Органические соединения

Содержание

Органические вещества

Органические соединения
Метан, CH4; одно из простейших органических веществ

Органические соединения, органические вещества — класс химических соединений, объединяющий почти все химические соединения, в состав которых входит углерод[1] (за исключением карбидов, угольной кислоты, карбонатов, оксидов углерода и цианидов).

Органические соединения редки в земной коре, но обладают наибольшей важностью, потому что являются основой всех известных форм жизни. Основные дистилляты нефти считаются строительными блоками органических соединений[2].

Органические соединения, кроме углерода (C), чаще всего содержат водород (H), кислород (O), азот (N), значительно реже — серу (S), фосфор (P), галогены (F, Cl, Br, I), бор (B) и некоторые металлы (порознь или в различных комбинациях)[3].

История[ | ]

Название органические вещества появилось на ранней стадии развития химии во времена господства виталистических воззрений, продолжавших традицию Аристотеля и Плиния Старшего о разделении мира на живое и неживое.

В 1807 году шведский химик Якоб Берцелиус предложил назвать вещества, получаемые из организмов, органическими, а науку, изучающую их, — органической химией. Считалось, что для синтеза органических веществ необходима особая «жизненная сила» (лат.

 vis vitalis), присущая только живому, и поэтому синтез органических веществ из неорганических невозможен.

Это представление было опровергнуто Фридрихом Вёлером, учеником Берцелиуса, в 1829 году путём синтеза «органической» мочевины из «минерального» цианата аммония, однако деление веществ на органические и неорганические сохранилось в химической терминологии и по сей день.

Количество известных органических соединений составляет почти 27 млн.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) .

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 , позволяет образовывать структуры различной размерности (линейные, плоские, объёмные).

Классификация[ | ]

Основные биологического происхождения — белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты — содержат, помимо углерода, преимущественно водород, азот, кислород, серу и фосфор.

Именно поэтому «классические» органические соединения содержат прежде всего водород, кислород, азот и серу — несмотря на то, что элементами, составляющими органические соединения, помимо углерода могут быть практически любые элементы.

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.

  • Органические соединения обычно представляют собой газы, жидкости или легкоплавкие твёрдые вещества, в отличие от неорганических соединений, которые в большинстве своём представляют собой твёрдые вещества с высокой температурой плавления.
  • Органические соединения большей частью построены ковалентно, а неорганические соединения — ионно.
  • 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 в первом приближении изменяется (мера схожести зависимостей в математическом анализе) по ходу гомологического ряда. Это важное свойство используется в материаловедении при поиске веществ с заранее заданными свойствами.
  • Горючесть. [источник не указан 820 дней]

Номенклатура[ | ]

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 . Среди ациклических соединений различают предельные и непредельные. Циклические соединения разделяются на карбоциклические (алициклические и ароматические) и гетероциклические.

Алифатические соединения[ | ]

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

Углеводороды — Алканы — Алкены — Диены или Алкадиены — Алкины — Галогенуглеводороды — Спирты — Меркаптаны — Простые эфиры — Альдегиды — Кетоны — Карбоновые кислоты — Сложные эфиры — Углеводы или сахара — Нафтены — Амиды — Амины — Липиды — Нитрилы

Ароматические соединения[ | ]

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

Бензол-Толуол-Ксилол-Анилин-Фенол-Ацетофенон—Нафталин-Антрацен-Фенантрен-Бензпирен-Коронен-Азулен-Бифенил-Ионол.

Гетероциклические соединения[ | ]

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

Пиррол-Тиофен-Фуран-Пиридин

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 и массы.Полимеры могут быть органическими (полиэтилен, полипропилен, плексиглас и т. д.

) или неорганическими (силикон); синтетическими (поливинилхлорид) или природными (целлюлоза, крахмал).

