كل علم مشبع بالمفاهيم ، إذا لم يتم إتقانه ، فإن الموضوعات القائمة على هذه المفاهيم أو الموضوعات غير المباشرة يمكن أن تكون صعبة للغاية. أحد المفاهيم التي يجب أن يفهمها جيدًا كل شخص يعتبر نفسه متعلمًا إلى حد ما هو تقسيم المواد إلى مواد عضوية وغير عضوية. بغض النظر عن عمر الشخص ، فإن هذه المفاهيم مدرجة في قائمة تلك التي تحدد المستوى العام للتطور في أي مرحلة من مراحل حياة الإنسان. لفهم الاختلافات بين هذين المصطلحين ، عليك أولاً معرفة ماهية كل منهما.

المركبات العضوية - ما هذا

المواد العضوية - المجموعة مركبات كيميائيةمع بنية غير متجانسة ، والتي تشمل عناصر الكربونمرتبطة تساهميًا ببعضها البعض. الاستثناءات هي الكربيدات والأحماض الكربوكسيلية والكربونية. أيضا ، من المواد المكونة ، بالإضافة إلى الكربون ، عناصر الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والكبريت والفوسفور والهالوجين.

تتشكل هذه المركبات بسبب قدرة ذرات الكربون على البقاء في روابط مفردة ومزدوجة وثلاثية.

الموطن مركبات العضويةهم كائنات حية. يمكن أن تكون في تكوين الكائنات الحية ، وتظهر كنتيجة لنشاطها الحيوي (الحليب والسكر).

منتجات تخليق المواد العضوية هي الغذاء ، الأدوية ، الملابس ، مواد البناء ، المعدات المختلفة ، المتفجرات ، أنواع مختلفةالأسمدة المعدنية والبوليمرات والمضافات الغذائية ومستحضرات التجميل وأكثر من ذلك.

المواد غير العضوية - ما هذا

المواد غير العضوية - مجموعة من المركبات الكيميائية التي لا تحتوي على عناصر الكربون أو الهيدروجين أو المركبات الكيميائية ، والعنصر المكون منها هو الكربون. كل من العضوية وغير العضوية هي مكونات الخلايا. الأول في شكل العناصر الواهبة للحياة ، والآخر في تكوين الماء ، المعادنوالأحماض وكذلك الغازات.

ما هو القاسم المشترك بين المواد العضوية وغير العضوية؟

ما الذي يمكن أن يكون مشتركًا بين مفهومين متضادين على ما يبدو؟ اتضح أن لديهم أيضًا شيء مشترك ، وهو:

1. تتكون المواد من أصل عضوي وغير عضوي من جزيئات.
2. يمكن الحصول على المواد العضوية وغير العضوية نتيجة تفاعل كيميائي معين.

المواد العضوية وغير العضوية - ما الفرق؟

1. العضوية أكثر شهرة والبحث في العلوم.
2. هناك العديد من المواد العضوية في العالم. يبلغ عدد العناصر العضوية المعروفة للعلم حوالي مليون ، غير عضوية - مئات الآلاف.
3. ترتبط معظم المركبات العضوية ببعضها البعض باستخدام الطبيعة التساهمية للمركب ؛ يمكن ربط المركبات غير العضوية ببعضها البعض باستخدام مركب أيوني.
4. هناك اختلاف في تكوين العناصر الواردة. المواد العضوية هي الكربون والهيدروجين والأكسجين ، في كثير من الأحيان - عناصر النيتروجين والفوسفور والكبريت والهالوجين. غير عضوي - يتكون من جميع عناصر الجدول الدوري ، باستثناء الكربون والهيدروجين.
5. المواد العضوية أكثر عرضة لتأثير درجات الحرارة المرتفعة ، ويمكن تدميرها حتى في درجات الحرارة المنخفضة. معظم المواد غير العضوية أقل عرضة للتعرض للحرارة الشديدة بسبب طبيعة نوع المركب الجزيئي.
6. المواد العضوية هي العناصر المكونة للجزء الحي من العالم (المحيط الحيوي) ، غير عضوي - غير حي (الغلاف المائي والغلاف الصخري والغلاف الجوي).
7. يعتبر تكوين المواد العضوية أكثر تعقيدًا في التركيب من تكوين المواد غير العضوية.
8. تتميز المواد العضوية بمجموعة متنوعة من إمكانيات التحولات والتفاعلات الكيميائية.
9. بسبب النوع التساهمي للرابطة بين المركبات العضوية تفاعلات كيميائيةمع مرور الوقت لفترة أطول إلى حد ما من التفاعلات الكيميائية في المركبات غير العضوية.
10. لا يمكن أن تكون المواد غير العضوية غذاء للكائنات الحية ، بل إن بعضًا من هذا النوع من التوليفات يمكن أن يكون مميتًا للكائن الحي. المادة العضوية هي منتج تنتجه الحياة البرية ، وكذلك عنصر في بنية الكائنات الحية.

تصنيف المواد العضوية

اعتمادًا على نوع هيكل سلسلة الكربون ، تنقسم المواد العضوية إلى:

• لا دوري ودوري.
• هامشي (مشبع) وغير مشبع (غير مشبع).
• الكربوهيدرات الحلقية وغير المتجانسة.
• حلقية وعطرية.

المركبات غير الحلقية هي مركبات عضوية لا توجد دورات في جزيئاتها وجميع ذرات الكربون متصلة ببعضها البعض في سلاسل مفتوحة مستقيمة أو متفرعة.

في المقابل ، من بين المركبات غير الحلقية ، يتم تمييز المركبات المحددة (أو المشبعة) ، والتي تحتوي فقط على روابط كربون-كربون واحدة (C-C) في الهيكل الكربوني والمركبات غير المشبعة (أو غير المشبعة) التي تحتوي على مضاعفات - مزدوجة (C \ u003d C) أو ثلاثية (C ≡ C) الاتصالات.

