Органични вещества. Класове органични вещества

от Гост >>

1. Как се нарича органично вещество, чиито молекули съдържат С, О, Н атоми, които изпълняват енергийна и строителна функция?
А-нуклеинова киселина В-протеин
B-въглехидрат G-ATP
2.Какви въглехидрати са полимери?
А-монозахариди В-дизахариди С-полизахариди
3. Групата на монозахаридите включва:
А-глюкоза В-захароза С-целулоза
4. Кои въглехидрати са неразтворими във вода?
А-глюкоза, фруктоза В-нишесте В-рибоза, дезоксирибоза
5. Молекулите на мазнините се образуват:
А-от глицерол, висши карбоксилни киселини Б-от глюкоза
Б-от аминокиселини, вода Г-от етилов алкохол, висши карбоксилни киселини
6. Мазнините изпълняват следните функции в клетката:
А-транспорт Б-енергия
B-каталитична G-информация
7. Към какви съединения принадлежат липидите по отношение на водата?
А-хидрофилен В-хидрофобен
8. Какво е значението на мазнините при животните?
А-структура на мембраната Б-терморегулация
B-източник на енергия D-източник на вода D-всичко по-горе
9. Протеиновите мономери са:
А-нуклеотиди В-аминокиселини В-глюкоза G-мазнини
10. Най-важното органично вещество, което е част от клетките на всички царства на живата природа, което има първична линейна конфигурация, е:
А към полизахариди Б към липиди
B-към ATP G-към полипептиди
2. Напишете функциите на протеините, дайте примери.
3. Задача: Въз основа на ДНК веригата AATTGCGATGCTTAGTTTAGG е необходимо да се завърши комплементарната верига и да се определи дължината на ДНК
1. Изберете един верен отговор
1. Колко от известните аминокиселини участват в протеиновия синтез?
A-20 B-100 B-23
2.каква част от молекулите на аминокиселините ги отличава една от друга?
А-радикал В-карбоксилна група В-аминогрупа
3. какви съединения са включени в ATP?
А-аденин, рибоза въглехидрат, 3 молекули фосфорна киселина
B- гуанин, фруктозна захар, остатък от фосфорна киселина.
B-рибоза, глицерол и всякакви аминокиселини
4.Каква е ролята на АТФ молекулите в клетката?
А-осигуряват транспортна функция Б-предават наследствена информация
B-осигурява жизнените процеси с енергия D-ускорява биохимичните реакции
5.мономерите на нуклеиновите киселини са:
А-аминокиселини В-мазнини
B-нуклеотиди G-глюкоза
6. Към кой клас химични вещества принадлежи рибозата?
А-протеин В-въглехидрат С-липид
7. Кой нуклеотид не е включен в молекулата на ДНК?
А-аденил В-уридил
B-гуанил G-тимидил
8. Коя нуклеинова киселина има най-голяма дължина?
А-ДНК В-РНК
9. Нуклеотидът, комплементарен на гуанил нуклеотид, е:
А-тимидил В-цитидил
В-аденил G-уридил
10. Процесът на удвояване на ДНК молекулите се нарича:
А-репликация В-транскрипция
B-комплементарност с G-превод.
2. Напишете функциите на липидите, дайте примери.
3. Задача. В каква последователност ще бъдат разположени нуклеотидите в i-RNA, ако веригата на ДНК има следния състав: GGTATAGCGCTTAAGCCTT, определете дължината на i-RNA.

Органичната материя е химично съединение, което съдържа въглерод. Единствените изключения са въглеродната киселина, карбидите, карбонатите, цианидите и въглеродните оксиди.

История

Самият термин „органични вещества“ се появява в ежедневието на учените на етапа на ранното развитие на химията. По това време доминират виталистичните мирогледи. Това беше продължение на традициите на Аристотел и Плиний. През този период експертите бяха заети да разделят света на живи и неживи. Освен това всички вещества без изключение бяха ясно разделени на минерални и органични. Смята се, че е необходима специална „сила“, за да се синтезират съединения от „живи“ вещества. Той е присъщ на всички живи същества и без него не могат да се образуват органични елементи.

Това твърдение, нелепо за съвременната наука, господства много дълго време, докато през 1828 г. Фридрих Вьолер експериментално го опровергава. Той успя да получи органична урея от неорганичен амониев цианат. Това тласна химията напред. Въпреки това разделението на веществата на органични и неорганични се е запазило в сегашно време. Той формира основата на класификацията. Известни са почти 27 милиона органични съединения.