Структурный анализ[ | ]

Основная статья: Аналитическая химия

В настоящее время существует несколько методов характеристики органических соединений:

См. также[ | ]

  • Неорганические вещества
  • Органическая химия

Примечания[ | ]

  1. ↑ Spencer L. Seager, Michael R. Slabaugh. Chemistry for Today: general, organic, and biochemistry. Thomson Brooks/Cole, 2004, p. 342. ISBN 0-534-39969-X
  2. ↑ Petrochemicals. American Fuel & Petrochemical Manufacturers. American Fuel & Petrochemical Manufacturers. Проверено 21 марта 2018.

Источник: https://encyclopaedia.bid/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8%D0%BF%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D1%8F/%D0%9E%D1%80%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5_%D1%81%D0%BE%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F

Органические соединения

Органические соединения

Органические соединения — класс соединений, в состав которых входит Карбон (за исключением карбидов, угольной кислоты, карбонатов, оксидов углерода и цианидов). Кроме углерода, они почти всегда содержат Водород, часто — Кислород, Азот и галогены, реже Фосфор, Сера и другие элементы. В органических соединениях Углерод всегда проявляет валентность IV.

1. Общая характеристика

Наука, занимающаяся изучением органических соединений называется органическая химия. Большое количество этих соединений, такие как протеины, жиры и углеводороды, также играют чрезвычайно важную роль в биохимии.

Четкой границы между органическими и неорганическими соединениями не существует. Муравьиная кислота (первая жирная кислота) является органической, несмотря на то что ее ангидрид, монооксид углерода, является неорганическим.

Термин «органический» обусловлен историческими причинами и происходит с XIX века, когда ошибочно считалось, что органические соединения могут образовываться только в живых организмах. Сейчас большинство органических соединений производится искусственным путем.

2. Описание состава, химических и физических свойств

К органическим соединениям относятся не только природные вещества, получаемые при развитии растений, или в результате жизнедеятельности животных, но и много искусственно полученных в лаборатории веществ.

В состав органических молекул органических веществ наряду с углеродом входят некоторые химические элементы. Это прежде водород, кислород, азот, сера, галогены и фосфор. Другие элементы редко встречаются в органических соединениях, органические вещества, содержащие благородные газы, неизвестны.

Несмотря на значительное количество элементов, входящих в состав неорганических соединений, количество органических соединений намного превосходит количество неорганических. Сегодня известно свыше семи миллионов органических веществ.

Одной из важных особенностей органических соединений, которая накладывает отпечаток на всю химическое поведение, является характер связей между атомами в их молекулах. В подавляющем большинстве случаев эти связи имеют ярко выраженный ковалентный характер.

Поэтому органические соединения, как правило, не диссоциируют на ионы и сравнительно медленно взаимодействуют друг с другом. Тогда как реакции между электролитами в растворах протекают почти мгновенно, время, необходимое для завершения той или иной реакции между органическими веществами, обычно измеряется часами, а иногда и днями.

Вот почему в органической химии большое значение имеет применение различных катализаторов.

Другая характерная черта органических соединений заключается в их склонности подвергаться при нагревании без доступа воздуха глубоким изменениям, в результате которых образуются новые вещества, которые имеют совершенно другие свойства.

Если же вести нагрев при доступе воздуха или в присутствии окислителей, то органические вещества сгорают, причем углерод и водород входящих в их состав полностью превращаются в двуокись углерода и воду, а азот обычно выделяется в свободном состоянии.

На этом основан элементный анализ органических веществ: содержание углерода и водорода в сгоревшем веществе определяют по количеству двуокиси углерода и воды, которые образовались, азот, который выделился, измеряют непосредственно, а содержание кислорода устанавливают по разности между весом сгоревшей вещества и весом остальных элементов содержались в нем. Данные анализа и определения молекулярного веса позволяют вывести молекулярную формулу органического вещества. Однако в отличие от неорганических соединений молекулярная формула органического вещества еще не дает представления ни о его характере, ни о его свойствах. Дело в том, что известно очень много органических соединений, которые имеют одинаковый состав и одинаковую молекулярной вес, но совершенно различные физические и даже химические свойства.

Это явление, широко распространенное среди органических соединений, получившее название изомерии, а вещества, отвечающие одной и той же молекулярной формуле, но отличаются по своим свойствам, называются изомерами.

