Хімія. Повторне видання. 9 клас. Попель

Розділ 3. Найважливіші органічні сполуки

Розвиток людства нерозривно пов’язаний з органічними речовинами, їх добуванням і використанням. Ще в давнину люди вміли вилучати олію з насіння і плодів деяких рослин, пізніше навчилися виготовляти цукор із тростини і цукрового буряку, крохмаль із картоплі. Вони випікали хліб, варили пиво, виготовляли сир, вино, оцет, несвідомо здійснюючи хімічні реакції за участю органічних речовин.

У цьому розділі ви ознайомитеся з найбільш важливими і поширеними органічними сполуками, дізнаєтеся про завдання, які розв’язують учені-хіміки, і переконаєтеся, що без багатьох органічних речовин, які випускає хімічна промисловість, неможливо уявити життя сучасної людини.

§ 20. Органічні сполуки. Органічна хімія

Матеріал параграфа допоможе вам:

• з’ясувати відмінності між органічними речовинами та неорганічними;
• зрозуміти причини численності органічних сполук;
• дізнатися про практичне значення досягнень у галузі органічної хімії.

Органічні речовини. Вам відомо, що всі речовини поділяють на органічні й неорганічні.

Неорганічні речовини дуже поширені в природі. Вони є складниками мінералів, металічних руд, гірських порід, ґрунту, містяться в повітрі, річках, морях, океанах. Багато сполук цього типу добуто в лабораторіях. Їх утворюють майже всі хімічні елементи.

У рослинах, організмах тварин і людини, продуктах їхньої життєдіяльності наявні інші речовини, які назвали органічними. Серед них — білки, жири, цукор, глюкоза, крохмаль, вітаміни, барвники (мал. 41).

Мал. 41. Органічні речовини, які добувають із рослин

Органічні сполуки існують не лише в живій природі. Вони є основою горючих копалин — нафти, природного газу, вугілля. Водночас відомо багато органічних речовин, яких у природі немає. Їх добувають учені в лабораторіях, інженери і технологи на заводах, здійснюючи хімічні реакції.

Органічні речовини — це сполуки Карбону¹.

¹ Чадний і вуглекислий гази, карбонатна кислота, її солі належать до неорганічних сполук.

У складі молекул органічних сполук, крім атомів Карбону, містяться атоми Гідрогену, часто — ще й атоми Оксигену, Нітрогену, іноді — Сульфуру, Фосфору, галогенів. Перші шість хімічних елементів називають елементами-органогенами.

Елементи-органогени

С Н О N S Р

Відомих нині органічних речовин набагато більше, ніж неорганічних, — понад 140 мільйонів. Їх численність і різноманітність зумовлені здатністю чотиривалентних атомів Карбону сполучатися між собою простим ковалентним зв’язком (С-С) або кратними зв’язками — подвійним (С=С), потрійним (С≡С), а також іншими чинниками. Приклади хімічних і структурних формул¹ органічних сполук:

¹ Так називають в органічній хімії графічні формули молекул.

Майже всі органічні сполуки складаються з молекул. Тому для них характерні невисокі температури плавлення й кипіння, а для багатьох — леткість. Не випадково квіти, фрукти, ягоди, овочі, харчові продукти мають різноманітні запахи.

Значна кількість органічних речовин розчиняється у спирті, ацетоні, гасі, бензині, але не розчиняється у воді (мал. 42). Це зумовлено наявністю в їхніх молекулах неполярних або малополярних ковалентних зв’язків.

Мал. 42. Олія не розчиняється у воді

Під час нагрівання багато органічних речовин загоряється на повітрі або розкладається, а деякі — обвуглюються¹ (мал. 43).

¹ Вугілля, як відомо, складається переважно з атомів Карбону.

