Органические соединения это кратко

Обновлено: 04.07.2024

ОРГАНИ́ЧЕСКАЯ ХИ́МИЯ, нау­ка, пред­ме­том изу­че­ния ко­то­рой яв­ля­ют­ся со­еди­не­ния уг­ле­ро­да с др. эле­мен­та­ми – т. н. ор­га­нич. со­еди­не­ния, а так­же за­ко­ны их пре­вра­ще­ний; часть хи­мии . Как ор­га­ни­че­ские клас­си­фи­ци­ру­ют­ся не все со­еди­не­ния уг­ле­ро­да, напр. СО₂, HCN, CS₂ тра­ди­ци­он­но от­но­сят к не­ор­га­ни­че­ским. Ор­га­нич. со­еди­не­ния иг­ра­ют важ­ней­шую роль в про­цес­сах по­строе­ния и жиз­не­дея­тель­но­сти рас­тит. и жи­вот­ных ор­га­низ­мов. Са­мое раз­но­об­раз­ное при­ме­не­ние ор­га­нич. со­еди­не­ния на­хо­дят во всех сфе­рах жиз­не­дея­тель­но­сти че­ло­ве­ка: из ор­га­нич. со­еди­не­ний со­сто­ят пи­ща, то­п­ли­во, ле­кар­ст­ва, мою­щие сред­ст­ва, кра­си­те­ли, взрыв­ча­тые ве­ще­ст­ва, ма­те­риа­лы, без ко­то­рых не­воз­мож­но соз­да­ние транс­пор­та, кни­го­пе­ча­та­ние, ос­вое­ние кос­мо­са и мн. дру­гое.

Органические вещества — класс соединений, в состав которых входит углерод (за исключением карбидов, карбонатов, оксидов углерода и цианидов).

Соединения углерода с другими элементами составляют особый класс органических соединений — элементоорганические соединения. Металлоорганические соединения содержат связь металл-углерод и составляют обширный подкласс элементоорганических соединений.

Количество известных органических соединений давно перевалило за 10 млн; таким образом, органические соединения — самый обширный класс химических соединений. Многообразие органических соединений связано с уникальным свойством углерода образовывать цепочки из атомов углерода, что в свою очередь обусловлено высокой стабильностью (то есть энергией) углерод-углеродной связи. Связь углерод-углерод может быть как одинарной, так и кратной: двойной, тройной. При увеличении кратности углерод-углеродной связи возрастает её энергия, т. е. стабильность, а длина уменьшается. Высокая валентность углерода — 4, а также возможность образовывать кратные связи, позволяет образовывать структуры различной размерности (линейные, плоские, объёмные).

Существует несколько важных свойств, которые выделяют органические соединения в отдельный ни на что не похожий класс химических соединений.

1. Различная топология образования связей между атомами, образующими органические соединения (прежде всего атомами углерода), приводит к появлению соединений, имеющих один и тот же состав и молекулярную массу, но обладающих различными физико-химическими свойствами — изомеров. Данное явление носит название изомерии.
2. Явление гомологии — существования рядов органических соединений, в которых формула любых двух соседей ряда (гомологов) отличается на одну и ту же группу (чаще всего CH₂). Целый ряд физико-химических свойств в первом приближении изменяется симбатно по ходу гомологического ряда. Это важное свойство используется в материаловедении при поиске веществ с заранее заданными свойствами.

Содержание

Органическая номенклатура

Органическая номенклатура —это система классификации и наименований органических веществ.

Классификация

Классификация органических соединений построена на важном принципе, согласно которому физические и химические свойства органического соединения в первом приближении определяются двумя основными критериями — строением углеродного скелета соединения и его функциональными группами. В соответствии с этими критериями построена классификация органических соединений.

Классификация органических веществ.

• Органические вещества

• (алканы) (диеновые углеводороды)
  • • Производные углеводородов
    • • , Кетоны

      Алифатические соединения

      Алифатические соединения — органические вещества, не содержащие в структуре ароматических систем.

      Ароматические соединения

      Ароматические соединения или арены — органические вещества, в структуру которых входит одна (или более) ароматическая циклическая система (см. Ароматизация)

      Гетероциклические соединения

      Гетероциклические соединения — вещества, в молекулярной структуре которых присутствует хотя бы один цикл с одним (или несколькими) гетероатомом

      Полимеры

      Полимеры представляют собой особый вид веществ, также известный как высокомолекулярные соединения. В их структуру обычно входят многочисленные сегменты меньшего размера. Эти сегменты могут быть идентичны, тогда речь идет о гомополимере. Полимеры относятся к макромолекулам, классу веществ, состоящих из молекул очень большого размера. Полимеры могут быть органическими (полиэтилен, полипропилен, плексиглас и т. д.) или неорганическими (силикон); синтетическими (поливинилхлорид), или природными (целлюлоза, крахмал).