Объяснение различных случаев изомерии дает теория строения органических соединений, созданная в шестидесятых годах позапрошлого столетия Бутлеровым, согласно которой свойства веществ определяются не только их качественным и количественным составом, как считали раньше, но и внутренним строением молекул, определенным порядком соединенных между собой атомов , образующих молекулу. Этот внутренний строй Бутлеров назвал «химическим строением».

Особенно важной была идея Бутлерова о том, что атомы, соединяясь химически в определенной последовательности согласно их валентности, взаимно влияют друг на друга таким образом, частично изменяется их собственная природа, их «химический смысл». Учение Бутлерова о химическом строении молекул составляют теоретическую основу органической химии.

3. Классификация

Современная классификация органических соединений основывается на следующих положениях:

  • Атомы в молекулах соединены друг с другом в определенной последовательности. Изменение этой последовательности приводит к образованию нового вещества с новыми свойствами.
  • Сочетание атомов происходит согласно их валентности. Валентности всех атомов в молекуле взаимно насыщены. Свободных валентностей у атомов в молекулах не остается.
  • Свойства веществ зависят от их «химического строения», т.е. от порядка соединения атомов в молекулах и характера их взаимного влияния. Наиболее сильно влияют атомы, непосредственно связанные друг с другом. Поэтому молекулы, имеющие одинаковые группировки атомов, обладающих подобными свойствами.
  • Углерод — четырехвалентный. Каждый атом углерода имеет четыре единицы валентности, за счет которых он может присоединять к себе другие атомы или атомные группы.
  • Атомы углерода способны соединяться друг с другом, образуя «цепи» атомов, или «углеродный скелет» молекулы.

Согласно строения углеродной цепи все органические соединения подразделяются на три большие группы.

  1. Соединения с открытой цепью атомов углерода, называемые также ациклическими соединениями или жирного ряда, поскольку к ним относятся жиры и близкие к жирам вещества. В зависимости от характера связей атомов углерода в «цепях» эти соединения делят на насыщенные, содержащие в молекулах только простые связи, и ненасыщенные, в молекулах которых двойные или тройные связи между атомами углерода.
  1. Соединения с замкнутой цепью атомов углерода, или карбоциклических соединения. Они образуют две подгруппы:
    1. соединения ароматического ряда, кольца, характеризующиеся наличием в составе их молекулы шести атомов углерода с особым чередованием простых и двойных связей; такое кольцо находится в молекуле бензола и называется бензольном кольце;
    2. алициклические соединения — карбоциклических соединения, которые различают по количеству атомов углерода в цикле и по характеру связей между этими атомами.
  1. Гетероциклические соединения. Гетероциклическими называют соединения, кольца которых кроме атомов углерода содержат атомы других элементов (кислорода, азота, серы и др.).

При классификации органических соединений за основные вещества извлекаются вещества, относящиеся к классу углеводородов, то есть соединения, состоящие только из углерода и водорода. Все остальные соединений рассматривается как производные углеводородов путем замены в их молекулах части или всех атомов водорода другими атомами или атомными группами.

Группы атомов, которые обусловливают общие химические свойства веществ, принадлежащих к одному и тому же классу, называются функциональными группами.

Если в молекуле вещества есть несколько различных функциональных групп, то такое вещество называется соединением со смешанными функциями.

Насыщенными называются углеводороды, в молекулах которых только простые (одинарные) связи. Простым представителем предельных углеводородов является метан СН 4.

Ненасыщенными называются углеводороды, в молекулах которых двойные или тройные связи между атомами углерода.

4. Классификация по химическому строению

По химическому строению делятся на ациклические и циклические.

Ациклические — это углеводороды с открытой цепью атомов (алифатические, или соединения жирного ряда). В свою очередь они делятся на насыщенные и ненасыщенные. Насыщенные — это углеводороды с общей формулой СпН2n +2 ​​(парафины, или алканы).

Атомы углерода в этих соединениях связаны между собой и с атомами водорода простыми (одинарными) связями: С-С и С-Н. Ненасыщенные — это углеводороды с общей формулой СпН2n (олефины) СпН2n-2 (ацетиленовые или диеновые), СпН 2n-4, СпН 2n-6 и т. д.

