Postoji nekoliko definicija što su organske tvari i po čemu se razlikuju od druge skupine spojeva – anorganskih. Jedno od najčešćih objašnjenja dolazi od naziva "ugljikovodici". Doista, u srcu svih organskih molekula su lanci ugljikovih atoma vezanih na vodik. Postoje i drugi elementi koji se nazivaju "organogeni".

Organska kemija prije otkrića uree

Od davnina su ljudi koristili mnoge prirodne tvari i minerale: sumpor, zlato, željeznu i bakrenu rudu, kuhinjsku sol. Cijelo vrijeme postojanja znanosti – od antičkih vremena do prvih polovica 19. stoljeća stoljeća - znanstvenici nisu mogli dokazati povezanost žive i nežive prirode na razini mikroskopske strukture (atomi, molekule). Vjerovalo se da organske tvari duguju svoju pojavu mitskoj životnoj sili - vitalizmu. Postojao je mit o mogućnosti uzgoja ljudskog "homunkulusa". Da bi se to postiglo, bilo je potrebno razne otpadne proizvode staviti u bačvu i čekati određeno vrijeme da se pojavi vitalna snaga.

Snažan udarac vitalizmu zadao je rad Wellera, koji je sintetizirao organsku tvar ureu iz anorganskih komponenti. Tako je dokazano da nema vitalne sile, priroda je jedna, organizmi i anorganski spojevi koju čine atomi istih elemenata. Sastav uree bio je poznat prije Wellerovog rada; proučavanje ovog spoja nije bilo teško u tim godinama. Sama činjenica dobivanja tvari karakteristične za metabolizam izvan tijela životinje ili čovjeka bila je izvanredna.

Teorija A. M. Butlerova

Velika je uloga ruske kemičarske škole u razvoju znanosti koja proučava organske tvari. Čitava razdoblja u razvoju povezana su s imenima Butlerova, Markovnikova, Zelinskog, Lebedeva organska sinteza. Utemeljitelj teorije strukture spojeva je A. M. Butlerov. Poznati kemičar 60-ih godina 19. stoljeća objasnio je sastav organska tvar, razloge raznolikosti njihove strukture, otkrili su odnos koji postoji između sastava, strukture i svojstava tvari.

Na temelju zaključaka Butlerova bilo je moguće ne samo sistematizirati znanje o već postojećim organskim spojevima. Postalo je moguće predvidjeti svojstva tvari koje još nisu poznate znanosti, stvoriti tehnološke sheme za njihovu proizvodnju u industrijskim uvjetima. Mnoge ideje vodećih organskih kemičara danas se u potpunosti ostvaruju.

Kada se ugljikovodici oksidiraju, dobivaju se nove organske tvari - predstavnici drugih klasa (aldehidi, ketoni, alkoholi, karboksilne kiseline). Na primjer, velike količine acetilena koriste se za proizvodnju octene kiseline. Dio tog produkta reakcije kasnije se troši za proizvodnju sintetičkih vlakana. Otopina kiseline (9% i 6%) nalazi se u svakom domu - ovo je obični ocat. Oksidacija organskih tvari služi kao osnova za dobivanje vrlo veliki broj spojevi od industrijske, poljoprivredne i medicinske važnosti.

Aromatski ugljikovodici

Aromatičnost u molekulama organskih tvari je prisutnost jedne ili više jezgri benzena. Lanac od 6 atoma ugljika zatvara se u prsten, u njemu se pojavljuje konjugirana veza, stoga svojstva takvih ugljikovodika nisu slična ostalim ugljikovodicima.

Aromatski ugljikovodici (ili areni) imaju ogroman praktični značaj. Mnogi od njih imaju široku primjenu: benzen, toluen, ksilen. Koriste se kao otapala i sirovine za proizvodnju lijekova, boja, gume, kaučuka i drugih proizvoda organske sinteze.

Spojevi koji sadrže kisik

Velika skupina organskih tvari sadrži atome kisika. Oni su dio najaktivnijeg dijela molekule, njezine funkcionalne skupine. Alkoholi sadrže jednu ili više hidroksilnih vrsta -OH. Primjeri alkohola: metanol, etanol, glicerin. Karboksilne kiseline sadrže još jednu funkcionalnu česticu - karboksil (-COOOH).

Drugi organski spojevi koji sadrže kisik su aldehidi i ketoni. Karboksilne kiseline, alkoholi i aldehidi prisutni su u velikim količinama u raznim biljnim organima. Mogu biti izvori za dobivanje prirodnih proizvoda (octena kiselina, etil alkohol, mentol).

Masti su spojevi karboksilnih kiselina i trohidričnog alkohola glicerola. Osim alkohola i linearnih kiselina, postoje organski spojevi sa benzenski prsten i funkcionalna skupina. Primjeri aromatskih alkohola: fenol, toluen.

Ugljikohidrati

Najvažnije organske tvari u tijelu koje izgrađuju stanice su bjelančevine, enzimi, nukleinske kiseline, ugljikohidrati i masti (lipidi). Jednostavni ugljikohidrati – monosaharidi – nalaze se u stanicama u obliku riboze, deoksiriboze, fruktoze i glukoze. Posljednji ugljikohidrat na ovom kratkom popisu glavna je metabolička tvar u stanicama. Riboza i deoksiriboza su komponente ribonukleinske i deoksiribonukleinske kiseline (RNA i DNA).

Kada se molekule glukoze razgrade, oslobađa se energija neophodna za život. Prvo, pohranjuje se tijekom stvaranja svojevrsnog prijenosnika energije - adenozin trifosforne kiseline (ATP). Ova tvar se transportira krvlju i dostavlja tkivima i stanicama. Uz uzastopnu eliminaciju tri ostatka fosforne kiseline iz adenozina, oslobađa se energija.

masti

Lipidi su tvari živih organizama koje imaju određena svojstva. Ne otapaju se u vodi i hidrofobne su čestice. Sjeme i plodovi nekih biljaka, živčano tkivo, jetra, bubrezi i krv životinja i ljudi posebno su bogati tvarima ove klase.