Мал. 43. Обвуглення вати (целюлози)

Хімічні реакції за участю органічних речовин відбуваються доволі повільно, тоді як, наприклад, реакції обміну в розчинах між неорганічними сполуками — лугами, кислотами, солями — миттєво. Склад продуктів реакцій між органічними речовинами часто залежить від умов — температури, каталізаторів, тиску, освітлення.

Органічна хімія. Тривалий час вважали, що добути органічні речовини в лабораторії за допомогою хімічних реакцій неможливо. Однак у 1828 р. німецький хімік Ф. Велер довів, що це не так. Він уперше з неорганічної речовини добув органічну речовину — сечовину. Відкриття вченого започаткувало новий етап розвитку хімії. Вилучення органічних сполук із природної сировини перестало бути для хіміків головною метою. Нині вчені синтезують дедалі більше органічних речовин, «невідомих» природі, досліджують їхні властивості, надають рекомендації щодо практичного використання.

Галузь хімії, предметом якої є вивчення органічних сполук та їх перетворень, називають органічною хімією.

Застосовуючи досягнення органічної хімії, промисловість випускає нові матеріали, різноманітні полімери і пластмаси, лікарські препарати, засоби захисту рослин, багато інших речовин, які ми використовуємо в нашій діяльності й повсякденному житті (схема 2).

Схема 2

Органічна хімія — людині

Дослідження в галузі органічної хімії сприяють розвитку хімічної технології, харчової та легкої промисловості, медицини. Знання про органічні речовини допомагають розкривати таємниці, пов’язані з існуванням життя на нашій планеті.

Перед ученими, які працюють у галузі органічної хімії, поставлено чимало практичних завдань. Серед них — добування нових органічних сполук, створення на їх основі матеріалів із необхідними властивостями, синтетичних тканин і барвників, ефективних ліків, харчових добавок, розроблення різних технологічних процесів тощо.

Досягнення органічної хімії використовують для розв’язання таких важливих екологічних проблем, як очищення водойм (мал. 44), зменшення забруднення повітря газовими викидами промислових підприємств і транспортних засобів, утилізація хімічної зброї, перероблення побутових відходів.

Мал. 44. Наслідки забруднення води нафтою

ВИСНОВКИ

Органічні речовини — це сполуки Карбону. У складі їхніх молекул, крім атомів Карбону, можуть перебувати атоми Гідрогену, Оксигену, Нітрогену, інших елементів.

Органічні речовини плавляться й киплять за невисоких температур, є леткими, горючими, розчиняються в органічних розчинниках.

Галузь хімії, предметом якої є вивчення органічних сполук та їх перетворень, називають органічною хімією. Вона значною мірою забезпечує прогрес нашої цивілізації, допомагає у здійсненні природоохоронних заходів.

151. Які сполуки називають органічними? Які елементи можуть бути у складі органічних сполук?

152. Чому органічних речовин набагато більше, ніж неорганічних?

153. Серед наведених формул укажіть ті, які належать органічним речовинам: С, CH₃NH₂, Na₂CO₃, НСl, СO₂, С₂Н₆, С₃Н₇Сl.

154. Порівняйте органічні й неорганічні речовини, записавши їхні характерні особливості в таблицю:

Характеристика	Органічні речовини	Неорганічні речовини
Якісний склад
Будова
Тип хімічного зв’язку
Властивості

155. Зобразіть структурні формули молекул органічних сполук із такими хімічними формулами: С₂Н₂, СН₃OН, СНСl₃, C₂H₃Br, CH₃NH₂.

156. Назвіть матеріали, поява яких пов’язана, на вашу думку, з досягненнями в галузі органічної хімії.

157. Обчисліть масові частки елементів:

• а) у метиловому спирті СН₃OН;
• б) у мурашиній кислоті НСООН.

158. Яку хімічну формулу має галогеновмісна органічна сполука з відносною молекулярною масою 121, якщо в її молекулі містяться два атоми Хлору і два атоми іншого галогену? Зобразіть структурну формулу молекули сполуки.