Exemple de compuși organici saturați aciclici. Substanțe organice, caracteristicile și clasificarea lor

Tema: CLASIFICAREA SUBSTANȚELOR ORGANICE, BAZELE NOMENCLATURII COMPUȘILOR ORGANICI

Obiectivele lecției:

educativ: Formează conceptele de izomerie, formula structurala, izomeri. Introduceți principiile clasificării compușilor organici în funcție de structura lanțului de carbon și a grupurilor funcționale și, pe această bază, oferiți o imagine de ansamblu inițială a principalelor clase de compuși organici. Da idee generală despre principiile de bază ale formării denumirilor de compuși organici conform nomenclaturii internaționale.

educativ: Formarea unei imagini științifice a lumii, cultivarea unui sentiment de patriotism folosind exemplul lui Butlerov.

dezvoltarea: Dezvoltați abilitățile elevilor de a compara, generaliza și desena analogii.

Tipul de lecție: lecție combinată

Metode de management:

general: explicative și ilustrative

privat: verbal-vizual

specific: conversație

Echipamente: schema de clasificare a compuşilor organici

Plan

1. Moment organizatoric – 5 min

2.Verificarea temelor – 25 min

3.Explicarea și întărirea materialului nou – 55 min

4.Teme pentru acasă- 3 min

5.Rezumatul lecției – 2 min

Progresul lecției

1. Punct organizatoric: Salutare, verificarea prezenței.

2. Verificarea temelor

? ce fel de legătură se numește legătură sigma?

care este conexiunea pi?

Numiți mecanismele de rupere a unei legături chimice

3. Explicația noului material:

Clasificare materie organică

În ultima lecție am vorbit despre cât de mare este numărul de compuși organici cunoscuți. Este ușor chiar și pentru un chimist experimentat să se înece în acest ocean vast. Prin urmare, oamenii de știință se străduiesc întotdeauna să clasifice orice set „pe rafturi” și să pună lucrurile în ordine în gospodăria lor. Apropo, nu ne doare pe fiecare dintre noi să facem asta cu lucrurile noastre, astfel încât să știm unde este totul în orice moment.

Substanțele pot fi clasificate în funcție de semne diferite, de exemplu, prin compoziție, structură, proprietăți, aplicare - conform unui astfel de sistem logic familiar de caracteristici. Deoarece toți compușii organici conțin atomi de carbon, este evident că cea mai importantă caracteristică Clasificarea substanțelor organice se poate baza pe ordinea conexiunii lor, adică pe structura. Pe această bază, toate substanțele organice sunt împărțite în grupuri, în funcție de ce fel de schelet (schelet) se formează atomi de carbon și dacă acest schelet include alți atomi, cu excepția carbonului.

Să ne uităm la această clasificare mai detaliat folosind următoarea diagramă:

Atomii de carbon, atunci când sunt combinați între ei, pot forma lanțuri de lungimi diferite. Dacă un astfel de lanț nu este închis, substanța aparține grupului aciclic compuși (neciclici). Un lanț închis de atomi de carbon permite denumirea substanței ciclic. Atomii de carbon dintr-un lanț pot fi legați fie prin legături simple (single), fie duble sau triple (multiple). Dacă o moleculă are cel puțin o legătură multiplă carbon-carbon, se numește nelimitat sau nesaturat, altfel - extrem (saturat). Dacă un lanț închis al unei substanțe ciclice este format numai din atomi de carbon, se numește carbociclice. Totuși, în loc de unul sau mai mulți atomi de carbon, ciclul poate conține atomi de alte elemente, de exemplu azot, oxigen, sulf. Uneori sunt numiti heteroatomi, iar legătura este heterociclic.În grupul de substanțe carbociclice există un „raft” special pe care se află substanțele cu un aranjament special de legături duble și simple în inel. o astfel de substanță este benzenul. Benzenul, „rudele” sale cele mai apropiate și îndepărtate sunt numite aromatice substanțe și compuși carbociclici rămași - aliciclic.

Clasificarea se bazează pe structura moleculei.

Compuși aciclici – compuși cu un lanț deschis (neînchis) de atomi de carbon. Astfel de compuși sunt numiți și compuși alifatici sau compuși grași.

Limitați conexiunile – compuși care conțin legături simple.

Compuși nesaturați – compuși care conțin legături duble sau triple (multiple).

Conexiuni ciclice – compușii în care atomii de carbon formează cicluri sunt carbociclici și heterociclici.

Carbociclic – compușii ciclici formați numai din atomi de carbon sunt aliciclici și aromatici.

Compuși heterociclici – cicluri, care pe lângă atomii de carbon includ și alți atomi - heteroatomi (azot, sulf, oxigen)

Clase principale de compuși organici

Hidrocarburi – cel mai simplu compuși organici, care conțin doar carbon și hidrogen. Sunt saturate (alcani), nesaturate (alchene, alchine, alcadiene etc.) si aromatice (arene).

Când înlocuiți atomii de hidrogen dintr-o hidrocarbură cu alți atomi sau grupuri de atomi -grupuri functionale – se formează numeroase clase de compuși organici (alcooli, aldehide, cetone, acizi carboxilici, esteri, amine, aminoacizi etc.).

