Введение в органическую химию

 
 

§ 22. Введение в органическую химию

Возникновение органической химии

Вы уже знаете, что химические вещества образуются атомами различных химических элементов. Среди всех химических элементов отдельное место занимает Карбон, поскольку он является основой множества природных и синтетических соединений. Карбон образует десятки миллионов веществ, изучением которых занимается органическая химия.

• Органическая химия — это раздел химии, изучающий соединения Карбона, их свойства и методы получения.

Это определение не является абсолютно точным, поскольку существуют соединения Карбона (углекислый и угарный газы, карбонатная кислота, карбонаты и т. д.), которые по характеру свойств относят к неорганическим. Но это лишь доказывает, что принципиальной разницы между органическими и неорганическими веществами не существует, поскольку органические соединения могут превращаться в неорганические, и наоборот.

Фридрих Вёлер (1800-1882)

Известный немецкий химик. По желанию родителей закончил медицинский факультет Марбургского университета, хотя с детства увлекался химией. Получив звание доктора медицины, врачом не стал, но уговорил Берцелиуса взять его к себе лаборантом, после чего переквалифицировался на химика. В 28 лет стал профессором, работал во многих университетах Германии. Был автором нескольких учебников по химии, по которым учились следующие поколения. Но самым известным достижением Велера было получение мочевины из аммоний цианата NH4NCO — первый в истории искусственный синтез органического вещества, давший начало бурному развитию органической химии.

Органические вещества известны человечеству с давних времен — это масла, винный спирт, уксусная кислота, сахар, крахмал и другие. Но долгое время эти вещества могли получать только из живых организмов (растений и животных) или продуктов их жизнедеятельности и не могли искусственно их синтезировать. Это объясняли теорией витализма (от латин. vita — жизнь), согласно которой органические вещества могут образовываться только в живых организмах под воздействием некой «жизненной силы». Именно поэтому в 1807 году шведский химик Йенс Якоб Берцелиус предложил название «органические» для обозначения веществ, которые получают из живых организмов. Переворот в представлении об органических веществах произошел после известного опыта Фридриха Вёлера. В 1828 году Вёлер из неорганического соединения в обычной пробирке синтезировал мочевину, которую до сих пор получали лишь из мочи и потому считали исключительно органическим веществом:

И хотя мочевина была не таким уж и важным веществом, но опыт Вёлера доказал, что органические вещества могут образовываться и без «жизненной силы». Это было крахом теории витализма. После сообщения Вёлера многие химики начали проводить опыты по получению органических веществ. Началось бурное развитие нового направления — органической химии.

Рис. 22.1. Почтовая марка Немецкой почтовой компании в честь синтеза Фридриха Вёлера

История органической химии насчитывает много выдающихся имен, но среди всех химиков-органиков следует в первую очередь отметить двух — Фридриха Кекуле и Александра Бутлерова, чьи исследования были наиболее значимыми для понимания строения органических веществ и стали мощным инструментом для развития органической химии.

Понятие об органических веществах

Сегодня органическими называют как природные, так и синтетические соединения Карбона. Их известно уже более 20 миллионов. Органические вещества играют важную роль в природе, поскольку являются основой жизни на Земле. Это основная составляющая пищевых продуктов, их издавна применяют как сырье для изготовления тканей, они содержатся в составе различных видов топлива (рис. 22.2). Современные синтетические органические высокомолекулярные соединения используют в качестве конструкционных материалов, для изготовления волокна и т. п. Многие из них по своим свойствам превосходят природные аналоги. Органические соединения являются основными компонентами лекарств, моющих средств и др.

Рис. 22.2. Органические вещества: а — продукты питания; б — лекарственные препараты; в — строительные материалы; г — топливо и смазочные материалы

Почему именно Карбон является основой органических веществ? В отличие от других химических элементов, Карбон может образовывать огромное число соединений, что обусловлено двумя важными свойствами его атомов:

  • атомы Карбона могут образовывать между собой прочные химические связи и соединяться в достаточно длинные карбоновые цепи: неразветвленные, разветвленные и циклические;
  • атомы Карбона могут образовывать между собой и с атомами других элементов связи различной кратности — одинарные, двойные и тройные:

Фридрих Август Кекуле фон Штрадониц (1829-1896)

Выдающийся немецкий химик-органик. Изучал архитектуру, но после лекций Либиха заинтересовался химией. Работал в университетах Парижа, Гейдельберга, Гента, а в 36 лет стал профессором Боннского университета, где работал до конца жизни. Научная деятельность была посвящена теоретической и синтетической органической химии. Синтезировал и установил структурные формулы многих природных веществ. Первым высказал мнение, что валентности элементов являются целыми числами, классифицировал все элементы по валентности, заложил понятие о валентности как о фундаментальном свойстве атомов (теорию валентности). Эта теория была основой теории химического строения Бутлерова.