олефинов углеводороды содержат двойной (олефиновых) связь С = С, ацетиленовые — тройной связи С ≡ С, диеновые — два двойных связи.

Циклические — это соединения с замкнутым (кольцевым, или циклическим) цепью атомов. Они делятся на изоциклические и гетероциклические. Изоциклические — это углеводороды с замкнутым цепью атомов углерода. К ним относятся:

  • алициклические или полиметилен (циклопарафины и их производные);
  • ароматические соединения ( бензол, нафталин и их производные). В циклическую систему гетероциклических соединений, кроме атомов углерода, входят атомы других элементов (например, кислорода, азота, серы).

Углеводороды С n Н 2n +2, С n Н 2n, С n Н 2n-2 и т. д. образуют гомологические ряды, в которых каждый последующий член ряда отличается от предыдущего на группу СН 2 (гомологичная разница).

При замещении в гомологических рядах углеводородов одного или нескольких атомов водорода функциональными группами: Х (любой галоген), ОН, NH 2, NO 2, СООН и т. д.

соответственно образуются гомологические ряды галогенпроизводных RX, спиртов RОН, аминов RNH 2, нитросоединений RNO 2, кислот RСООН и т. д., где R-радикал (С n Н 2n +2, С n Н 2n, С n Н 2n-2 и т. д.).

До важнейших классов производных углеводородов относятся галогенопроизводные, спирты, эфиры, альдегиды и кетоны, органические кислоты, сернистые соединения (Тиоспирты, тиоэфиры, сульфокислоты), амины и их аналоги — фосфины, Арсинои, стибины, бисмутины, металлоорганические соединения.

5. Номенклатурные системы названий органических веществ

Для наименования отдельных органических соединений пользуются различными номенклатурными системами. Широко применяются льежские правила и номенклатура IUPAC. Распространены тривиальная, рациональная и женевская системы номенклатуры.

По самым старым, тривиальной номенклатуре названия органических соединений носят случайный характер, например: болотный газ, муравьиный спирт, янтарная кислота и т. д.

Такие названия не дают представления о строении соединений, и поэтому тривиальная система не удовлетворяет требованиям теории и практики органической химии.

Рациональная и женевская номенклатуры основанные на принципах научной систематики органических соединений: название вещества дается в соответствии с его химического строения.

По рациональной номенклатуре в основу наименований органических веществ положены названия простейших (первых) соединений того или иного гомологического ряда. Более сложные соединения рассматриваются как производные простейших, в которых атомы водорода замещены радикалами.

Согласно женевской номенклатуре основой наименования является название нормального углеводорода, содержит то же число атомов углерода, что и длинный (или сложный) непрерывную цепь углеродных атомов в данной составе. Начало нумерации главной цепи определяется прежде углеводородными радикалами, названия которых ставят перед корнем слова.

В случае одинакового положения двух радикалов предпочтение отдается радикала с меньшим числом атомов углерода. Кратные связи, обозначаемые окончанием-ен или суффиксом-ен-(двойная связь) или-ин (др.) (тройную связь) вместо-ан в насыщенного углеводорода, занимают второе место при определении порядка нумерации, причем предпочтение предоставляется тройном связи.

Следующие места принадлежат функциональным кислородным или серным группам и азотным группам, обозначения которых соответственно относятся в конце слова и перед названием углеводородных радикалов.

Последнее по значению место при определении начала нумерации относится нефункциональным заместителям (галогенам, нитрозо-, нитро-, азидогрупам), обозначения которых ставят в самом начале названия органического соединения. Порядок расположения имен нефункциональных заместителей обратный их старшинства при определении нумерации.

Цифрами обозначают положение боковых цепей, групп или кратных связей в головном углеводородном цепи; греческими (иногда латинскими) числительными — число одинаковых запчастей групп или кратных связей. Примеры: При наименовании соединений с замкнутым цепью атомов общие принципы Женевской номенклатуры остаются неизменными, но есть ряд особенностей.