Să scriem tabelul:

Clasa de conectare	Grupa functionala	Numele grupului funcțional	Un exemplu de conexiune din această clasă
				Nume
		Hidroxil		metanol ( alcool metilic)
		Hidroxil
Aldehide		Carbonil		Metanal (formaldehidă)
		Carbonil	CH3-C(=0)-CH3	Propanona-2 (acetonă)
Acizi carboxilici		Carboxil		Acid etanoic ( acid acetic)
	X (X=Cl, Br, F, I)	Halogen		clormetan
		Grupa amino		etilamină
		Grupa amidă		Acetamidă
Compuși nitro		Grupul nitro		Nitroetan
Aminoacizi	COOH și -NH2	Grupări carboxil și amino		Acid aminoacetic (glicina)

Nomenclatura substanțelor organice

Nomenclatură este un sistem de nume folositeîn orice știință.

În zorii dezvoltării chimie organică Existau destul de multe substanțe cunoscute ale naturii vii. Oamenii de știință din acea vreme își puteau permite să vină cu propriul nume pentru fiecare substanță, care de multe ori nici măcar nu se încadra într-un cuvânt, și chiar mai mult de unul. Astfel de nume reflectă cel mai adesea originea substanței sau proprietatea sa cea mai izbitoare: acid acetic, ulei de migdale amare (benzaldehidă), glicerina (din greacă - dulce) , formaldehida (din latină - furnică). Astfel de nume sunt numite banale. Nomenclatură trivială - nume stabilite istoric. Ele sunt utilizate pe scară largă în chimie pentru a desemna substanțe cu structură simplă. Odată cu acumularea de material experimental, a devenit clar că multe substanțe au proprietăți similare, adică aparțin aceluiași grup (clasă) de compuși. Nume similare de substanțe au început să fie aplicate tuturor substanțelor din această clasă.

Numărul de compuși organici cunoscuți este în creștere progresie geometrică. Chimiștii diferite țări Comunicarea a devenit dificilă, deoarece aceleași substanțe aveau denumiri diferite și mai multe substanțe erau înțelese sub același nume. Mari dificultăți au apărut cu numele de molecule complexe. Pentru a rezolva această problemă, chimiști din toate țările care sunt membre ale Uniunii Internaționale de Chimie Pură și Aplicată (IUPAC) au creat un comitet special care a dezvoltat principiile comune pentru toate substanțele organice nomenclatură. Această nomenclatură se numește nomenclatura internațională sau IUPAC.

Pentru a-l putea folosi, trebuie să cunoașteți bine numele primilor reprezentanți ai seriei omoloage de hidrocarburi saturate (de la etan la decan) și câțiva dintre cei mai simpli radicali saturati (metil, etil, propil).

Să scriem tabelul:

Denumiri de alcani și substituenți alchil

Principiile de bază ale nomenclaturii IUPAC

1. Baza pentru denumirea unei substanțe este numele extrem dea-a hidrocarbură cu același număr de atomi de carbon ca în lanț lung moleculă aciclică.

Poziția substituentului, grupărilor funcționale și multiplilorconexiunile din circuitul principal sunt indicate cu numere.

Substituenții, grupurile funcționale și legăturile multiple sunt indicate în nume folosind prefixe (aceleași prefixe, dar specifice, chimice) și sufixe.

Când scrieți numele, toate numerele sunt separate unul de celălaltunul pe altul cu virgule, iar din litere - cu cratime.

? Exercita : Stabiliți cărei clase îi aparțin compușii și dați nume

CH 3 – CH = CH - CH 3 H 2 N - CH 2 - COOH

CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 _ - CH 3 CH 3 – CH 2 – CH 2 – OH

CH 3 – CH 2 – NH 2 CH 3 – CH 2 – CH 2 – NO 2

Să luăm în considerare izomeria substanțelor organice

? Ce este izomerismul?

Exemplu: CH 3 – CH 2 – CH 2 – CH 2 – CH 3 CH 3 – CH 2 (CH 3) – CH 2 – CH 3

3. Tema pentru acasă:

LA. Tsvetkov „Chimie organică – 10” §3;

4. Rezultate: Astfel, astăzi ne-am familiarizat cu clasificarea, nomenclatura și izomeria substanțelor organice. Notele lecției.

În trecut, oamenii de știință au împărțit toate substanțele din natură în condițional nevii și vii, inclusiv regnul animalelor și al plantelor printre acestea din urmă. Substanțele din primul grup se numesc minerale. Iar cele incluse în al doilea au început să fie numite substanțe organice.

Ce înseamnă acest lucru? Clasa de substanțe organice este cea mai extinsă dintre toți compușii chimici cunoscuți de oamenii de știință moderni. La întrebarea care sunt substanțele organice se poate răspunde după cum urmează: compuși chimici, care conțin carbon.

Vă rugăm să rețineți că nu toți compușii care conțin carbon sunt organici. De exemplu, corbidele și carbonații, acidul carbonic și cianurile și oxizii de carbon nu sunt incluse.

De ce există atât de multe substanțe organice?

Răspunsul la această întrebare constă în proprietățile carbonului. Acest element este curios deoarece este capabil să formeze lanțuri ale atomilor săi. Și, în același timp, legătura de carbon este foarte stabilă.

În plus, în compușii organici prezintă valență mare (IV), adică capacitatea de a forma legături chimice cu alte substante. Și nu doar single, ci și dublu și chiar triplu (altfel cunoscut sub numele de multipli). Pe măsură ce multiplicitatea legăturilor crește, lanțul de atomi devine mai scurt și stabilitatea legăturii crește.

Carbonul este, de asemenea, înzestrat cu capacitatea de a forma structuri liniare, plate și tridimensionale.

