Какие вещества относятся к органическим кратко
Обновлено: 06.07.2024
Органи́ческие соединения, органические вещества́ [1] [2] — класс химических веществ, объединяющий почти все химические соединения, в состав которых входят атомы углерода, связанные с атомами других химических элементов. Изучаются в органической химии, и на начальном этапе ее развития к органическим относили только соединения углерода растительного и животного происхождения. В силу этих исторических причин ряд углеродсодержащих соединений, например, монооксид углерода, диоксид углерода, циановодород, сероуглерод, карбонилы металлов, карбонаты, цианиды, роданиниды, традиционно не относят к органическим, а рассматривают как неорганические соединения. Условно можно считать, что структурным прототипом органических соединений являются углеводороды. [2] Органические соединения, наряду с углеродом (C), чаще всего содержат (порознь или в различных комбинациях) водород (H), кислород (O), азот (N), значительно реже — серу (S), фосфор (P), галогены (F, Cl, Br, I), бор (B) и некоторые металлы [3] .
Органические соединения распространены в земной коре существенно меньше, чем неорганические, но обладают большой важностью, поскольку являются ключевыми веществами в жизнедеятельности всех известных форм жизни на Земле. Многие органические соединения (например, содержащиеся в почве) включены в основные биогеохимические циклы (углеродный цикл, азотный цикл), являются исходными веществами (цикл Кребса) и продуктами (фотосинтез) биосферных процессов, объем которых оценивается [4] в 380 млрд. т. Для многих органических соединений одними из основных строительных блоков (в т.ч. как источник углерода) являются дистилляты нефти [5] .
Органические соединения, органические вещества — класс химических соединений, в состав которых входит углерод (за исключением карбидов, угольной кислоты, карбонатов, оксидов углерода и цианидов). [1]
Содержание
История
Количество известных органических соединений составляет почти 27 млн
Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 22 марта 2012.
. Таким образом, органические соединения — самый обширный класс химических соединений. Многообразие органических соединений связано с уникальным свойством углерода образовывать цепочки из атомов, 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, то есть стабильность, а длина уменьшается. Высокая валентность углерода — 4, а также возможность образовывать кратные связи, позволяет образовывать структуры различной размерности (линейные, плоские, объёмные).
Классификация
Соединения углерода с другими элементами составляют особый класс органических соединений — элементоорганические соединения. Металлоорганические соединения содержат связь металл-углерод и составляют обширный подкласс элементоорганических соединений.
Характерные свойства
Существует несколько важных свойств, которые выделяют органические соединения в отдельный, ни на что не похожий класс химических соединений.
- Различная топология образования связей между атомами, образующими органические соединения (прежде всего, атомами углерода), приводит к появлению изомеров — соединений, имеющих один и тот же состав и молекулярную массу, но обладающих различными физико-химическими свойствами. Данное явление носит название изомерии.
- Явление гомологии — существование рядов органических соединений, в которых формула любых двух соседей ряда (гомологов) отличается на одну и ту же группу — гомологическую разницу CH2. Целый ряд физико-химических свойств в первом приближении изменяется симбатно [неизвестный термин] по ходу гомологического ряда. Это важное свойство используется в материаловедении при поиске веществ с заранее заданными свойствами.
Номенклатура органических соединений
Органическая номенклатура — это система классификации и наименований органических веществ. В настоящее время распространена номенклатура ИЮПАК.
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 зависимости от природы углеродного скелета органические соединения можно разделить на ациклические и циклические. Среди ациклических соединений различают предельные и непредельные. Циклические соединения разделяются на карбоциклические (алициклические и ароматические) и гетероциклические.
- Органические соединения
-
(алканы) (диеновые углеводороды)
- Алициклические соединения
- амилазу — фермент в слюне, расщепляющий крахмал на растворимые сахара;
- липазу — расщепляет жиры и другие липиды;
- пепсин — расщепляет белки в пище.
