Вступ до органічної хімії

 
 

§ 22. Вступ до органічної хімії

Виникнення органічної хімії

Ви вже знаєте, що хімічні речовини утворюють атоми різних хімічних елементів. Серед усіх хімічних елементів окреме місце посідає Карбон, оскільки він є основою величезної кількості природних і синтетичних сполук. Карбон утворює десятки мільйонів речовин, вивченням яких займається органічна хімія.

Органічна хімія — це розділ хімії, що вивчає сполуки Карбону, їхні властивості та методи добування.

Це визначення не є абсолютно точним, оскільки існують сполуки Карбону (вуглекислий та чадний гази, карбонатна кислота та карбонати тощо), які за характером властивостей відносять до неорганічних. Але це підкреслює, що принципової різниці між органічними та неорганічними речовинами не існує, оскільки органічні сполуки можуть перетворюватися на неорганічні, і навпаки.

Органічні речовини відомі людству з давніх-давен — це олії, винний спирт, оцтова кислота, цукор, крохмаль тощо. Але тривалий час ці речовини могли виділяти тільки з живих організмів (рослин і тварин) або продуктів їхньої життєдіяльності й не могли самостійно їх синтезувати. Це пояснювали теорією віталізму (від латин. vita — життя), згідно з якою органічні речовини можуть утворюватися тільки в живих організмах під впливом якоїсь «життєвої сили». Саме тому 1807 року шведський хімік Йенс-Якоб Берцеліус запропонував назву «органічні» для позначення речовин, що одержують із живих організмів.

Фрідріх Велер (1800—1882)

Відомий німецький хімік. На вимогу батьків закінчив медичний факультет Марбургського університету, хоча з дитинства захоплювався хімією. Здобувши звання доктора медицини, лікарем він не став, але вмовив Берцеліуса взяти його до себе лаборантом, після чого перекваліфікувався на хіміка. У 28 років став професором хімії, працював у багатьох університетах Німеччини. Був автором декількох підручників з хімії, за якими навчалися наступні покоління хіміків. Але найвідомішим досягненням Велера було добування сечовини з амоній ціанату NH4NCO — перший в історії штучний синтез органічної речовини, що став початком бурхливого розвитку органічної хімії.

Переворот в уявленні про органічні речовини стався після відомого досліду Фрідріха Велера. 1828 року Велер з неорганічної сполуки у звичайній пробірці синтезував сечовину, яку до цього часу виділяли лише із сечі й тому вважали винятково органічною речовиною.

І хоча сечовина була не такою вже й важливою речовиною, але дослід Велера довів, що органічні речовини можуть утворюватися і без «життєвої сили». Це було крахом теорії віталізму. Після повідомлення Велера багато хіміків почали здійснювати досліди з добування органічних речовин. Розпочався бурхливий розвиток нового напрямку — органічної хімії.

Історія органічної хімії налічує багато видатних імен, але серед усіх хіміків-органіків слід у першу чергу відзначити двох — Фрідріха Кекуле та Олександра Бутлерова, чиї дослідження були найзначущими для розуміння будови органічних речовин і стали могутнім інструментом для розвитку органічної хімії.

Мал. 22.1. Поштова марка Німецької поштової компанії на честь синтезу Фрідріха Велера

Поняття про органічні речовини

Сьогодні органічними називають як природні, так і синтетичні сполуки Карбону. Їх відомо вже понад 20 мільйонів. Органічні речовини відіграють важливу роль у природі, оскільки є основою життя на Землі. Вони є основною складовою харчових продуктів, їх здавна застосовують як сировину для виготовлення тканин, вони містяться у складі різних видів палива (мал. 22.2). Сучасні синтетичні органічні високомолекулярні сполуки використовують як конструкційні матеріали, для виготовлення волокна тощо. Багато з них за своїми властивостями перевершують природні аналоги. Органічні сполуки є основними компонентами ліків, мийних засобів тощо.

Мал. 22.2. Органічні речовини: а — продукти харчування; б — лікарські препарати; в — будівельні матеріали; г — пальне та мастильні матеріали

Чому саме Карбон є основою органічних сполук? На відміну від інших хімічних елементів, Карбон може утворювати величезне число сполук, що зумовлене двома важливими властивостями його атомів:

• атоми Карбону можуть утворювати між собою міцні хімічні зв’язки і сполучатися в досить довгі карбонові ланцюги: нерозгалужені, розгалужені та циклічні;

• атоми Карбону можуть утворювати між собою та з атомами інших елементів зв’язки різної кратності: одинарні, подвійні й потрійні:

Фрідріх Август Кекуле фон Штрадоніц (1829—1896)

Видатний німецький хімік-органік. Вивчав архітектуру в Гіссенському університеті, але після лекцій Лібіха зацікавився хімією. Працював в університетах Парижа, Гейдельберга, Гента, а в 36 років став професором Боннського університету, де працював до кінця життя. Наукова діяльність була присвячена теоретичній і синтетичній органічній хімії. Уперше синтезував багато органічних речовин, установив структурні формули багатьох природних речовин. Першим висловив думку, що валентності елементів є цілими числами, класифікував усі елементи за валентністю, заклав поняття про валентність як фундаментальну властивість атомів (теорію валентності). Ця теорія була основою теорії хімічної будови Бутлерова.