Acesta este motivul pentru care substanțele organice din natură sunt atât de diverse. Puteți verifica cu ușurință acest lucru singur: stați în fața unei oglinzi și priviți cu atenție reflexia dvs. Fiecare dintre noi este un manual ambulant de chimie organică. Gândiți-vă: cel puțin 30% din masa fiecărei celule sunt compuși organici. Proteine ​​care ți-au construit corpul. Carbohidrații, care servesc drept „combustibil” și sursă de energie. Grăsimi care stochează rezerve de energie. Hormoni care controlează funcționarea organelor și chiar comportamentul tău. Enzime care declanșează reacții chimice în interiorul tău. Si chiar si " cod sursă”, Lanțurile de ADN sunt toți compuși organici pe bază de carbon.

Compoziția substanțelor organice

După cum am spus la început, principalul material de construcție pentru materia organică este carbonul. Și practic orice element, atunci când este combinat cu carbon, poate forma compuși organici.

În natură, substanțele organice conțin cel mai adesea hidrogen, oxigen, azot, sulf și fosfor.

Structura substanțelor organice

Diversitatea substanțelor organice de pe planetă și diversitatea structurii lor pot fi explicate trăsături caracteristice atomi de carbon.

Vă amintiți că atomii de carbon sunt capabili să formeze legături foarte puternice între ei, conectându-se în lanțuri. Rezultatul sunt molecule stabile. Modul în care atomii de carbon sunt legați într-un lanț (aranjați în zigzag) este una dintre caracteristicile cheie ale structurii sale. Carbonul poate fi combinat atât în ​​lanțuri deschise, cât și în lanțuri închise (ciclice).

De asemenea, este important ca structura chimicale afectează direct proprietățile lor chimice. Modul în care atomii și grupurile de atomi dintr-o moleculă se influențează reciproc joacă, de asemenea, un rol semnificativ.

Datorită caracteristicilor structurale, numărul de compuși de carbon de același tip ajunge la zeci și sute. De exemplu, putem considera compușii cu hidrogen ai carbonului: metan, etan, propan, butan etc.

De exemplu, metanul - CH4. Această combinație de hidrogen și carbon în conditii normale rămâne în stare de agregat gazos. Când apare oxigenul în compoziție, se formează un lichid - alcool metilic CH 3 OH.

Nu numai substanțele cu compoziții calitative diferite (ca în exemplul de mai sus) prezintă proprietăți diferite, dar substanțele cu aceeași compoziție calitativă sunt și ele capabile de acest lucru. Un exemplu este capacitatea diferită a metanului CH4 şi a etilenei C2H4 de a reacţiona cu bromul şi clorul. Metanul este capabil de astfel de reacții numai atunci când este încălzit sau sub lumină ultravioletă. Și etilena reacționează chiar și fără iluminare sau încălzire.

Să luăm în considerare această opțiune: compoziție de înaltă calitate compușii chimici sunt aceiași, cei cantitativi sunt diferiți. Atunci proprietățile chimice ale compușilor sunt diferite. Așa cum este cazul acetilenei C2H2 și benzenului C6H6.

Nu cel mai mic rol în această diversitate îl joacă astfel de proprietăți ale substanțelor organice, „legate” de structura lor, cum ar fi izomeria și omologia.

Imaginați-vă că aveți două substanțe aparent identice - aceeași compoziție și aceeași formulă moleculară pentru a le descrie. Dar structura acestor substanțe este fundamental diferită, ceea ce are ca rezultat diferența de proprietăți chimice și fizice. De exemplu, formula moleculara C 4 H 10 se poate scrie doi diverse substanțe: butan și izobutan.

Este vorba despre izomerii– compuși care au aceeași compoziție și greutate moleculară. Dar atomii din moleculele lor sunt aranjați în ordine diferite (structură ramificată și neramificată).

Referitor la omologie- aceasta este o caracteristică a unui lanț de carbon în care fiecare membru ulterior poate fi obținut prin adăugarea unei grupe CH2 la cea anterioară. Fiecare serie omologică poate fi exprimată printr-o formulă generală. Și cunoscând formula, este ușor de determinat compoziția oricăruia dintre membrii seriei. De exemplu, omologii metanului sunt descriși prin formula CnH2n+2.

Pe măsură ce „diferența omoloagă” CH 2 crește, legătura dintre atomii substanței se întărește. Să luăm seria omoloagă a metanului: primii patru membri ai săi sunt gaze (metan, etan, propan, butan), următorii șase sunt lichide (pentan, hexan, heptan, octan, nonan, decan) și apoi urmează substanțele în solid stare de agregare (pentadecan, eicosan etc.). Și ce conexiune mai puternicăîntre atomii de carbon, cu atât greutatea moleculară, punctele de fierbere și de topire ale substanțelor sunt mai mari.

Ce clase de substanțe organice există?

Substanțele organice de origine biologică includ:

• proteine;
• carbohidrați;
• acizi nucleici;
• lipide.

Primele trei puncte pot fi numite și polimeri biologici.

O clasificare mai detaliată a substanțelor chimice organice acoperă substanțele nu numai de origine biologică.

Hidrocarburile includ:

• compuși aciclici:
  • hidrocarburi saturate (alcani);
  • hidrocarburi nesaturate:
    • alchene;
    • alchine;
    • alcadiene.
• conexiuni ciclice:
  • compuși carbociclici:
    • aliciclic;
    • aromatice.
  • compuși heterociclici.