- Генетическая информация упакована в клетках в виде ДНК.
- Вся структурная и функциональная информация организма присутствует в форме ДНК.
- ДНК кодирует синтез всех типов белков.
- Генетическая информация передается следующему поколению клеток в виде ДНК.
- Органические вещества, классы органических веществ
- Как называть алканы
- Как из бутана получить бутен
- ациклические (алифатические);
- карбоциклические;
- гетероциклические.
- карбонильная;
- карбоксильная;
- гидроксильная.
- углеводы;
- белки;
- липиды;
- нуклеиновые кислоты.
- спирты и фенолы;
- карбоновые кислоты;
- альдегиды и кислоты;
- сложные эфиры;
- углеводы;
- липиды;
- аминокислоты;
- нуклеиновые кислоты;
- белки.
-
, Фенолы , 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 (соединения) меньшего размера. Эти сегменты могут быть идентичны, и тогда речь идёт 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) определённых 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
Все органические соединения обязательно содержат углерод и водород . В их состав могут входить атомы кислорода , азота , галогенов , серы .
Органические вещества составляют основную часть всех живых организмов. Белки , жиры , углеводы являются органическими соединениями.
Примеры природных органических веществ, которые использует человек: сахар , крахмал , уксусная кислота , каучук , жиры , древесина .
Мы используем огромное количество синтетических органических веществ, которые в природе никогда не существовали ( полиэтилен , капрон , лавсан и многие другие).
Органические вещества — это вещества, которые входят в состав живых организмов и образуются только при их участии. Как правило, все живые существа содержат органические вещества.
К органическим веществам относятся белки, жиры и углеводы, которых насчитывается около 10 миллионов.
Виды органических веществ, классификация
Белки
Белки — это строительные блоки жизни. Они жизненно важны для нашего существования и присутствуют в каждом организме на Земле. Белки — наиболее распространенные молекулы, встречающиеся в клетках. На самом деле они составляют больше сухого вещества клетки, чем жиры, углеводы и все другие молекулы вместе взятые.
Белки являются наиболее распространенными органическими компонентами человеческого организма и во многих отношениях наиболее важными. Они составляют от 10 до 30 % клеточной массы и являются основными структурными материалами организма.
Белки жизненно важны для многих функций организма. На поверхности клеток некоторые белки соединяются с углеводами, превращаясь в гликопротеины. Они позволяют клеткам реагировать на определенные молекулы, которые связываются с ними.
Белки включают биологические катализаторы (ферменты), сократительные белки мышц и гемоглобин крови. В человеческом организме насчитывается более 200 000 типов белков, полный набор которых известен как протеом.
Антитела — это белки, которые обнаруживают и уничтожают чужеродные вещества.
Все белки содержат атомы углерода, водорода, кислорода и азота, а также небольшое количество серы. Двадцать распространенных аминокислот, как незаменимых, так и несущественных, составляют белки, существующие в организме человека и большинства других живых организмов.
Аминокислоты являются строительными блоками белков, состоящими из двух основных групп: аминов и органических кислот. Все аминокислоты абсолютно одинаковы, за исключением одной группы атомов, известной как группа SR аминокислоты.
Белки бывают самых разнообразных форм и выполняют широкий спектр функций. Примеры белков включают ферменты, антитела и некоторые гормоны, помогающие ускорить химические реакции, защищающие от болезней и регулирующие активность клеток. Белки также играют важную роль в движении, структурной поддержке, хранении, коммуникации между клетками, пищеварении и транспортировке веществ по организму.
Существуют моторные белки, такие как миозин и динеины. Они обладают способностью преобразовывать химическую энергию в движение.
Миозин — это белок, содержащийся в мышцах и вызывающий сокращение мышечных волокон в них. Динеины обеспечивают энергию, приводящую в движение жгутики. Жгутики — это длинные тонкие структуры, прикрепленные снаружи к определенным клеткам (таким, как сперматозоиды), и отвечающие за их подвижность.
