Основные понятия
Органическая химия — это раздел химии, изучающий органические соединения, их строение, свойства, способы получения и области применения.
Название «органическая» сохранилось с давних времен, когда химические соединения в зависимости от источников их получения делили на два класса — неорганические и органические. Соединения, полученные из минералов, относили к неорганическим, а соединения, полученные из живых организмов и содержащие углерод, называли органическими. В настоящее время многие органические вещества получают синтетическим путем, но название «органические» сохранилось.
Органическая химия — это все соединения углерода, кроме оксидов, карбидов, угольной кислоты и ее солей.
В состав большинства органических соединений наряду с углеродом входит водород; многие из них содержат кислород и азот, некоторые — галогены, серу, фосфор. В различных сочетаниях эти элементы образуют твердые, жидкие и газообразные вещества разного цвета, вкуса, запаха; могут являться составными частями пищи, одежды, топлива, строительных материалов и т. д. Органические соединения составляют основу многих процессов химической и биохимической промышленности.
В состав молекул органических веществ могут входить десятки, а иногда и тысячи атомов, к тому же порядок расположения этих атомов может быть различным. Этим и объясняется многообразие органических соединений. В отличие от неорганических веществ они менее стойкие, при нагревании обугливаются и сгорают. Большинство органических соединений не диссоциирует на ионы. Углерод в их молекулах может быть соединен практически с любым элементом Периодической системы. Если по формуле неорганического соединения можно судить о его свойствах и строении, то по формуле органического вещества этого сделать обычно нельзя, так как неизвестно расположение атомов в молекуле. Органическим соединениям свойственна способность образовывать только ковалентные химические связи между атомами. Физические и химические свойства соединений определяются геометрическим и электронным строением молекул.
2. Основные положения теории химического строения А.М. Бутлерова.
К 60-м гг. XIX в. были установлены основные понятия для создания теории химического строения органических веществ, такие как «атомная масса», «валентность».
Немецкий химик Ф. А. Кекуле определил, что в органических соединениях углерод проявляет постоянную валентность, всегда равную четырем, и что атомы углерода способны образовывать цепи.
Эти отдельные факты и основные выводы из работ по синтезу органических веществ были сведены А. М. Бутлеровым в стройную теорию химического строения органических соединений, которая включает ряд основных положений.
1). Атомы в молекуле органического вещества соединены между собой химическими связями в строго определенной последовательности. Этот порядок атомов в молекуле и характер их связей А. М. Бутлеров назвал химическим строением. Валентность углерода как в простых, так и в сложных органических соединениях всегда равна четырем. При соединении атомов углерода могут образовываться одинарные, двойные и тройные связи.
Химическое строение органических веществ описывают при помощи структурных формул, которые принято записывать в сокращенной форме, например:
СН3 – СН2 - СН2 - СН2 – СН3
2). Органические вещества, имеющие одинаковый качественный и количественный состав, могут проявлять разные физические и химические свойства; это обусловлено разным строением молекул этих веществ. Данное явление называют изомерией, а такие вещества — изомерами.
Выделяют структурную и пространственную изомерию. В свою очередь различают несколько типов структурной изомерии:
§ изомерия углеродного скелета
§ изомерия положения кратной связи
§ изомерия положения функциональной группы
§ межклассовая изомерия
Изучая свойства какого-либо вещества, можно установить строение молекулы этого вещества.
Гомологи – вещества с разным химическим составом, но одинаковым строением и свойствам.
3).В молекулах органических веществ атомы оказывают влияние друг на друга.
Классификация органических соединений
Создав теорию химического строения органических соединений, А.М. Бутлеров обеспечил основу для систематизации органических соединений.
В зависимости от строения углеродной цепи все органические вещества делят на две большие группы.
1).Ациклические (алифатические) соединения, имеющие незамкнутую прямую или разветвленную цепь атомов углерода.
2). Циклические соединения — вещества, в молекулах которых имеются замкнутые цепи атомов.
Циклические соединения в свою очередь делят на карбоциклические, в которых циклы состоят только из атомов углерода, и гетероциклические — вещества, молекулы которых содержат замкнутые цепи, образованные кроме атомов углерода атомами других элементов, например атомами кислорода, азота, серы.
В общем случае органические соединения делят на углеводороды — вещества, состоящие из атомов углерода и водорода, и производные углеводородов. В состав молекул производных углеводородов входят функциональные группы, т. е. группы атомов, которые определяют наиболее характерные химические свойства веществ.