Există și alte clase de compuși organici în care carbonul se combină cu alte substanțe decât hidrogenul:

• alcooli și fenoli;
• aldehide și cetone;
• acizi carboxilici;
• esteri;
• lipide;
• carbohidrați:
  • monozaharide;
  • oligozaharide;
  • polizaharide.
  • mucopolizaharide.
• amine;
• aminoacizi;
• proteine;
• acizi nucleici.

Formule ale substanțelor organice pe clasă

Exemple de substanțe organice

După cum vă amintiți, în corpul uman diverse tipuri de substanțe organice stau la bază. Acestea sunt țesuturile și fluidele noastre, hormonii și pigmenții, enzimele și ATP și multe altele.

În corpul oamenilor și al animalelor, se acordă prioritate proteinelor și grăsimilor (jumătate din masa uscată a unei celule animale sunt proteine). În plante (aproximativ 80% din masa uscată a celulei) - carbohidrați, în primul rând complecși - polizaharide. Inclusiv celuloza (fără de care nu ar exista hârtie), amidon.

Să vorbim despre unele dintre ele mai detaliat.

De exemplu, despre carbohidrați. Dacă ar fi posibil să se ia și să se măsoare masele tuturor substanțelor organice de pe planetă, carbohidrații ar fi cei care ar câștiga această competiție.

Ele servesc ca sursă de energie în organism și sunt materiale de constructii pentru celule și, de asemenea, depozitează substanțe. Plantele folosesc amidon în acest scop, animalele folosesc glicogen.

În plus, carbohidrații sunt foarte diversi. De exemplu, carbohidrați simpli. Cele mai comune monozaharide din natură sunt pentozele (inclusiv deoxiriboza, care face parte din ADN) și hexozele (glucoza, care vă este familiară).

Ca și cărămizile, pe un șantier mare al naturii, polizaharidele sunt construite din mii și mii de monozaharide. Fără ele, mai exact, fără celuloză și amidon, nu ar exista plante. Și animalele fără glicogen, lactoză și chitină le-ar avea greu.

Să ne uităm cu atenție veverite. Natura este cel mai mare maestru al mozaicurilor și puzzle-urilor: din doar 20 de aminoacizi, în corpul uman se formează 5 milioane de tipuri de proteine. Veverițele conțin, de asemenea, multă viață funcții importante. De exemplu, construcția, reglarea proceselor din organism, coagularea sângelui (există proteine ​​separate pentru aceasta), mișcarea, transportul anumitor substanțe în organism, sunt, de asemenea, o sursă de energie, sub formă de enzime acționează ca un catalizator pentru reacții și oferă protecție. În protejarea organismului de negativ influente externe Anticorpii joacă un rol important. Și dacă apare o tulburare în reglarea fină a corpului, anticorpii, în loc să distrugă inamicii externi, pot acționa ca agresori asupra organelor și țesuturilor proprii ale corpului.

Proteinele sunt, de asemenea, împărțite în simple (proteine) și complexe (proteide). Și au proprietăți unice pentru ei: denaturarea (distrugerea, pe care ați observat-o de mai multe ori când fierbeți un ou tare) și renaturarea (această proprietate a găsit aplicare largăîn producerea de antibiotice, concentrate alimentare etc.).

Să nu ignorăm lipide(grasimi). În corpul nostru ele servesc ca o sursă de rezervă de energie. Ca solvenți, ei ajută la fluxul de bio reactii chimice. Participați la construcția corpului - de exemplu, la formarea membranelor celulare.

Și încă câteva cuvinte despre compuși organici atât de interesanți precum hormoni. Ele participă la reacții biochimice și la metabolism. Atât de mici, hormonii fac bărbați bărbați (testosteron) și femei femei (estrogen). Fă-ne fericiți sau tristi (hormonii joacă un rol important în schimbările de dispoziție glanda tiroida, iar endorfinele dau un sentiment de fericire). Și chiar determină dacă suntem „bufnițe de noapte” sau „lacăte”. Dacă ești dispus să înveți până târziu sau preferi să te trezești devreme și să-ți faci temele înainte de școală, este determinat nu numai de rutina ta zilnică, ci și de anumiți hormoni suprarenali.

Concluzie

Lumea materiei organice este cu adevărat uimitoare. Este suficient să vă adânciți puțin în studiul său pentru a vă tăia respirația din sentimentul de rudenie cu toată viața de pe Pământ. Două picioare, patru sau rădăcini în loc de picioare – toți suntem uniți prin magie laborator chimic Mama Natura. Face ca atomii de carbon să se unească în lanțuri, să reacționeze și să creeze mii de compuși chimici diferiți.

Acum aveți un ghid rapid pentru chimia organică. Desigur, nu toate sunt prezentate aici. posibile informații. S-ar putea să trebuiască să clarificați singur unele puncte. Dar puteți folosi oricând traseul pe care l-am conturat pentru propria dvs. cercetare independentă.

De asemenea, puteți utiliza definiția materiei organice, clasificarea și formulele generale ale compușilor organici date în articol și Informații generale despre ei să se pregătească pentru lecțiile de chimie de la școală.

Spune-ne în comentarii ce secțiune de chimie (organică sau anorganică) îți place cel mai mult și de ce. Nu uitați să distribuiți articolul pe rețelele sociale pentru ca și colegii tăi să-l poată folosi.