См.. также

  • Неорганические соединения

Литература

  • Глоссарий терминов по химии / / Й.Опейда, О.Швайка. Ин-т физико-органической химии и углехимии им .. Л. М. Литвиненко НАН Украины, Донецкий национальный университет — М.: «Вебер», 2008. — 758 с. ISBN 978-966-335-206-0

Источник: http://nado.znate.ru/%D0%9E%D1%80%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5_%D1%81%D0%BE%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F

Как называть органические соединения? | CHEM-MIND.com

Органические соединения

В темах сайта я уже рассматривал вопрос о том, как называть или как расшифровывать названия органических соединений, но давайте остановимся на этом еще раз по подробнее!

ИЮПАК (системы наименований химических соединений и описания науки химии в целом), также называемой номенклатурой органических соединений, позволяет абсолютно точно отобразить в названии строение молекулы органического вещества! Благодаря этому химики все стран могут безошибочно понимать, что за вещество перед ними только по названию.

Для составления названий соединений необходимо пошагово соблюдать следующий алгоритм:

1.  Найти самую длинную цепь атомов С.

Для примера я взял гипотетическое вещество:

Найдем самую длинную — главную цепь, причем она должна быть не только самой длиной но должна максимально содержать функциональные группы и ненасыщенные связи:

2. Последовательно пронумеровать атомы углерода главной цепи, действуя следующим образом:

  1. Если существуют функциональные группы, то нумеруют со стороны ближайшей и самой старшей функциональной группы.
  2. Если нет первого пункта и существуют ненасыщенные связи, то нумеруют со стороны ближайшей к такой связи.
  3. Если второго пункта нет, но существует разветвленная цепь, то нумеруют с конца ближайшего к разветвлению.

Старшинство функциональных групп:

Характеристическая группаПрефиксСуффикс
Падение старшинства-(C)OOH-овая кислота
-COOHкарбокси--карбоновая кислота
-SO3Hсулфо--сульфокислота
-(C)H=Oоксо--аль
-CH=Oформил--карбальдегид
>CH=Oоксо--он
-OHгидрокси--ол
-SHмеркапто--тиол
-NH2амино--амин
-NO2нитро-
-ORалкокси-
-F, -Cl, Br-, -Iфтор-, хлор-, бром-, йод-

*Атом углерода заключенный в скобки, входит в состав главной углеродной цепи

Итак, самая старшая из винил-, амино-, метил- и гидроксигрупп это гидрокигруппа*, она будет составлять окончание названия и именно с конца ближайшего к гидроксигруппам будет начинаться нумерация цепи. (*Радикалы метил-, этил-, винил-, изопропил- и тд, всегда ниже по старшинству групп, перечисленных в таблице).

3.  Название алкана складывается из названий боковых радикалов, перечисленных в алфавитном порядке с указанием положения в главной цепи, и названия главной цепи.

Начинаем составлять название:

a) цепь, девять атомов углерода:

нонан

б) Тройная связь при восьмом атоме углерода:

нон-8-ин

с) Старшая функциональная группа, идет в окончание, указываем положение обоих гидроксигрупп и добавляем «ди», так как группы две:

нон-8-ин-2,2-диол

д) Перечисляем оставшиеся радикалы в алфавитном порядке:

5-амино-4-метил-6-винилнон-8-ин-2,2-диол

Расшифровка названий органических соединений

Аналогичным образом идет расшифровка названий, например:

3-гидроксигекс-4-еновая кислота

а) Рисуем шесть атомов углерода в главной цепи, причем цепь оканчивается на -овая, следовательно, крайний атом будет являться, по совместительству, функциональной группой карбоновой кислоты!

б) Нумеруем цепь начиная с главной функциональной группы:

в) Теперь обратим внимание на суффикс -ен-, он говорит о том, что при четвертом атоме углерода существует двойная связь:

г) Осталась приставка гидрокси- при третьем атоме углерода, добавляем -OH группу и получаем наше соединение:

Особенности номенклатуры различных классов соединений

Для карбоновых кислот существует номенклатура алфа- (α), бета- (β) и гамма- (γ) положений, согласно первому второму и третьему атому углерода после карбоксигруппы.

