organisko vielu - tie ir savienojumi, kuru sastāvā ir oglekļa atoms. Pat ķīmijas attīstības sākumposmā visas vielas tika iedalītas divās grupās: minerālās un organiskās. Tajos laikos valdīja uzskats, ka organisko vielu sintezēšanai ir nepieciešams bezprecedenta "dzīvības spēks", kas raksturīgs tikai dzīvām biosistēmām. Tāpēc nav iespējams veikt organisko vielu sintēzi no minerālvielām. Un tikai 19. gadsimta sākumā F. Vellers atspēkoja pastāvošo viedokli un sintezēja urīnvielu no amonija cianāta, tas ir, organisko vielu ieguva no minerālvielām. Pēc tam vairāki zinātnieki sintezēja hloroformu, anilīnu, acetātskābi un daudzus citus ķīmiskus savienojumus.

Organiskās vielas ir dzīvās vielas pastāvēšanas pamatā, un tās ir arī galvenā cilvēku un dzīvnieku barība. Vairums organiskie savienojumi ir izejvielas dažādām nozarēm – pārtikas, ķīmijas, vieglās, farmācijas u.c.

Mūsdienās ir zināmi vairāk nekā 30 miljoni dažādu organisko savienojumu. Tāpēc organiskās vielas ir visplašākā klase.Organisko savienojumu daudzveidība ir saistīta ar oglekļa unikālajām īpašībām un struktūru. Blakus esošie oglekļa atomi ir saistīti ar vienu vai vairākām (dubultajām, trīskāršajām) saitēm.

Raksturo ar C-C kovalento saišu, kā arī polāro kovalento saišu klātbūtni C-N saites, C-O, C-Hal, C-metāls utt. Reakcijām, kas notiek ar organisko vielu piedalīšanos, ir dažas iezīmes salīdzinājumā ar minerālvielām. Reakcijās neorganiskie savienojumi parasti ietver jonus. Bieži vien šādas reakcijas pāriet ļoti ātri, dažreiz uzreiz optimālā temperatūrā. Molekulas parasti ir iesaistītas reakcijās ar. Jāpiebilst, ka šajā gadījumā viens kovalentās saites tiek saplēstas, kamēr veidojas citi. Parasti šīs reakcijas notiek daudz lēnāk, un, lai tās paātrinātu, ir nepieciešams paaugstināt temperatūru vai izmantot katalizatoru (skābi vai bāzi).

Kā dabā veidojas organiskie savienojumi? Lielākā daļa organisko savienojumu dabā tiek sintezēti no oglekļa dioksīda un ūdens zaļo augu hlorofilos.

Organisko vielu klases.

Pamatojoties uz O. Butlerova teoriju. Sistemātiska klasifikācija ir pamats zinātniskā nomenklatūra, kas ļauj nosaukt organisko vielu, pamatojoties uz esošo strukturālā formula. Klasifikācijas pamatā ir divas galvenās pazīmes - oglekļa skeleta struktūra, funkcionālo grupu skaits un izvietojums molekulā.

Oglekļa skelets ir stabils atšķirīga daļa organisko vielu molekulas. Atkarībā no tā struktūras visas organiskās vielas iedala grupās.

Acikliskie savienojumi ietver vielas ar taisnu vai sazarotu oglekļa ķēde. Pie karbocikliskajiem savienojumiem pieder vielas ar cikliem, tās iedala divās apakšgrupās – alicikliskajos un aromātiskajos. Heterocikliskie savienojumi ir vielas, kuru molekulas balstās uz cikliem, ko veido oglekļa atomi un citu vielu atomi. ķīmiskie elementi(Skābeklis, slāpeklis, sērs), heteroatomi.

Organiskās vielas klasificē arī pēc funkcionālo grupu klātbūtnes, kas ir daļa no molekulām. Piemēram, ogļūdeņražu klases (izņēmums ir tas, ka to molekulās nav funkcionālu grupu), fenoli, spirti, ketoni, aldehīdi, amīni, esteri, karbonskābes utt. Jāatceras, ka katra funkcionālā grupa (COOH, OH, NH2, SH, NH, NO) nosaka šī savienojuma fizikāli ķīmiskās īpašības.

Sākotnēji to sauca par vielu ķīmiju, kas iegūtas no augu un dzīvnieku organismiem. Cilvēce ir pazīstama ar šādām vielām kopš seniem laikiem. Cilvēki prata iegūt etiķi no skābā vīna un ēteriskās eļļas no augiem, iegūt cukuru no cukurniedrēm, iegūt dabiskās krāsvielas no augu un dzīvnieku organismiem.

Ķīmiķi visas vielas sadalīja atkarībā no to ražošanas avota minerālās (neorganiskās), dzīvnieku un augu izcelsmes (organiskās).

