. Када се из њих уклони вода, формира се једињење РОР узорка. Механизам реакције: уклањање протона водоника из једног алкохола и хидроксилне групе из другог алкохола.

Естри су продукти реакције између алкохола и органске карбоксилне киселине. Реакциони механизам: елиминација воде из алкохолних и карбоксилних група оба молекула. Водоник се одцепи од киселине (хидроксилном групом), а сама ОХ група се одваја од алкохола. Добијено једињење је приказано као Р-ЦО-ОР, где је буква Р означена радикалима - преосталим деловима ланца угљеника.

Карбоксилне киселине и амини

Карбоксилне киселине су специјалне супстанце које играју важну улогу у функционисању ћелије. Хемијска структура органских једињења је: угљоводонични радикал (Р) са везаном карбоксилном групом (-ЦООХ). Карбоксилна група може бити лоцирана само на екстремном атому угљеника, јер је валенца Ц у групи (-ЦООХ) 4.

Амини су једноставнија једињења која се добијају из угљоводоника. Овде, на било ком атому угљеника, налази се амински радикал (-НХ2). Постоје примарни амини у којима је група (-НХ2) везана за један угљеник (општа формула је Р-НХ2). У секундарним аминима, азот се комбинује са два атома угљеника (формула: Р-НХ-Р). У терцијарним аминима, азот је повезан са три атома угљеника (Р3Н), где је п радикал, угљенични ланац.

Аминокиселине

Аминокиселине су комплексна једињења која показују својства амина и киселина органског порекла. Има их неколико типова, у зависности од локације аминске групе у односу на карбоксил. Најважније алфа-амино киселине. Овде је аминска група лоцирана на атому угљеника за који је везан карбоксил. Ово вам омогућава да створите пептидну везу и синтетизујете протеине.

Угљени хидрати и масти

Угљени хидрати су алдехидни алкохоли или кетоспирити. То су једињења са линеарном или цикличном структуром, као и полимери (скроб, целулоза, итд.). Њихова најважнија улога у ћелији је структурна и енергетска. Масти, односно липиди, обављају исту функцију, укључене само у друге биохемијске процесе. У погледу хемијске структуре, маст је естар органских киселина и глицерина.