Многие белки обеспечивают структурную поддержку определенным частям организма. Кератин, например, является белком, содержащимся во внешних слоях кожи, и делает кожу прочным защитным слоем от внешнего мира. Кератин также является структурным белком, из которого состоят волосы, рога и ногти.
Как только сигнал попадает внутрь клетки, он обычно передается между несколькими белками, прежде чем достигнет конечного пункта назначения (чаще всего тоже это белок).
Пищеварение также управляется белками. Ферменты — это белки, которые стимулируют пищеварение, ускоряя химические реакции. Пищеварение — это расщепление пищи из крупных нерастворимых молекул на более мелкие молекулы, которые могут растворяться в воде. Поскольку более мелкие молекулы растворимы в воде, они могут попадать в кровь и транспортироваться по всему организму.
Пищеварительные ферменты — это ферменты, ответственные за расщепление молекул пищи на более мелкие, растворимые в воде молекулы. Некоторые примеры пищеварительных белков включают:
Жиры нерастворимы в воде, но могут растворяться в других липидах, маслах, эфире, хлороформе или спирте. Липиды включают в себя множество соединений, таких как триглицериды, фосфолипиды и стероиды, выполняющие жизненно важные клеточные функции.
Жиры являются наиболее распространенным типом липидов. Они обеспечивают примерно в два раза больше энергии, чем углеводы. Липиды помогают поддерживать температуру тела. Подобно углеводам, молекулы жира также содержат углерод, водород и кислород, но имеют гораздо меньше атомов кислорода, чем углеводы. Некоторые сложные липиды также содержат фосфор.
Жиры — это триглицерид (тип липида), который обычно является твердым при комнатной температуре. Другими типами липидов являются жирные кислоты, глицерин, глицерофосфолипид, сфинголипид, стерол-липид.
По определению, липид представляет собой жирное или воскообразное органическое соединение, которое легко растворимо в неполярном растворителе (например, эфире), но не в полярном растворителе (воде).
В пищевой науке жир и липид считаются одним и тем же веществом. Однако не все липиды являются жирами. Масло также отличается от жира, оно является одним из видов липидов. В отличие от жира, масло не затвердевает при комнатной температуре. Это происходит потому, что масло состоит из коротких или ненасыщенных цепей жирных кислот, которые при комнатной температуре остаются жидкими.
Жиры служат средством накопления энергии для большинства эукариот, а также служат источником пищи. Они обладают самым высоким потенциалом накопления энергии среди макроэлементов и очень химически стабильны, что делает их идеальными для хранения энергии для последующего использования.
Макроэлементы относятся не к размеру молекулы, а к количеству, необходимому для поддержания жизни. Витамины и минералы считаются микроэлементами.
Углеводы
Углеводы — это природные органические соединения, содержащиеся во всех клетках живых организмов и выполняющие важные функции.
Они жизненно важны для жизни на Земле и выполняют целый ряд функций, таких как обеспечение энергией и структурная поддержка. Углевод — это либо сахар, либо полимер сахаров. Полимер — это два или более простых сахара, соединенных вместе.
Углеводы — это молекулы на основе углерода, в которых водород и кислород связаны цепочкой атомов углерода.
Некоторые из более сложных углеводов обеспечивают структурную поддержку и защиту. Клетки растений и грибов имеют клеточные стенки, состоящие из углеводов. Эти клеточные стенки обеспечивают защиту и поддержку клетки и всего организма.
Углеводы также участвуют в межклеточном распознавании. Клетки имеют углеводы на внешней поверхности своих клеточных мембран, которые действуют как рецепторы. Рецепторы могут взаимодействовать с углеводами на мембранах других клеток и помогать клеткам идентифицировать друг друга.
Углеводы обеспечивают большую часть энергии, необходимой клеткам организма, и помогают строить клеточные структуры.