Защо има толкова много органични съединения?

Органичната материя е, с някои изключения, въглеродно съединение. Това всъщност е много интересен елемент. Въглеродът е способен да образува вериги от своите атоми. Много е важно връзката между тях да е стабилна.

В допълнение, въглеродът в органичните вещества проявява валентност - IV. От това следва, че този елемент е способен да образува не само единични, но и двойни и тройни връзки с други вещества. С увеличаването на тяхната множественост веригата, състояща се от атоми, ще стане по-къса. В същото време стабилността на връзката само се увеличава.

Въглеродът също има способността да образува плоски, линейни и триизмерни структури. Ето защо в природата има толкова много различни органични вещества.

Съединение

Както бе споменато по-горе, органичната материя е въглеродни съединения. И това е много важно. възниква, когато е свързан с почти всеки елемент от периодичната таблица. В природата най-често техният състав (освен въглерод) включва кислород, водород, сяра, азот и фосфор. Останалите елементи са много по-рядко срещани.

Имоти

И така, органичната материя е въглеродно съединение. Има обаче няколко важни критерия, на които трябва да отговаря. Всички вещества от органичен произход имат общи свойства:

1. Различната типология на съществуващите връзки между атомите със сигурност води до появата на изомери. На първо място, те се образуват, когато въглеродните молекули се комбинират. Изомерите са различни вещества, които имат еднакво молекулно тегло и състав, но различни химични и физични свойства. Това явление се нарича изомерия.

2. Друг критерий е явлението хомология. Това са серии от органични съединения, в които формулата на съседни вещества се различава от предишните с една CH 2 група. Това важно свойство се използва в материалознанието.

Какви класове органични вещества има?

Органичните съединения включват няколко класа. Всички ги знаят. липиди и въглехидрати. Тези групи могат да бъдат наречени биологични полимери. Те участват в метаболизма на клетъчно ниво във всеки организъм. В тази група са включени и нуклеиновите киселини. Така че можем да кажем, че органичната материя е това, което ядем всеки ден, от което сме направени.

катерици

Протеините се състоят от структурни компоненти - аминокиселини. Това са техните мономери. Протеините се наричат ​​още протеини. Известни са около 200 вида аминокиселини. Всички те се намират в живите организми. Но само двадесет от тях са компоненти на протеини. Те се наричат ​​основни. Но в литературата можете да намерите и по-малко популярни термини - протеиногенни и протеинообразуващи аминокиселини. Формулата на органично вещество от този клас съдържа амин (-NH 2) и карбоксил (-COOH) компоненти. Те са свързани помежду си чрез едни и същи въглеродни връзки.

Функции на протеините

Протеините изпълняват много важни функции в тялото на растенията и животните. Но основната е структурна. Протеините са основните компоненти на клетъчната мембрана и матрицата на органелите в клетките. В нашето тяло всички стени на артериите, вените и капилярите, сухожилията и хрущялите, ноктите и косата се състоят главно от различни протеини.

Следващата функция е ензимната. Протеините действат като ензими. Те катализират химичните реакции в тялото. Те са отговорни за разграждането на хранителните компоненти в храносмилателния тракт. В растенията ензимите фиксират позицията на въглерода по време на фотосинтезата.

Някои транспортират различни вещества в тялото, като например кислород. Органичната материя също е в състояние да се прикрепи към тях. Така се осъществява транспортната функция. Протеините пренасят метални йони, мастни киселини, хормони и, разбира се, въглероден диоксид и хемоглобин през кръвоносните съдове. Транспортът се осъществява и на междуклетъчно ниво.

Протеиновите съединения - имуноглобулините - са отговорни за изпълнението на защитна функция. Това са кръвни антитела. Например, тромбинът и фибриногенът участват активно в процеса на коагулация. Така предотвратяват голяма загуба на кръв.

Протеините също са отговорни за изпълнението на контрактилната функция. Поради факта, че протофибрилите на миозина и актина постоянно извършват плъзгащи се движения един спрямо друг, мускулните влакна се свиват. Но подобни процеси протичат и при едноклетъчните организми. Движението на бактериалните флагели също е пряко свързано с плъзгането на микротубулите, които са протеинови по природа.

При окисляването на органичните вещества се отделя голямо количество енергия. Но, като правило, протеините се изразходват за енергийни нужди много рядко. Това се случва, когато всички резерви са изчерпани. Липидите и въглехидратите са най-подходящи за това. Следователно протеините могат да изпълняват енергийна функция, но само при определени условия.