Незважаючи на велике різноманіття, органічні сполуки мають певні спільні властивості:

• складаються з атомів Карбону, Гідрогену, часто містять Нітроген, Oксиген, хоча можуть містити атоми й інших елементів;

• атоми Карбону в молекулах сполучені в різноманітні ланцюги;

• між атомами в молекулах переважно неполярні або слабополярні ковалентні зв’язки;

• більшість мають молекулярну будову, тому для них характерні порівняно низькі температури плавлення й кипіння;

• більшість не розчиняються у воді, є леткими рідинами або легкоплавкими твердими речовинами, багато з них газуваті за звичайних умов;

• розчинні у воді органічні сполуки зазвичай є неелектролітами;

• переважно є горючими речовинами;

• під час нагрівання вище за 300 °С зазвичай розкладаються.

Олександр Михайлович Бутлеров (1828—1886)

Видатний хімік, академік Петербурзької академії наук. Спочатку захоплювався біологією, але під впливом лекцій Зініна зацікавився хімією. У 26 років захистив докторську дисертацію, а у 29 років став професором Казанського університету. 1868 року за поданням Менделєєва був обраний професором Санкт-Петербурзького університету. 1861 року (у віці 33 роки!) сформулював основні положення теорії хімічної будови органічних сполук. Бутлеров був засновником відомої казанської («бутлеровської») школи хіміків-органіків, серед яких В. В. Марковніков, О. М. Зайцев, О. Є. Фаворський.

Класифікація органічних сполук

Для вивчення органічних речовин зручно класифікувати їх за будовою або властивостями, подібно до того, як класифікують неорганічні речовини (схема 1, с. 5).

• За вмістом хімічних елементів

Найпростіші органічні сполуки містять тільки два елементи — Карбон і Гідроген, їх називають вуглеводнями (від двох слів — вуглець і водень), часто органічні сполуки містять атоми Оксигену або Нітрогену. Оскільки ці чотири елементи утворюють майже всі органічні сполуки, що містяться в живих організмах, їх називають елементами-органогенами.

• За наявністю кратного зв’язку між атомами Карбону

У молекулах деяких органічних сполук містяться певні групи атомів, що є характерними для всіх сполук цього класу. Їх називають характеристичними (або функціональними) групами. У вуглеводнів такі групи відсутні, група атомів -СООН обов'язково міститься в молекулах органічних кислот і є характеристичною для карбонових кислот.

За наявністю характеристичних груп розрізняють такі класи органічних речовин:

• вуглеводні: характеристичні групи відсутні;

• спирти, у молекула яких наявна гідроксильна група -OH;

• карбонові кислоти, у молекула яких наявна карбоксильна група -COOH;

• амінокислоти, у молекула яких наявні карбоксильна група -COOH та аміногрупа -NH2.

Звісно, що наведені класифікації не відображають усього розмаїття органічних сполук, але саме такі речовини ви вивчатимете в 9 класі, а з іншими ознайомитеся під час подальшого вивчення хімії.

Ключова ідея

Предметом вивчення органічної хімії є органічні сполуки, їх перетворення та методи добування. До органічних належать речовини природного й синтетичного походження, що утворені на основі атомів Карбону.

Контрольні запитання

249. Що вивчає органічна хімія?

250. Які були погляди прихильників теорії віталізма щодо добування органічних речовин?

251. Що стало історичним поштовхом для розвитку органічної хімії? Чому?

252. Які речовини називають органічними? Наведіть приклади органічних речовин.

253. Сформулюйте основні відмінності між органічними та неорганічними речовинами.

254. Які хімічні елементи містяться в органічних сполуках?

255. Які особливості Карбону зумовлюють існування великої кількості органічних сполук?

256. За якими ознаками класифікують органічні сполуки?

Завдання для засвоєння матеріалу

257. Найпростіша органічна сполука — метан CH4. До яких груп органічних речовин він належить?

258. Дано формули трьох вуглеводнів: CH3-CH3, CH2=CH2, CH≡CH. Запропонуйте спосіб класифікації цих речовин за різними ознаками.

259. Як ви вважаєте, чому органічну хімію виділяють в окремий розділ хімії?

260. Знайдіть у додаткових джерелах різні визначення органічної хімії. Чим вони відрізняються від визначення, наведеного в параграфі? Яке з них, на вашу думку, найточніше?

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Хімії за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.