Koža ljudi i životinja sadrži mnogo malih žlijezda lojnica. Sekret koji luče izvlače na površinu tijela, podmazuju ga, štite od gubitka vlage i prodora mikroba. Sloj potkožnog masnog tkiva štiti unutarnje organe od oštećenja i služi kao rezervna tvar.

Vjeverice

Proteini čine više od polovice svih organskih tvari u stanici, au nekim tkivima njihov sadržaj doseže 80%. Sve vrste proteina karakterizira visoka molekularna težina i prisutnost primarne, sekundarne, tercijarne i kvarterne strukture. Kada se zagrijavaju, oni se uništavaju - dolazi do denaturacije. Primarna struktura je ogroman lanac aminokiselina za mikrokozmos. Pod djelovanjem posebnih enzima u probavnom sustavu životinja i ljudi, makromolekula proteina će se razgraditi na svoje sastavne dijelove. Oni ulaze u stanice gdje se odvija sinteza organskih tvari - drugih proteina specifičnih za svako živo biće.

Enzimi i njihova uloga

Reakcije u stanici teku brzinom koju je teško postići u industrijskim uvjetima zahvaljujući katalizatorima – enzimima. Postoje enzimi koji djeluju samo na proteine ​​– lipaze. Hidroliza škroba odvija se uz sudjelovanje amilaze. Lipaze su potrebne za razgradnju masti na njihove sastavne dijelove. Procesi koji uključuju enzime odvijaju se u svim živim organizmima. Ako osoba nema enzima u svojim stanicama, to utječe na njen metabolizam i cjelokupno zdravlje.

Nukleinske kiseline

Tvari, prvi put otkrivene i izolirane iz staničnih jezgri, obavljaju funkciju prijenosa nasljednih karakteristika. Glavna količina DNA sadržana je u kromosomima, a molekule RNA nalaze se u citoplazmi. Kada se DNK reduplicira (udvostruči), postaje moguć prijenos nasljedne informacije spolne stanice – gamete. Kad se spoje novi organizam dobiva genetski materijal od roditelja.

Organska tvar je kemijski spoj koji sadrži ugljik. Jedina iznimka su ugljična kiselina, karbidi, karbonati, cijanidi i ugljikovi oksidi.

Priča

Sam pojam “organske tvari” pojavio se u svakodnevnom životu znanstvenika na pozornici rani razvoj kemija. U to vrijeme dominiraju vitalistički svjetonazori. Ovo je bio nastavak tradicije Aristotela i Plinija. Tijekom tog razdoblja stručnjaci su bili zaokupljeni dijeljenjem svijeta na živi i neživi. Štoviše, sve su tvari bez iznimke jasno podijeljene na mineralne i organske. Vjerovalo se da je potrebna posebna "sila" za sintetiziranje spojeva "živih" tvari. On je svojstven svim živim bićima i bez njega se ne mogu formirati organski elementi.

Ovo je smiješno za moderna znanost izjava je prevladavala jako dugo, sve dok je 1828. Friedrich Wöhler nije eksperimentalno opovrgnuo. Uspio je dobiti organsku ureu iz anorganskog amonijevog cijanata. To je gurnulo kemiju naprijed. Međutim, u prezentu se sačuvala podjela tvari na organske i anorganske. Ona čini osnovu klasifikacije. Poznato je gotovo 27 milijuna organski spojevi.

Zašto postoji toliko mnogo organskih spojeva?

Organska tvar je, uz neke iznimke, spoj ugljika. Ovo je zapravo vrlo zanimljiv element. Ugljik je sposoban formirati lance od svojih atoma. Vrlo je važno da veza između njih bude stabilna.

Osim toga, ugljik u organskim tvarima pokazuje valenciju - IV. Iz toga slijedi da je ovaj element sposoban stvarati ne samo jednostruke, već i dvostruke i trostruke veze s drugim tvarima. Kako se njihova množina povećava, lanac koji se sastoji od atoma postat će kraći. Istodobno se stabilnost veze samo povećava.

Ugljik također ima sposobnost formiranja ravnih, linearnih i trodimenzionalnih struktura. Zbog toga u prirodi postoji toliko različitih organskih tvari.

Spoj

Kao što je gore spomenuto, organska tvar su spojevi ugljika. A ovo je vrlo važno. nastaje kada je povezan s gotovo bilo kojim elementom periodni sustav elemenata. U prirodi najčešće u njihov sastav (osim ugljika) ulaze kisik, vodik, sumpor, dušik i fosfor. Preostali elementi su mnogo rjeđi.

Svojstva

Dakle, organska tvar je spoj ugljika. Međutim, postoji nekoliko važnih kriterija koje mora zadovoljiti. Sve tvari organskog porijekla imaju zajednička svojstva:

1. Različita tipologija veza koje postoje između atoma svakako dovodi do pojave izomera. Prije svega, nastaju spajanjem molekula ugljika. Izomeri su različite tvari koje imaju jednu Molekularna težina i sastav, ali različita kemijska i fizikalna svojstva. Ova pojava se naziva izomerija.

2. Drugi kriterij je fenomen homologije. To su nizovi organskih spojeva, u kojima se formula susjednih tvari razlikuje od prethodnih za jednu CH 2 skupinu. Ovaj važna imovina koristi u znanosti o materijalima.

Koje klase organskih tvari postoje?

Organski spojevi uključuju nekoliko klasa. Oni su svima poznati. lipida i ugljikohidrata. Te se skupine mogu nazvati biološkim polimerima. Uključeni su u metabolizam staničnoj razini u bilo kojem organizmu. U ovu grupu spadaju i nukleinske kiseline. Dakle, možemo reći da je organska tvar ono što jedemo svaki dan, ono od čega smo sazdani.

Vjeverice

Proteini se sastoje od strukturnih komponenti – aminokiselina. To su njihovi monomeri. Bjelančevine se također nazivaju bjelančevine. Poznato je oko 200 vrsta aminokiselina. Svi oni nalaze se u živim organizmima. Ali samo dvadesetak njih su komponente proteina. Nazivaju se osnovnim. Ali u literaturi možete pronaći i manje popularne pojmove - proteinogene i aminokiseline koje stvaraju proteine. Formula organske tvari ove klase sadrži aminske (-NH 2) i karboksilne (-COOH) komponente. Međusobno su povezani istim ugljikovim vezama.