      Структурный анализ органических веществ

      В настоящее время существует несколько методов характеристики органических соединений. Кристаллография (рентгеноструктурный анализ) — наиболее точный метод, требующий, однако, наличия высококачественного кристалла достаточного размера для получения высокого разрешения. Поэтому пока этот метод не используется слишком часто.

      Элементный анализ — деструктивный метод, использующийся для количественного определения содержания элементов в молекуле вещества.

      Инфракрасная спектроскопия (ИК): используется главным образом для доказательства наличия (или отсутствия) определенных функциональных групп.

      Масс-спектрометрия: используется для определения молекулярных масс веществ и способов их фрагментации.

      Спектроскопия ядерного магнитного резонанса ЯМР.

      Ультрафиолетовая спектроскопия (УФ): используется для определения степени сопряжения в системе

      
      

      Вещества, содержащие углерод, за исключением угольной кислоты и её солей, карбидов и оксидов углерода, называются органическими соединениями. Они входят в состав живых организмов, нефти и имеют сложную структуру. Изучением органических веществ занимается органическая химия.

      Структура

      Краткая характеристика структуры органических соединений:

      • атомы углерода образуют углеродный скелет (цепь), который может быть открытым (ациклическим) или замкнутым в кольцо (циклическим или карбоциклическим);
      • одинаковые по молекулярному составу, но разные по структурному строению вещества называются изомерами;
      • соединения, отличающиеся на одну группу CH₂, называются гомологами и образуют гомологические ряды.

      
      

      Рис. 1. Примеры изомеров.

      Помимо атомов углерода органические вещества могут содержать:

      • водород;
      • азот;
      • кислород;
      • серу;
      • фосфор;
      • галогены;
      • металлы.

      Дополнительные элементы образуют функциональную группу, которая определяет принадлежность вещества к определённому классу, обуславливает физические и химические свойства соединения. Циклические соединения, содержащие функциональную группу, называются гетероциклическими.

      
      

      Рис. 2. Примеры гетероциклических соединений.

      
      

      Органические соединения — это такие вещества, которые включают углерод. Исключение составляют угольная кислота, карбонаты, карбиды, цианиды и оксиды углерода. Помимо углерода в состав органических веществ входят водород, кислород, азот, а также фосфор, сера, галогены и ряд металлов. Органических соединений сегодня известно почти 27 млн.

      Таким образом, среди химических соединений органических больше всего. Дело в том, что углерод, обладающий валентностью 4, способен образовывать самые разные связи — не только одинарные, но и кратные (двойные, тройные). Атомы углерода могут соединяться друг с другом и образовывать длинные цепи — прямые, разветвленные и замкнутые (циклические). Структуры, которые создает углерод, бывают линейными, плоскими и объемными. Отсюда такое разнообразие органических соединений. Среди них можно назвать углеводороды, карбоновые кислоты, спирты, эфиры, кетоны, альдегиды и многие другие, в том числе жиры, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, которые также называют биологическими молекулами.

      Для органических веществ характерны определенные свойства. Впрочем, некоторые из них присущи и неорганическим веществам, например изомерия, ковалентные связи, горючесть.

      Изомерия уже упоминалась выше, когда говорилось о разнице между составом и структурой. Изомеры, то есть вещества одного состава, но разного расположения атомов, особенно распространены среди органических веществ. Например, у циклопропана такой же состав, что и у пропена (С3Н6), однако это разные вещества.

      Определение органических веществ записано в учебнике химии, но не каждый может его дословно воспроизвести. А зря, ведь органические вещества составляют большинство из известных веществ в природе. На сегодняшний день таких соединений наука насчитывает свыше 20 миллионов.

      Имеются в виду не только образующие биологические организмы (в клетке их около трети по массе). Целые государства существуют за счет продажи продуктов предположительно органического происхождения (нефть, природный газ). Последние во многом определяют энергетическую составляющую мирового производства. Плюс залежи каменного угля.

      Огромно значение данные вещества имеют в химической индустрии. Например, без кокса невозможна выплавка ферроуглеродных сплавов.

      Что такое органические вещества

      Это все углеродосодержащие соединения. Примеры и характеристика органических веществ приведены ниже.

      
      

      соли угольной кислоты;

      образует цепи, в том числе замкнутые;

      поддерживает одинарные и больше связи;

      прочно связывается с большинством элементов;

      обладает способностью синтезировать изомеры. Соединения с изменчивой топологией. То есть идентичные по составу и массе молекулы, отличные в структуре;

      гомология – добавление группы CH2.

      
      

      Классификация органических веществ

      Разделяют по особенностям углеродной цепи и функциональным группам. Ниже дано описание и приведены структурные формулы органических веществ по классам.