المركبات الحلقية هي مركبات كيميائية فيها ثلاث ذرات أو أكثر مترابطة تشكل حلقة.

اعتمادًا على الذرات التي تتكون منها الحلقات ، يتم تمييز المركبات الحلقية الكربونية والمركبات الحلقية غير المتجانسة.

تحتوي المركبات الكربونية الحلقية (أو isocyclic) على ذرات كربون فقط في دوراتها. وتنقسم هذه المركبات بدورها إلى مركبات أليفاتية دورية ومركبات عطرية.

تحتوي المركبات الحلقية غير المتجانسة على ذرة غير متجانسة واحدة أو أكثر في دورة الهيدروكربون ، وغالبًا ما تكون ذرات الأكسجين أو النيتروجين أو الكبريت.

أبسط فئة من المواد العضوية هي الهيدروكربونات - وهي مركبات تتكون حصريًا من ذرات الكربون والهيدروجين ، أي. رسميا ليس لديها مجموعات وظيفية.

نظرًا لأن الهيدروكربونات لا تحتوي على مجموعات وظيفية ، فلا يمكن تصنيفها إلا وفقًا لنوع الهيكل الكربوني. تنقسم الهيدروكربونات ، اعتمادًا على نوع هيكلها الكربوني ، إلى فئات فرعية:

1) يسمى الحد من الهيدروكربونات غير الحلقية الألكانات. تتم كتابة الصيغة الجزيئية العامة للألكانات بالشكل C n H 2n + 2 ، حيث n هو عدد ذرات الكربون في جزيء الهيدروكربون. لا تحتوي هذه المركبات على أيزومرات بين الطبقات.

2) تنقسم الهيدروكربونات غير المشبعة غير الحلقية إلى:

أ) الألكينات - تحتوي على مضاعف واحد فقط ، أي رابطة C مزدوجة C \ u003d C ، الصيغة العامة للألكينات هي C n H 2n ،

ب) الألكينات - في جزيئات الألكين يوجد أيضًا مضاعف واحد فقط ، وهو رابطة C≡C ثلاثية. الصيغة الجزيئية العامة للألكينات هي C n H 2n-2

ج) alkadienes - في جزيئات alkadienes هناك نوعان من الروابط المزدوجة C = C. الصيغة الجزيئية العامة للكادين هي C n H 2n-2

3) تسمى الهيدروكربونات الحلقية المشبعة cycloalkanes ولها الصيغة الجزيئية العامة C n H 2n.

تعتبر المواد العضوية المتبقية في الكيمياء العضوية من مشتقات الهيدروكربونات ، والتي تشكلت عند إدخال ما يسمى بالمجموعات الوظيفية في جزيئات الهيدروكربون ، والتي تحتوي على عناصر كيميائية أخرى.

وبالتالي ، يمكن كتابة صيغة المركبات ذات مجموعة وظيفية واحدة على أنها R-X ، حيث R هي جذور هيدروكربونية ، و X هي مجموعة وظيفية. الجذر الهيدروكربوني هو جزء من جزيء هيدروكربوني بدون ذرة هيدروجين واحدة أو أكثر.

وفقًا لوجود مجموعات وظيفية معينة ، يتم تقسيم المركبات إلى فئات. يتم عرض المجموعات الوظيفية الرئيسية وفئات المركبات التي تم تضمينها فيها في الجدول:

وبالتالي ، فإن مجموعات مختلفة من أنواع الهياكل العظمية الكربونية مع مجموعات وظيفية مختلفة تعطي مجموعة متنوعة من المركبات العضوية.

مشتقات الهالوجين من الهيدروكربونات

مشتقات الهالوجين للهيدروكربونات هي مركبات يتم الحصول عليها عن طريق استبدال ذرة هيدروجين واحدة أو أكثر في جزيء أي هيدروكربون أولي بواحدة أو أكثر من ذرات الهالوجين ، على التوالي.

دع بعض الهيدروكربونات لها الصيغة ج ن ح م، ثم عند استبدال جزيءه X على ذرات الهيدروجين X ذرات الهالوجين ، فإن صيغة مشتق الهالوجين ستبدو C n H m X Hal X. وبالتالي ، فإن مشتقات الألكانات أحادية الكلور لها الصيغة ج ن H 2n + 1 سلومشتقات ثنائي كلورو C n H 2n Cl 2إلخ.

الكحولات والفينولات

الكحولات عبارة عن مشتقات من الهيدروكربونات يتم فيها استبدال ذرة هيدروجين واحدة أو أكثر بمجموعة الهيدروكسيل -OH. تسمى الكحولات مع مجموعة هيدروكسيل واحدة أحادي الذرةاثنين - ثنائي الذرة، مع ثلاثة ثلاثي الذراتإلخ. علي سبيل المثال:

تسمى أيضًا الكحوليات التي تحتوي على مجموعتين أو أكثر من مجموعات الهيدروكسيل كحول متعدد الهيدروكسيل.الصيغة العامة للحد الكحولات أحادية الماء C n H 2n + 1 OH أو C n H 2n + 2 O. الصيغة العامة للتحديد كحول متعدد الهيدروكسيل C n H 2n + 2 O x ، حيث x هو العدد الذري للكحول.

يمكن أن تكون الكحوليات أيضًا عطرية. علي سبيل المثال:

الصيغة العامة للكحولات العطرية أحادية الماء هي C n H 2n-6 O.