Funkcije proteina

Proteini u tijelu biljaka i životinja obavljaju mnoge važne funkcije. Ali glavni je strukturni. Proteini su glavne komponente stanične membrane i matrice organela u stanicama. U našem tijelu sve stijenke arterija, vena i kapilara, tetive i hrskavice, nokti i kosa sastoje se uglavnom od različitih proteina.

Sljedeća funkcija je enzimska. Proteini djeluju kao enzimi. Oni kataliziraju kemijske reakcije u tijelu. Oni su odgovorni za razgradnju nutritivnih komponenti u probavnom traktu. U biljkama enzimi fiksiraju položaj ugljika tijekom fotosinteze.

Neki prenose različite tvari u tijelu, poput kisika. Organska tvar se također može vezati za njih. Tako se provodi transportna funkcija. Proteini prenose metalne ione kroz krvne žile, masna kiselina, hormoni i, naravno, ugljični dioksid i hemoglobina. Transport se također odvija na međustaničnoj razini.

Proteinski spojevi - imunoglobulini - odgovorni su za obavljanje zaštitne funkcije. To su antitijela u krvi. Na primjer, trombin i fibrinogen aktivno sudjeluju u procesu koagulacije. Tako sprječavaju veliki gubitak krvi.

Proteini su također odgovorni za obavljanje kontraktilne funkcije. Zbog činjenice da protofibrili miozina i aktina stalno izvode klizna kretanja jedan u odnosu na drugi, mišićna vlakna se kontrahiraju. Ali slični se procesi događaju iu jednostaničnim organizmima. Kretanje bakterijskih flagela također je izravno povezano s klizanjem mikrotubula, koje su proteinske prirode.

Oksidacijom organskih tvari oslobađaju se velike količine energije. Ali, u pravilu, proteini se vrlo rijetko troše na energetske potrebe. To se događa kada su sve rezerve iscrpljene. Za to su najprikladniji lipidi i ugljikohidrati. Dakle, proteini mogu obavljati energetsku funkciju, ali samo pod određenim uvjetima.

Lipidi

Organska tvar je također spoj sličan masti. Lipidi spadaju u najjednostavnije biološke molekule. Netopljivi su u vodi, ali se raspadaju u nepolarnim otopinama kao što su benzin, eter i kloroform. Oni su dio svih živih stanica. Kemijski, lipidi su alkoholi i karboksilne kiseline. Najpoznatiji od njih su masti. U tijelu životinja i biljaka te tvari obavljaju mnoge važne funkcije. Mnogi lipidi se koriste u medicini i industriji.

Funkcije lipida

Ove organske kemikalije, zajedno s proteinima u stanicama, nastaju biološke membrane. Ali njihova glavna funkcija je energija. Kada se molekule masti oksidiraju, one se oslobađaju veliki iznos energije. Ide na školovanje u stanice ATP. Značajne količine energetskih rezervi mogu se pohraniti u tijelu u obliku lipida. Ponekad ih ima i više nego što je potrebno za normalne životne aktivnosti. Uz patološke promjene u metabolizmu, postoji više "masnih" stanica. Iako u poštenju treba napomenuti da su takve prekomjerne rezerve jednostavno potrebne za hibernaciju životinja i biljaka. Mnogi ljudi vjeruju da se drveće i grmlje hrane tlom tijekom hladne sezone. U stvarnosti troše zalihe ulja i masti koje su napravili tijekom ljeta.

U ljudskom i životinjskom tijelu masti također mogu imati zaštitnu funkciju. Talože se u potkožnom tkivu i oko organa kao što su bubrezi i crijeva. Stoga služe kao dobra zaštita od mehaničkih oštećenja, odnosno udaraca.

Osim toga, masti imaju niska razina toplinska vodljivost, koja pomaže zadržati toplinu. Ovo je vrlo važno, posebno u hladnim klimatskim uvjetima. Kod morskih životinja potkožni masni sloj također doprinosi dobroj plovnosti. Ali kod ptica, lipidi također imaju funkciju odbijanja vode i podmazivanja. Vosak im oblaže perje i čini ih fleksibilnijima. Neke vrste biljaka imaju isti premaz na lišću.

Ugljikohidrati

Formula organske tvari C n (H 2 O) m označava da spoj pripada klasi ugljikohidrata. Naziv ovih molekula odnosi se na činjenicu da sadrže kisik i vodik u istoj količini kao i voda. Osim ovih kemijskih elemenata, spojevi mogu sadržavati, na primjer, dušik.

Ugljikohidrati u stanici glavna su skupina organskih spojeva. To su primarni proizvodi.Oni su također početni proizvodi sinteze u biljkama drugih tvari, na primjer, alkohola, organskih kiselina i aminokiselina. Ugljikohidrati se također nalaze u životinjskim i gljivičnim stanicama. Također se nalaze među glavnim sastojcima bakterija i protozoa. Tako ih u životinjskoj stanici ima od 1 do 2%, au biljnoj njihovoj količini može doseći 90%.

Danas postoje samo tri skupine ugljikohidrata:

Jednostavni šećeri (monosaharidi);

Oligosaharidi, koji se sastoje od nekoliko molekula jednostavnih šećera povezanih u seriju;

Polisaharidi, sadrže više od 10 molekula monosaharida i njihovih derivata.

Funkcije ugljikohidrata

Sve organske tvari u stanici obavljaju određene funkcije. Na primjer, glukoza je glavni izvor energije. Razgrađuje se u stanicama tijekom staničnog disanja. Glikogen i škrob čine glavne rezerve energije, prvi u životinja, a drugi u biljaka.