Нуклеиновые кислоты
Нуклеиновые кислоты — это биомолекулы, которые необходимы для каждой формы жизни, присутствующей на земле. Они присутствуют во всех организмах, от мелких вирусов и бактерий до крупных и сложных животных, таких как люди и киты.
Две нуклеиновые кислоты различаются по своей структуре, функциям, свойствам и расположению внутри клетки:
1. ДНК, также известная как дезоксирибонуклеиновая кислота, является наиболее важной биологической молекулой, присутствующей в живых клетках. Вся генетическая информация хранится в клетке в виде ДНК. Происшествие ДНК присутствует во всех живых клетках в той или иной форме.
Биологические функции ДНК заключаются в следующем:
2. РНК, также известная как рибонуклеиновая кислота, является второй по значимости нуклеиновой кислотой, присутствующей в живых организмах. Это полимер рибонуклеотидов, содержащий рибозу в качестве пентозного сахара.
В большинстве живых клеток ДНК и РНК работают сообща, выполняя свои функции.
РНК также присутствует почти во всех живых клетках. У бактерий он присутствует в цитоплазме клетки, а также в бактериальных рибосомах. Эта кислота в изобилии присутствует в цитоплазме в свободной форме и в составе рибосом. Она синтезируется в ядре из ДНК в процессе транскрипции. Три типа РНК полностью отличаются друг от друга по структуре и функциям:
В прежние времена, когда обособление наук еще не было четким, ученые разделяли все природные вещества на две большие группы: неживые и живые. Вещества, которые относили к первой группе, стали называть минеральными. В последний разряд включались растения и животные. Вторая группа составила органические вещества.
Содержание статьи
Общие сведения об органических веществах
В настоящее время установлено, что класс органических веществ – самый обширный среди других химических соединений. Что же ученые-химики относят к органическим веществам? Ответ таков: это те вещества, в состав которых включен углерод. Впрочем, из этого правила есть исключения: угольная кислота, цианиды, карбонаты, оксиды углерода не входят в состав органических соединений.
Углерод – очень любопытный в своем роде химический элемент. Его особенность состоит в том, что он может образовывать из своих атомов цепочки. Такая связь оказывается очень стабильной. В органических соединениях углерод демонстрирует высокую валентность (IV). Речь идет о способности образовывать связи с иными веществами. Эти связи вполне могут быть не только одинарными, но также двойными или тройными. По мере возрастания числа связей цепочка из атомов становится короче, стабильной этой связи увеличивается.
Почти все химические элементы, когда они соединяются с углеродом, способны дать начало органическим соединениям. Чаще всего в природе в состав органических веществ входят:
Развитие теории при изучении органических веществ шло сразу по двум взаимосвязанным направлениям: ученые изучали пространственное расположение молекул соединений и выясняли сущность химических связей в соединениях. У истоков теории строения органических веществ стоял русский химик А.М. Бутлеров.
Принципы классификации органических веществ
В разделе науки, известном как органическая химия, особое значение имеют вопросы классификации веществ. Сложность состоит в том, что описанию подлежат миллионы химических соединений.
Требования к номенклатуре очень строги: она должна быть систематической и пригодной для использования в международных масштабах. Специалисты любой страны должны понимать, о каком соединении идет речь и однозначно представлять его структуру. Предпринимается ряд усилий, которые позволят сделать классификацию органических соединений пригодной для компьютерной обработки.
В основе современной классификации лежит строение углеродного скелета молекулы и наличие в ней функциональных групп.
По строению своего углеродного скелета органические вещества делятся на группы:
Родоначальниками любых соединений в органической химии являются те углеводороды, которые состоят лишь из атомов углерода и водорода. Как правило, молекулы органических веществ содержат в своем составе так называемые функциональные группы. Это – атомы либо группы атомов, которые определяют, какими будут химические свойства соединения. Такие группы также позволяют отнести соединение к тому или иному классу.
