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.
Цей контент створено завдяки Міністерству освіти і науки України