Ilgu laiku tika uzskatīts, ka organisko vielu iegūšanai ir nepieciešams īpašs “dzīvības spēks” - vitālijs, kas darbojas tikai dzīvos organismos, un ķīmiķi spēj tikai izolēt organiskās vielas no produktiem.

Zviedru ķīmiķis, Zviedrijas Karaliskās Zinātņu akadēmijas prezidents. Zinātniskie pētījumi aptver visas pirmās galvenās vispārējās ķīmijas problēmas puse XIX iekšā. Eksperimentāli pārbaudīta un pierādīta sastāva noturības un daudzkārtējo attiecību likumu ticamība attiecībā uz neorganiskajiem oksīdiem un organiskajiem savienojumiem. Definēts atomu masa 45 ķīmiskais elements. Ieviesa mūsdienu ķīmisko elementu apzīmējumus un pirmās ķīmisko savienojumu formulas.

Zviedru ķīmiķis J. J. Berzēliuss organisko ķīmiju definēja kā augu vai dzīvnieku vielu ķīmiju, kas veidojas "dzīvības spēka" ietekmē. Tieši Bērzeliuss ieviesa organisko vielu un organiskās ķīmijas jēdzienus.

Ķīmijas attīstība noveda pie daudzu faktu uzkrāšanās un "dzīvības spēka" doktrīnas - vitālisma - sabrukuma. Vācu zinātnieks F. Vēlers 1824. gadā veica pirmo organisko vielu sintēzi - viņš ieguva skābeņskābi, mijiedarbojoties divām neorganiskās vielas- diciano un ūdens:

N \u003d - C-C \u003d N + 4H 2 0 -> COOH + 2NH 3
UNSD
cianogēna skābeņskābe

Un 1828. gadā Wöhler, apkure ūdens šķīdums neorganiskā viela amonija cianāts, saņemta urīnviela - dzīvnieku organismu atkritumi:

Pārsteigts par šo rezultātu, Vēlers rakstīja Berzēliusam: "Man jums jāsaka, ka es varu sagatavot urīnvielu, neizmantojot ne nieres, ne dzīvnieka ķermeni kopumā ..."

Vēlers Frīdrihs (1800-1882)

Vācu ķīmiķis. Sanktpēterburgas Zinātņu akadēmijas ārzemju loceklis (kopš 1853). Viņa pētījumi koncentrējas gan uz neorganisko, gan organisko ķīmiju. Viņš atklāja ciānskābi (1822), saņēma alumīniju (1827), beriliju un itriju (1828).

Nākamajos gados izcilā G. Kolbes un E. Franklenda anilīna sintēze (1842), M. Berto tauku (1854), A. Butlerova (1861) cukuroto vielu sintēze beidzot apglabāja mītu par " dzīvības spēks."

Parādījās klasiskā definīcija K.Šorlemmers, kas savu nozīmi nav zaudējis pat vairāk nekā 120 gadus vēlāk:

"Organiskā ķīmija ir ogļūdeņražu un to atvasinājumu, t.i., produktu, kas veidojas, ūdeņradi aizstājot ar citiem atomiem vai atomu grupām, ķīmija."

Tagad organisko ķīmiju visbiežāk sauc par oglekļa savienojumu ķīmiju. Kāpēc no vairāk nekā simts D. I. Mendeļejeva periodiskās sistēmas elementiem daba lika oglekli visu dzīvo būtņu pamatā? Atbilde uz šo jautājumu ir neviennozīmīga. Daudz kas jums kļūs skaidrs, ja jūs pārdomāsit oglekļa atoma uzbūvi un sapratīsit D. I. Mendeļejeva vārdus, ko viņš teica grāmatā "Ķīmijas pamati" par šo brīnišķīgo elementu: "Ogleklis dabā sastopams gan brīvajā, gan savienojošā stāvoklī, ļoti dažādās formās un veidos ... Oglekļa atomu spēja savienoties savā starpā un dot sarežģītas daļiņas izpaužas visos oglekļa savienojumos ... Nevienā no elementiem ... nav attīstīta spēja sarežģīt tādā pašā mērā kā ogleklī ... Neviens elementu pāris neveido tik daudz savienojumu kā ogleklis un ūdeņradis.

Dabas faktoru ietekmē var tikt iznīcinātas daudzas oglekļa atomu saites savā starpā un ar citu elementu (ūdeņraža, skābekļa, slāpekļa, sēra, fosfora) atomiem, kas veido organiskās vielas. Tāpēc ogleklis dabā veic nepārtrauktu ciklu: no atmosfēras (oglekļa dioksīds) uz augiem (fotosintēze), no augiem līdz dzīvnieku organismiem, no dzīva līdz mirušam, no miruša uz dzīvu ... (1. att.).