Липиди

Органично вещество също е подобно на мазнина съединение. Липидите принадлежат към най-простите биологични молекули. Те са неразтворими във вода, но се разпадат в неполярни разтвори като бензин, етер и хлороформ. Те са част от всички живи клетки. Химически липидите са алкохоли и карбоксилни киселини. Най-известните от тях са мазнините. В тялото на животните и растенията тези вещества изпълняват много важни функции. Много липиди се използват в медицината и промишлеността.

Функции на липидите

Тези органични химикали, заедно с протеините в клетките, образуват биологични мембрани. Но основната им функция е енергията. Когато мастните молекули се окисляват, се освобождава огромно количество енергия. Отива за образуването на АТФ в клетките. Значителни количества енергийни резерви могат да се съхраняват в тялото под формата на липиди. Понякога има дори повече от необходимото за нормална жизнена дейност. При патологични промени в метаболизма има повече „мастни“ клетки. Въпреки че справедливо трябва да се отбележи, че такива прекомерни резерви са просто необходими за хибернация на животни и растения. Много хора вярват, че дърветата и храстите се хранят с почвата през студения сезон. Реално изразходват резервите от масла и мазнини, които са направили през лятото.

В човешкото и животинското тяло мазнините могат да изпълняват и защитна функция. Те се отлагат в подкожната тъкан и около органи като бъбреците и червата. По този начин те служат като добра защита срещу механични повреди, тоест удари.

В допълнение, мазнините имат ниско ниво на топлопроводимост, което спомага за запазване на топлината. Това е много важно, особено при студен климат. При морските животни подкожният мастен слой също допринася за добрата плаваемост. Но при птиците липидите изпълняват и водоотблъскващи и смазващи функции. Восъкът покрива перата им и ги прави по-гъвкави. Някои видове растения имат същото покритие върху листата.

Въглехидрати

Формулата на органично вещество C n (H 2 O) m показва, че съединението принадлежи към класа на въглехидратите. Името на тези молекули се отнася до факта, че те съдържат кислород и водород в същото количество като водата. В допълнение към тези химични елементи съединенията могат да съдържат например азот.

Въглехидратите в клетката са основната група органични съединения. Това са първични продукти.Те също са първоначалните продукти на синтеза в растенията на други вещества, например алкохоли, органични киселини и аминокиселини. Въглехидратите се намират и в животински и гъбични клетки. Те се срещат и сред основните компоненти на бактериите и протозоите. Така в една животинска клетка те са от 1 до 2%, а в една растителна клетка количеството им може да достигне 90%.

Днес има само три групи въглехидрати:

Прости захари (монозахариди);

Олигозахариди, състоящи се от няколко последователно свързани молекули прости захари;

Полизахариди, те съдържат повече от 10 молекули монозахариди и техните производни.

Функции на въглехидратите

Всички органични вещества в клетката изпълняват определени функции. Например, глюкозата е основният източник на енергия. Той се разгражда в клетките, като всичко се случва по време на клетъчното дишане. Гликогенът и нишестето представляват основните енергийни резерви, първият при животните, а вторият при растенията.

Въглехидратите изпълняват и структурна функция. Целулозата е основният компонент на растителните клетъчни стени. И при членестоногите хитинът изпълнява същата функция. Среща се и в клетките на висшите гъби. Ако вземем за пример олигозахаридите, те са част от цитоплазмената мембрана – под формата на гликолипиди и гликопротеини. Гликокаликс също често се открива в клетките. Пентозите участват в синтеза на нуклеинови киселини. Когато е включена в ДНК, а рибозата е включена в РНК. Тези компоненти се намират и в коензимите, например FAD, NADP и NAD.

Въглехидратите също са в състояние да изпълняват защитна функция в тялото. При животните веществото хепарин активно предотвратява бързото съсирване на кръвта. Образува се при увреждане на тъканите и блокира образуването на кръвни съсиреци в кръвоносните съдове. Хепаринът се намира в големи количества в мастоцитите под формата на гранули.