ومع ذلك ، يجب أن يكون مفهوما بوضوح أن مشتقات الهيدروكربونات العطرية التي يتم فيها استبدال ذرة هيدروجين واحدة أو أكثر في النواة العطرية بمجموعات الهيدروكسيل لا تنطبقللكحوليات. إنهم ينتمون إلى الفصل الفينولات . على سبيل المثال ، هذا المركب المعطى عبارة عن كحول:

وهذا الفينول:

يكمن سبب عدم تصنيف الفينولات على أنها كحول في خصائصها الكيميائية المحددة ، والتي تميزها بشكل كبير عن الكحول. من السهل أن نرى أن الفينولات أحادية الهيدرات متجانسة بالنسبة للكحولات العطرية أحادية الماء ، أي لها أيضًا الصيغة الجزيئية العامة C n H 2n-6 O.

الأمينات

الأمينات تسمى مشتقات الأمونيا حيث يتم استبدال ذرة هيدروجين واحدة أو اثنتين أو كل ذرات الهيدروجين الثلاث بجذر هيدروكربوني.

الأمينات التي يتم فيها استبدال ذرة هيدروجين واحدة فقط بجذر هيدروكربوني ، أي وجود الصيغة العامة R-NH 2 تسمى الأمينات الأولية.

تسمى الأمينات التي يتم فيها استبدال ذرتين هيدروجين بجذور هيدروكربونية الأمينات الثانوية. يمكن كتابة معادلة الأمين الثانوي كـ R-NH-R '. في هذه الحالة ، يمكن للجذرين R و R أن يكونا متماثلين أو مختلفين. علي سبيل المثال:

إذا لم تكن هناك ذرات هيدروجين عند ذرة النيتروجين في الأمينات ، أي يتم استبدال ذرات الهيدروجين الثلاث لجزيء الأمونيا بجذر هيدروكربوني ، ثم تسمى هذه الأمينات الأمينات الثلاثية. في نظرة عامةيمكن كتابة صيغة الأمين العالي على النحو التالي:

في هذه الحالة ، يمكن أن تكون الجذور R ، R ، R ، إما متطابقة تمامًا ، أو أن الثلاثة جميعها مختلفة.

الصيغة الجزيئية العامة للأمينات المحددة الأولية والثانوية والثالثية هي C n H 2 n +3 N.

الأمينات العطرية التي تحتوي على بديل واحد غير مشبع لها الصيغة العامة C n H 2 n -5 N

الألدهيدات والكيتونات

الألدهيداتتسمى مشتقات الهيدروكربونات ، وفي ذرة الكربون الأولية ، يتم استبدال ذرتين من الهيدروجين بذرة أكسجين واحدة ، أي مشتقات الهيدروكربونات التي يوجد في بنيتها مجموعة ألدهيد –CH = O. يمكن كتابة الصيغة العامة للألدهيدات كـ R-CH = O. علي سبيل المثال:

الكيتوناتتسمى مشتقات الهيدروكربونات ، حيث يتم استبدال ذرتين من الهيدروجين في ذرة الكربون الثانوية بذرة أكسجين ، أي مركبات في هيكلها توجد مجموعة كربونيل -C (O) -.

يمكن كتابة الصيغة العامة للكيتونات كـ R-C (O) -R '. في هذه الحالة ، يمكن أن يكون الجذور R ، R 'متماثلًا أو مختلفًا.

علي سبيل المثال:

كما ترون ، فإن الألدهيدات والكيتونات متشابهة جدًا في التركيب ، لكنها لا تزال مميزة كفئات ، نظرًا لوجود اختلافات كبيرة في الخواص الكيميائية بينهما.

الصيغة الجزيئية العامة للكيتونات المشبعة والألدهيدات هي نفسها ولها الشكل C n H 2 n O

الأحماض الكربوكسيلية

الأحماض الكربوكسيليةتسمى مشتقات الهيدروكربونات التي يوجد فيها مجموعة كربوكسيل -COOH.

إذا كان للحمض مجموعتين من الكربوكسيل ، يسمى الحمض حمض ديكاربوكسيليك.

الأحماض أحادية الكربوكسيل المحدودة (مع مجموعة COOH واحدة) لها صيغة جزيئية عامة على شكل C n H 2 n O 2

الأحماض العطرية أحادية الكربوكسيل لها الصيغة العامة C n H 2 n -8 O 2

الاثيرات

الاثيرات -المركبات العضوية التي يرتبط فيها جزأين هيدروكربونيين بشكل غير مباشر من خلال ذرة أكسجين ، أي لديك صيغة على شكل R-O-R '. في هذه الحالة ، يمكن للجذرين R و R أن يكونا متماثلين أو مختلفين.

علي سبيل المثال:

الصيغة العامة للإيثرات المشبعة هي نفسها بالنسبة للكحولات أحادية الماء المشبعة ، أي C n H 2 n +1 OH أو C n H 2 n +2 O.

استرات

الإسترات هي فئة من المركبات تعتمد على العضوية الأحماض الكربوكسيلية، حيث يتم استبدال ذرة الهيدروجين في مجموعة الهيدروكسيل بجذر الهيدروكربون R. يمكن كتابة صيغة الإسترات بشكل عام على النحو التالي:

علي سبيل المثال:

مركبات النيترو

مركبات النيترو- مشتقات الهيدروكربونات ، حيث يتم استبدال ذرة هيدروجين واحدة أو أكثر بمجموعة نيترو- NO 2.