Ugljikohidrati također imaju strukturnu funkciju. Celuloza je glavna komponenta staničnih stijenki biljaka. I kod člankonožaca hitin obavlja istu funkciju. Nalazi se i u stanicama viših gljiva. Ako kao primjer uzmemo oligosaharide, oni su dio citoplazmatske membrane – u obliku glikolipida i glikoproteina. Glikokaliks se također često otkriva u stanicama. Pentoze sudjeluju u sintezi nukleinskih kiselina. Kada je uključena u DNK, a riboza je uključena u RNK. Ove komponente se također nalaze u koenzimima, na primjer, FAD, NADP i NAD.

Ugljikohidrati također mogu obavljati zaštitnu funkciju u tijelu. Kod životinja tvar heparin aktivno sprječava brzo zgrušavanje krvi. Nastaje tijekom oštećenja tkiva i blokira stvaranje krvnih ugrušaka u krvnim žilama. Heparin u velike količine nalazi se u mastocitima u granulama.

Nukleinske kiseline

Proteini, ugljikohidrati i lipidi nisu sve poznate klase organskih tvari. Kemija također uključuje nukleinske kiseline. To su biopolimeri koji sadrže fosfor. Oni, smješteni u staničnoj jezgri i citoplazmi svih živih bića, osiguravaju prijenos i pohranu genetskih podataka. Ove tvari su otkrivene zahvaljujući biokemičaru F. Miescheru, koji je proučavao spermu lososa. Ovo je bilo "slučajno" otkriće. Malo kasnije, RNA i DNA otkrivene su u svim biljnim i životinjskim organizmima. Nukleinske kiseline izolirane su i u stanicama gljivica i bakterija, kao i virusa.

Ukupno su u prirodi pronađene dvije vrste nukleinskih kiselina - ribonukleinske kiseline (RNA) i deoksiribonukleinske kiseline (DNA). Razlika je jasna iz naziva. deoksiriboza je šećer s pet ugljika. A riboza se nalazi u molekuli RNK.

Organska kemija bavi se proučavanjem nukleinskih kiselina. Teme za istraživanje također diktira medicina. DNK kodovi skrivaju mnoge genetske bolesti koje znanstvenici tek trebaju otkriti.

U prošlosti su znanstvenici sve tvari u prirodi dijelili na uvjetno nežive i žive, uključujući i kraljevstvo životinja i biljaka među potonjima. Tvari prve skupine nazivaju se mineralima. A one uključene u drugu počele su se nazivati ​​organske tvari.

Što to znači? Klasa organskih tvari najopsežnija je među svim kemijskim spojevima poznatim modernim znanstvenicima. Na pitanje koje su tvari organske može se odgovoriti na sljedeći način: kemijski spojevi, koji sadrže ugljik.

Imajte na umu da nisu svi spojevi koji sadrže ugljik organski. Na primjer, korbidi i karbonati, ugljična kiselina i cijanidi te ugljikovi oksidi nisu uključeni.

Zašto postoji toliko mnogo organskih tvari?

Odgovor na ovo pitanje leži u svojstvima ugljika. Ovaj element je zanimljiv jer je sposoban formirati lance svojih atoma. A u isto vrijeme, ugljikova veza je vrlo stabilna.

Osim toga, u organskim spojevima pokazuje visoku valenciju (IV), tj. sposobnost formiranja kemijske veze s drugim tvarima. I ne samo jednostruki, već i dvostruki, pa čak i trostruki (inače poznati kao višestruki). Kako se višestrukost veze povećava, lanac atoma postaje kraći, a stabilnost veze raste.

Ugljik je također obdaren sposobnošću formiranja linearnih, ravnih i trodimenzionalnih struktura.

Zbog toga su organske tvari u prirodi tako raznolike. To možete lako provjeriti sami: stanite ispred ogledala i pažljivo pogledajte svoj odraz. Svatko od nas je hodajući priručnik organska kemija. Razmislite o tome: najmanje 30% mase svake vaše stanice čine organski spojevi. Proteini koji su izgradili vaše tijelo. Ugljikohidrati, koji služe kao “gorivo” i izvor energije. Masti koje čuvaju rezerve energije. Hormoni koji kontroliraju rad organa, pa čak i vaše ponašanje. Enzimi koji pokreću kemijske reakcije unutar tebe. Pa čak i "izvorni kod", DNK lanci, svi su organski spojevi na bazi ugljika.

Sastav organskih tvari

Kao što smo rekli na samom početku, glavni građevinski materijal za organsku tvar je ugljik. I praktički svaki element, u kombinaciji s ugljikom, može tvoriti organske spojeve.

U prirodi organske tvari najčešće sadrže vodik, kisik, dušik, sumpor i fosfor.

Struktura organskih tvari

Raznolikost organskih tvari na planetu i raznolikost njihove strukture mogu se objasniti karakterističnim značajkama ugljikovih atoma.

Sjećate se da su atomi ugljika sposobni međusobno stvarati vrlo jake veze, povezujući se u lance. Rezultat su stabilne molekule. Točno kako su ugljikovi atomi povezani u lanac (posloženi u cik-cak) jedan je od glavne značajke njegove strukture. Ugljik se može kombinirati u otvorene i zatvorene (cikličke) lance.

Također je važno da struktura kemijske tvari izravno utječe na njihova kemijska svojstva. Način na koji atomi i skupine atoma u molekuli utječu jedni na druge također igra značajnu ulogu.

Zbog strukturnih značajki, broj ugljikovih spojeva iste vrste ide u desetke i stotine. Na primjer, možete razmotriti vodikovi spojevi ugljik: metan, etan, propan, butan itd.

Na primjer, metan - CH 4. Takav spoj vodika s ugljikom u normalnim uvjetima ostaje u plinovitom obliku. agregatno stanje. Kada se u sastavu pojavi kisik, nastaje tekućina - metilni alkohol CH 3 OH.

Ne samo da tvari različitog kvalitativnog sastava (kao u gornjem primjeru) pokazuju različita svojstva, već su to sposobne i tvari istog kvalitativnog sastava. Primjer je različita sposobnost metana CH 4 i etilena C 2 H 4 da reagiraju s bromom i klorom. Metan je sposoban za takve reakcije samo kada se zagrije ili izloži ultraljubičastom svjetlu. A etilen reagira i bez osvjetljenja ili grijanja.