Vă rog să-mi spuneți dacă găsiți inexactități sau erori în articol. Cu toții suntem oameni și toți facem greșeli uneori.

blog.site, atunci când copiați materialul integral sau parțial, este necesar un link către sursa originală.

Toate substanțele care conțin un atom de carbon, altele decât carbonați, carburi, cianuri, tiocianați și acid carbonic, sunt compuși organici. Aceasta înseamnă că ele sunt capabile să fie create de organismele vii din atomi de carbon prin reacții enzimatice sau de altă natură. Astăzi, multe substanțe organice pot fi sintetizate artificial, ceea ce permite dezvoltarea medicinei și a farmacologiei, precum și crearea de polimeri și materiale compozite de înaltă rezistență.

Clasificarea compușilor organici

Compușii organici sunt cea mai numeroasă clasă de substanțe. Există aproximativ 20 de tipuri de substanțe aici. Ele sunt diferite în proprietăți chimice, diferă calitati fizice. Punctul lor de topire, masa, volatilitatea și solubilitatea, precum și stare fizicăîn condiții normale sunt și ele diferite. Printre acestea:

• hidrocarburi (alcani, alchine, alchene, alcadiene, cicloalcani, hidrocarburi aromatice);
• aldehide;
• cetone;
• alcooli (dihidric, monohidroxilic, polihidroxilic);
• eteri;
• esteri;
• acizi carboxilici;
• amine;
• aminoacizi;
• carbohidrați;
• grăsimi;
• proteine;
• biopolimeri și polimeri sintetici.

Această clasificare reflectă caracteristicile structura chimicași prezența unor grupări atomice specifice care determină diferența în proprietățile unei anumite substanțe. În termeni generali, o clasificare bazată pe configurația scheletului de carbon, care nu ia în considerare caracteristicile interacțiuni chimice, arata diferit. Conform prevederilor sale, compușii organici sunt împărțiți în:

• compuși alifatici;
• aromatice;
• substanțe heterociclice.

Aceste clase de compuși organici pot avea izomeri în grupuri diferite substante. Proprietățile izomerilor sunt diferite, deși compoziția lor atomică poate fi aceeași. Aceasta rezultă din prevederile stabilite de A.M. Butlerov. De asemenea, teoria structurii compușilor organici este baza călăuzitoare pentru toate cercetările în chimia organică. Este plasată la același nivel cu Legea periodică a lui Mendeleev.

Însuși conceptul de structură chimică a fost introdus de A.M. A apărut în istoria chimiei la 19 septembrie 1861. Anterior, în știință existau opinii diferite, iar unii oameni de știință au negat complet existența moleculelor și a atomilor. Prin urmare, nu a existat o ordine în chimia organică și anorganică. Mai mult decât atât, nu existau modele după care să se poată judeca proprietățile unor substanțe specifice. În același timp, au existat conexiuni care aceeași compoziție a prezentat proprietăți diferite.

Declarațiile lui A.M Butlerov au îndreptat în mare măsură dezvoltarea chimiei în direcția corectă și au creat o bază foarte solidă pentru aceasta. Prin intermediul acestuia, s-a putut sistematiza faptele acumulate și anume, chimice sau proprietăți fizice unele substanțe, tiparele intrării lor în reacții etc. Chiar prezicerea căilor de obținere a compușilor și prezența unora proprietăți generale a devenit posibil datorită acestei teorii. Și cel mai important, A.M Butlerov a arătat că structura moleculei unei substanțe poate fi explicată din punctul de vedere al interacțiunilor electrice.

Logica teoriei structurii substanțelor organice

Deoarece înainte de 1861 mulți din chimie au respins existența unui atom sau a unei molecule, teoria compușilor organici a devenit o propunere revoluționară pentru lumea științifică. Și întrucât A.M Butlerov însuși pornește numai din concluzii materialiste, a reușit să respingă ideile filozofice despre materia organică.

El a reușit să arate că structura moleculară poate fi recunoscută experimental prin reacții chimice. De exemplu, compoziția oricărui carbohidrat poate fi determinată prin arderea unei anumite cantități din acesta și numărând apa rezultată și dioxid de carbon. Cantitatea de azot dintr-o moleculă de amină se calculează și în timpul arderii prin măsurarea volumului de gaze și izolarea cantității chimice de azot molecular.

Dacă luăm în considerare judecățile lui Butlerov despre structura chimică dependentă de structură în direcția opusă, apare o nouă concluzie. Și anume: cunoscând structura chimică și compoziția unei substanțe, se pot presupune empiric proprietățile acesteia. Dar, cel mai important, Butlerov a explicat că în materia organică există un număr mare de substanțe care prezintă proprietăți diferite, dar au aceeași compoziție.

Prevederi generale ale teoriei

Luând în considerare și studiind compușii organici, A.M Butlerov a derivat unele dintre cele mai importante principii. El le-a combinat într-o teorie care explică structura substanțelor chimice origine organică. Teoria este următoarea:

• în moleculele de substanțe organice, atomii sunt legați între ei într-o secvență strict definită, care depinde de valență;
• structura chimică este ordinea imediată conform căreia atomii din moleculele organice sunt legați;
• structura chimică determină prezența proprietăților unui compus organic;
• în funcţie de structura moleculelor cu acelaşi compoziţia cantitativă posibila aparitie proprietăți diverse substanțe;
• toate grupările atomice implicate în formarea unui compus chimic au o influență reciprocă reciprocă.