Органические вещества обладают некоторыми общими свойствами:

  • состоят из атомов Карбона, Гидрогена, часто содержат Нитроген, Оксиген, хотя могут содержать атомы и других элементов;
  • атомы Карбона в молекулах соединены в различные цепи;
  • между атомами в молекулах преимущественно неполярные или слабополярные ковалентные связи;
  • имеют преимущественно молекулярное строение, поэтому для них характерны низкие температуры плавления и кипения;
  • большинство из них не растворяются в воде, являются летучими жидкостями или легкоплавкими твердыми веществами, многие из них газообразны при нормальных условиях;
  • растворимые в воде органические соединения обычно являются неэлектролитами;
  • преимущественно являются горючими веществами;
  • при нагревании выше 300 °С обычно разлагаются.

Александр Михайлович Бутлеров (1828-1886)

Выдающийся химик, академик Петербургской академии наук. Сначала увлекался биологией, но под влиянием лекций Зинина заинтересовался химией. В 26 лет защитил докторскую диссертацию, а в 29 лет стал профессором Казанского университета. В 1868 году с подачи Менделеева был избран профессором Санкт-Петербургского университета. В 1861 году (в возрасте 33 лет!) сформулировал основные положения теории химического строения органических соединений. А. М. Бутлеров — основатель известной казанской («бутлеровской») школы химиков-органиков, среди которых В. В. Марковников, А. М. Зайцев, А. Е. Фаворский.

Классификация органических соединений

Для изучения органических веществ удобно классифицировать их по строению или свойствам, подобно тому как классифицируют неорганические вещества (схема 1, с. 5).

  • По содержанию химических элементов

Простейшие органические соединения содержат только два элемента — Карбон и Гидроген, их называют углеводородами (от двух слов — «углерод» и «водород»), часто органические соединения содержат атомы Оксигена или Нитрогена. Поскольку эти четыре элемента образуют почти все органические соединения, содержащиеся в живых организмах, их называют элементами-органогенами .

  • По наличию кратной связи между атомами Карбона

В молекулах некоторых органических соединений содержатся определенные группы атомов, являющиеся характерными для всех соединений этого класса. Их называют характеристичными (или функциональными) группами. У углеводородов такие группы отсутствуют, группа атомов -COOH обязательно содержится в молекулах органических кислот и является характеристической для карбоновых кислот.

По наличию характеристических групп различают следующие классы органических веществ:

  • углеводороды: характеристические группы отсутствуют;
  • спирты, в молекулах которых есть гидроксильная группа -OH;
  • карбоновые кислоты, в молекулах которых есть карбоксильная группа -COOH;
  • аминокислоты, в молекулах которых есть карбоксильная группа -COOH и аминогруппа -NH2.

Конечно, приведенные классификации не отражают всего разнообразия органических соединений, но именно эти вещества вы будете изучать в 9 классе, а с другими ознакомитесь при дальнейшем изучении химии.

Ключевая идея

Предметом изучения органической химии являются органические соединения, их превращения и методы получения. К органическим относятся вещества природного и синтетического происхождения, образованные атомами Карбона.

Контрольные вопросы

  • 249. Что изучает органическая химия?
  • 250. Какими были взгляды сторонников теории витализма на получение органических веществ?
  • 251. Что стало импульсом для развития органической химии? Почему?
  • 252. Какие вещества называют органическими? Приведите примеры органических веществ.
  • 253. Сформулируйте основные различия между органическими и неорганическими веществами.
  • 254. Какие химические элементы содержатся в органических соединениях?
  • 255. Какие особенности Карбона обусловливают существование большого количества органических соединений?
  • 256. По каким признакам классифицируют органические соединения?

Задания для усвоения материала

257. Самое простое органическое вещество — метан CH4. К каким группам органических соединений он относится?

258. Даны формулы трех углеводородов: CH3-CH3, CH2=CH2, CH≡CH. Предложите способ классификации этих веществ по различным признакам.

259. Как вы считаете, почему органическую химию выделяют в отдельный раздел?

260. Найдите в дополнительных источниках различные определения органической химии. Чем они отличаются от определения, приведенного в параграфе? Какое из них, по вашему мнению, наиболее точное?

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.