Нуклеинова киселина

Протеините, въглехидратите и липидите не са всички известни класове органични вещества. Химията включва и нуклеиновите киселини. Това са биополимери, съдържащи фосфор. Те, разположени в клетъчното ядро ​​и цитоплазмата на всички живи същества, осигуряват предаването и съхранението на генетични данни. Тези вещества са открити благодарение на биохимика Ф. Мишер, който изучава спермата на сьомгата. Това беше "случайно" откритие. Малко по-късно РНК и ДНК са открити във всички растителни и животински организми. Нуклеиновите киселини са изолирани и в клетките на гъбички и бактерии, както и на вируси.

Общо в природата са открити два вида нуклеинови киселини - рибонуклеинови киселини (РНК) и дезоксирибонуклеинови киселини (ДНК). Разликата е ясна от името. дезоксирибозата е захар с пет въглерода. А рибозата се намира в молекулата на РНК.

Органичната химия се занимава с изучаването на нуклеиновите киселини. Темите за изследване се диктуват и от медицината. ДНК кодовете крият много генетични заболявания, които учените тепърва ще откриват.

В миналото учените разделяха всички вещества в природата на условно неживи и живи, включително царството на животните и растенията сред последните. Веществата от първата група се наричат ​​минерални. И тези, включени във втория, започнаха да се наричат ​​органични вещества.

Какво означава това? Класът на органичните вещества е най-обширният сред всички химически съединения, известни на съвременните учени. На въпроса кои вещества са органични може да се отговори по този начин - това са химични съединения, които съдържат въглерод.

Моля, обърнете внимание, че не всички въглеродсъдържащи съединения са органични. Например корбидите и карбонатите, въглеродната киселина и цианидите и въглеродните оксиди не са включени.

Защо има толкова много органични вещества?

Отговорът на този въпрос се крие в свойствата на въглерода. Този елемент е любопитен, защото е способен да образува вериги от своите атоми. И в същото време въглеродната връзка е много стабилна.

Освен това в органичните съединения проявява висока валентност (IV), т.е. способността да образува химични връзки с други вещества. И не само единични, но и двойни и дори тройни (иначе известни като кратни). С увеличаването на множествеността на връзката веригата от атоми става по-къса и стабилността на връзката се увеличава.

Въглеродът също е надарен със способността да образува линейни, плоски и триизмерни структури.

Ето защо органичните вещества в природата са толкова разнообразни. Можете лесно да проверите това сами: застанете пред огледалото и внимателно се вгледайте в отражението си. Всеки от нас е ходещ учебник по органична химия. Помислете за това: най-малко 30% от масата на всяка ваша клетка е органични съединения. Протеини, които са изградили тялото ви. Въглехидрати, които служат като "гориво" и източник на енергия. Мазнини, които съхраняват енергийни резерви. Хормони, които контролират функционирането на органите и дори вашето поведение. Ензими, които започват химични реакции във вас. И дори „изходният код“, веригите на ДНК, са органични съединения на основата на въглерод.

Състав на органични вещества

Както казахме в самото начало, основният градивен материал за органичната материя е въглеродът. И практически всеки елемент, когато се комбинира с въглерод, може да образува органични съединения.

В природата органичните вещества най-често съдържат водород, кислород, азот, сяра и фосфор.

Структура на органичните вещества

Разнообразието от органични вещества на планетата и разнообразието на тяхната структура може да се обясни с характерните особености на въглеродните атоми.

Спомняте си, че въглеродните атоми са способни да образуват много силни връзки един с друг, свързвайки се във вериги. Резултатът е стабилни молекули. Начинът, по който въглеродните атоми са свързани във верига (подредени на зигзаг) е една от ключовите характеристики на неговата структура. Въглеродът може да се комбинира както в отворени вериги, така и в затворени (циклични) вериги.

Важно е също така, че структурата на химичните вещества пряко влияе върху техните химични свойства. Начинът, по който атомите и групите от атоми в една молекула си влияят един на друг, също играе важна роля.

Поради структурните особености броят на въглеродните съединения от един и същи тип достига десетки и стотици. Например, можем да разгледаме водородните съединения на въглерода: метан, етан, пропан, бутан и др.

Например метан - CH 4. При нормални условия такова съединение на водород с въглерод е в газообразно агрегатно състояние. Когато в състава се появи кислород, се образува течност - метилов алкохол CH 3 OH.

Не само вещества с различен качествен състав (както в примера по-горе) проявяват различни свойства, но и вещества с еднакъв качествен състав също са способни на това. Пример е различната способност на метан CH 4 и етилен C 2 H 4 да реагират с бром и хлор. Метанът е способен на такива реакции само при нагряване или под ултравиолетова светлина. А етиленът реагира дори без осветление или нагряване.