Например:

Для соединений с двойной связью, или связью вокруг которой невозможно вращение, существует цис(Z)-, транс(E)-номенклатура. Если одинаковые заместители находятся по одну сторону от двойной связи то это цис- или Z- изомерия, если по разные, то это транс- или E- изомерия.

Для ароматических соединений второе, третье и четвертое положение относительно старшего заместителя называются орто- (о-), мета- (м-) и пара(п-)положения:

Для углеводов существует ряд тривиальных названий (глюкоза, рибоза, мальтоза и т.д.), с обозначениями D- или L-.

D- или L- обозначения относятся к направлению вправо(D) или влево(L) предпоследнего гидроксила:

Также, в циклической форме углеводов существует обозначение альфа- (α) или бета- (β) для полуацетального гидроксила, так, если он «смотрит» вниз то это альфа-углевод, вверх — бета:

Источник: http://www.chem-mind.com/2017/06/13/%D0%BA%D0%B0%D0%BA-%D0%BD%D0%B0%D0%B7%D1%8B%D0%B2%D0%B0%D1%82%D1%8C-%D0%BE%D1%80%D0%B3%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B5-%D1%81%D0%BE%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8/

Органическое вещество — это… Органическим веществом является … Органическая химия

Органические соединения

Органическое вещество – это химическое соединение, в составе которого присутствует углерод. Исключения составляют только угольная кислота, карбиды, карбонаты, цианиды и оксиды углерода.

История

Сам термин «органические вещества» появился в обиходе ученых на этапе раннего развития химии. В то время господствовали виталистические мировоззрения. Это было продолжение традиций Аристотеля и Плиния.

В этот период ученые мужи были заняты разделением мира на живое и неживое. При этом все без исключения вещества четко подразделялись на минеральные и органические. Считалось, что для синтеза соединений «живых» веществ необходима особая «сила».

Она присуща всем живым существам, и без нее образовываться органические элементы не могут.

Это смешное для современной науки утверждение господствовало очень долго, пока в 1828 году Фридрих Велер опытным путем его не опроверг. Он смог из неорганического цианата аммония получить органическую мочевину.

Это подтолкнуло химию вперед. Однако деление веществ на органические и неорганические сохранилось и в настоящем времени. Оно лежит в основе классификации. Известно почти 27 миллионов органических соединений.

Органическое вещество – это, за некоторым исключением, углеродное соединение. В действительности это очень любопытный элемент. Углерод способен образовывать из своих атомов цепочки. При этом очень важно, что связь между ними стабильна.

Кроме того, углерод в органических веществах проявляет валентность – IV. Из этого следует, что этот элемент способен образовывать с другими веществами связи не только одинарные, но и двойные и тройные. По мере возрастания их кратности, цепочка, состоящая из атомов, станет короче. При этом стабильность связи только увеличивается.

Также углерод имеет способность образовывать плоские, линейные и объемные структуры. Именно поэтому в природе так много разнообразных органических веществ.

Состав

Как было сказано выше, органическое вещество – это соединения углерода. И это очень важно. Органические соединения возникают при его связи практически с любым элементом периодической таблицы. В природе чаще всего в их состав (помимо углерода) входят кислород, водород, сера, азот и фосфор. Остальные элементы встречаются намного реже.

Свойства

Итак, органическим веществом является углеродное соединение. При этом существуют несколько важных критериев, которым оно должно соответствовать. Все вещества органического происхождения обладают общими свойствами:

1. Существующая между атомами различная типология связей непременно приводит к появлению изомеров. Прежде всего они образуются при соединении молекул углерода. Изомеры — это различные вещества, имеющие одну молекулярную массу и состав, но разные химико-физические свойства. Это явление называется изомерией.

2. Еще один критерий – явление гомологии. Это ряды органических соединений, в них формула соседних веществ отличается от предыдущих на одну группу СН2. Это важное свойство применяется в материаловедении.

Какие существуют классы органических веществ?