Примерами функциональных групп могут служить:
Те соединения, которые содержат только одну функциональную группу, именуют монофункциональными. Если в молекуле органического вещества имеется несколько таких групп, они считаются полифункциональными (к примеру, глицерин или хлороформ). Гетерофункциональными будут соединения, где функциональные группы различны по составу. Их в одно и то же время вполне можно отнести к разным классам. Пример: молочная кислота. Ее можно рассматривать как спирт и как карбоновую кислоту.
Переход от класса к классу осуществляется, как правило, с участием функциональных групп, но без изменения углеродного скелета.
Скелетом применительно к молекуле называют последовательность соединения атомов. Скелет может быть углеродным или же содержать так называемые гетероатомы (к примеру, азот, серу, кислород и т.д.). Также скелет молекулы органического соединения может быть разветвленным или неразветвленным; открытым или же циклическим.
Особым типом циклических соединений считаются ароматические: для них не являются характерными реакции присоединения.
Основные классы органических веществ
Известны следующие органические вещества биологического происхождения:
В более подробную классификацию органических соединений включаются вещества, которые не имеют биологического происхождения.
Различают классы органических веществ, в составе которых углерод входит в соединение с другими веществами (кроме водорода):
Строение органических веществ
Большое разнообразие органических соединений в природе объясняется особенностями атомов углерода. Они способны образовывать весьма прочные связи, объединяясь в группы – цепочки. Результатом становятся вполне устойчивые молекулы. Способ, который молекулы используют, чтобы соединиться в цепь, является ключевой особенностью их строения. Углерод способен объединяться как в открытые цепи, так и в замкнутые (их и называют циклическими).
Строение веществ непосредственно влияет на их свойства. Особенности строения дают возможность существовать десяткам и сотням самостоятельных соединений углерода.
Важную роль в поддержании многообразия органических веществ играют такие свойства как гомология и изомерия.
Речь идет о идентичных на первый взгляд веществах: их состав не отличается друг от друга, молекулярная формула одна и та же. А вот строение соединений принципиально различается. Разными будут и химические свойства веществ. К примеру, одно и то же написание имеют изомеры бутан и изобутан. Атомы в молекулах этих двух веществ располагаются в разном порядке. В одном случае они разветвлены, в другом – нет.
Под гомологией понимают характеристику углеродной цепи, где каждый последующий член можно получить, прибавляя к предыдущему одну и ту же группу. Иными словами, каждый из гомологических рядов вполне можно выразить одной и той же формулой. Зная такую формулу, можно без особого труда выяснить состав любого члена ряда.
Примеры органических веществ
Углеводы вполне победили бы в состязании между всеми органическими веществами, если взять их в целом по массе. Это – источник энергии для живых организмов и строительный материал для большинства клеток. Мир углеводов отличается большим разнообразием. Без крахмала и целлюлозы не смогли бы существовать растения. А животный мир стал бы невозможен без лактозы и гликогена.
Еще один представитель мира органических веществ – белки. Всего из двух десятков аминокислот природе удается образовать в организме человека до 5 млн типов белковых структур. В функции этих веществ входит регуляция жизненно важных процессов в организме, обеспечение свертываемости крови, перенос некоторых видов веществ в пределах организма. В виде ферментов белки выступают ускорителями реакций.
Еще один важный класс органических соединений – липиды (жиры). Эти вещества служат в качества запасного источника нужной организму энергии. Они являются растворителями и помогают протеканию биохимических реакций. Липиды участвуют также и в строительстве клеточных мембран.
Очень интересны и другие органические соединения – гормоны. Они отвечают за протекание биохимических реакций и обмен веществ. Это гормоны щитовидной железы заставляют человека испытывать радость или печалиться. А за ощущение счастья, как выяснили ученые, отвечает эндорфин.
Читайте также: