Хімія. Комплексна підготовка до ЗНО і ДПА

Розділ III. Органічна хімія

10. Теоретичні основи органічної хімії

10.1. Найважливіші елементи-органогени, природні та синтетичні органічні сполуки

Органічна хімія — це хімія сполук Карбону (IV)¹

¹ За винятком оксидів Карбону, карбонатної кислоти, карбонатів, карбідів та ціанідів.

Молекули органічних сполук, крім атомів Карбону, можуть містити атоми Гідрогену, Оксигену, Нітрогену, Сульфуру, Фосфору (їх іще називають елементами-органогенами) та будь-яких інших елементів.

Існує й інше визначення:

органічна хімія — це хімія вуглеводнів та їхніх похідних

Вуглеводні — це найпростіші органічні речовини, до складу яких входять атоми Карбону і Гідрогену². Похідні вуглеводнів — це складніші речовини, які одержують заміщенням атомів Гідрогену на атоми інших елементів або на групи атомів:

² Карбон і Гідроген утворюють прості речовини вуглець і водень, що й дало свого часу назву класу органічних речовин.

На початку XIX ст. учені встановили, що карбоновмісні речовини є основою рослинних і тваринних організмів. Більшість хіміків вважала, що органічні речовини неможливо синтезувати в лабораторії з неорганічних, що вони утворюються лише в живій природі за участі «життєвої сили». Це вчення про життєву силу називали віталізмом (лат. vita — життя). Однак у середині XIX ст. було здійснено низку важливих синтезів.

1829 р. — німецький учений Ф. Велер з неорганічних речовин синтезував сечовину:

1853-1854 рр. — французький учений М. Бертло³ синтезував аналоги природних жирів.

1861 р. — російський учений О. М. Бутлеров⁴ синтезував цукристу речовину (один з вуглеводів).

1882 р. — І. Я. Горбачевський⁵ синтезував сечову кислоту з гліцину.

³ Марселен Бертло (1827-1907) — французький фізико-хімік.

⁴ Олександр Михайлович Бутлеров (1828-1886) — російський хімік, основоположник теорії хімічної будови, яка лежить в основі сучасної органічної хімії, засновник школи хіміків-органіків.

⁵ Іван Якович Горбачевський (1854-1942) — австро-угорський біохімік, гігієніст, епідеміолог українського походження (народився на Тернопільщині). У 1918-1919 рр. — 1-й міністр охорони здоров’я Австро-Угорської імперії.

Ці факти засвідчили можливість отримання органічних речовин у лабораторії, а в подальшому — і в промисловості.

Природні органічні речовини — це речовини, які можна виділити або добути з природних об’єктів:

• корисні копалини органічної природи: нафта, природний газ, кам’яне і буре вугілля, торф, сланці тощо;
• продукти рослинного походження: деревина (целюлоза), природні волокна (з льону, бавовнику, конопель, пальми), цукор і крохмаль, олії, каучук тощо;
• продукти тваринного походження: білки та амінокислоти, жири, вуглеводи, природні волокна (вовна із шерсті різних тварин, шовк) тощо.

Синтетичні органічні сполуки — це речовини, які отримують (синтезують) з інших речовин у лабораторних чи промислових умовах. Нині кількість відомих органічних речовин перевищує 10 млн і більшість із них синтезована. Найважливіше значення має виробництво:

• пластичних мас, каучуків, гум і синтетичних волокон;
• барвників і медикаментів;
• мийних засобів;
• засобів захисту рослин тощо.

Органічні речовини здебільшого мають молекулярну будову (їхні молекули утворені за рахунок ковалентних зв’язків), тому вони легкоплавкі, легко руйнуються за умов нагрівання (> 350 °С). На повітрі поступово окиснюються. Горять з утворенням карбон(ІV) оксиду і води, виділяючи значну кількість теплоти, що обумовило їх використання як палива і пального.

Неелектроліти. Через невелику полярність зв’язків органічні речовини погано розчинюються або зовсім не розчиняться у воді (яка є полярним розчинником), однак добре розчиняються в неполярних органічних розчинниках.

Хімічні реакції між органічними речовинами зазвичай відбуваються повільніше (ніж між неорганічними), у декілька стадій, з утворенням, крім основних (< 50 %), ще й значної кількості проміжних і побічних продуктів.