المواد العضوية ، فئات المواد العضوية

المادة العضوية و غير العضوية (قد 2019).

Anonim

في الأيام الخوالي ، عندما لم يكن فصل العلوم واضحا بعد ، قام العلماء بتقسيم كل المواد الطبيعية إلى مجموعتين كبيرتين: الجماد والمعيشي. بدأت المواد التي نسبت إلى المجموعة الأولى تسمى المعدنية. تضمنت الفئة الأخيرة النباتات والحيوانات. المجموعة الثانية تتألف من المواد العضوية.

نظرة عامة العضوية

ثبت الآن أن صنف المواد العضوية هو الأكثر انتشارًا بين المركبات الكيميائية الأخرى. ما الذي يعتبره علماء الكيماويات مادة عضوية؟ الجواب هو: هذه هي المواد التي تحتوي على الكربون. ومع ذلك ، هناك استثناءات لهذه القاعدة: حمض الكربونيك ، السيانيد ، الكربونات ، أكاسيد الكربون ليست جزءًا من المركبات العضوية.

الكربون هو عنصر كيميائي غريب جدا من نوعه. تميزها أنها يمكن أن تشكل سلاسل من ذراتها. هذه العلاقة مستقرة جدا. في المركبات العضوية ، يظهر الكربون تكافؤًا عاليًا (IV). يتعلق الأمر بالقدرة على تكوين الروابط مع المواد الأخرى. قد لا تكون هذه السندات مفردة فقط ، ولكنها أيضًا مزدوجة أو ثلاثية. كلما زاد عدد السندات ، تصبح سلسلة الذرات أقصر ، ويزداد استقرار هذه السندات.

ومن المعروف أيضا الكربون لتشكيل الهياكل الخطية ، المستوية ، وحتى السائبة. هذه الخصائص من هذا العنصر الكيميائي تسبب في مجموعة متنوعة من المواد العضوية في الطبيعة. حوالي ثلث الكتلة الكلية لكل خلية في جسم الإنسان هي مركبات عضوية. هذه هي البروتينات التي بني عليها الجسم أساسا. هذه الكربوهيدرات هي "وقود" عالمي للجسم. هذه الدهون تسمح لك بتخزين الطاقة. تتحكم الهرمونات في عمل جميع الأعضاء بل وتؤثر على السلوك. وتؤدي الأنزيمات إلى تفاعلات كيميائية عنيفة داخل الجسم. علاوة على ذلك ، فإن "شفرة المصدر" للكائن الحي - سلسلة الحمض النووي - هي مركب عضوي يعتمد على الكربون.

تقريبا جميع العناصر الكيميائية ، عندما تقترن بالكربون ، قادرة على توليد مركبات عضوية. في أغلب الأحيان ، تشتمل المواد العضوية على:

  • الأكسجين.
  • الهيدروجين.
  • الكبريت.
  • النيتروجين.
  • الفوسفور.

استمر تطوير النظرية في دراسة المواد العضوية في وقت واحد في اتجاهين مترابطين: درس العلماء الترتيب المكاني لجزيئات المركبات ووضحوا طبيعة الروابط الكيميائية في المركبات. في الجذر من نظرية بنية المواد العضوية كان الكيميائي الروسي A.M. Butlerov.

مبادئ تصنيف المواد العضوية

في قسم العلوم ، المعروف باسم الكيمياء العضوية ، فإن تصنيف المواد له أهمية خاصة. تكمن الصعوبة في حقيقة أن ملايين المركبات الكيميائية موصوفة.

متطلبات التسمية صارمة للغاية: يجب أن تكون منتظمة ويمكن استخدامها دوليًا. يجب على المتخصصين في أي بلد أن يفهموا نوع المركب الذي يتحدثون عنه ويمثلون هيكله بشكل لا لبس فيه. يتم بذل عدد من الجهود التي تجعل تصنيف المركبات العضوية مناسبة لمعالجة الكمبيوتر.

أساس التصنيف الحديث هو هيكل الهيكل الكربوني للجزيء ووجود مجموعات وظيفية فيه.

وفقا لهيكل هيكل الكربون الكربوني ، تنقسم المواد العضوية إلى مجموعات:

  • لا حلقية (أليفاتية) ؛
  • كربوني حلقي.
  • الحلقية غير المتجانسة.

إن أسلاف أي مركبات في الكيمياء العضوية هي تلك الهيدروكربونات ، التي تتكون فقط من ذرات الكربون والهيدروجين. كقاعدة ، تحتوي جزيئات المواد العضوية في تكوينها على ما يسمى بالمجموعات الوظيفية. هذه هي ذرات أو مجموعات من الذرات التي تحدد ما هي الخصائص الكيميائية للمركب. مثل هذه المجموعات أيضا تجعل من الممكن تعيين مركب لفئة معينة.

تتضمن أمثلة المجموعات الوظيفية ما يلي:

  • الكربونيل.
  • الكربوكسيل.
  • الهيدروكسيل.

تسمى هذه المركبات التي تحتوي على مجموعة وظيفية واحدة فقط. إذا كان هناك العديد من هذه المجموعات في جزيء مادة عضوية ، فإنها تعتبر متعددة الوظائف (على سبيل المثال ، الجلسرين أو الكلوروفورم). سوف تكون المركبات المتغايرة ، حيث تكون المجموعات الوظيفية مختلفة في التكوين. ويمكن في نفس الوقت أن يعزى بسهولة إلى فئات مختلفة. مثال: حمض اللبنيك. يمكن اعتباره كحول وكحمض كربوكسيلي.