Organiskajām vielām ir vairākas pazīmes, kas tās atšķir no neorganiskām vielām:

1. Neorganisko vielu ir nedaudz vairāk par 100 tūkstošiem, savukārt organisko vielu ir gandrīz 18 miljoni (1. tabula).

Rīsi. 1. Oglekļa cikls dabā

2. Visu organisko vielu sastāvā ietilpst ogleklis un ūdeņradis, tāpēc lielākā daļa no tām ir degošas un, sadedzinot, obligāti veido oglekļa dioksīdu un ūdeni.

3. Organiskās vielas ir uzbūvētas sarežģītākas nekā neorganiskās, un daudzām no tām ir milzīga molekulmasa, piemēram, tām, kuru dēļ notiek dzīvības procesi: olbaltumvielas, tauki, ogļhidrāti, nukleīnskābes utt.

4. Organiskās vielas var sakārtot pēc sastāva, struktūras un īpašībām līdzīgās rindās - homologos.

Homoloģiskā sērija ir vielu sērija, kas sakārtota augošā secībā pēc to relatīvās molekulmasas un ir līdzīgas pēc struktūras un ķīmiskās īpašības, kur katrs termins atšķiras no iepriekšējā ar homoloģisko atšķirību CH 2 .

1. tabula. Zināmo organisko savienojumu skaita pieaugums

5. Organiskajām vielām raksturīga izomērija, kas neorganisko vielu vidū sastopama ļoti reti. Atcerieties izomēru piemērus, kurus satikāt 9. klasē. Kāds ir izomēru īpašību atšķirību iemesls?

Izomērisms ir dažādu vielu - izomēru ar vienādu kvalitatīvo un kvantitatīvo sastāvu, tas ir, vienādu molekulāro formulu, eksistences parādība.

Vislielākais zināšanu vispārinājums par neorganiskām vielām ir Periodiskais likums un Periodiskā sistēma D. I. Mendeļejeva elementi. Organiskajām vielām šāda vispārinājuma analoģija ir A. M. Butlerova organisko savienojumu struktūras teorija. Atcerieties, ko Butlerovs saprata ar ķīmisko struktūru. Formulējiet šīs teorijas galvenos noteikumus.

Lai kvantitatīvi raksturotu viena ķīmiskā elementa atomu spēju apvienoties ar noteiktu skaitu cita ķīmiskā elementa atomu neorganiskajā ķīmijā, kur lielākajai daļai vielu ir nemolekulārā struktūra, tiek lietots jēdziens “oksidācijas pakāpe>>”. Organiskajā ķīmijā, kur lielākajai daļai savienojumu ir molekulārā struktūra, tiek izmantots jēdziens "valence". Atcerieties, ko šie jēdzieni nozīmē, salīdziniet tos.

Organiskās ķīmijas nozīme mūsu dzīvē ir liela. Jebkurā organismā jebkurā laikā notiek daudzas dažu organisko vielu pārvērtības citās. Tāpēc bez zināšanām par organisko ķīmiju nav iespējams saprast, kā notiek dzīvo organismu veidojošo sistēmu darbība, tas ir, ir grūti saprast bioloģiju un medicīnu.

Ar organiskās sintēzes palīdzību tiek iegūtas dažādas organiskās vielas: mākslīgās un sintētiskās šķiedras, gumijas, plastmasas, krāsvielas, pesticīdi (kas tas ir?), sintētiskie vitamīni, hormoni, zāles u.c.

Daudzi mūsdienu produkti un materiāli, bez kuriem nevaram iztikt, ir organiskas vielas (2.tabula).

Nodarbības saturs nodarbības kopsavilkums atbalsta rāmis nodarbības prezentācijas akseleratīvas metodes interaktīvās tehnoloģijas Prakse uzdevumi un vingrinājumi pašpārbaudes darbnīcas, apmācības, lietas, uzdevumi mājasdarbi diskusijas jautājumi retoriski jautājumi no studentiem Ilustrācijas audio, video klipi un multivide fotogrāfijas, attēli, grafika, tabulas, shēmas, humors, anekdotes, joki, komiksi līdzības, teicieni, krustvārdu mīklas, citāti Papildinājumi tēzes raksti mikroshēmas zinātkāriem apkrāptu lapas mācību grāmatas pamata un papildu terminu glosārijs cits Mācību grāmatu un stundu pilnveidošanakļūdu labošana mācību grāmatā Inovācijas elementu fragmenta atjaunošana mācību grāmatā mācību stundā novecojušo zināšanu aizstāšana ar jaunām Tikai skolotājiem ideālas nodarbības kalendārais plāns gadam vadlīnijas diskusiju programmas Integrētās nodarbības

Visas vielas, kas satur oglekļa atomu, papildus karbonātiem, karbīdiem, cianīdiem, tiocianātiem un ogļskābei, ir organiski savienojumi. Tas nozīmē, ka tos spēj radīt dzīvi organismi no oglekļa atomiem fermentatīvu vai citu reakciju ceļā. Mūsdienās daudzas organiskās vielas var sintezēt mākslīgi, kas ļauj attīstīt medicīnu un farmakoloģiju, kā arī radīt augstas stiprības polimēru un kompozītmateriālus.