Нека разгледаме този вариант: качественият състав на химичните съединения е еднакъв, но количественият състав е различен. Тогава химичните свойства на съединенията са различни. Както е в случая с ацетилен C 2 H 2 и бензен C 6 H 6.

Не на последно място в това разнообразие играят такива свойства на органичните вещества, „свързани“ с тяхната структура, като изомерия и хомология.

Представете си, че имате две привидно идентични вещества — един и същ състав и една и съща молекулна формула, която ги описва. Но структурата на тези вещества е фундаментално различна, което води до разлика в химичните и физичните свойства. Например, молекулната формула C 4 H 10 може да бъде написана за две различни вещества: бутан и изобутан.

Ние говорим за изомери– съединения, които имат еднакъв състав и молекулно тегло. Но атомите в техните молекули са подредени в различен ред (разклонена и неразклонена структура).

Относно хомология- това е характеристика на въглеродна верига, в която всеки следващ член може да бъде получен чрез добавяне на една CH 2 група към предишната. Всяка хомоложна серия може да бъде изразена с една обща формула. И знаейки формулата, е лесно да се определи съставът на всеки от членовете на поредицата. Например, хомолозите на метана се описват с формулата C n H 2n+2.

С увеличаването на "хомоложната разлика" CH 2 връзката между атомите на веществото се засилва. Нека вземем хомоложната серия на метана: първите четири члена са газове (метан, етан, пропан, бутан), следващите шест са течности (пентан, хексан, хептан, октан, нонан, декан) и след това следват вещества в твърдо вещество агрегатно състояние (пентадекан, ейкозан и др.). И колкото по-силна е връзката между въглеродните атоми, толкова по-високи са молекулното тегло, точките на кипене и топене на веществата.

Какви класове органични вещества съществуват?

Органичните вещества от биологичен произход включват:

• протеини;
• въглехидрати;
• нуклеинова киселина;
• липиди.

Първите три точки могат да се нарекат и биологични полимери.

По-подробна класификация на органичните химикали обхваща вещества не само от биологичен произход.

Въглеводородите включват:

• ациклични съединения:
  • наситени въглеводороди (алкани);
  • ненаситени въглеводороди:
    • алкени;
    • алкини;
    • алкадиени.
• циклични връзки:
  • карбоциклични съединения:
    • алицикличен;
    • ароматен.
  • хетероциклични съединения.

Има и други класове органични съединения, в които въглеродът се комбинира с вещества, различни от водород:

• алкохоли и феноли;
• алдехиди и кетони;
• карбоксилни киселини;
• естери;
• липиди;
• въглехидрати:
  • монозахариди;
  • олигозахариди;
  • полизахариди.
  • мукополизахариди.
• амини;
• аминокиселини;
• протеини;
• нуклеинова киселина.

Формули на органични вещества по класове

Примери за органични вещества

Както си спомняте, в човешкото тяло в основата са различни видове органични вещества. Това са нашите тъкани и течности, хормони и пигменти, ензими и АТФ и много други.

В телата на хората и животните се дава приоритет на протеините и мазнините (половината от сухата маса на животинската клетка са протеини). В растенията (приблизително 80% от сухата маса на клетката) - въглехидрати, предимно сложни - полизахариди. Включително целулоза (без която нямаше да има хартия), нишесте.

Нека поговорим за някои от тях по-подробно.

Например около въглехидрати. Ако беше възможно да се вземат и измерят масите на всички органични вещества на планетата, въглехидратите щяха да спечелят това състезание.

Те служат като източник на енергия в тялото, са строителни материали за клетките, а също така съхраняват вещества. Растенията използват за тази цел нишесте, животните използват гликоген.

Освен това въглехидратите са много разнообразни. Например прости въглехидрати. Най-често срещаните монозахариди в природата са пентози (включително дезоксирибоза, която е част от ДНК) и хексози (глюкоза, която ви е позната).

Като тухли, на голяма строителна площадка на природата, полизахаридите са изградени от хиляди и хиляди монозахариди. Без тях, по-точно без целулоза и нишесте, нямаше да има растения. А животните без гликоген, лактоза и хитин биха имали трудности.

