Органические соединения

Органическое соединение – это представитель большого класса, молекула которого содержит атом углерода. Органические соединения – соединения различных элементов отдельную группу составляют те, которые образованы Карбоном.
Общая характеристика
Наука занимающаяся изучением органических соединений называется органическая химия. Большое количество этих соединений, такие как протеины, жиры и углеводороды, также играет чрезвычайно важную роль в биохимии.
Четкой границы между органическими и неорганическими соединениями не существует, но органические соединения зачастую определяются как вещества, молекулы которых содержат углеродно-водородные химические связи. Таким образом, карбоновая кислота является неорганическим, в то время как муравьиная кислота (первая жирная кислота) является органической, несмотря на то что ее ангидрид, монооксид углерода, является неорганическим.
Термин "органический" обусловлен исторических причинами и происходит из 19 века, когда ошибочно считалось что органические соединения могут образовываться только в живых организмах. Сейчас большинство органических соединений производится неестественно.
Описание состава, химических и физических свойств
К органическим соединениям относятся не только природные вещества, получаемые при развитии растений, либо в результате жизнедеятельности животных, но и многие искусственно полученных в лаборатории веществ.
В состав органических молекул органических веществ наряду с углеродом входят некоторые химические элементы. Это на самперед водород, кислород, азот, сера, галогены и фосфор. Другие элементы редко встречаются в органических соединениях; органические вещества, содержащие благородные газы, неизвестны.
Несмотря на значительное количество элементов, входящих в состав неорганических соединений, количество органических соединений намного превышает количество неорганических. Сегодня известно более семи миллионов органических веществ.
Одной из важных особенностей органических соединений, которая накладывает отпечаток на всю химическое поведение, является характер связей между атомами в их молекулах. В подавляющем большинстве случаев эти связи имеют ярко выраженный ковалентная характер. Поэтому органические соединения, как правило, не диссоциируют на ионы и сравнительно медленно взаимодействуют друг с другом. Тогда как реакции между электролитами в растворах протекают почти мгновенно, время, необходимое для завершения той или иной реакции между органическими веществами, обычно измеряется часами, а иногда и днями. Вот почему в органической химии большое значение имеет применение различных катализаторов.
Другая характерная черта органических соединений заключается в их склонности подвергаться при нагревании без доступа воздуха глубоким изменениям, в результате которых образуются новые вещества, которые имеют абсолютно другие свойства. Если же вести нагрев при доступе воздуха или в присутствии окислителей, то органические вещества сгорают, причем углерод и водород входящих в их состав полностью превращаются в двуокись углерода и воду, а азот обычно выделяется в свободном состоянии. На этом основан элементный анализ органических веществ: содержание углерода и водорода в сгоревшей веществе определяют по количеству двуокиси углерода и воды, образовавшиеся, азот, выделившегося измеряют непосредственно, а содержание кислорода устанавливают по разнице между весом сгоревшей вещества и весом остальных элементов содержались в нем. Данные анализа и определения молекулярного веса позволяют вывести молекулярную формулу органического вещества. Однако в отличие от неорганических соединений молекулярная формула органического вещества еще не дает представления ни о его характере, ни о его свойствах. Дело в том, что известно большое количество органических соединений, которые имеют одинаковый состав и одинаковую молекулярной вес, но совершенно различные физические и даже химические свойства.
Это явление, широко распространенное среди органических соединений, получило название изомерии, а вещества, отвечающие одной и той же молекулярной формуле, но отличаются по своим свойствам, называются изомерами.
Объяснение различных случаев изомерии дает теория строения органических соединений, созданная в шестидесятых годах позапрошлого столетия Бутлеровым, согласно которой свойства веществ определяются не только их качественным и количественным составом, как считали ранее, но и внутренним строением молекул, определенным порядком соединенных между собой атомов, образующих молекулу. Этот внутреннее устройство Бутлеров назвал «химическим строением».
Особенно важной была идея Бутлерова о том, что атомы, соединяясь химически в определенной последовательности в соответствии с их валентности, взаимно влияют друг на друга таким образом, частично изменяется их собственная природа, их «химический смысл». Учение Бутлерова о химическом строении молекул составляют теоретическую основу органической химии.
Классификация
Современная классификация органических соединений основывается на следующих положениях:
1.Атомы в молекулах соединены друг с другом в определенной последовательности. Изменение этой последовательности приводит к образованию нового вещества с новыми свойствами.
2.Поеднання атомов происходит в соответствии с их валентности. Валентности всех атомов в молекуле взаимно насыщены. Свободных валентностей у атомов в молекулах не остается.
3.Властивости веществ зависят от их «химического строения", т.е. от порядка сочетание атомов в молекулах и характера их взаимного влияния. Наиболее сильно влияют атомы, непосредственно связанные друг с другом. Поэтому молекулы, имеющие одинаковые группировки атомов, обладающих сходными свойствами.
4.Вуглець – четырехвалентный. Каждый атом углерода имеет четыре единицы валентности, за счет которых он может присоединять к себе другие атомы или атомные группы.
5.Атомы углерода способны соединяться друг с другом, образуя «цепи» атомов, или «углеродный скелет» молекулы.
Согласно строения углеродной цепи все органические соединения подразделяются на три большие группы.

1. Соединения с открытой цепью атомов углерода, называемые также ациклическими соединениями или жирного ряда, поскольку к ним относятся жиры и близкие к жирам вещества. В зависимости от характера связей атомов углерода в «цепях» эти соединения делят на насыщенные, содержащие в молекулах только простые связи, и ненасыщенные, в молекулах которых двойные или тройные связи между атомами углерода.


2. Соединения с замкнутой цепью атомов углерода, или карбоциклических соединения. Они образуют две подгруппы:

– Соединения ароматического ряда, кольца, характеризующихся наличием в составе их молекулы шести атомов углерода с особым чередованием простых и двойных связей; такое кольцо находится в молекуле бензола и называется бензольное кольцо; алициклические соединения – карбоциклических соединения, которые различают по количеству атомов углерода в цикле и по характеру связей между этими атомами.

3. Гетероциклические соединения. Гетероциклическими называют соединения, кольца которых кроме атомов углерода содержат атомы других элементов (кислорода, азота, серы и т. п.).

При классификации органических соединений за основные вещества извлекаются вещества, относящиеся к классу углеводородов, т.е. соединения, состоящие только из углерода и водорода. Все остальные соединений рассматривается как производные из углеводородов путем замены в их молекулах части или всех атомов водорода другими атомами или атомными группами.
Группы атомов, обуславливающие общие химические свойства веществ, принадлежащих к одному и тому же классу, называются функциональными группами.
Если в молекуле вещества есть несколько различных функциональных групп, то такое вещество называется соединением со смешанными функциями.
Насыщенными называются углеводороды, в молекулах которых есть только простые (одинарные) связи. Простым представителем насыщенных углеводородов является метан СН 4.
Ненасыщенными называются углеводороды, в молекулах которых двойные или тройные связи между атомами углерода.
Важнейшие классы органических соединений



Алканы
Алкены
Алкины
Ароматические углеводороды
Спирты
Фенолы
Альдегиды
Карбоновые кислоты
Эфиры
Жиры
Углеводороды
Амины
Аминокислоты
Протеины
Органические полимеры