Razmotrimo ovu opciju: visokokvalitetni sastav kemijski spojevi su isti, kvantitativni su različiti. Tada su kemijska svojstva spojeva različita. Kao što je slučaj s acetilenom C 2 H 2 i benzenom C 6 H 6.

Ne najmanju ulogu u ovoj raznolikosti igraju takva svojstva organskih tvari, "vezana" za njihovu strukturu, kao što su izomerija i homologija.

Zamislite da imate dvije naizgled identične tvari - isti sastav i ista molekularna formula koja ih opisuje. Ali struktura ovih tvari je bitno drugačija, što rezultira razlikom u kemijskim i fizičkim svojstvima. Na primjer, molekulska formula C 4 H 10 može se napisati kao dva razne tvari: butan i izobutan.

Govorimo o izomeri– spojevi koji imaju isti sastav i molekulsku masu. Ali atomi u njihovim molekulama poredani su različitim redoslijedom (razgranata i nerazgranata struktura).

O homologija- to je karakteristika ugljikovog lanca u kojem se svaki sljedeći član može dobiti dodavanjem jedne CH 2 skupine na prethodni. Svaki homologni niz može se izraziti jednom općom formulom. A znajući formulu, lako je odrediti sastav bilo kojeg člana serije. Na primjer, homolozi metana opisani su formulom C n H 2n+2.

Povećanjem “homologne razlike” CH 2 jača veza između atoma tvari. Uzmimo homologni niz metana: njegova prva četiri člana su plinovi (metan, etan, propan, butan), sljedećih šest su tekućine (pentan, heksan, heptan, oktan, nonan, dekan), a zatim slijede tvari u čvrstom stanju. agregatno stanje (pentadekan, eikozan itd.). A što je veza između atoma ugljika jača, veća je molekularna težina, vrelište i talište tvari.

Koje klase organskih tvari postoje?

Organske tvari biološkog podrijetla uključuju:

• bjelančevine;
• ugljikohidrati;
• nukleinske kiseline;
• lipidi.

Prve tri točke također se mogu nazvati biološkim polimerima.

Detaljnija klasifikacija organskih kemikalija obuhvaća tvari ne samo biološkog podrijetla.

Ugljikovodici uključuju:

• aciklički spojevi:
  • zasićeni ugljikovodici(alkani);
  • nezasićeni ugljikovodici:
    • alkeni;
    • alkini;
    • alkadijeni.
• cikličke veze:
  • karbociklički spojevi:
    • aliciklički;
    • aromatičan.
  • heterociklički spojevi.

Postoje i druge klase organskih spojeva u kojima se ugljik spaja s drugim tvarima osim vodika:

• alkoholi i fenoli;
• aldehidi i ketoni;
• karboksilne kiseline;
• esteri;
• lipidi;
• ugljikohidrati:
  • monosaharidi;
  • oligosaharidi;
  • polisaharidi.
  • mukopolisaharidi.
• amini;
• aminokiseline;
• bjelančevine;
• nukleinske kiseline.

Formule organskih tvari po klasama

Primjeri organskih tvari

Kao što se sjećate, u ljudskom tijelu osnova su razne vrste organskih tvari. To su naša tkiva i tekućine, hormoni i pigmenti, enzimi i ATP i još mnogo toga.

U tijelima ljudi i životinja prioritet imaju bjelančevine i masti (polovicu suhe mase životinjske stanice čine bjelančevine). U biljkama (oko 80% suhe mase stanice) - ugljikohidrati, prvenstveno složeni - polisaharidi. Uključujući celulozu (bez koje ne bi bilo papira), škrob.

Razgovarajmo o nekima od njih detaljnije.

Na primjer, oko ugljikohidrata. Kada bi bilo moguće uzeti i izmjeriti mase svih organskih tvari na planetu, ugljikohidrati bi bili ti koji bi pobijedili u ovom natjecanju.

Oni služe kao izvor energije u tijelu, građevni su materijali za stanice, a također skladište tvari. Biljke u tu svrhu koriste škrob, životinje glikogen.

Osim toga, ugljikohidrati su vrlo raznoliki. Na primjer, jednostavni ugljikohidrati. Najčešći monosaharidi u prirodi su pentoze (uključujući deoksiribozu, koja je dio DNK) i heksoze (glukoza, koja vam je poznata).

Kao cigle, na velikom gradilištu prirode, polisaharidi se grade od tisuća i tisuća monosaharida. Bez njih, točnije bez celuloze i škroba, ne bi bilo ni biljaka. I životinje bez glikogena, laktoze i hitina teško bi prolazile.

Pogledajmo pažljivo vjeverice. Priroda je najveći majstor mozaika i slagalica: od samo 20 aminokiselina u ljudskom tijelu nastaje 5 milijuna vrsta proteina. Proteini također imaju mnoge vitalne funkcije. Na primjer, izgradnja, regulacija procesa u tijelu, zgrušavanje krvi (za to postoje posebni proteini), kretanje, transport određenih tvari u tijelu, također su izvor energije, u obliku enzima djeluju kao katalizator za reakcije i pruža zaštitu. Protutijela imaju važnu ulogu u zaštiti organizma od negativnih vanjskih utjecaja. A ako dođe do poremećaja u finom ugađanju tijela, antitijela, umjesto da uništavaju vanjske neprijatelje, mogu djelovati kao agresori na vlastite organe i tkiva.

Bjelančevine se također dijele na jednostavne (proteini) i složene (proteidi). I imaju svojstva jedinstvena za njih: denaturaciju (uništenje, koje ste više puta primijetili prilikom tvrdog kuhanja jaja) i renaturaciju (ovo svojstvo je otkriveno široka primjena u proizvodnji antibiotika, prehrambenih koncentrata itd.).

Nemojmo ignorirati lipidi(masti). U našem tijelu služe kao rezervni izvor energije. Kao otapala pomažu odvijanje biokemijskih reakcija. Sudjeluju u izgradnji tijela – primjerice, u stvaranju staničnih membrana.