Organisko savienojumu klasifikācija

Organiskie savienojumi ir vislielākā vielu klase. Šeit ir aptuveni 20 veidu vielas. Tie atšķiras pēc ķīmiskajām īpašībām fiziskās īpašības. To kušanas temperatūra, masa, nepastāvība un šķīdība, kā arī agregācijas stāvoklis plkst normāli apstākļi ir arī dažādas. Starp viņiem:

• ogļūdeņraži (alkāni, alkīni, alkēni, alkadiēni, cikloalkāni, aromātiskie ogļūdeņraži);
• aldehīdi;
• ketoni;
• spirti (divvērtīgie, vienvērtīgie, daudzvērtīgie);
• ēteri;
• esteri;
• karbonskābes;
• amīni;
• aminoskābes;
• ogļhidrāti;
• tauki;
• olbaltumvielas;
• biopolimēri un sintētiskie polimēri.

Šī klasifikācija atspoguļo īpašības ķīmiskā struktūra un īpašu atomu grupu klātbūtne, kas nosaka konkrētas vielas īpašību atšķirību. AT vispārējs skats klasifikācija, pamatojoties uz oglekļa skeleta konfigurāciju, kurā nav ņemtas vērā pazīmes ķīmiskās mijiedarbības, izskatās savādāk. Saskaņā ar tā noteikumiem organiskos savienojumus iedala:

• alifātiskie savienojumi;
• aromātiskās vielas;
• heterocikliskie savienojumi.

Šīm organisko savienojumu klasēm var būt izomēri dažādās vielu grupās. Izomēru īpašības ir atšķirīgas, lai gan to atomu sastāvs var būt vienāds. Tas izriet no A. M. Butlerova izstrādātajiem noteikumiem. Arī organisko savienojumu struktūras teorija ir visu organiskās ķīmijas pētījumu vadmotīvs. Tas ir nostādīts vienā līmenī ar Mendeļejeva Periodisko likumu.

Pašu ķīmiskās struktūras jēdzienu ieviesa A. M. Butlerovs. Ķīmijas vēsturē tas parādījās 1861. gada 19. septembrī. Iepriekš zinātnē bija dažādi viedokļi, un daži zinātnieki pilnībā noliedza molekulu un atomu esamību. Tāpēc organiskajā un neorganiskajā ķīmijā nebija kārtības. Turklāt nebija likumsakarību, pēc kurām varēja spriest par konkrētu vielu īpašībām. Tajā pašā laikā bija arī savienojumi, kuriem ar tādu pašu sastāvu bija atšķirīgas īpašības.

A. M. Butlerova izteikumi lielā mērā virzīja ķīmijas attīstību pareizais virziens un ielika tam stabilu pamatu. Caur to bija iespējams sistematizēt uzkrātos faktus, proti, ķīmisko vai fizikālās īpašības noteiktas vielas, to iekļūšanas reakcijās modeļi utt. Pateicoties šai teorijai, kļuva iespējama pat savienojumu iegūšanas veidu prognozēšana un dažu kopīgu īpašību klātbūtne. Un pats galvenais, A. M. Butlerovs parādīja, ka vielas molekulas uzbūvi var izskaidrot ar elektrisko mijiedarbību.

Organisko vielu uzbūves teorijas loģika

Tā kā pirms 1861. gada daudzi ķīmijas speciālisti noraidīja atoma vai molekulas esamību, organisko savienojumu teorija kļuva par revolucionāru priekšlikumu zinātnes pasaulei. Un tā kā pats A. M. Butlerovs iziet tikai no materiālistiskiem secinājumiem, viņam izdevās atspēkot filozofiskās idejas par organisko vielu.

Viņam izdevās parādīt, ka molekulāro struktūru var atpazīt empīriski, izmantojot ķīmiskas reakcijas. Piemēram, jebkura ogļhidrāta sastāvu var noteikt, sadedzinot noteiktu tā daudzumu un saskaitot iegūto ūdeni un oglekļa dioksīds. Slāpekļa daudzumu amīna molekulā aprēķina arī degšanas laikā, izmērot gāzu tilpumu un atbrīvojot molekulārā slāpekļa ķīmisko daudzumu.

