Органска материја. Органиц Цлассес

Постоји неколико дефиниција шта су органске супстанце, како се разликују од друге групе једињења - неорганска. Једно од најчешћих објашњења потиче од назива "угљиководици". Заиста, основа свих органских молекула су ланци угљеникових атома повезаних са водоником. Постоје и други елементи који се називају органогени.

Органска хемија пре открића уреје

Људи су одавно користили многе природне супстанце и минерале: сумпор, злато, гвожђе и бакарну руду, сол. За све време постојања науке - од античких времена до прве половине КСИКС века - научници нису могли да докажу везу између живе и неживе природе на нивоу микроскопске структуре (атома, молекула). Сматрало се да органске материје својом појавом дугују митској виталној сили - витализму. Постојао је мит о могућности подизања “хомунцулус” човека. За то је било потребно ставити различите отпадне производе у буре, сачекати одређено време док не настане животна сила.

Ударац који је задао витализам био је рад Веллера, који је синтетисао органску материју уреју из неорганских компоненти. Тако је доказано да не постоји виталност, природа је једна, организми и неорганска једињења су формирана од атома истих елемената. Састав уреје био је познат још пре рада Веллера, студирање овог једињења није било тешко у тим годинама. Изванредна је била чињеница да је добила супстанцу карактеристичну за метаболизам, изван тела животиње или особе.

Теорија А. М. Бутлеров

Улога руске школе хемичара у формирању науке о проучавању органске материје је велика. Имена Бутлеров, Марковников, Зелински, Лебедев су повезана са целим епохама у развоју органске синтезе. Оснивач теорије структуре једињења је А. М. Бутлеров. Чувени хемичар 60-тих година КСИКС века објаснио је састав органских супстанци, узроке разноврсности њихове структуре, открио однос који постоји између састава, структуре и својстава супстанци.

На основу налаза Бутлерова, било је могуће не само систематизовати знање о већ постојећим органским једињењима. Сада је могуће предвидети својства супстанци које још нису познате науци, створити технолошке шеме за њихову производњу у индустријским условима. Многе идеје водећих органских хемичара данас су у потпуности реализоване.

На основу коке, угаљ, Природни гас и нафтне сировине у индустрији примају веома много врста производа. Масовна производња вештачких и синтетичких материјала, који се користе у свим сферама живота, стављена је у функцију. Филм, школска оловка, детаљи о аутомобилу - ако наставите са листом свега што вам органска синтеза даје, испоставило се да је веома дуга.

Органска материја

Сличност елементарног састава карактеристична је за све познате супстанце, али су и даље присутни карактеристични знаци. Иако не постоји ниједан хемијски елемент у неживе природе, који не би био у саставу организама. Поента је број различитих атома. Органске супстанце се углавном састоје од угљеника, водоника, кисеоника, азота. Управо ови хемијски елементи су органогени. Упоредимо њихов проценат у живој ћелији:

• кисеоник - око 70%;
• угљеник - до 18%;
• водоник је око 10%;
• азот - 2%.

Наведени елементи и органске супстанце ћелије у цјелини чине око 98% укупне масе живог организма. Атоми фосфора, сумпора, натријума, калијума, гвожђа, хлора садрже неколико десетина процента. Још мање хрома, бора, литијума, кобалта. Сви елементи по броју и вредности живих бића су спојени у групе: макро и микроелементи. Њихова важност се одређује не само количином, већ и утицајем на функције.

Уочљиво је да садржај угљеникових атома живих организама далеко превазилази околна тела неживе природе, на пример, земљиште. Ова чињеница је била један од одлучујућих фактора када се родило име читаве групе супстанци. Али прво, веома много једињења која садрже угљеник су колективно названа "органска материја". Ћелије садрже главне групе таквих једињења и деривата. Не постоји јасна граница између неорганске природе и органских једињења. Научници су развили критеријуме на основу којих су супстанце додељене различитим класама. Број нових синтетизованих органских једињења расте невиђеном стопом последњих деценија. Њихов укупан број достиже неколико милиона (према различитим изворима, од 7 до 10 милиона).

Вода + органска материја је основа живота на Земљи.