يتم الانتقال من الطبقة إلى الفصل ، كقاعدة عامة ، بمشاركة المجموعات الوظيفية ، ولكن دون تغيير الهيكل العظمي للكربون.

الهيكل العظمي بالنسبة إلى الجزيء هو سلسلة من الذرات. قد يكون الهيكل العظمي عبارة عن كربون أو يحتوي على ما يسمى بالأجسام غير المتجانسة (على سبيل المثال ، النيتروجين ، الكبريت ، الأكسجين ، إلخ). أيضا يمكن أن يكون الهيكل العظمي لجزيء من مركب عضوي متفرعة أو غير متفرعة؛ مفتوح أو دوري.

يعتبر نوع خاص من المركبات الحلقية عطرية: فهي ليست مميزة لتفاعل الإضافة.

الفئات الرئيسية من المواد العضوية

المواد العضوية التالية ذات المنشأ البيولوجي معروفة:

  • الكربوهيدرات.
  • البروتينات.
  • الدهون.
  • الأحماض النووية.

وهناك تصنيف أكثر تفصيلا للمركبات العضوية يتضمن مواد ليست ذات أصل بيولوجي.

هناك فئات من المواد العضوية يدخل فيها الكربون في مركب مع مواد أخرى (باستثناء الهيدروجين):

  • الكحولات والفينولات.
  • أحماض كربوكسيلية
  • الألدهيدات والأحماض.
  • استرات.
  • الكربوهيدرات.
  • الدهون.
  • أحماض أمينية.
  • الأحماض النووية.
  • البروتينات.

هيكل المادة العضوية

يرجع التنوع الكبير في المركبات العضوية في الطبيعة إلى خصائص ذرات الكربون. وهم قادرون على تكوين روابط قوية جدا ، والانضمام معا في مجموعات - سلاسل. والنتيجة هي جزيئات مستقرة تماما. الطريقة التي تستخدمها الجزيئات للاتصال بسلسلة هي سمة رئيسية في بنيتها. الكربون قادر على التوحد في كل من السلاسل المفتوحة والمغلقة (تسمى الحلقات الدورية).

هيكل المواد يؤثر تأثيرا مباشرا على ممتلكاتهم. تجعل الخصائص الهيكلية من الممكن وجود عشرات ومئات المركبات الكربونية المستقلة.

تلعب خصائص مثل التماثل والتشبيش دوراً هاماً في الحفاظ على تنوع المواد العضوية.

هذه المواد متطابقة في الوهلة الأولى: لا يختلف تركيبها عن بعضها البعض ، فالصيغة الجزيئية هي نفسها. لكن هيكل المركبات يختلف اختلافا جوهريا. سوف تكون مختلفة الخصائص الكيميائية للمواد. على سبيل المثال ، يحتوي أيزومان البيوتان والإيزوبوتان على نفس الهجاء. يتم ترتيب الذرات في جزيئات هذين المادتين بترتيب مختلف. في حالة واحدة هم متفرعة ، في الآخر - لا.

من خلال التساوي ، من المفهوم سمة سلسلة الكربون ، حيث يمكن الحصول على كل عضو لاحق بإضافة نفس المجموعة إلى المجموعة السابقة. بعبارة أخرى ، يمكن التعبير عن كل سلسلة متجانسة تمامًا بنفس الصيغة. معرفة مثل هذه الصيغة ، يمكن للمرء بسهولة معرفة تكوين أي عضو في هذه السلسلة.

أمثلة على المادة العضوية

كانت الكربوهيدرات تربح تماما في المنافسة بين جميع المواد العضوية ، إذا أخذناها في الكتلة بأكملها. وهو مصدر للطاقة للكائنات الحية ومواد البناء لمعظم الخلايا. يحتوي عالم الكربوهيدرات على تنوع كبير. بدون النشا والسليلوز ، لن تكون النباتات موجودة. وسيكون عالم الحيوان مستحيلا بدون اللاكتوز والجليكوجين.

ممثل آخر لعالم المواد العضوية - البروتينات. فقط من أصل عشرين من الأحماض الأمينية ، تمكنت الطبيعة من تكوين في جسم الإنسان ما يصل إلى 5 ملايين نوع من تراكيب البروتين. وتشمل وظائف هذه المواد تنظيم العمليات الحيوية في الجسم ، وضمان تخثر الدم ، ونقل أنواع معينة من المواد داخل الجسم. على شكل إنزيمات ، تعمل البروتينات كمسرعات للتفاعلات.

فئة أخرى مهمة من المركبات العضوية هي الدهون (الدهون). هذه المواد بمثابة مصدر احتياطي للطاقة المرغوبة في الجسم. هم المذيبات ومساعدة التفاعلات الكيميائية الحيوية. وتشارك الدهون أيضا في بناء أغشية الخلايا.

مثيرة جدا للاهتمام والمركبات العضوية الأخرى - الهرمونات. هم مسؤولون عن التفاعلات البيوكيميائية والتمثيل الغذائي. هي هرمونات الغدة الدرقية التي تجعل الشخص يشعر بالفرح أو الحزن. ولشعور السعادة ، كما اكتشف العلماء ، فإن الأندورفين مسؤول.