Ja ņemam vērā Butlerova spriedumus par ķīmisko struktūru, kas ir atkarīga no struktūras, pretējā virzienā, tad par sevi liecina jauns secinājums. Proti: zinot vielas ķīmisko struktūru un sastāvu, var empīriski pieņemt tās īpašības. Bet pats galvenais, Butlerovs paskaidroja, ka organiskajās vielās ir milzīgs skaits vielu, kurām ir dažādas īpašības, bet kurām ir vienāds sastāvs.

Teorijas vispārīgie noteikumi

Apsverot un pētot organiskos savienojumus, A. M. Butlerovs secināja dažus no vissvarīgākajiem modeļiem. Viņš tos apvienoja teorijas noteikumos, kas izskaidro struktūru ķīmiskās vielas organiska izcelsme. Teorijas noteikumi ir šādi:

• organisko vielu molekulās atomi ir savstarpēji saistīti stingri noteiktā secībā, kas ir atkarīga no valences;
• ķīmiskā struktūra ir tiešā secība, saskaņā ar kuru atomi ir savienoti organiskajās molekulās;
• ķīmiskā struktūra nosaka organiskā savienojuma īpašību klātbūtni;
• atkarībā no molekulu struktūras ar vienādu kvantitatīvo sastāvu var parādīties dažādas vielas īpašības;
• visas ķīmiskā savienojuma veidošanā iesaistītās atomu grupas savstarpēji ietekmē viena otru.

Visas organisko savienojumu klases ir veidotas saskaņā ar šīs teorijas principiem. Ielicis pamatus, A. M. Butlerovs spēja paplašināt ķīmiju kā zinātnes jomu. Viņš skaidroja, ka, ņemot vērā to, ka organiskajās vielās oglekļa valence ir četri, tiek noteikta šo savienojumu dažādība. Daudzu aktīvo atomu grupu klātbūtne nosaka, vai viela pieder noteiktai klasei. Un tieši specifisku atomu grupu (radikāļu) klātbūtnes dēļ parādās fizikālās un ķīmiskās īpašības.

Ogļūdeņraži un to atvasinājumi

Šie oglekļa un ūdeņraža organiskie savienojumi pēc sastāva ir vienkāršākie starp visām grupas vielām. Tos pārstāv alkānu un cikloalkānu (piesātinātie ogļūdeņraži), alkēnu, alkadiēnu un alkatriēnu, alkīnu (nepiesātināto ogļūdeņražu) apakšklase, kā arī aromātisko vielu apakšklase. Alkānos visi oglekļa atomi ir savienoti tikai ar vienu C-C savienojums yu, kuru dēļ ogļūdeņraža sastāvā nevar iebūvēt nevienu H atomu.

Nepiesātinātajos ogļūdeņražos ūdeņradis var tikt iekļauts dubultās C=C saites vietā. Arī C-C saite var būt trīskārša (alkīni). Tas ļauj šīm vielām iesaistīties daudzās reakcijās, kas saistītas ar radikāļu samazināšanu vai pievienošanu. Visas pārējās vielas, lai būtu ērtāk pētīt to spēju iesaistīties reakcijās, tiek uzskatītas par vienas no ogļūdeņražu klases atvasinājumiem.

Alkoholi

Alkoholi ir sarežģītāki nekā organiskie ogļūdeņraži. ķīmiskie savienojumi. Tie tiek sintezēti enzīmu reakciju rezultātā dzīvās šūnās. Tipiskākais piemērs ir etanola sintēze no glikozes fermentācijas rezultātā.

Rūpniecībā spirtus iegūst no ogļūdeņražu halogēna atvasinājumiem. Halogēna atoma aizstāšanas rezultātā ar hidroksilgrupu veidojas spirti. Vienvērtīgie spirti satur tikai vienu hidroksilgrupu, daudzvērtīgie - divas vai vairākas. Divvērtīgā spirta piemērs ir etilēnglikols. Daudzvērtīgais spirts ir glicerīns. Spirtu vispārējā formula ir R-OH (R ir oglekļa ķēde).

Aldehīdi un ketoni

Pēc tam, kad spirti nonāk organisko savienojumu reakcijās, kas saistītas ar ūdeņraža izvadīšanu no spirta (hidroksil) grupas, starp skābekli un oglekli noslēdzas dubultsaite. Ja šī reakcija notiek pie spirta grupas, kas atrodas pie gala oglekļa atoma, tad tās rezultātā veidojas aldehīds. Ja oglekļa atoms ar spirtu neatrodas oglekļa ķēdes galā, tad dehidratācijas reakcijas rezultātā veidojas ketons. Ketonu vispārējā formula ir R-CO-R, aldehīdi R-COH (R ir ķēdes ogļūdeņraža radikālis).