Нека разгледаме внимателно катерици. Природата е най-големият майстор на мозайки и пъзели: само от 20 аминокиселини в човешкото тяло се образуват 5 милиона вида протеини. Протеините също имат много жизненоважни функции. Например изграждането, регулирането на процесите в тялото, съсирването на кръвта (за това има отделни протеини), движението, транспортирането на някои вещества в тялото, те също са източник на енергия, под формата на ензими действат като катализатор за реакции и осигуряват защита. Антителата играят важна роля в защитата на организма от негативни външни влияния. И ако възникне нарушение във фината настройка на тялото, антителата, вместо да унищожават външните врагове, могат да действат като агресори към собствените органи и тъкани на тялото.

Протеините също се делят на прости (протеини) и сложни (протеиди). И те имат уникални за тях свойства: денатурация (разрушаване, което сте забелязали повече от веднъж при твърдо варене на яйце) и ренатурация (това свойство е намерило широко приложение в производството на антибиотици, хранителни концентрати и др.).

Нека не пренебрегваме липиди(мазнини). В нашето тяло те служат като резервен източник на енергия. Като разтворители те подпомагат протичането на биохимични реакции. Участват в изграждането на тялото – например в образуването на клетъчните мембрани.

И още няколко думи за такива интересни органични съединения като хормони. Те участват в биохимичните реакции и метаболизма. Толкова малки, че хормоните правят мъжете мъже (тестостерон), а жените жени (естроген). Те ни правят щастливи или тъжни (хормоните на щитовидната жлеза играят важна роля в промените в настроението, а ендорфинът дава усещане за щастие). И дори определят дали сме „нощни сови“ или „чучулиги“. Дали желаете да учите до късно или предпочитате да ставате рано и да си правите домашните преди училище се определя не само от ежедневието ви, но и от някои надбъбречни хормони.

Заключение

Светът на органичната материя е наистина невероятен. Достатъчно е само малко да се задълбочите в изучаването му, за да спрете дъха си от усещането за родство с целия живот на Земята. Два крака, четири или корени вместо крака – всички сме обединени от магията на химическата лаборатория на майката природа. Той кара въглеродните атоми да се съединяват във вериги, да реагират и да създават хиляди различни химични съединения.

Сега имате кратко ръководство по органична химия. Разбира се, тук не е представена цялата възможна информация. Може да се наложи сами да изясните някои точки. Но винаги можете да използвате маршрута, който сме очертали за вашите собствени независими изследвания.

Можете също така да използвате определението на статията за органична материя, класификация и общи формули на органични съединения и обща информация за тях, за да се подготвите за часовете по химия в училище.

Кажете ни в коментарите кой раздел от химията (органична или неорганична) ви харесва най-много и защо. Не забравяйте да „споделите“ статията в социалните мрежи, за да се възползват и вашите съученици.

Моля, уведомете ме, ако откриете неточности или грешки в статията. Всички сме хора и всички понякога грешим.

blog.site, при пълно или частично копиране на материал е необходима връзка към първоизточника.

Класификация на органичните вещества

В зависимост от структурата на въглеродната верига органичните вещества се разделят на:

• ациклични и циклични.
• маргинални (наситени) и ненаситени (ненаситени).
• карбоциклични и хетероциклични.
• алициклични и ароматни.

Ацикличните съединения са органични съединения, в чиито молекули няма цикли и всички въглеродни атоми са свързани един с друг в прави или разклонени отворени вериги.

От своя страна сред ацикличните съединения се разграничават наситени (или наситени), които съдържат във въглеродния скелет само единични връзки въглерод-въглерод (C-C) и ненаситени (или ненаситени), съдържащи кратни - двойни (C=C) или тройни ( C≡ C) връзки.

Цикличните съединения са химични съединения, в които има три или повече свързани атома, образуващи пръстен.

В зависимост от това кои атоми образуват пръстените се разграничават карбоциклични съединения и хетероциклични съединения.

Карбоцикличните съединения (или изоцикличните) съдържат само въглеродни атоми в своите пръстени. Тези съединения от своя страна се разделят на алициклични съединения (алифатни циклични) и ароматни съединения.

Хетероцикличните съединения съдържат един или повече хетероатоми във въглеводородния пръстен, най-често кислородни, азотни или серни атоми.

Най-простият клас органични вещества са въглеводородите - съединения, които се образуват изключително от въглеродни и водородни атоми, т.е. формално нямат функционални групи.

Тъй като въглеводородите нямат функционални групи, те могат да бъдат класифицирани само според вида на въглеродния скелет. Въглеводородите, в зависимост от вида на техния въглероден скелет, се разделят на подкласове:

1) Наситените ациклични въглеводороди се наричат ​​алкани. Общата молекулна формула на алканите се записва като C n H 2n+2, където n е броят на въглеродните атоми в молекулата на въглеводорода. Тези съединения нямат междукласови изомери.