مركبات النيترو المحددة بمجموعة نيترو واحدة لها الصيغة الجزيئية العامة C n H 2 n +1 NO 2

أحماض أمينية

المركبات التي لها مجموعتان وظيفيتان في وقت واحد في بنيتها - أمينو NH 2 وكربوكسيل - COOH. علي سبيل المثال،

NH 2 -CH 2 -COOH

الحد من الأحماض الأمينية بكربوكسيل واحد ومجموعة أمينية واحدة هو أيزومري لمركبات النيترو المحددة المقابلة ، أي كما لو كان لديهم الصيغة الجزيئية العامة C n H 2 n +1 NO 2

في واجبات الاستخداملتصنيف المواد العضوية ، من المهم أن تكون قادرًا على تدوين الصيغ الجزيئية العامة للسلسلة المتجانسة أنواع مختلفةالمركبات ، ومعرفة السمات الهيكلية للهيكل الكربوني ووجود مجموعات وظيفية معينة. لمعرفة كيفية تحديد الصيغ الجزيئية العامة للمركبات العضوية فصول مختلفة، المواد المتعلقة بهذا الموضوع ستكون مفيدة.

تسمية المركبات العضوية

تنعكس ميزات التركيب والخصائص الكيميائية للمركبات في التسمية. الأنواع الرئيسية للتسميات هي منهجيو تافه.

تصف التسمية المنهجية في الواقع الخوارزميات ، والتي وفقًا لها يتم تجميع اسم أو آخر وفقًا للسمات الهيكلية لجزيء مادة عضوية أو ، تقريبًا ، الصيغة الهيكلية.

ضع في اعتبارك قواعد تسمية المركبات العضوية وفقًا للتسميات المنهجية.

عند تسمية المواد العضوية وفقًا للتسميات المنهجية ، فإن الشيء الأكثر أهمية هو التحديد الصحيح لعدد ذرات الكربون في أطول سلسلة كربون أو حساب عدد ذرات الكربون في الدورة.

اعتمادًا على عدد ذرات الكربون في سلسلة الكربون الرئيسية ، سيكون للمركبات جذر مختلف في اسمها:

المكون الثاني المهم الذي يؤخذ في الاعتبار عند تجميع الأسماء هو وجود / عدم وجود روابط متعددة أو مجموعة وظيفية ، والتي تم سردها في الجدول أعلاه.

دعنا نحاول تسمية مادة لها صيغة هيكلية:

1. تحتوي سلسلة الكربون الرئيسية (والوحيدة) لهذا الجزيء على 4 ذرات كربون ، لذلك سيحتوي الاسم على الجذر ولكن- ؛

2. لا توجد روابط متعددة في الهيكل الكربوني ، وبالتالي فإن اللاحقة التي سيتم استخدامها بعد جذر الكلمة ستكون -an ، كما في حالة الهيدروكربونات الحلقية المشبعة المقابلة (الألكانات) ؛

3. إن وجود مجموعة وظيفية - OH ، بشرط عدم وجود مجموعات وظيفية عليا ، يضيف بعد الجذر واللاحقة من الفقرة 2. لاحقة أخرى - "رأ" ؛

4. في الجزيئات التي تحتوي على روابط متعددة أو مجموعات وظيفية ، يبدأ ترقيم ذرات الكربون في السلسلة الرئيسية من جانب الجزيء الأقرب إليه.

لنلق نظرة على مثال آخر:

يخبرنا وجود أربع ذرات كربون في سلسلة الكربون الرئيسية أن الجذر "لكن-" هو أساس الاسم ، ويشير عدم وجود روابط متعددة إلى اللاحقة "-an" ، والتي ستتبع مباشرة بعد الجذر. مجموعة كبارفي هذا المركب - حمض الكربوكسيل ، يحدد ما إذا كانت هذه المادة تنتمي إلى فئة الأحماض الكربوكسيلية. لذلك ، ستكون النهاية عند الاسم "حمض -وفوويك". في ذرة الكربون الثانية توجد مجموعة أمينية NH2 -لذلك فإن هذه المادة تنتمي إلى الأحماض الأمينية. أيضًا في ذرة الكربون الثالثة نرى الميثيل الجذري الهيدروكربوني ( CH 3 -). لذلك ، وفقًا للتسمية المنهجية ، يُطلق على هذا المركب اسم 2-amino-3-methylbutanoic acid.

إن المصطلحات التافهة ، على عكس المصطلح المنهجي ، كقاعدة عامة ، لا علاقة لها ببنية المادة ، ولكنها ترجع أساسًا إلى أصلها ، فضلاً عن الخصائص الكيميائية أو الفيزيائية.

المواد العضوية -هذه مركبات لها ذرة كربون في تكوينها. المزيد عن المراحل الأولىفي تطور الكيمياء ، تم تقسيم جميع المواد إلى مجموعتين: المعدنية والعضوية. في تلك الأيام ، كان يعتقد أنه من أجل تصنيع المواد العضوية ، من الضروري الحصول على مادة غير مسبوقة " حيوية"، وهو متأصل فقط في النظم الحيوية الحية. لذلك ، من المستحيل القيام بتوليف المواد العضوية من المعادن. وفقط في بداية القرن التاسع عشر ، دحض ف. ويلر الرأي الحالي وصنع اليوريا من سيانات الأمونيوم ، أي أنه حصل على مادة عضوية من مادة معدنية. بعد ذلك ، قام عدد من العلماء بتصنيع الكلوروفورم والأنيلين وحمض الأسيتات والعديد من المركبات الكيميائية الأخرى.

المواد العضوية هي أساس وجود المادة الحية ، وهي أيضًا الغذاء الرئيسي للإنسان والحيوان. معظم المركبات العضوية عبارة عن مواد خام لمختلف الصناعات - المواد الغذائية والكيميائية والضوء والصيدلانية ، إلخ.