Esteri (vienkārši un sarežģīti)

Šīs klases organisko savienojumu ķīmiskā struktūra ir sarežģīta. Ēteri tiek uzskatīti par reakcijas produktiem starp divām spirta molekulām. No tiem atdalot ūdeni, veidojas savienojums paraugs R-O-R. Reakcijas mehānisms: ūdeņraža protona izvadīšana no viena spirta un hidroksilgrupas izvadīšana no cita spirta.

Esteri ir reakcijas produkti starp spirtu un organisko karbonskābi. Reakcijas mehānisms: ūdens izvadīšana no abu molekulu spirta un oglekļa grupām. Ūdeņradis tiek atdalīts no skābes (gar hidroksilgrupu), un pati OH grupa tiek atdalīta no spirta. Iegūtais savienojums ir attēlots kā R-CO-O-R, kur dižskābardis R apzīmē radikāļus – pārējo oglekļa ķēdes daļu.

Karbonskābes un amīni

Par karbonskābēm sauc īpašas vielas, kurām ir svarīga loma šūnas darbībā. Organisko savienojumu ķīmiskā struktūra ir šāda: ogļūdeņraža radikālis (R) ar tam piesaistītu karboksilgrupu (-COOH). Karboksilgrupa var atrasties tikai galējā oglekļa atomā, jo (-COOH) grupas valence C ir 4.

Amīni ir vienkāršāki savienojumi, kas ir ogļūdeņražu atvasinājumi. Šeit jebkuram oglekļa atomam ir amīna radikālis (-NH2). Ir primārie amīni, kuros (-NH2) grupa ir saistīta ar vienu oglekli (vispārējā formula R-NH2). Sekundārajos amīnos slāpeklis savienojas ar diviem oglekļa atomiem (formula R-NH-R). Terciārajiem amīniem slāpeklis ir saistīts ar trim oglekļa atomiem (R3N), kur p ir radikāls, oglekļa ķēde.

Aminoskābes

Aminoskābes ir sarežģīti savienojumi, kam piemīt gan amīnu, gan organiskas izcelsmes skābju īpašības. Ir vairāki to veidi, atkarībā no amīna grupas atrašanās vietas attiecībā pret karboksilgrupu. Alfa aminoskābes ir vissvarīgākās. Šeit amīna grupa atrodas pie oglekļa atoma, pie kura ir piesaistīta karboksilgrupa. Tas ļauj izveidot peptīdu saiti un sintezēt olbaltumvielas.

Ogļhidrāti un tauki

Ogļhidrāti ir aldehīdu spirti vai keto spirti. Tie ir savienojumi ar lineāru vai ciklisku struktūru, kā arī polimēri (ciete, celuloze un citi). Viņu vissvarīgākā loma šūnā ir strukturālā un enerģētiskā. Tauki, pareizāk sakot, lipīdi pilda tās pašas funkcijas, tikai piedalās citās bioķīmiskie procesi. Ķīmiski tauki ir organisko skābju un glicerīna esteris.

Organiskos savienojumus klasificē pēc divām galvenajām struktūras iezīmēm:

Oglekļa ķēdes struktūra (oglekļa skelets);

Funkcionālo grupu klātbūtne un struktūra.

Oglekļa skelets (oglekļa ķēde) - ķīmiski saistītu oglekļa atomu secība.

Funkcionālā grupa ir atoms vai atomu grupa, kas nosaka savienojuma piederību noteiktai klasei un ir atbildīga par tā ķīmiskajām īpašībām.

Savienojumu klasifikācija pēc oglekļa ķēdes struktūras

Atkarībā no oglekļa ķēdes struktūras organiskos savienojumus iedala acikliskajos un cikliskajos.

Acikliskie savienojumi - savienojumi ar atvērts(atvērta) oglekļa ķēde. Šos savienojumus sauc arī par alifātisks.

Starp acikliskajiem savienojumiem izšķir ierobežojošos (piesātinātos) savienojumus, kas skeletā satur tikai vienus. C-C savienojumi un neierobežots(nepiesātināts), ieskaitot vairākas saites C = C un C C.

Acikliskie savienojumi

Ierobežojums:

Neierobežots:

Acikliskos savienojumus iedala arī taisnās ķēdes un sazarotās ķēdes savienojumos. Šajā gadījumā tiek ņemts vērā oglekļa atoma saišu skaits ar citiem oglekļa atomiem.

Ķēde, kas ietver terciāros vai kvartāros oglekļa atomus, ir sazarota (bieži nosaukumā apzīmēta ar prefiksu "iso").

Piemēram:

Oglekļa atomi:

Primārs;

Sekundārais;

Terciārais.

Cikliskie savienojumi ir savienojumi ar slēgtu oglekļa ķēdi.

Atkarībā no ciklu veidojošo atomu rakstura izšķir karbocikliskos un heterocikliskos savienojumus.