2) Ацикличните ненаситени въглеводороди се разделят на:

а) алкени - съдържат само една кратна, а именно една двойна C=C връзка, общата формула на алкените е C n H 2n,

б) алкини – алкиновите молекули също съдържат само една кратна връзка, а именно тройна C≡C връзка. Общата молекулна формула на алкините е C n H 2n-2

в) алкадиени – алкадиеновите молекули съдържат две двойни С=С връзки. Общата молекулна формула на алкадиените е C n H 2n-2

3) Цикличните наситени въглеводороди се наричат ​​циклоалкани и имат обща молекулна формула C n H 2n.

Останалите органични вещества в органичната химия се разглеждат като производни на въглеводороди, образувани чрез въвеждане на така наречените функционални групи, които съдържат други химични елементи, във въглеводородни молекули.

Така формулата на съединения с една функционална група може да бъде записана като R-X, където R е въглеводороден радикал и X е функционална група. Въглеводороден радикал е фрагмент от въглеводородна молекула без един или повече водородни атоми.

Въз основа на наличието на определени функционални групи съединенията се разделят на класове. Основните функционални групи и класовете съединения, към които принадлежат, са представени в таблицата:

Така различни комбинации от видове въглеродни скелети с различни функционални групи дават голямо разнообразие от варианти на органични съединения.

Халогенирани въглеводороди

Халогенните производни на въглеводородите са съединения, получени чрез заместване на един или повече водородни атоми в молекулата на изходен въглеводород с един или повече атоми на халоген, съответно.

Нека някакъв въглеводород има формулата C n H m, то при заместване в молекулата му х водородни атоми на х халогенни атоми, формулата на халогенното производно ще бъде C n H m- X Hal X. Така монохлорните производни на алканите имат формулата C n H 2n+1 Cl, дихлоро производни CnH2nCl2и т.н.

Алкохоли и феноли

Алкохолите са въглеводородни производни, в които един или повече водородни атоми са заменени с хидроксилна група -OH. Алкохолите с една хидроксилна група се наричат моноатомен, сдве - двуатомна, с три триатомени т.н. Например:

Наричат ​​се още алкохоли с две или повече хидроксилни групи многовалентни алкохоли.Общата формула за наситени едновалентни алкохоли е C n H 2n+1 OH или C n H 2n+2 O. Общата формула за наситени многовалентни алкохоли е C n H 2n+2 O x, където x е атомността на алкохола.

Алкохолите също могат да бъдат ароматни. Например:

Общата формула на такива едновалентни ароматни алкохоли е C n H 2n-6 O.

Въпреки това, трябва ясно да се разбере, че производните на ароматни въглеводороди, в които един или повече водородни атоми на ароматния пръстен са заменени с хидроксилни групи не се прилагаткъм алкохолите. Те принадлежат към класа феноли . Например, това дадено съединение е алкохол:

И това представлява фенол:

Причината фенолите да не се класифицират като алкохоли се крие в техните специфични химични свойства, които значително ги отличават от алкохолите. Както е лесно да се види, моновалентните феноли са изомерни с едновалентните ароматни алкохоли, т.е. също имат общата молекулна формула C n H 2n-6 O.

Амини

Аминами се наричат ​​амонячни производни, в които един, два или всичките три водородни атома са заместени с въглеводороден радикал.

Амини, в които само един водороден атом е заменен с въглеводороден радикал, т.е. с обща формула R-NH 2 се наричат първични амини.

Наричат ​​се амини, в които два водородни атома са заменени с въглеводородни радикали вторични амини. Формулата за вторичен амин може да бъде написана като R-NH-R’. В този случай радикалите R и R’ могат да бъдат еднакви или различни. Например:

Ако на амините липсват водородни атоми при азотния атом, т.е. И трите водородни атома на молекулата на амоняка са заменени с въглеводороден радикал, тогава такива амини се наричат третични амини. Най-общо формулата на третичен амин може да бъде записана като:

В този случай радикалите R, R’, R’’ могат да бъдат напълно идентични или и трите могат да бъдат различни.

Общата молекулна формула на първичните, вторичните и третичните наситени амини е C n H 2 n +3 N.