      По углеродному скелету

      
      

      Под ациклическими и циклическими понимают незамкнутую или замкнутую углеродную связь соответственно.

      
      

      Как видно, представители могут иметь разветвленное строение. Имеет значение количество взаимосвязей углеродной основы. Включают спирты, кетоны, кислоты и подобные.

      Из интересных веществ – ацетон, метанол, искусственное топливо (бензин), уксусная кислота.

      
      

      В карбоциклическом кольце не попадаются чужеродные атомы. Только углерод. Из представителей получают пигменты (окрашивающие препараты), синтезируют смолы и пластики.

      
      

      В гетероциклических кольцах имеют место вкрапления кислорода, азота, серы и не только. Применяют для производства красителей, лекарственных препаратов, пластиков.

      По группам

      Органические вещества или углеводороды, как следует из термина, содержат исключительно C и H. Разнообразие вносят функциональные группы с отличными атомами.

      
      

      Спирты подразделяют на одно- и многоатомные. В зависимости от числа групп –OH. В фенолах группа присоединена к ароматическому кольцу.

      
      

      Одноатомные спирты используют для пищевой и химической промышленности.

      
      

      Этиленгликоль применяют для получения искусственных волокон и незамерзающих жидкостей (антифризов).

      Глицерин – для лекарственных средств, парфюмерии, легкой промышленности и взрывчатых веществ.

      Фенолы аналогично подразделяют на одно-, двух- и многоатомные. Собственно, фенол, типичный представитель, важен в синтезе смол, а как антисептик используется в медицинской отрасли.

      Альдегиды и кетоны используют как сырье для синтеза смол, полимеров, медикаментов, дезинфицирующих препаратов, консервантов. Высшие – для одеколонов и духов. Ацетон – универсальный растворитель.

      
      

      Карбоновые кислоты классифицируются по числу карбоксильных групп. Применяются в легкой и пищевой промышленности (добавки), в парфюмерии, для органического синтеза.

      
      

      Нитросоединения, содержащие азот органику — являются потенциально взрывчатыми веществами. А отдельные – не потенциально. Для чего нужны и так понятно. Пример – тринитротолуол. Он же тротил.

      
      

      
      

      Амины – органоаммиачные соединения. Большинство ядовито, некоторые канцерогенны. Характерный представитель – анилин. Участвуют в изготовлении смол, пигментов, клеящих средств, искусственных волокон. Также нужны для изготовления пестицидов, гербицидов, удобрений, медицинских препаратов (уротропин).

      
      

      Галогенопроизводные, содержащие хлор (фреоны), ранее использовались в качестве хладагента в морозильном оборудовании. Но из-за вреда озоновому слою не рекомендуются.

      Химикаты в индустрии являются растворителями, сырьем для инсектицидов и т. п. Жутковатый представитель семейства, синильная кислота – не только ингредиент боевых отравляющих веществ. Без нее затруднительна добыча драгоценных металлов и покрытие ими поверхностей.

      
      

      Органика биологического происхождения

      То, из чего состоят все организмы. От высших животных до микроводорослей.

      Белки

      Объединенные пептидной связью α-аминокислоты.

      
      

      Посмотрим, какими свойствами они обладают, и какие функции выполняют:

      обеспечивают рост клеток;

      составляют энзимы и отдельные гормоны;

      поддерживают наличие антител для иммунитета, свертываемость крови;

      отвечают за перемещение необходимых для жизнедеятельности веществ;

      белки-ферменты ускоряют биохимические взаимодействия.

      Часть поставляется с пищей, остальные производится организмом.

      Липиды

      Делят на простые (жирные кислоты + глицерин) и сложные (с высокомолекулярными кислотами).

      
      

      Характеристика:

      действующие и резервируемое питание (1 г – 39 кДж);

      поддерживают рост клеточных перегородок;

      участвуют в гормональной регуляции;

      при окислении выделяют воду;

      растворяя, переводят витамины в усваиваемую форму.

      Углеводы

      Простые и сложные сахара.

      
      

      
      

      Кратко охарактеризуем:

      основное питание клетки (1 г – 18 кДж);

      материал оболочки клетки;

      некоторые не позволяют крови свертываться в сосудах.

      Человек состоит из органических веществ и окружен ими. Скорее можно перечислить неорганических соседей: стекло, металл да керамика.

      Даже электроника постепенно переходит на органику. Без нее немыслимы сельское хозяйство, фармацевтика. Великая наука – органическая химия.

      Читайте также:

        
      • Гражданская культура это кратко
        
      • Обмен простых белков биохимия кратко
        
      • Природные зоны мексика кратко
        
      • Интересные факты о рокоссовском кратко
        
      • Оползень на камчатке 2007 кратко