К органическим соединениям относят несколько классов. Они известны всем. Это белки, липиды и углеводы. Эти группы можно назвать биологическими полимерами. Они участвуют в метаболизме на клеточном уровне в любом организме. Также в эту группу включают нуклеиновые кислоты. Так что можно сказать, что органическое вещество – это то, что мы ежедневно потребляем в пищу, то, из чего состоим.

Белки

Белки состоят из структурных компонентов — аминокислот. Это их мономеры. Белки также называют протеинами. Известно около 200 видов аминокислот. Все они встречаются в живых организмах. Но лишь двадцать из них являются составляющими белков. Их называют основными.

Но в литературе также можно встретить и менее популярные термины — протеиногенные и белокобразующие аминокислоты. Формула органического вещества этого класса содержит аминные (-NH2) и карбоксильные (-СООН) составляющие.

Между собой они связанны все теми же углеродными связями.

Функции белков

Белки в организме растений и животных выполняют множество важных функций. Но главная из них – структурная. Белки являются основными компонентами клеточной мембраны и матрикса органелл в клетках. В нашем организме все стенки артерий, вен и капилляров, сухожилий и хрящей, ногтей и волос состоят преимущественно из разных белков.

Следующая функция – ферментативная. Белки выступают в качестве ферментов. Они катализируют протекание в организме химических реакций. Именно они отвечают за распад питательных компонентов в пищеварительном тракте. У растений ферменты фиксируют положение углерода во время фотосинтеза.

Некоторые виды белков переносят в организме различные вещества, например, кислород. Органическое вещество также способно присоединяться к ним. Так осуществляется транспортная функция. Белки разносят по кровеносным сосудам ионы металлов, жирные кислоты, гормоны и, конечно же, углекислый газ и гемоглобин. Транспорт происходит и на межклеточном уровне.

Белковые соединения – иммуноглобулины – отвечают за выполнение защитной функции. Это антитела крови. Например, тромбин и фибриноген активно участвуют в процессе свертываемости. Таким образом, они предотвращают большую кровопотерю.

Белки отвечают и за выполнение сократительной функции. Благодаря тому, что миозиновые и актиновые протофибриллы постоянно выполняют скользящие движения относительно друг друга, происходит сокращение мышечных волокон. Но и у одноклеточных организмов происходят подобные процессы. Движение жгутиков бактерий также напрямую связано со скольжением микротрубочек, которые имеют белковую природу.

Окисление органических веществ высвобождает большое количество энергии. Но, как правило, белки расходуются на энергетические нужды очень редко. Это происходит, когда исчерпаны все запасы. Лучше всего для этого подходят липиды и углеводы. Поэтому белки могут выполнять энергетическую функцию, но только при определенных условиях.

Липиды

Органическим веществом является и жироподобное соединение. Липиды принадлежат к простейшим биологическим молекулам. Они нерастворимы в воде, но при этом распадаются в неполярных растворах, таких как бензин, эфир и хлороформ.

Они входят в состав всех живых клеток. В химическом отношении липиды – это сложные эфиры спиртов и карбоновых кислот. Самые известные из них – жиры. В организме животных и растений эти вещества выполняют множество важных функций.

Многие липиды используются в медицине и промышленности.

Эти органические химические вещества вместе с белками в клетках образуют биологические мембраны. Но главная их функция – энергетическая. При окислении молекул жиров высвобождается огромное количество энергии. Она идет на образование в клетках АТФ.

В форме липидов в организме может накапливаться значительное количество энергетических запасов. Порою их даже больше, чем нужно для осуществления нормальной жизнедеятельности. При патологических изменениях метаболизма «жирных» клеток становится больше.

Хотя справедливости ради нужно заметить, что такие чрезмерные запасы просто необходимы животным, впадающим в спячку, и растениям. Многие полагают, что деревья и кустарники в холодный период питаются за счет почв.

В действительности же они расходуют запасы масел и жиров, которые сделали за летний период.

В организме человека и животных жиры могут выполнять и защитную функцию. Они откладываются в подкожной клетчатке и вокруг таких органов, как почки и кишечник. Таким образом, они служат хорошей защитой от механических повреждений, то есть ударов.