اليوم ، أكثر من 30 مليون مركب عضوي مختلف معروف. لذلك ، تمثل المواد العضوية أكثر الفئات شمولاً ، ويرتبط تنوع المركبات العضوية بها خصائص فريدة من نوعهاوهيكل الكربون. ترتبط ذرات الكربون المجاورة بواسطة روابط مفردة أو متعددة (مزدوجة ، ثلاثية).

تتميز بوجود التساهمية اتصالات C-C، وكذلك التساهمية القطبية سندات C-N، C-O ، C-Hal ، C-metal ، إلخ. التفاعلات التي تحدث بمشاركة المواد العضوية لها بعض الميزات بالمقارنة مع المعادن. في تفاعلات المركبات غير العضوية ، كقاعدة عامة ، تشارك الأيونات. غالبًا ما تمر هذه التفاعلات بسرعة كبيرة ، وأحيانًا على الفور عند درجة الحرارة المثلى. عادة ما تشارك الجزيئات في التفاعلات مع. يجب أن يقال أنه في هذه الحالة ، يتم كسر بعض الروابط التساهمية ، بينما يتشكل البعض الآخر. كقاعدة عامة ، تستمر هذه التفاعلات بشكل أبطأ بكثير ، ومن أجل تسريعها ، من الضروري زيادة درجة الحرارة أو استخدام محفز (حمض أو قاعدة).

كيف تتشكل المركبات العضوية في الطبيعة؟ معظميتم تصنيع المركبات العضوية في الطبيعة من ثاني أكسيد الكربون والماء في الكلوروفيل من النباتات الخضراء.

أصناف المواد العضوية.

بناء على نظرية O. Butlerov. التصنيف المنهجي هو أساس التسمية العلمية ، مما يجعل من الممكن تسمية المادة العضوية بناءً على الصيغة الهيكلية الحالية. يعتمد التصنيف على سمتين رئيسيتين - هيكل الهيكل الكربوني ، وعدد المجموعات الوظيفية وموضعها في الجزيء.

هيكل الكربون مستقر في جزء مختلفجزيئات المادة العضوية. اعتمادًا على هيكلها ، يتم تقسيم جميع المواد العضوية إلى مجموعات.

تشتمل المركبات غير الحلقية على مواد ذات سلسلة كربون مستقيمة أو متفرعة. تشتمل المركبات الكربونية الحلقية على مواد ذات دورات ، وهي مقسمة إلى مجموعتين فرعيتين - أليكليك وعطري. المركبات الحلقية غير المتجانسة هي مواد تعتمد جزيئاتها على دورات تتكون من ذرات كربون وذرات أخرى العناصر الكيميائية(أكسجين ، نيتروجين ، كبريت) ، ذرات غير متجانسة.

يتم تصنيف المواد العضوية أيضًا وفقًا لوجود مجموعات وظيفية تشكل جزءًا من الجزيئات. على سبيل المثال ، فئات الهيدروكربونات (الاستثناء هو أنه لا توجد مجموعات وظيفية في جزيئاتها) ، الفينولات ، الكحوليات ، الكيتونات ، الألدهيدات ، الأمينات ، الإسترات ، الأحماض الكربوكسيلية ، إلخ. يجب أن نتذكر أن كل مجموعة وظيفية (COOH ، OH ، NH2 ، SH ، NH ، NO) تحدد الخصائص الفيزيائية والكيميائيةهذا الاتصال.

في الماضي ، قسّم العلماء جميع المواد الموجودة في الطبيعة إلى جماد مشروط وحي ، بما في ذلك الممالك الحيوانية والنباتية بين هذه الأخيرة. تسمى مواد المجموعة الأولى المعدنية. وأولئك الذين دخلوا الثانية ، بدأوا يطلق عليهم المواد العضوية.

ما هو المقصود من هذا؟ فئة المواد العضوية هي الأكثر شمولاً بين جميع المركبات الكيميائية المعروفة للعلماء المعاصرين. يمكن الإجابة عن السؤال المتعلق بالمواد العضوية على النحو التالي - وهي مركبات كيميائية تشتمل على الكربون.

يرجى ملاحظة أنه ليست كل المركبات المحتوية على الكربون عضوية. على سبيل المثال ، الكاربيدات والكربونات وحمض الكربونيك والسيانيدات وأكاسيد الكربون ليست من بينها.

لماذا يوجد الكثير من المواد العضوية؟

تكمن الإجابة على هذا السؤال في خصائص الكربون. هذا العنصر غريب لأنه قادر على تكوين سلاسل من ذراته. وفي الوقت نفسه ، فإن رابطة الكربون مستقرة جدًا.

بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يعرض في المركبات العضوية تكافؤ عالي(الرابع) ، أي القدرة على التشكيل روابط كيميائيةبمواد أخرى. وليس فقط مفردة ، ولكن أيضًا مزدوجة وحتى ثلاثية (خلاف ذلك - مضاعفات). مع زيادة تعدد الرابطة ، تصبح سلسلة الذرات أقصر ، ويزداد استقرار الرابطة.

ويتمتع الكربون بالقدرة على تكوين هياكل خطية ومسطحة وثلاثية الأبعاد.

هذا هو السبب في أن المواد العضوية في الطبيعة متنوعة للغاية. يمكنك التحقق من ذلك بنفسك بسهولة: قف أمام المرآة وانظر بعناية إلى انعكاسك. كل واحد منا هو كتاب مدرسي يمشي في الكيمياء العضوية. فكر في الأمر: 30٪ على الأقل من كتلة كل خلية من خلاياك عبارة عن مركبات عضوية. البروتينات التي كونت جسمك. الكربوهيدرات التي تعمل "كوقود" ومصدر للطاقة. الدهون التي تخزن احتياطيات الطاقة. الهرمونات التي تتحكم في وظائف الأعضاء وحتى سلوكك. الإنزيمات التي تبدأ التفاعلات الكيميائية بداخلك. وحتى "الكود المصدري" ، خيوط الحمض النووي ، كلها مركبات عضوية قائمة على الكربون.

