Теоретические основы органической химии.

Органическая химия. Учебник для 10-11 классов. Цветков Л.А.

Органическая химия – это раздел химической науки, в котором изучаются соединения углeрода – их строение, свойства, способы получения и практического использования. Соединения, в состав которых входит углерод, называются органическими.

Кроме углерода, они почти всегда содержат водород, довольно часто – кислород, азот и галогены, реже – фосфор, серу и другие элементы. Однако сам углерод и некоторые простейшие его соединения, такие как оксид углерода (II), оксид углерода (IV), угольная кислота, карбонаты, карбиды и т.п., по характеру свойств относятся к неорганическим соединениям. Благодаря особым свойствам углерода, органические соединения очень многочисленны.
Сейчас они составляют подавляющее большинство из 90 миллионов соединений, зарегистрированных к настоящему времени, и их число постоянно возрастает. Сырьевые источники органических веществ: нефть, природный газ, попутные нефтяные газы, каменный и бурый угли, горючие сланцы, сланцевый газ, торф, древесина и сельскохозяйственные растения. Углерод. Символ С, элемент IVA группы 2-го периода Периодической системы элементов; атомный номер 6; атомная масса 12,01115. Электронная конфигурация в основном состоянии 1s²2s²2p². Углерод – особый элемент. Ни один другой химический элемент не способен образовывать такое многообразие соединений. Причина этого многобразия в том, что атомы углерода способны:

1) соединяться друг с другом в цепи различного строения – открытые (неразветвленные, разветвленные), замкнутые:

 углеродные цепи

2) образовывать не только простые (одинарные), но и кратные (двойные, тройные) связи:
3) образовывать прочные связи почти с любым другим элементом.
Эти уникальные свойства углерода объясняются сочетанием двух факторов: наличие на внешнем энергетическом уровне (2s и 2p) четырех электронов (поэтому атом углерода не склонен ни терять, ни приобретать свободные электроны с образованием ионов); малый размер атома (в сравнении с другими элементами IV группы). Вследствие этого углерод образует главным образом ковалентные, а не ионные связи, и проявляет валентность, равную 4. Углерод постоянно циркулирует в земной биосфере по замкнутым взаимосвязанным путям.

Круговорот углерода в природе

Критерием деления соединений на органические и неорганические служит их элементный состав. К органическим соединениям относятся химические вещества, содержащие в своем составе углерод, например:

Органические соединения отличаются от неорганических рядом характерных особенностей:

• почти все органические вещества горят или легко разрушаются при нагревании с окислителями, выделяя СО₂ (по этому признаку можно установить принадлежность исследуемого вещества к органическим соединениям);
• в молекулах органических соединений углерод может быть соединен почти с любым элементом Периодической системы;
• органические молекулы могут содержать последовательность атомов углерода, соединенных в цепи (открытые или замкнутые);
• молекулы большинства органических соединений не диссоциируют на достаточно устойчивые ионы;
• реакции органических соединений протекают значительно медленнее и в большинстве случаев не доходят до конца;
• среди органических соединений широко распространено явление изомерии;
• органические вещества имеют более низкие температуры фазовых переходов (т.кип., т.пл.).

Многочисленность и разнообразие органических соединений требует особого внимания к их классификации (см. раздел 5). В основу этой классификации положены два главных структурных признака молекул: строение углеродной цепи (раздел 5.1), наличие и природа функциональной группы (раздел 5.2). Углеродная цепь (углеродный скелет молекулы) - последовательность химически связанных между собой атомов углерода. Функциональная группа - атом или группа атомов, определяющая химические свойства соединения и его принадлежность к конкретному классу.

Значение органической химии. Органическая химия имеет исключительно важное научное и практическое значение. Объектом её исследований является огромное число соединений синтетического и природного происхождения. Поэтому органическая химия стала крупнейшим и наиболее важным разделом современной химии. Природные органические вещества и их превращения лежат в основе явлений Жизни. Поэтому органическая химия является химическим фундаментом биологической химии и молекулярной биологии – наук, изучающих процессы, происходящие в клетках организмов на молекулярном уровне. Исследования в этой области позволяют глубже понять суть явлений живой природы. Множество синтетических органических соединений производится промышленностью для использования в самых разных отраслях человеческой деятельности. Это – нефтепродукты, горючее для различных двигателей, полимерные материалы (каучуки, пластмассы, волокна, пленки, лаки, клеи и т.д.), поверхностно-активные вещества, красители, средства защиты растений, лекарственные препараты, вкусовые и парфюмерные вещества и т.п. Без знания основ органической химии современный человек не способен экологически грамотно использовать все эти продукты цивилизации.

Стремительное развитие методов синтеза и исследований органических соединений открывает широкие возможности для получения веществ и материалов с заданными свойствами.

Источник: www.alleng.ru

www.chemistry.ssu.samara.ru