Toate clasele de compuși organici sunt construite conform principiilor acestei teorii. După ce a pus bazele, A. M. Butlerov a reușit să extindă chimia ca domeniu al științei. El a explicat că datorită faptului că în substanțele organice carbonul prezintă o valență de patru, diversitatea acestor compuși este determinată. Prezența multor grupări atomice active determină dacă o substanță aparține unei anumite clase. Și tocmai datorită prezenței unor grupări atomice specifice (radicalii) apar proprietățile fizice și chimice.

Hidrocarburi și derivații lor

Acești compuși organici de carbon și hidrogen sunt cei mai simpli ca compoziție dintre toate substanțele din grup. Ele sunt reprezentate de o subclasă de alcani și cicloalcani (hidrocarburi saturate), alchene, alcadiene și alcatriene, alchine (hidrocarburi nesaturate), precum și o subclasă de substanțe aromatice. În alcani, toți atomii de carbon sunt legați doar de unul singur Conexiune S-S yu, din cauza căruia nici un atom de H nu poate fi încorporat în compoziția de hidrocarbură.

În hidrocarburile nesaturate, hidrogenul poate fi încorporat la locul dublei legături C=C. De asemenea, legătura C-C poate fi triplă (alchine). Acest lucru permite acestor substanțe să intre în multe reacții care implică reducerea sau adăugarea de radicali. Pentru comoditatea studierii capacității lor de a reacționa, toate celelalte substanțe sunt considerate a fi derivați ai uneia dintre clasele de hidrocarburi.

Alcoolii

Alcoolii sunt compuși chimici organici care sunt mai complexi decât hidrocarburile. Ele sunt sintetizate ca urmare a fluxului reacții enzimaticeîn celulele vii. Cel mai tipic exemplu este sinteza etanolului din glucoză ca rezultat al fermentației.

În industrie, alcoolii se obțin din derivații de halogen ai hidrocarburilor. Ca urmare a înlocuirii atomului de halogen cu o grupare hidroxil, se formează alcooli. Alcoolii monohidroxilici conțin doar o grupă hidroxil, alcoolii polihidroxilici conțin două sau mai multe. Un exemplu de alcool dihidroxilic este etilenglicolul. Alcoolul polihidric este glicerina. Formula generală a alcoolilor este R-OH (R este lanțul de carbon).

Aldehide și cetone

După ce alcoolii intră în reacții ale compușilor organici asociate cu extracția hidrogenului din grupul alcool (hidroxil), legătura dublă dintre oxigen și carbon se închide. Dacă această reacție trece prin grupa de alcool situată la atomul de carbon terminal, are ca rezultat formarea unei aldehide. Dacă atomul de carbon cu alcoolul nu este situat la capătul lanțului de carbon, atunci rezultatul reacției de deshidratare este producerea unei cetone. Formula generală a cetonelor este R-CO-R, aldehidele R-COH (R este radicalul de hidrocarbură al lanțului).

Esteri (simpli și complexi)

Structura chimică a compușilor organici din această clasă este complicată. Eterii sunt considerați a fi produse de reacție între două molecule de alcool. Când apa este îndepărtată din ele, se formează un compus proba R-O-R. Mecanism de reacție: extragerea unui proton de hidrogen dintr-un alcool și a unei grupări hidroxil dintr-un alt alcool.

Esterii sunt produși de reacție între un alcool și un acid carboxilic organic. Mecanism de reacție: eliminarea apei din grupul de alcool și carbon al ambelor molecule. Hidrogenul este separat de acid (la grupa hidroxil), iar gruparea OH în sine este separată de alcool. Compusul rezultat este descris ca R-CO-O-R, unde fagul R desemnează radicalii - părțile rămase ale lanțului de carbon.

Acizi carboxilici și amine

Acizii carboxilici sunt substanțe speciale care joacă un rol important în funcționarea celulei. Structura chimică a compușilor organici este următoarea: un radical de hidrocarbură (R) cu o grupare carboxil (-COOH) atașată la acesta. Gruparea carboxil poate fi localizată numai la cel mai exterior atom de carbon, deoarece valența lui C în grupa (-COOH) este 4.

Aminele sunt compuși mai simpli care sunt derivați ai hidrocarburilor. Aici, la orice atom de carbon există un radical amină (-NH2). Există amine primare în care o grupare (-NH2) este atașată la un carbon ( formula generala R-NH2). În aminele secundare, azotul se combină cu doi atomi de carbon (formula R-NH-R). În aminele terțiare, azotul este conectat la trei atomi de carbon (R3N), unde p este un radical, un lanț de carbon.

Aminoacizi

Aminoacizii sunt compuși complecși care prezintă atât proprietățile aminelor, cât și ale acizilor de origine organică. Există mai multe tipuri de ele, în funcție de localizarea grupării amină în raport cu gruparea carboxil. Cei mai importanți sunt aminoacizii alfa. Aici gruparea amină este situată la atomul de carbon de care este atașată gruparea carboxil. Acest lucru permite crearea unei legături peptidice și sinteza proteinelor.

Carbohidrați și grăsimi

Carbohidrații sunt alcooli aldehidici sau cetoalcooli. Aceștia sunt compuși cu structură liniară sau ciclică, precum și polimeri (amidon, celuloză și altele). Lor rol vitalîn celulă – structurale şi energetice. Grăsimile, sau mai degrabă lipidele, îndeplinesc aceleași funcții, doar că participă la altele. procese biochimice. Din punct de vedere al structurii chimice, grăsimea este ester acizi organici si glicerina.