تكوين المواد العضوية

كما قلنا في البداية ، فإن مادة البناء الرئيسية للمواد العضوية هي الكربون. وعمليًا ، يمكن لأي عناصر ، تتحد مع الكربون ، أن تشكل مركبات عضوية.

في الطبيعة ، غالبًا ما يكون في تكوين المواد العضوية الهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والكبريت والفوسفور.

هيكل المواد العضوية

يمكن تفسير تنوع المواد العضوية على هذا الكوكب وتنوع بنيتها السمات المميزةذرات الكربون.

تتذكر أن ذرات الكربون قادرة على تكوين روابط قوية جدًا مع بعضها البعض ، متصلة بالسلاسل. والنتيجة هي جزيئات مستقرة. الطريقة التي ترتبط بها ذرات الكربون في سلسلة (مرتبة في نمط متعرج) هي واحدة من السمات الرئيسية لهيكلها. يمكن أن يتحد الكربون في سلاسل مفتوحة وفي سلاسل مغلقة (دورية).

من المهم أيضًا أن يكون الهيكل مواد كيميائيةتؤثر بشكل مباشر على خصائصها الكيميائية. يلعب دور مهم أيضًا في كيفية تأثير الذرات ومجموعات الذرات في الجزيء على بعضها البعض.

نظرًا لخصائص الهيكل ، فإن عدد مركبات الكربون من نفس النوع يذهب إلى عشرات ومئات. على سبيل المثال ، يمكننا اعتبار مركبات الهيدروجين من الكربون: الميثان ، والإيثان ، والبروبان ، والبيوتان ، إلخ.

على سبيل المثال ، الميثان - CH 4. هذا المزيج من الهيدروجين والكربون الظروف الطبيعيةيتواجد في غازي حالة التجميع. عندما يظهر الأكسجين في التركيبة ، يتم تكوين سائل - كحول الميثيل CH 3 OH.

لا تظهر فقط المواد ذات التركيب النوعي المختلف (كما في المثال أعلاه) خصائص مختلفة ، ولكن المواد التي لها نفس التركيب النوعي قادرة أيضًا على ذلك. مثال على ذلك هو القدرة المختلفة للميثان CH 4 والإيثيلين C 2 H 4 على التفاعل مع البروم والكلور. الميثان قادر على حدوث مثل هذه التفاعلات فقط عند تسخينه أو تحت الضوء فوق البنفسجي. ويتفاعل الإيثيلين حتى بدون إضاءة وتسخين.

ضع في اعتبارك هذا الخيار: التركيب النوعي للمركبات الكيميائية هو نفسه ، والكمي مختلف. ثم تختلف الخصائص الكيميائية للمركبات. كما في حالة الأسيتيلين C 2 H 2 والبنزين C 6 H 6.

لا يلعب الدور الأخير في هذا التنوع خصائص المواد العضوية "المرتبطة" ببنيتها ، مثل التماثل والتماثل.

تخيل أن لديك مادتين متطابقتين على ما يبدو - نفس التركيب ونفس الصيغة الجزيئية لوصفهما. لكن بنية هذه المواد تختلف اختلافًا جوهريًا ، والتي تتبع الاختلاف في المواد الكيميائية و الخصائص الفيزيائية. على سبيل المثال ، يمكن كتابة الصيغة الجزيئية C 4 H 10 لمادتين مختلفتين: البيوتان والأيزوبيوتان.

نحن نتحدث عن نظائر- المركبات التي لها نفس التركيب والوزن الجزيئي. لكن الذرات في جزيئاتها تقع في ترتيب مختلف (بنية متفرعة وغير متفرعة).

بخصوص تنادد- هذه سمة من سمات سلسلة الكربون هذه حيث يمكن الحصول على كل عضو تالٍ بإضافة مجموعة CH 2 إلى المجموعة السابقة. يمكن التعبير عن كل سلسلة متماثلة بصيغة عامة واحدة. ومعرفة الصيغة ، من السهل تحديد تركيبة أي من أعضاء السلسلة. على سبيل المثال ، يتم وصف متماثلات الميثان بالصيغة C n H 2n + 2.

عند إضافة "الاختلاف المتماثل" CH 2 ، يتم تقوية الرابطة بين ذرات المادة. لنأخذ السلسلة المتماثلة من الميثان: أول أربعة أعضائها عبارة عن غازات (الميثان ، الإيثان ، البروبان ، البيوتان) ، الستة التالية هي السوائل (البنتان ، الهكسان ، الهبتان ، الأوكتان ، النونان ، الديكان) ، ثم المواد في الحالة الصلبة من التجميع التالي (البنتاديكان ، الإيكوسان ، إلخ). وكلما كانت الرابطة أقوى بين ذرات الكربون ، زاد الوزن الجزيئي ونقاط غليان وانصهار المواد.

ما هي فئات المواد العضوية الموجودة؟

المواد العضوية ذات الأصل البيولوجي تشمل:

• البروتينات.
• الكربوهيدرات.
• احماض نووية؛
• الدهون.

يمكن أيضًا تسمية النقاط الثلاث الأولى بالبوليمرات البيولوجية.

أكثر تصنيف مفصلالمواد الكيميائية العضوية تغطي المواد ليس فقط من أصل بيولوجي.

الهيدروكربونات هي:

• مركبات لا حلقية:
  • الهيدروكربونات المشبعة (الألكانات) ؛
  • الهيدروكربونات غير المشبعة:
    • الألكينات.
    • ألكينات.
    • الكاديين.
• المركبات الحلقية:
  • المركبات الكربوهيدراتية الحلقية:
    • أليكسليك.
    • عطري.
  • المركبات الحلقية غير المتجانسة.

هناك أيضًا فئات أخرى من المركبات العضوية التي يتحد فيها الكربون مع مواد أخرى غير الهيدروجين:

• الكحولات والفينولات.
• الألدهيدات والكيتونات.
• الأحماض الكربوكسيلية؛
• استرات.
• الدهون.
• الكربوهيدرات:
  • السكريات الأحادية.
  • قليل السكاريد.
  • السكريات.
  • عديدات السكاريد المخاطية.
• الأمينات.
• أحماض أمينية؛
• البروتينات.
• احماض نووية.

صيغ المواد العضوية حسب الفئات

أمثلة على المواد العضوية

كما تتذكر ، في جسم الانسانأنواع مختلفة من المواد العضوية هي أساس الأساسات. هذه هي الأنسجة والسوائل ، والهرمونات والأصباغ ، والإنزيمات و ATP ، وأكثر من ذلك بكثير.

في أجسام البشر والحيوانات ، يتم إعطاء الأولوية للبروتينات والدهون (نصف الوزن الجاف للخلية الحيوانية هو البروتين). في النباتات (حوالي 80٪ من الكتلة الجافة للخلية) - للكربوهيدرات ، المعقدة في المقام الأول - السكريات. بما في ذلك السليلوز (الذي بدونه لن يكون هناك ورق) ، النشا.

دعنا نتحدث عن بعضها بمزيد من التفصيل.

على سبيل المثال ، حول الكربوهيدرات. إذا كان من الممكن أخذ وقياس كتل جميع المواد العضوية على هذا الكوكب ، فستكون الكربوهيدرات هي التي ستفوز بهذه المنافسة.

هم بمثابة مصدر للطاقة في الجسم مواد بناءللخلايا ، وكذلك القيام بتوريد المواد. تستخدم النباتات النشا لهذا الغرض ، والجليكوجين للحيوانات.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن الكربوهيدرات متنوعة للغاية. علي سبيل المثال، الكربوهيدرات البسيطة. السكريات الأحادية الأكثر شيوعًا في الطبيعة هي البنتوز (بما في ذلك deoxyribose ، وهو جزء من الحمض النووي) و hexoses (الجلوكوز ، وهو معروف لك).

مثل الطوب ، في موقع بناء كبير من الطبيعة ، يتم بناء السكريات من آلاف وآلاف من السكريات الأحادية. بدونهم ، بتعبير أدق ، بدون السليلوز ، النشا ، لن تكون هناك نباتات. نعم ، وستواجه الحيوانات التي لا تحتوي على الجليكوجين واللاكتوز والكيتين وقتًا عصيبًا.

دعونا ننظر بعناية في السناجب. الطبيعة هي أعظم سيد للفسيفساء والألغاز: من 20 فقط من الأحماض الأمينية ، يتكون جسم الإنسان من 5 ملايين نوع من البروتينات. للبروتينات أيضًا العديد من الوظائف الحيوية. على سبيل المثال ، البناء ، تنظيم العمليات في الجسم ، تخثر الدم (هناك بروتينات منفصلة لهذا) ، الحركة ، نقل بعض المواد في الجسم ، هم أيضًا مصدر للطاقة ، في شكل إنزيمات تعمل بمثابة محفز للتفاعلات ، يوفر الحماية. تلعب الأجسام المضادة دورًا مهمًا في حماية الجسم من التأثيرات الخارجية السلبية. وإذا حدث خلاف في الضبط الدقيق للجسم ، فإن الأجسام المضادة ، بدلاً من تدمير الأعداء الخارجيين ، يمكن أن تكون بمثابة اعتداء على أعضائها وأنسجة الجسم.

تنقسم البروتينات أيضًا إلى بسيطة (بروتينات) ومعقدة (بروتينات). ولها خصائص متأصلة فيها فقط: التمسخ (التدمير ، الذي لاحظته أكثر من مرة عند سلق بيضة مسلوقة جيدًا) وإعادة التشبع (تستخدم هذه الخاصية على نطاق واسع في صناعة المضادات الحيوية ، ومركزات الطعام ، وما إلى ذلك).

دعونا لا نتجاهل و الدهون(دهون). في أجسامنا ، هم بمثابة مصدر احتياطي للطاقة. كمذيبات ، فهي تساعد في مسار التفاعلات الكيميائية الحيوية. المشاركة في بناء الجسم - على سبيل المثال ، في تكوين أغشية الخلايا.

وبضع كلمات أخرى حول المركبات العضوية الغريبة مثل الهرمونات. يشاركون في التفاعلات الكيميائية الحيوية والتمثيل الغذائي. هذه الهرمونات الصغيرة تصنع الرجال (هرمون التستوستيرون) والنساء (هرمون الاستروجين). اجعلنا سعداء أو حزينين (تلعب الهرمونات دورًا مهمًا في تقلبات المزاج) الغدة الدرقيةوالإندورفين يعطي شعوراً بالسعادة). بل إنهم يقررون ما إذا كنا "بووم" أو "قبرات". سواء كنت مستعدًا للدراسة في وقت متأخر أو تفضل الاستيقاظ مبكرًا وأداء واجباتك المدرسية قبل المدرسة ، ليس فقط روتينك اليومي هو الذي يقرر ، ولكن أيضًا بعض هرمونات الغدة الكظرية.

استنتاج

إن عالم المواد العضوية مدهش حقًا. يكفي الخوض في دراستها قليلاً لتأخذ أنفاسك بعيدًا عن الشعور بالقرابة مع كل أشكال الحياة على الأرض. ساقان أو أربع أو جذور بدلاً من الأرجل - نحن جميعًا متحدون بسحر المختبر الكيميائي للطبيعة الأم. إنه يتسبب في انضمام ذرات الكربون في سلاسل ، والتفاعل وإنشاء الآلاف من هذه المركبات الكيميائية المتنوعة.

لديك الآن دليل موجز للكيمياء العضوية. بالطبع ، لم يتم تمثيل كل منهم هنا. معلومات ممكنة. بعض النقاط قد تضطر إلى توضيحها بنفسك. ولكن يمكنك دائمًا استخدام المسار الذي خططنا له لبحثك المستقل.

يمكنك أيضًا استخدام تعريف المادة العضوية الوارد في المقالة والتصنيف و الصيغ العامةالمركبات العضوية و معلومات عامةعنهم للتحضير لدروس الكيمياء في المدرسة.

أخبرنا في التعليقات عن قسم الكيمياء (عضوي أو غير عضوي) الذي تفضله ولماذا. لا تنسى مشاركة المقال الشبكات الاجتماعيةحتى يمكن لزملائك في الفصل استخدامها أيضًا.

يرجى الإبلاغ إذا وجدت أي خطأ أو عدم دقة في المقالة. كلنا بشر وكلنا نرتكب أخطاء في بعض الأحيان.

الموقع ، مع النسخ الكامل أو الجزئي للمادة ، يلزم وجود رابط إلى المصدر.

تُصنف المركبات العضوية وفقًا لميزتين هيكليتين رئيسيتين:

هيكل سلسلة الكربون (الهيكل الكربوني) ؛

وجود وبنية المجموعات الوظيفية.

الهيكل العظمي الكربوني (سلسلة الكربون) - سلسلة من ذرات الكربون المرتبطة كيميائياً.

المجموعة الوظيفية - ذرة أو مجموعة ذرات تحدد ما إذا كان المركب ينتمي إلى فئة معينة ومسؤول عن خواصه الكيميائية.

تصنيف المركبات حسب هيكل سلسلة الكربون

اعتمادًا على هيكل سلسلة الكربون ، تنقسم المركبات العضوية إلى حلقية ودورية.

المركبات غير الحلقية - المركبات ذات افتح(مفتوحة) سلسلة الكربون. تسمى هذه الاتصالات أيضًا أليفاتية.

من بين المركبات غير الحلقية ، يتم تمييز المركبات المحددة (المشبعة) ، حيث تحتوي على مركبات مفردة فقط في الهيكل العظمي اتصالات C-Cو غير محدود(غير مشبعة) ، بما في ذلك الروابط المتعددة C = C و C C.

مركبات لا حلقية

حد:

غير محدود:

تنقسم المركبات غير الحلقية أيضًا إلى مركبات سلسلة مستقيمة ومتفرعة السلسلة. في هذه الحالة ، يتم أخذ عدد روابط ذرة الكربون مع ذرات الكربون الأخرى في الاعتبار.

السلسلة ، التي تشمل ذرات الكربون من الدرجة الثالثة أو الرباعية ، متفرعة (غالبًا ما يُشار إليها بالبادئة "iso" في الاسم).

علي سبيل المثال:

ذرات الكربون:

ابتدائي؛

ثانوي؛

بعد الثانوي.

المركبات الحلقية هي مركبات ذات سلسلة كربون مغلقة.

اعتمادًا على طبيعة الذرات التي تتكون منها الدورة ، يتم تمييز المركبات الحلقية الكربونية وغير المتجانسة.

تحتوي المركبات الكربونية الحلقية على ذرات كربون فقط في الدورة. وهي مقسمة إلى قسمين مختلفين اختلافًا جوهريًا الخواص الكيميائيةالمجموعات: أليفاتية حلقية - أليفاتية - حلقية للمركبات القصيرة والعطرية.

المركبات الكربونية الحلقية

أليسيكليك:

عطرية:

تحتوي المركبات الحلقية غير المتجانسة في الدورة ، بالإضافة إلى ذرات الكربون ، على ذرة واحدة أو أكثر من العناصر الأخرى - الذرات غير المتجانسة(من اليونانية. مغاير- أخرى ، مختلفة) - أكسجين ، نيتروجين ، كبريت ، إلخ.

المركبات الحلقية غير المتجانسة

تصنيف المركبات حسب المجموعات الوظيفية

المركبات التي تحتوي فقط على الكربون والهيدروجين تسمى الهيدروكربونات.

يمكن اعتبار المركبات العضوية الأخرى ، الأكثر عددًا ، كمشتقات للهيدروكربونات ، والتي تتشكل عندما يتم إدخال مجموعات وظيفية تحتوي على عناصر أخرى في الهيدروكربونات.

اعتمادًا على طبيعة المجموعات الوظيفية ، يتم تقسيم المركبات العضوية إلى فئات. يتم عرض بعض المجموعات الوظيفية الأكثر تميزًا وفئات المركبات المقابلة لها في الجدول:

أصناف المركبات العضوية

ملاحظة: يشار إلى المجموعات الوظيفية أحيانًا بالروابط المزدوجة والثلاثية.

قد تحتوي جزيئات المركبات العضوية على مجموعتين أو أكثر من المجموعات الوظيفية المتماثلة أو المختلفة.

على سبيل المثال: HO-CH 2 -CH 2 -OH (ethylene glycol) ؛ NH 2 -CH 2 - COOH (حمض أميني جليكاين).

جميع فئات المركبات العضوية مترابطة. يتم الانتقال من فئة واحدة من المركبات إلى أخرى بشكل أساسي بسبب تحول المجموعات الوظيفية دون تغيير الهيكل الكربوني. تشكل مركبات كل فئة سلسلة متجانسة.