Karbocikliskie savienojumi ciklā satur tikai oglekļa atomus. Tos iedala divās grupās, kas būtiski atšķiras pēc ķīmiskajām īpašībām: alifātiskie cikliskie - īsos alicikliskie - un aromātiskie savienojumi.

Karbocikliskie savienojumi

Aliciklisks:

Aromātisks:

Heterocikliskie savienojumi ciklā papildus oglekļa atomiem satur vienu vai vairākus citu elementu atomus - heteroatomi(no grieķu val. heteros- cits, atšķirīgs) - skābeklis, slāpeklis, sērs utt.

Heterocikliskie savienojumi

Savienojumu klasifikācija pēc funkcionālajām grupām

Savienojumus, kas satur tikai oglekli un ūdeņradi, sauc par ogļūdeņražiem.

Par ogļūdeņražu atvasinājumiem var uzskatīt citus, daudzskaitlīgākus, organiskos savienojumus, kas veidojas, ogļūdeņražos ievadot funkcionālās grupas, kas satur citus elementus.

Atkarībā no funkcionālo grupu rakstura organiskos savienojumus iedala klasēs. Dažas no raksturīgākajām funkcionālajām grupām un tām atbilstošās savienojumu klases ir parādītas tabulā:

Organisko savienojumu klases

Piezīme: Funkcionālās grupas dažkārt sauc par dubultajām un trīskāršajām saitēm.

Organisko savienojumu molekulas var saturēt divas vai vairākas identiskas vai atšķirīgas funkcionālās grupas.

Piemēram: HO-CH2-CH2-OH (etilēnglikols); NH2-CH2-COOH (aminoskābe glicīns).

Visas organisko savienojumu klases ir savstarpēji saistītas. Pāreja no vienas savienojumu klases uz citu notiek galvenokārt funkcionālo grupu transformācijas dēļ, nemainot oglekļa skeletu. Katras klases savienojumi veido homologu sēriju.

Kā zināms, visas vielas var iedalīt divās lielās kategorijās – minerālās un organiskās. Var minēt daudzus neorganisko vai minerālvielu piemērus: sāli, soda, kāliju. Bet kādi savienojumu veidi ietilpst otrajā kategorijā? Organiskās vielas atrodas jebkurā dzīvā organismā.

Vāveres

Vissvarīgākais organisko vielu piemērs ir olbaltumvielas. Tie ietver slāpekli, ūdeņradi un skābekli. Papildus tiem dažos proteīnos dažreiz var atrast arī sēra atomus.

Olbaltumvielas ir vieni no svarīgākajiem organiskajiem savienojumiem, un tie ir visizplatītākie dabā. Atšķirībā no citiem savienojumiem, proteīniem ir daži rakstura iezīmes. To galvenā īpašība ir milzīga molekulmasa. Piemēram, spirta atoma molekulmasa ir 46, benzola – 78, hemoglobīna – 152 000. Salīdzinot ar citu vielu molekulām, olbaltumvielas ir īsti milži, kas satur tūkstošiem atomu. Dažreiz biologi tās sauc par makromolekulām.

Proteīni ir vissarežģītākie no visiem organiskās ēkas. Tie pieder pie polimēru klases. Ja paskatās uz polimēra molekulu zem mikroskopa, jūs varat redzēt, ka tā ir ķēde, kas sastāv no vienkāršākām struktūrām. Tos sauc par monomēriem un daudzkārt atkārtojas polimēros.

Papildus olbaltumvielām ir liels skaits polimēru - gumijas, celuloze, kā arī parastā ciete. Tāpat ļoti daudz polimēru radīja cilvēka rokas – neilons, lavsāns, polietilēns.

Olbaltumvielu veidošanās

Kā veidojas proteīni? Tie ir organisko vielu piemērs, kuru sastāvu dzīvajos organismos nosaka ģenētiskais kods. To sintēzē vairumā gadījumu tiek izmantotas dažādas kombinācijas.

Tāpat jaunas aminoskābes var veidoties jau tad, kad šūnā sāk funkcionēt proteīns. Tajā pašā laikā tajā ir atrodamas tikai alfa-aminoskābes. Aprakstītās vielas primāro struktūru nosaka aminoskābju savienojumu atlieku secība. Un vairumā gadījumu polipeptīdu ķēde proteīna veidošanās laikā savērpjas spirālē, kuras pagriezieni atrodas cieši viens pie otra. Ūdeņraža savienojumu veidošanās rezultātā tam ir diezgan spēcīga struktūra.

Tauki

Tauki ir vēl viens organisko vielu piemērs. Cilvēks zina daudzu veidu taukus: sviestu, liellopu un zivju taukus, augu eļļas. Lielos daudzumos tauki veidojas augu sēklās. Ja nomizotu saulespuķu sēkliņu uzliek uz papīra lapas un nospiež uz leju, uz lapas paliks eļļains traips.