Toate substanțele care conțin un atom de carbon, altele decât carbonați, carburi, cianuri, tiocianați și acid carbonic, sunt compuși organici. Aceasta înseamnă că ele sunt capabile să fie create de organismele vii din atomi de carbon prin reacții enzimatice sau de altă natură. Astăzi, multe substanțe organice pot fi sintetizate artificial, ceea ce permite dezvoltarea medicinei și a farmacologiei, precum și crearea de polimeri și materiale compozite de înaltă rezistență.

Clasificarea compușilor organici

Compușii organici sunt cea mai numeroasă clasă de substanțe. Există aproximativ 20 de tipuri de substanțe aici. Ele diferă în proprietăți chimice și diferă în calități fizice. Punctul lor de topire, masa, volatilitatea și solubilitatea, precum și starea lor de agregare în condiții normale sunt de asemenea diferite. Printre acestea:

• hidrocarburi (alcani, alchine, alchene, alcadiene, cicloalcani, hidrocarburi aromatice);
• aldehide;
• cetone;
• alcooli (dihidric, monohidroxilic, polihidroxilic);
• eteri;
• esteri;
• acizi carboxilici;
• amine;
• aminoacizi;
• carbohidrați;
• grăsimi;
• proteine;
• biopolimeri și polimeri sintetici.

Această clasificare reflectă caracteristicile structurii chimice și prezența unor grupuri atomice specifice care determină diferența în proprietățile unei anumite substanțe. În general, clasificarea, care se bazează pe configurația scheletului de carbon și nu ia în considerare caracteristicile interacțiunilor chimice, arată diferit. Conform prevederilor sale, compușii organici sunt împărțiți în:

• compuși alifatici;
• aromatice;
• substanțe heterociclice.

Aceste clase de compuși organici pot avea izomeri în diferite grupe de substanțe. Proprietățile izomerilor sunt diferite, deși compoziția lor atomică poate fi aceeași. Aceasta rezultă din prevederile stabilite de A.M. Butlerov. De asemenea, teoria structurii compușilor organici este baza călăuzitoare pentru toate cercetările în chimia organică. Este plasată la același nivel cu Legea periodică a lui Mendeleev.

Însuși conceptul de structură chimică a fost introdus de A.M. A apărut în istoria chimiei la 19 septembrie 1861. Anterior, în știință existau opinii diferite, iar unii oameni de știință au negat complet existența moleculelor și a atomilor. Prin urmare, nu a existat o ordine în chimia organică și anorganică. Mai mult, nu existau modele după care să se poată judeca proprietățile unor substanțe specifice. În același timp, au existat compuși care, cu aceeași compoziție, prezentau proprietăți diferite.

Declarațiile lui A.M Butlerov au îndreptat în mare măsură dezvoltarea chimiei în direcția corectă și au creat o bază foarte solidă pentru aceasta. Prin intermediul acestuia, s-a putut sistematiza faptele acumulate, și anume, proprietățile chimice sau fizice ale anumitor substanțe, modelele de intrare a acestora în reacții etc. Chiar și predicția modalităților de obținere a compușilor și prezența unor proprietăți generale au devenit posibile datorită acestei teorii. Și cel mai important, A.M Butlerov a arătat că structura moleculei unei substanțe poate fi explicată din punctul de vedere al interacțiunilor electrice.

Logica teoriei structurii substanțelor organice

Deoarece înainte de 1861 mulți din chimie au respins existența unui atom sau a unei molecule, teoria compușilor organici a devenit o propunere revoluționară pentru lumea științifică. Și întrucât A.M Butlerov însuși pornește numai din concluzii materialiste, a reușit să respingă ideile filozofice despre materia organică.

El a reușit să arate că structura moleculară poate fi recunoscută experimental prin reacții chimice. De exemplu, compoziția oricărui carbohidrat poate fi determinată prin arderea unei anumite cantități din acesta și numărând apa și dioxidul de carbon rezultat. Cantitatea de azot dintr-o moleculă de amină se calculează și în timpul arderii prin măsurarea volumului de gaze și izolarea cantității chimice de azot molecular.

Dacă luăm în considerare judecățile lui Butlerov despre structura chimică dependentă de structură în direcția opusă, apare o nouă concluzie. Și anume: cunoscând structura chimică și compoziția unei substanțe, se pot presupune empiric proprietățile acesteia. Dar, cel mai important, Butlerov a explicat că în materia organică există un număr mare de substanțe care prezintă proprietăți diferite, dar au aceeași compoziție.

Prevederi generale ale teoriei

Luând în considerare și studiind compușii organici, A.M Butlerov a derivat unele dintre cele mai importante principii. El le-a combinat într-o teorie care explică structura substanțelor chimice de origine organică. Teoria este următoarea:

• în moleculele de substanțe organice, atomii sunt legați între ei într-o secvență strict definită, care depinde de valență;
• structura chimică este ordinea imediată conform căreia atomii din moleculele organice sunt legați;
• structura chimică determină prezența proprietăților unui compus organic;
• în funcție de structura moleculelor cu aceeași compoziție cantitativă pot apărea proprietăți diferite ale substanței;
• toate grupările atomice implicate în formarea unui compus chimic au o influență reciprocă reciprocă.

Toate clasele de compuși organici sunt construite conform principiilor acestei teorii. După ce a pus bazele, A. M. Butlerov a reușit să extindă chimia ca domeniu al științei. El a explicat că datorită faptului că în substanțele organice carbonul prezintă o valență de patru, diversitatea acestor compuși este determinată. Prezența multor grupări atomice active determină dacă o substanță aparține unei anumite clase. Și tocmai datorită prezenței unor grupări atomice specifice (radicalii) apar proprietățile fizice și chimice.

Hidrocarburi și derivații lor

Acești compuși organici de carbon și hidrogen sunt cei mai simpli ca compoziție dintre toate substanțele din grup. Ele sunt reprezentate de o subclasă de alcani și cicloalcani (hidrocarburi saturate), alchene, alcadiene și alcatriene, alchine (hidrocarburi nesaturate), precum și o subclasă de substanțe aromatice. În alcani, toți atomii de carbon sunt legați doar printr-o singură legătură C-C, motiv pentru care nu poate fi încorporat un singur atom de H în compoziția de hidrocarbură.

În hidrocarburile nesaturate, hidrogenul poate fi încorporat la locul dublei legături C=C. De asemenea, legătura C-C poate fi triplă (alchine). Acest lucru permite acestor substanțe să intre în multe reacții care implică reducerea sau adăugarea de radicali. Pentru comoditatea studierii capacității lor de a reacționa, toate celelalte substanțe sunt considerate a fi derivați ai uneia dintre clasele de hidrocarburi.

Alcoolii

Alcoolii sunt compuși chimici organici care sunt mai complexi decât hidrocarburile. Ele sunt sintetizate ca rezultat al reacțiilor enzimatice din celulele vii. Cel mai tipic exemplu este sinteza etanolului din glucoză ca urmare a fermentației.

În industrie, alcoolii se obțin din derivații de halogen ai hidrocarburilor. Ca urmare a înlocuirii atomului de halogen cu o grupare hidroxil, se formează alcooli. Alcoolii monohidroxilici conțin doar o grupă hidroxil, alcoolii polihidroxilici conțin două sau mai multe. Un exemplu de alcool dihidroxilic este etilenglicolul. Alcoolul polihidric este glicerina. Formula generală a alcoolilor este R-OH (R este lanțul de carbon).

Aldehide și cetone

După ce alcoolii intră în reacții ale compușilor organici asociate cu extracția hidrogenului din grupul alcool (hidroxil), legătura dublă dintre oxigen și carbon se închide. Dacă această reacție are loc prin gruparea alcool situată la atomul de carbon terminal, are ca rezultat formarea unei aldehide. Dacă atomul de carbon cu alcoolul nu este situat la capătul lanțului de carbon, atunci rezultatul reacției de deshidratare este producerea unei cetone. Formula generală a cetonelor este R-CO-R, aldehidele R-COH (R este radicalul de hidrocarbură al lanțului).

Esteri (simpli și complexi)

Structura chimică a compușilor organici din această clasă este complicată. Eterii sunt considerați a fi produse de reacție între două molecule de alcool. Când apa este îndepărtată din ele, se formează un compus cu modelul R-O-R. Mecanism de reacție: extragerea unui proton de hidrogen dintr-un alcool și a unei grupări hidroxil dintr-un alt alcool.

Esterii sunt produși de reacție între un alcool și un acid carboxilic organic. Mecanism de reacție: eliminarea apei din grupul de alcool și carbon al ambelor molecule. Hidrogenul este separat de acid (la grupa hidroxil), iar gruparea OH în sine este separată de alcool. Compusul rezultat este descris ca R-CO-O-R, unde fagul R desemnează radicalii - părțile rămase ale lanțului de carbon.

Acizi carboxilici și amine

Acizii carboxilici sunt substanțe speciale care joacă un rol important în funcționarea celulei. Structura chimică a compușilor organici este următoarea: un radical de hidrocarbură (R) cu o grupare carboxil (-COOH) atașată la acesta. Gruparea carboxil poate fi localizată numai la cel mai exterior atom de carbon, deoarece valența lui C în grupa (-COOH) este 4.

Aminele sunt compuși mai simpli care sunt derivați ai hidrocarburilor. Aici, la orice atom de carbon există un radical amină (-NH2). Există amine primare în care o grupare (-NH2) este atașată la un carbon (formula generală R-NH2). În aminele secundare, azotul se combină cu doi atomi de carbon (formula R-NH-R). În aminele terțiare, azotul este conectat la trei atomi de carbon (R3N), unde p este un radical, un lanț de carbon.

Aminoacizi

Aminoacizii sunt compuși complecși care prezintă atât proprietățile aminelor, cât și ale acizilor de origine organică. Există mai multe tipuri de ele, în funcție de localizarea grupării amină în raport cu gruparea carboxil. Cei mai importanți sunt aminoacizii alfa. Aici gruparea amină este situată la atomul de carbon de care este atașată gruparea carboxil. Acest lucru permite crearea unei legături peptidice și sinteza proteinelor.

Carbohidrați și grăsimi

Carbohidrații sunt alcooli aldehidici sau cetoalcooli. Aceștia sunt compuși cu structură liniară sau ciclică, precum și polimeri (amidon, celuloză și altele). Rolul lor cel mai important în celulă este structural și energetic. Grăsimile, sau mai degrabă lipidele, îndeplinesc aceleași funcții, doar că participă la alte procese biochimice. Din punct de vedere al structurii chimice, grăsimea este un ester al acizilor organici și al glicerolului.