Вещества, содержащие углерод, за исключением угольной кислоты и ее солей, карбидов и оксидов углерода, называются органическими соединениями. Они входят в состав живых организмов, нефти и имеют сложную структуру. Органическая химия занимается изучением органических веществ.
Структура
Краткое описание строения органических соединений:
- атомы углерода образуют углеродный скелет (цепь), который может быть открытым (ациклическим) или замкнутым в кольцо (циклическим или карбоциклическим);
- вещества, одинаковые по молекулярному составу, но разные по строению, называются изомерами;
- соединения, отличающиеся одной группой CH2, называются гомологами и образуют гомологический ряд.
Помимо атомов углерода, органические вещества могут содержать:
- водород;
- азот;
- кислород;
- сера;
- фосфор;
- галогены;
- металлы.
Дополнительные элементы образуют функциональную группу, которая определяет принадлежность вещества к определенному классу и определяет физические и химические свойства соединения. Циклические соединения, содержащие функциональную группу, называются гетероциклическими.
Основные названия и формулы групп представлены в таблице.
|
Вещества, содержащиеся |
Имя группы |
Формулы |
|
Кислород |
Гидроксид |
-ОЙ |
|
Карбонил |
=С=О |
|
|
Карбоксил |
-Кух |
|
|
Альдегидный |
-ЧО |
|
|
Азот |
Группа Нитро |
-NO2 |
|
Группа Амино |
-NH2 |
|
|
Группа Нитрозо |
-НЕТ |
|
|
Циано группа |
-CN |
|
|
Амид |
-CONH2 |
|
|
Сера |
Тиол |
— Ш |
|
Сульфоксид |
=S=O |
|
|
Сульфоновый |
=SO2 |
|
|
Сульфид |
=С |
|
|
Дисульфид |
-SS- |
Молекулы, содержащие несколько функциональных групп, называются полифункциональными.
Классификация
В соответствии с качественным составом (наличием функциональной группы) или числом связей между атомами углерода органические вещества подразделяются на несколько классов. Основные виды веществ представлены в таблице.
|
Вид |
Сорт |
Функциональная группа |
Номенклатура |
|
Углеводороды |
Алканы |
-SS- |
-ен (бутан) |
|
Алкены |
-С=С- |
-ен (бутен) |
|
|
Алкины |
-С≡С- |
-ин (бутин) |
|
|
Алкадиены |
Два -С=С- |
-диен (бутадиен) |
|
|
Циклоалканы |
-SS- |
Цикло-(циклобутан) |
|
|
Арены |
Три циклических -С=С- |
-бензол или -ол (метилбензол, толуол) |
|
|
Азотистый |
Амины |
-NH2 |
-амин, амино- |
|
Аминокислоты |
-NH2 и -COOH |
аминокислота (аминомасляная кислота) |
|
|
Насыщенный кислородом |
Спирты |
-OH-C |
-ол (метанол) |
|
Альдегиды |
-ЧО |
-ал (бутаналь) |
|
|
Кетоны |
=С=О |
-ен (бутанон) |
|
|
Карбоновые кислоты |
-Кух |
— олеиновая кислота (метановая кислота) |
|
|
Органические соединения серы |
Тиолы |
— Ш |
-тиол (этантиол) |
|
Сульфоксиды |
=S=O |
-сульфоксид (диэтилсульфоксид) |
Углеводороды могут присоединять галогены, образуя галогенпроизводные углеводороды. Они называются в соответствии с присоединённым галогеном: бромэтан, фторэтан, бутилхлорид, йодоформ.
Реакции
Химические реакции, характерные для органических веществ, классифицируются по двум признакам:
- по типу химического превращения;
- по механизму разрыва ковалентных связей.
К первому признаку относятся шесть типов реакций:
- замещение – новые ковалентные связи образуются при замене одного атома другими атомами:
СН4 + Cl2 → CH3Cl + HCl;
- дополнение – при разрыве π-связи образуются новые σ-связи:
C2H4 + Cl2 → C2H4Cl2;
- разложение – образуются новые более простые вещества:
СН3-СН2-СН2-СН3 -> СН3-СН3 + СН2=СН2;
- деление – атомы отделяются от молекулы исходного вещества при сохранении углеродного скелета:
С2Н5ОН → С2Н4 + Н2О;
- изомеризация – происходит переход атомов из одной части молекулы в другую:
СН3-СН2-СН2-СН2-СН3 (пентан) -> СН3-СН(СН3)-СН2-СН3 (2-метилбутан);
- окисление – степень окисления атомов углерода увеличивается:
C-4H4 + 2O2 → C+4O2 + 2H2O.
Разрыв ковалентной связи может произойти двумя способами:
- свободнорадикальный – каждый атом в реакции получает один электрон (подвергаются полярным ковалентным связям);
- ионная – в ходе реакции у одного атома остается общая пара электронов (обнажаются неполярные ковалентные связи).
Органические вещества – самая обширная группа химических соединений. Современной органической химии известно 141 миллион веществ, хотя в конце XIX века было известно всего 12 тысяч веществ.
Что мы узнали?
Органические вещества содержат углеродный скелет и функциональную группу, определяющую свойства соединений. Функциональной группой может быть азот, кислород, сера, фосфор. Классификация веществ зависит от наличия в структуре того или иного атома. К органическим соединениям относятся группы углеводородов, азотсодержащие, кислородсодержащие и сероорганические соединения. Для органических соединений характерны шесть типов реакций, основанных на превращении веществ, и два типа, основанных на разрыве ковалентных связей.
Комментирование закрыто