Ogļhidrāti

Ne mazāk svarīgi savvaļas dzīvniekiem ir ogļhidrāti. Tie ir atrodami visos augu orgānos. Ogļhidrāti ietver cukuru, cieti un šķiedrvielas. Tie ir bagāti ar kartupeļu bumbuļiem, banānu augļiem. Kartupeļos ir ļoti viegli noteikt cieti. Reaģējot ar jodu, šis ogļhidrāts pārvēršas par Zilā krāsa. Par to varat pārliecināties, uz kartupeļu šķēles uzpilinot nedaudz joda.

Arī cukurus ir viegli pamanīt – tie visi garšo saldi. Daudzi šīs klases ogļhidrāti ir atrodami vīnogu, arbūzu, meloņu, ābeļu augļos. Tie ir organisko vielu piemēri, kuras arī tiek ražotas mākslīgos apstākļos. Piemēram, cukuru iegūst no cukurniedrēm.

Kā ogļhidrāti veidojas dabā? visvairāk vienkāršs piemērs ir fotosintēzes process. Ogļhidrāti ir organiskas vielas, kas satur vairāku oglekļa atomu ķēdi. Tie satur arī vairākas hidroksilgrupas. Fotosintēzes laikā no oglekļa monoksīda un sēra veidojas neorganiskie cukuri.

Celuloze

Šķiedra ir vēl viens organisko vielu piemērs. Lielākā daļa no tā atrodama kokvilnas sēklās, kā arī augu kātos un to lapās. Šķiedra sastāv no lineāriem polimēriem, tās molekulmasa svārstās no 500 tūkstošiem līdz 2 miljoniem.

Tīrā veidā tā ir viela, kurai nav smaržas, garšas un krāsas. To izmanto fotofilmu, celofāna, sprāgstvielu ražošanā. Cilvēka organismā šķiedrvielas neuzsūcas, taču tās ir nepieciešama uztura sastāvdaļa, jo stimulē kuņģa un zarnu darbu.

Organiskas un neorganiskas vielas

Jūs varat sniegt daudz piemēru organisko un otrs vienmēr nāk no minerāliem - nedzīvs, kas veidojas zemes dzīlēs. Tie ir arī daļa no dažādiem akmeņiem.

Dabiskos apstākļos minerālu vai organisko vielu iznīcināšanas procesā veidojas neorganiskās vielas. Savukārt organiskās vielas pastāvīgi veidojas no minerālvielām. Piemēram, augi absorbē ūdeni ar tajā izšķīdinātiem savienojumiem, kas pēc tam pāriet no vienas kategorijas uz citu. Dzīvie organismi pārtikā izmanto galvenokārt organiskās vielas.

Daudzveidības cēloņi

Bieži vien skolēniem vai studentiem ir jāatbild uz jautājumu, kādi ir organisko vielu daudzveidības cēloņi. Galvenais faktors ir tas, ka oglekļa atomi ir savstarpēji saistīti, izmantojot divu veidu saites - vienkāršas un daudzkārtējas. Tie var arī veidot ķēdes. Vēl viens iemesls ir dažādu ķīmisko elementu daudzveidība, kas ietilpst organiskajās vielās. Turklāt daudzveidību rada arī alotropija – viena un tā paša elementa eksistences parādība dažādos savienojumos.

Kā veidojas neorganiskās vielas? Dabiskās un sintētiskās organiskās vielas un to piemēri tiek pētīti gan vidusskolā, gan specializētajā augstākajā izglītībā. izglītības iestādēm. Neorganisko vielu veidošanās nav tik sarežģīts process kā olbaltumvielu vai ogļhidrātu veidošanās. Piemēram, cilvēki jau kopš neatminamiem laikiem ir ieguvuši sodu no sodas ezeriem. 1791. gadā ķīmiķis Nikolass Leblāns ierosināja to sintezēt laboratorijas apstākļi izmantojot krītu, sāli un sērskābi. Kādreiz soda, kas mūsdienās ir pazīstama ikvienam, bija diezgan dārgs produkts. Lai veiktu eksperimentu, bija nepieciešams aizdedzināt vārāmo sāli kopā ar skābi un pēc tam aizdedzināt iegūto sulfātu kopā ar kaļķakmeni un kokogli.

Vēl viens ir kālija permanganāts vai kālija permanganāts. Šo vielu iegūst no industriālā vide. Veidošanas process sastāv no kālija hidroksīda šķīduma un mangāna anoda elektrolīzes. Šajā gadījumā anods pakāpeniski izšķīst, veidojot šķīdumu violets- tas ir labi pazīstamais kālija permanganāts.