I još nekoliko riječi o tako zanimljivim organskim spojevima kao što su hormoni. Sudjeluju u biokemijskim reakcijama i metabolizmu. Tako mali, hormoni čine muškarce muškarcima (testosteron), a žene ženama (estrogen). Čine nas sretnima ili tužnima (hormoni štitnjače igraju važnu ulogu u promjenama raspoloženja, a endorfin daje osjećaj sreće). Čak određuju jesmo li "noćne ptice" ili "ševe". Jeste li spremni učiti do kasno ili radije rano ustati i raditi domaća zadaća Prije škole ne odlučuje samo vaša dnevna rutina, već i određeni hormoni nadbubrežne žlijezde.

Zaključak

Svijet organske tvari doista je nevjerojatan. Dovoljno je samo malo zadubiti u njegovo proučavanje da vam zastane dah od osjećaja srodstva sa svim životom na Zemlji. Dvije noge, četiri ili korijenje umjesto nogu - sve nas ujedinjuje čarolija kemijskog laboratorija majke prirode. Uzrokuje da se atomi ugljika spajaju u lance, reagiraju i stvaraju tisuće različitih kemijskih spojeva.

Sada imate brzi vodič kroz organsku kemiju. Naravno, ovdje nisu prikazane sve moguće informacije. Možda ćete morati sami razjasniti neke točke. Ali uvijek možete koristiti put koji smo zacrtali za vaše vlastito neovisno istraživanje.

Također možete koristiti definiciju organske tvari, klasifikaciju i opće formule organskih spojeva danih u članku i opće informacije o njima za pripremu za sate kemije u školi.

Recite nam u komentarima koji vam se dio kemije (organska ili anorganska) najviše sviđa i zašto. Ne zaboravite podijeliti članak na u društvenim mrežama, tako da ga mogu koristiti i vaši kolege iz razreda.

Javite mi ako pronađete netočnosti ili pogreške u članku. Svi smo mi ljudi i svi ponekad griješimo.

blog.site, pri kopiranju materijala u cijelosti ili djelomično, poveznica na izvorni izvor je obavezna.

Klasifikacija organskih tvari

Ovisno o vrsti strukture ugljikovog lanca, organske tvari se dijele na:

• aciklički i ciklički.
• rubni (zasićeni) i nezasićeni (nezasićeni).
• karbociklički i heterociklički.
• aliciklički i aromatski.

Aciklički spojevi su organski spojevi u čijim molekulama nema ciklusa i svi su atomi ugljika međusobno povezani u ravne ili razgranate otvorene lance.

S druge strane, među acikličkim spojevima razlikuju se zasićeni (ili zasićeni), koji u ugljikovom kosturu sadrže samo jednostruke veze ugljik-ugljik (C-C) i nezasićeni (ili nezasićeni), koji sadrže višestruke - dvostruke (C = C) ili trostruke ( C≡ C) veze.

Ciklički spojevi su kemijski spojevi u kojima postoje tri ili više vezanih atoma koji tvore prsten.

Ovisno o tome koji atomi tvore prstenove, razlikuju se karbociklički spojevi i heterociklički spojevi.

Karbociklički spojevi (ili izociklički) sadrže samo ugljikove atome u svojim prstenovima. Ti se spojevi pak dijele na alicikličke spojeve (alifatski ciklički) i aromatski spojevi.

Heterociklički spojevi sadrže jedan ili više heteroatoma u ugljikovodikovom prstenu, najčešće atome kisika, dušika ili sumpora.

Najjednostavnija klasa organskih tvari su ugljikovodici - spojevi koje tvore isključivo atomi ugljika i vodika, tj. formalno nemaju funkcionalne skupine.

Budući da ugljikovodici nemaju funkcionalne skupine, mogu se klasificirati samo prema vrsti ugljikovog skeleta. Ugljikovodike, ovisno o vrsti njihovog ugljikovog kostura, dijelimo na podklase:

1) Zasićeni aciklički ugljikovodici nazivaju se alkani. Opća molekulska formula alkana piše se kao C n H 2n+2, gdje je n broj ugljikovih atoma u molekuli ugljikovodika. Ovi spojevi nemaju međuklasne izomere.

2) Aciklički nezasićeni ugljikovodici dijele se na:

a) alkeni - sadrže samo jednu višestruku, odnosno jednu dvostruku C=C vezu, opća formula alkena je C n H 2n,

b) alkini – molekule alkina također sadrže samo jednu višestruku vezu i to trostruku C≡C vezu. Opća molekulska formula alkina je C n H 2n-2

c) alkadieni – molekule alkadiena sadrže dvije dvostruke C=C veze. Opća molekulska formula alkadiena je C n H 2n-2

3) Ciklički zasićeni ugljikovodici nazivaju se cikloalkani i imaju opću molekulsku formulu C n H 2n.

Ostale organske tvari u organskoj kemiji smatraju se derivatima ugljikovodika, nastalim uvođenjem tzv. funkcionalnih skupina u molekule ugljikovodika koje sadrže druge kemijski elementi.

Dakle, formula spojeva s jednom funkcionalnom skupinom može se napisati kao R-X, gdje je R ugljikovodični radikal, a X je funkcionalna skupina. Ugljikovodični radikal je fragment molekule ugljikovodika bez jednog ili više atoma vodika.

Na temelju prisutnosti određenih funkcionalnih skupina spojevi se dijele na klase. Glavne funkcionalne skupine i klase spojeva kojima pripadaju prikazane su u tablici:

Dakle, različite kombinacije tipova ugljikovih kostura s različitim funkcionalnim skupinama daju široku raznolikost varijanti organskih spojeva.

Halogenirani ugljikovodici

Halogeni derivati ​​ugljikovodika su spojevi dobiveni zamjenom jednog ili više atoma vodika u molekuli osnovnog ugljikovodika s jednim ili više atoma halogena.

Neka neki ugljikovodik ima formulu C n H m, zatim pri zamjeni u svojoj molekuli x atoma vodika po x atoma halogena, formula derivata halogena bit će C n H m- X Hal X. Dakle, monoklorni derivati ​​alkana imaju formulu C n H 2n+1 Cl, dikloro derivati CnH2nCl2 itd.