Живе ћелије садрже најчешћу и мистериозну супстанцу на нашој планети - воду. То је неорганско једињење једног атома кисеоника и два атома водоника (органогени елементи). Садржај воде у телу одрасле особе је око 65%, али са годинама, број дивних Х ₂ О молекула у ткивима се смањује. Са овим се повезује губитак тургора коже и друге промене повезане са старењем.

Вода је медиј у којем се све најсложеније биокемијске реакције појављују у тијелу. У поређењу са фабрикама и биљкама, процеси у људским ћелијама одвијају се у "благим" условима: на температури од само 36,6 ° Ц, иако би се производња истих супстанци морала загрејати до 100 степени или више. Тајна ефикасности тела, као "живе машине" - присуство биолошких катализатора. Ова група укључује ензиме. Формуле органских супстанци ове класе су веома сложене, садрже витамине, атоме метала и друге честице (коензиме).

Вода учествује у разградњи ћелијских органских једињења. Овај процес се назива "хидролиза", што значи "разградња воде". Све супстанце које улазе у живе организме се дијеле на саставне дијелове, од којих се, као и опеке, граде властити молекули органских твари.

Угљоводоници

Постоји подела на граничне и незасићене класе органских супстанци. Прве формирају ланци атома угљеника повезани једноставним сигма везама. У молекулима другог постоји двострука веза која се састоји од једне "сигме" - и једне "пи" везе. Ту је и трострука веза (једна "сигма" - и две "пи" везе). Гранични угљоводоници су засићени и незасићени - незасићени. То значи да се у њима невезани атоми угљеника троше или засићују додавањем водоника.

Ограничени угљоводоници укључују алкане; Најзначајнији представници ове класе су метан, етан, пропан и други гасовити и течни угљоводоници. Они су део природног гаса, нафте. Тако нека поља природног гаса садрже до 95% метана. Уље се прерађује пукотинама. Ова мешавина угљоводоника је подељена на фракције лаког гаса, средњу (течну), тешку (ложиво уље, катран).

За различите класе једињења угљоводоника карактеристична је одређена "скелетна" структура, скуп повезаних функционалних група. Стога је уобичајено да се говори о хомологности или сличности супстанци исте класе међу собом.

Размотримо неке формуле органских супстанци - угљоводоника (ХЦ).

• Прва три представника засићених угљоводоника: ЦХ ₄ - метан, Ц2Х6 - етан, Ц3Х8 - пропан.
• Почетак хомологне серије незасићених угљоводоника са једном двоструком везом: Ц2Х4-етен, Ц3Х-пропен, Ц4Х8-бутен.
• Незасићени угљоводоници са једном троструком везом: Ц2Х2-етин (ацетилен), Ц3Х6-пропин, Ц4Х8-бутин.

Сагоревање и оксидација - својства угљоводоника

Током сагоревања органске материје, која припада класи угљоводоника, међу реакционим производима су угљен диоксид и вода. Ово производи топлоту ускладиштену у хемијским везама молекула. Исти резултат се може добити сагоревањем дрвета, биљних остатака. Енергија органских супстанци - природног гаса, тресета, уља, уљних шкриљаца - одавно се користи за грејање стамбених и индустријских простора.

Последњих година је препознато као непотребно трошити осиромашене резерве нафте и гаса за грејање. Много је важније користити их као сировине за хемијску индустрију. Развијени су алтернативни типови горива, извори енергије - биогорива, вјетроелектране, тидал повер.

Оксидацијом угљоводоника настају нове органске супстанце - представници других класа (алдехиди, кетони, алкохоли, карбоксилне киселине). На пример, велике количине ацетилена улазе у производњу сирћетне киселине. Део овог реакционог производа се затим конзумира за производњу синтетичких влакана. Киселински раствор (9% и 6%) је у сваком дому - то је обичан сирћет. Оксидација органских супстанци је основа за добијање веома великог броја једињења индустријског, пољопривредног, медицинског значаја.

Ароматиц Хидроцарбонс

Ароматичност у органским молекулима је присуство једног или више бензенских језгара. Ланац од 6 атома угљеника се затвара у прстену, у њему се појављује коњугована веза, тако да својства ових угљоводоника нису слична другим угљоводоницима.

Ароматски угљоводоници (или арене) су од велике практичне важности. Многи од њих су у широкој употреби: бензен, толуен, ксилен. Користе се као растварачи и сировине за производњу лекова, боја, гуме, гуме и других производа органске синтезе.

Оксигенирана једињења

Као део велике групе органских супстанци су атоми кисеоника. Они припадају најактивнијем делу молекула, његовој функционалној групи. Алкохоли садрже једну или више хидроксилних честица —ОХ. Примери алкохоли: метанол, етанол, глицерин. У карбоксилним киселинама постоји још једна функционална честица - карбоксил (—ЦООХ).

Остала органска једињења која садрже кисеоник су алдехиди и кетони. Карбоксилне киселине, алкохоли и алдехиди у великим количинама су присутни у саставу различитих органа биљака. Могу бити извори за природне производе (сирћетна киселина, етилни алкохол, ментол).

Масти су једињења карбоксилних киселина и триатомског алкохола глицерина. Поред алкохола и киселина линеарне структуре, постоје органска једињења са бензенским прстеном и функционалном групом. Примери ароматичних алкохола: фенол, толуен.

Угљени хидрати

Најважније органске супстанце у телу које чине ћелије су протеини, ензими, нуклеинске киселине, угљени хидрати и масти (липиди). Једноставни угљени хидрати - моносахариди - налазе се у ћелијама у облику рибозе, деоксирибозе, фруктозе и глукозе. Посљедњи угљикохидрат на овој краткој листи је главна супстанца метаболизма у ћелијама. Рибоза и дезоксирибоза су компоненте рибонуклеинске и деоксирибонуклеинске киселине (РНК и ДНК).

Раздвајање молекула глукозе ослобађа енергију неопходну за виталну активност. Прво, складишти се у формирању врсте переонсцхика енергије - аденозин трифосфата (АТП). Ова супстанца се транспортује крвљу, испоручује се ткивима и ћелијама. Уз секвенцијално цепање три остатка од аденозина фосфорна киселина енергија се ослобађа.

Фат

Липиди су супстанце живих организама са специфичним својствима. Не растварају се у води, већ су хидрофобне честице. Семе и плодови неких биљака, нервног ткива, јетре, бубрега, крви животиња и људи су посебно богати супстанцама ове класе.

Кожа људи и животиња садржи много малих лојних жлезда. Излучене су на површини тела, подмазују га, штите од губитка влаге и продирања микроба. Слој поткожног масног ткива штити унутрашње органе од оштећења, служи као резервна супстанца.

Вјеверице

Протеини чине више од половине свих органских супстанци ћелије, ау неким ткивима њихов садржај досеже 80%. За све врсте протеина карактеристична је висока молекуларна тежина, присуство примарне, секундарне, терцијарне и квартарне структуре. Када се загревају, оне се уништавају - догађа се денатурација. Примарна структура је огроман ланац аминокиселина за микросвијет. Под дејством посебних ензима у дигестивном систему животиња и људи, макромолекула протеина се распада на саставне делове. Они улазе у ћелије, где се одвија синтеза органских супстанци, других протеина специфичних за свако живо биће.

Ензими и њихова улога

Реакције у ћелији одвијају се брзином која је тешко постићи у производним условима, захваљујући катализаторима - ензимима. Постоје ензими који делују само на протеине - липазе. Хидролиза скроба се одвија уз учешће амилазе. Липаза је неопходна за разградњу у масти. Процеси са учешћем ензима у свим живим организмима. Ако особа не посједује ензим у станицама, онда то утјече на метаболизам, опћенито, на здравље.

Нуклеинске киселине

Супстанце које су прво откривене и изоловане од језгра ћелија обављају функцију преноса наследних особина. Главна количина ДНК налази се у хромозомима, а РНА молекули се налазе у цитоплазми. Када се ДНК дуплира (дуплицира), постаје могуће преносити насљедне информације у ћелије заметака - гамете. Када се споје, нови организам добија генетски материјал од родитеља.