Кроме этого, жиры обладают низким уровнем теплопроводности, что помогает сохранить тепло. Это очень важно, особенно в условиях холодного климата.

У морских животных подкожный жировой слой еще и способствует хорошей плавучести. А вот у птиц липиды выполняют еще и водоотталкивающую и смазывающую функции.

Воск покрывает их перья и делает их более эластичными. Такой же налет имеют на листьях некоторые виды растений.

Углеводы

Формула органического вещества Cn (H2O)m указывает на принадлежность соединения к классу углеводов. Название этих молекул указывает на тот факт, что в них присутствует кислород и водород в том же количестве, что и вода. Кроме этих химических элементов, в соединениях может присутствовать, например, азот.

Углеводы в клетке являются основной группой органических соединений. Это первичные продукты процесса фотосинтеза.

Они представляют собой и исходные продукты синтеза в растениях других веществ, например, спиртов, органических кислот и аминокислот. Также углеводы входят в состав клеток животных и грибов.

Обнаруживаются они и среди основных компонентов бактерий и простейших. Так, в животной клетке их от 1 до 2 %, а в растительной их количество может достигать 90 %.

На сегодняшний день выделяют всего три группы углеводов:

— простые сахара (моносахариды);

— олигосахариды, состоящие из нескольких молекул последовательно соединенных простых сахаров;

— полисахариды, в их состав входит более 10 молекул моносахаридов и их производных.

Функции углеводов

Все органические вещества в клетке выполняют определенные функции. Так, например, глюкоза – это основной энергетический источник. Она расщепляется в клетках всех живых организмов. Это происходит во время клеточного дыхания. Гликоген и крахмал составляют основной запас энергии, причем первое вещество у животных, а второе – у растений.

Углеводы выполняют и структурную функцию. Целлюлоза является основным компонентом клеточной стенки растений. А у членистоногих эту же функцию выполняет хитин. Также он обнаруживается в клетках высших грибов.

Если брать в пример олигосахариды, то они входят в состав цитоплазматической мембраны — в виде гликолипидов и гликопротеинов. Также в клетках нередко выявляется гликокаликс. В синтезе нуклеиновых кислот участвуют пентозы. При этом дезоксирибоза включена в состав ДНК, а рибоза — в РНК.

Также эти компоненты обнаруживаются и в коферментах, например, в ФАД, НАДФ и НАД.

Углеводы также способны выполнять в организме и защитную функцию. У животных вещество гепарин активно препятствует быстрому свертыванию крови. Он образуется во время повреждения ткани и блокирует образование тромбов в сосудах. Гепарин в большом количестве обнаруживается в тучных клетках в гранулах.

Нуклеиновые кислоты

Белки, углеводы и липиды – это не все известные классы органических веществ. Химия относит сюда еще и нуклеиновые кислоты. Это фосфорсодержащие биополимеры. Они, находясь в клеточном ядре и цитоплазме всех живых существ, обеспечивают передачу и хранение генетических данных.

Эти вещества были открыты благодаря биохимику Ф. Мишеру, который занимался изучением сперматозоидов лосося. Это было «случайное» открытие. Немного позднее РНК и ДНК были обнаружены и во всех растительных и животных организмах.

Также были выделены нуклеиновые кислоты в клетках грибов и бактерий, а также вирусов.

Всего в природе обнаружено два вида нуклеокислот — рибонуклеиновые (РНК) и дезоксирибонуклеиновые (ДНК). Различие понятно из названия. В состав ДНК входит дезоксирибоза – пятиуглеродный сахар. А в молекуле РНК обнаруживается рибоза.

Изучением нуклеиновых кислот занимается органическая химия. Темы для исследования диктует также медицина. В кодах ДНК скрывается множество генетических болезней, обнаружить которые ученым еще только предстоит.

Источник: http://fb.ru/article/147384/organicheskoe-veschestvo---eto-organicheskim-veschestvom-yavlyaetsya-organicheskaya-himiya

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

    ×
    Рекомендуем посмотреть