Alkoholi i fenoli

Alkoholi su derivati ​​ugljikovodika u kojima je jedan ili više atoma vodika zamijenjeno hidroksilnom skupinom -OH. Alkoholi s jednom hidroksilnom skupinom nazivaju se monatomski, sa dva - dvoatomski, s tri troatomski itd. Na primjer:

Nazivaju se i alkoholi s dvije ili više hidroksilnih skupina polihidrični alkoholi.Opća formula zasićeni monohidrični alkoholi C n H 2n+1 OH ili C n H 2n+2 O. Opća formula za zasićene polihidrični alkoholi C n H 2n+2 O x, gdje je x atomičnost alkohola.

Alkoholi također mogu biti aromatični. Na primjer:

benzil alkohol

Opća formula takvih monohidričnih aromatskih alkohola je CnH2n-6O.

Međutim, treba jasno razumjeti da derivati aromatski ugljikovodici, u kojem je jedan ili više vodikovih atoma aromatskog prstena zamijenjeno hidroksilnim skupinama ne primjenjivati na alkohole. Oni pripadaju klasi fenoli . Na primjer, ovaj spoj je alkohol:

A ovo predstavlja fenol:

Razlog zašto se fenoli ne svrstavaju u alkohole leži u njihovoj specifičnosti kemijska svojstva ah, što ih uvelike razlikuje od alkohola. Kao što je lako vidjeti, monohidrični fenoli su izomerni s monohidričnim aromatskim alkoholima, tj. također imaju opću molekulsku formulu CnH2n-6O.

amini

Aminami nazivaju se derivati ​​amonijaka u kojima su jedan, dva ili sva tri atoma vodika zamijenjeni radikalom ugljikovodika.

Amini u kojima je samo jedan atom vodika zamijenjen ugljikovodičnim radikalom, tj. koji imaju opću formulu R-NH 2 nazivaju se primarni amini.

Nazivaju se amini kod kojih su dva atoma vodika zamijenjena radikalima ugljikovodika sekundarni amini. Formula za sekundarni amin može se napisati kao R-NH-R’. U ovom slučaju, radikali R i R’ mogu biti isti ili različiti. Na primjer:

Ako aminima nedostaju atomi vodika na atomu dušika, tj. Sva tri atoma vodika molekule amonijaka zamijenjena su radikalom ugljikovodika, tada se takvi amini nazivaju tercijarni amini. U opći pogled Formula tercijarnog amina može se napisati kao:

U tom slučaju radikali R, R’, R’’ mogu biti potpuno identični ili sva tri različita.

Opća molekulska formula primarnih, sekundarnih i tercijarnih zasićenih amina je C n H 2 n +3 N.

Aromatski amini sa samo jednim nezasićenim supstituentom imaju opću formulu C n H 2 n -5 N

Aldehidi i ketoni

Aldehidi su derivati ​​ugljikovodika u kojima su dva atoma vodika zamijenjena jednim atomom kisika na primarnom atomu ugljika, tj. derivati ​​ugljikovodika u čijoj strukturi postoji aldehidna skupina –CH=O. Opća formula aldehida može se napisati kao R-CH=O. Na primjer:

Ketoni su derivati ​​ugljikovodika kod kojih su na sekundarnom atomu ugljika dva atoma vodika zamijenjena atomom kisika, tj. spojevi čija struktura sadrži karbonilnu skupinu –C(O)-.

Opća formula ketona može se napisati kao R-C(O)-R'. U tom slučaju radikali R, R’ mogu biti isti ili različiti.

Na primjer:

propan On	butan On

Kao što vidite, aldehidi i ketoni vrlo su slične strukture, ali se ipak razlikuju kao klase jer imaju značajne razlike u kemijskim svojstvima.

Opća molekulska formula zasićenih ketona i aldehida je ista i ima oblik C n H 2 n O

Karboksilne kiseline

Karboksilne kiseline su derivati ​​ugljikovodika koji sadrže karboksilnu skupinu –COOH.

Ako kiselina ima dvije karboksilne skupine, naziva se kiselina dikarboksilna kiselina.

Zasićene monokarboksilne kiseline (s jednom -COOH skupinom) imaju opću molekulsku formulu oblika C n H 2 n O 2

Aromatske monokarboksilne kiseline imaju opću formulu CnH2n-8O2

Eteri

Eteri – organski spojevi u kojima su dva ugljikovodična radikala neizravno povezana preko atoma kisika, tj. imaju formulu oblika R-O-R’. U ovom slučaju, radikali R i R’ mogu biti isti ili različiti.

Na primjer:

Opća formula zasićenih etera je ista kao ona zasićenih monohidričnih alkohola, tj. CnH2n+1OH ili CnH2n+2O.

Esteri

Esteri su klasa spojeva temeljenih na organskim karboksilnim kiselinama u kojima je vodikov atom u hidroksilnoj skupini zamijenjen ugljikovodičnim radikalom R. Općenita formula estera može se napisati kao:

Na primjer:

Nitro spojevi

Nitro spojevi– derivati ​​ugljikovodika u kojima je jedan ili više vodikovih atoma zamijenjeno nitro skupinom –NO 2.

Zasićeni nitro spojevi s jednom nitro skupinom imaju opću molekulsku formulu C n H 2 n +1 NO 2

Aminokiseline

Spojevi koji u svojoj strukturi istovremeno imaju dvije funkcionalne skupine - amino NH 2 i karboksilnu - COOH. Na primjer,

NH2-CH2-COOH

Natrijeve aminokiseline s jednom karboksilnom i jednom amino skupinom izomerne su odgovarajućim zasićenim nitro spojevima, tj. baš kao što imaju opću molekulsku formulu CnH2n+1NO2

U Zadaci Jedinstvenog državnog ispita za klasifikaciju organskih tvari važno je znati zapisati općenito molekularne formule homologne serije različiti tipovi spojeva, poznavanje strukturnih značajki ugljikovog kostura i prisutnost pojedinih funkcionalnih skupina. Kako bismo naučili kako odrediti opće molekularne formule organskih spojeva različitih klasa, bit će korisno materijala na ovu temu.

Nomenklatura organskih spojeva

Strukturne značajke i kemijska svojstva spojeva odražavaju se u nomenklaturi. Razmatraju se glavne vrste nomenklature sustavan I trivijalno.

Sustavna nomenklatura zapravo propisuje algoritme prema kojima se određeni naziv sastavlja u strogom skladu sa strukturnim značajkama molekule organske tvari ili, grubo rečeno, njezinom strukturnom formulom.

Razmotrimo pravila za sastavljanje naziva organskih spojeva prema sustavnoj nomenklaturi.

Pri sastavljanju naziva organskih tvari prema sustavnoj nomenklaturi najvažnije je pravilno odrediti broj ugljikovih atoma u najdužem ugljikovom lancu ili izbrojati broj ugljikovih atoma u ciklusu.

Ovisno o broju atoma ugljika u glavnom lancu ugljika, nazivi spojeva će imati različit korijen:

Broj C atoma u glavnom ugljikovom lancu	Ime korijena
	potporanj-
	pent-
	hex-
	hept-
	prosinac(c)-

Druga važna komponenta koja se uzima u obzir pri sastavljanju imena je prisutnost/odsutnost višestrukih veza ili funkcionalne skupine, koje su navedene u gornjoj tablici.

Pokušajmo dati ime tvari koja ima strukturnu formulu:

1. Glavni (i jedini) ugljikov lanac ove molekule sadrži 4 ugljikova atoma, pa će naziv sadržavati korijen ali-;

2. Nema višestrukih veza u ugljikovom skeletu, stoga će sufiks koji se mora koristiti iza korijena riječi biti -an, kao i kod odgovarajućih zasićenih acikličkih ugljikovodika (alkana);

3. Iza korijena i nastavka iz stavka 2. dodaje se prisutnost funkcionalne skupine –OH, pod uvjetom da nema viših funkcionalnih skupina. drugi sufiks - "ol";

4. U molekulama koje sadrže višestruke veze ili funkcionalne skupine, numeriranje ugljikovih atoma glavnog lanca počinje od one strane molekule kojoj su najbliži.

Pogledajmo još jedan primjer:

Prisutnost četiri ugljikova atoma u glavnom ugljikovom lancu govori nam da je osnova imena korijen "ali-", a odsutnost višestrukih veza ukazuje na nastavak "-an", koji će slijediti odmah nakon korijena. Starija grupa u ovom spoju je karboksil, što određuje da li ova tvar pripada klasi karboksilnih kiselina. Prema tome, završetak imena bit će "-ična kiselina". Na drugom ugljikovom atomu nalazi se amino skupina NH 2—, stoga ova tvar pripada aminokiselinama. Također na trećem ugljikovom atomu vidimo ugljikovodični radikal metil ( CH 3—). Stoga se prema sustavnoj nomenklaturi ovaj spoj naziva 2-amino-3-metilbutanska kiselina.

Trivijalna nomenklatura, za razliku od sustavnog, u pravilu nema veze sa strukturom tvari, već je najvećim dijelom određen njezinim podrijetlom, kao i kemijskim odn. fizička svojstva.

Formula	Naziv prema sustavnoj nomenklaturi	Trivijalno ime
Ugljikovodici
CH 4	metan	močvarni gas
CH2=CH2	eten	etilen
CH2=CH-CH3	propen	propilen
CH≡CH	etin	acetilen
CH2 =CH-CH= CH2	butadien-1,3	divinil
	2-metilbutadien-1,3	izopren
	metilbenzen	toluen
	1,2-dimetilbenzen	orto-ksilol (O-ksilen)
	1,3-dimetilbenzen	meta-ksilol (m-ksilen)
	1,4-dimetilbenzen	par-ksilol (P-ksilen)
	vinilbenzen	stiren
Alkoholi
CH3OH	metanol	metilni alkohol, drveni alkohol
CH3CH2OH	etanol	etanol
CH2=CH-CH2-OH	propen-2-ol-1	alilni alkohol
	etandiol-1,2	Etilen glikol
	propantriol-1,2,3	glicerol
	fenol (hidroksibenzen)	karbolna kiselina
	1-hidroksi-2-metilbenzen	orto-krezol (O-krezol)
	1-hidroksi-3-metilbenzen	meta-krezol (m-krezol)
	1-hidroksi-4-metilbenzen	par-krezol (str-krezol)
	fenilmetanol	benzil alkohol
Aldehidi i ketoni
	metanal	formaldehid
	etanal	acetaldehid, acetaldehid
	propenal	akrilni aldehid, akrolein
	benzaldehid	benzoaldehid
	propanon	aceton
Karboksilne kiseline
(HCOOH)	metanska kiselina	mravlja kiselina (soli i esteri - formati)
(CH3COOH)	etanska kiselina	octena kiselina (soli i esteri - acetati)
(CH3CH2COOH)	propanoična kiselina	propionska kiselina (soli i esteri - propionati)
C15H31COOH	heksadekanska kiselina	palmitinska kiselina (soli i esteri - palmitati)
C17H35COOH	oktadekanska kiselina	stearinska kiselina (soli i esteri - stearati)
	propenska kiselina	akrilna kiselina (soli i esteri - akrilati)
HOOC-COOH	etandioična kiselina	oksalna kiselina (soli i esteri - oksalati)
	1,4-benzendikarboksilna kiselina	tereftalna kiselina
Esteri
HCOOCH 3	metil metanoat	metil format metil ester mravlje kiseline
CH 3 COOCH 3	metil etanoat	metil acetat, metil ester octene kiseline
CH 3 COOC 2 H 5	etil etanoat	etil acetat, etil acetat
CH 2 =CH-COOCH 3	metil propenoat	metil akrilat, metil ester akrilne kiseline
Spojevi koji sadrže dušik
	aminobenzen, fenilamin	anilin
NH2-CH2-COOH	aminoetanska kiselina	glicin, aminooctena kiselina
	2-aminopropionska kiselina	alanin