Ароматните амини само с един ненаситен заместител имат общата формула C n H 2 n -5 N

Алдехиди и кетони

Алдехидиса производни на въглеводороди, в които два водородни атома са заменени с един кислороден атом при първичния въглероден атом, т.е. производни на въглеводороди, в структурата на които има алдехидна група –CH=O. Общата формула на алдехидите може да бъде записана като R-CH=O. Например:

Кетониса производни на въглеводороди, в които при вторичния въглероден атом два водородни атома са заменени с кислороден атом, т.е. съединения, чиято структура съдържа карбонилна група –C(O)-.

Общата формула на кетоните може да бъде записана като R-C(O)-R'. В този случай радикалите R, R’ могат да бъдат еднакви или различни.

Например:

Както можете да видите, алдехидите и кетоните са много сходни по структура, но все пак се разграничават като класове, защото имат значителни разлики в химичните свойства.

Общата молекулна формула на наситените кетони и алдехиди е една и съща и има формата C n H 2 n O

Карбоксилни киселини

Карбоксилни киселиниса производни на въглеводороди, които съдържат карбоксилна група –COOH.

Ако една киселина има две карбоксилни групи, киселината се нарича дикарбоксилна киселина.

Наситените монокарбоксилни киселини (с една -СООН група) имат обща молекулна формула под формата C n H 2 n O 2

Ароматните монокарбоксилни киселини имат обща формула C n H 2 n -8 O 2

Етери

Етери –органични съединения, в които два въглеводородни радикала са индиректно свързани чрез кислороден атом, т.е. имат формула под формата R-O-R’. В този случай радикалите R и R’ могат да бъдат еднакви или различни.

Например:

Общата формула на наситените етери е същата като тази на наситените едновалентни алкохоли, т.е. CnH2n+1OH или CnH2n+2O.

Естери

Естерите са клас съединения на базата на органични карбоксилни киселини, в които водородният атом в хидроксилната група е заменен с въглеводороден радикал R. Формулата на естерите като цяло може да бъде записана като:

Например:

Нитро съединения

Нитро съединения– производни на въглеводороди, в които един или повече водородни атоми са заместени с нитро група –NO 2.

Наситените нитро съединения с една нитро група имат общата молекулна формула C n H 2 n +1 NO 2

Аминокиселини

Съединения, които едновременно имат две функционални групи в структурата си - амино NH 2 и карбоксил - COOH. Например,

NH2-CH2-COOH

Натриевите аминокиселини с една карбоксилна и една аминогрупа са изомерни на съответните наситени нитросъединения, т.е. точно както те имат общата молекулна формула C n H 2 n +1 NO 2

В задачите на USE за класификация на органични вещества е важно да можете да напишете общи молекулни формули на хомоложни серии от различни видове съединения, като знаете структурните характеристики на въглеродния скелет и наличието на определени функционални групи. За да научите как да определяте общите молекулни формули на органични съединения от различни класове, материалът по тази тема ще бъде полезен.

Номенклатура на органичните съединения

Структурните особености и химичните свойства на съединенията са отразени в номенклатурата. Разгледани са основните видове номенклатура систематиченИ тривиален.

Систематичната номенклатура всъщност предписва алгоритми, според които определено име се съставя в строго съответствие със структурните характеристики на молекулата на органичното вещество или, грубо казано, неговата структурна формула.

Нека разгледаме правилата за съставяне на имената на органичните съединения според систематичната номенклатура.

При съставянето на имената на органичните вещества според систематичната номенклатура най-важното е да се определи правилно броят на въглеродните атоми в най-дългата въглеродна верига или да се преброи броят на въглеродните атоми в цикъла.

В зависимост от броя на въглеродните атоми в основната въглеродна верига, съединенията ще имат различен корен в името си:

Вторият важен компонент, който се взема предвид при съставянето на имената, е наличието/отсъствието на множество връзки или функционална група, които са изброени в таблицата по-горе.

Нека се опитаме да дадем име на вещество, което има структурна формула:

1. Основната (и единствена) въглеродна верига на тази молекула съдържа 4 въглеродни атома, така че името ще съдържа корена но-;

2. Във въглеродния скелет няма множество връзки, следователно суфиксът, който трябва да се използва след корена на думата, ще бъде -an, както при съответните наситени ациклични въглеводороди (алкани);

3. След корена и наставката от ал. 2 се добавя наличието на функционална група –ОН, при условие че няма висши функционални групи. друг суфикс – „ол”;

4. В молекули, съдържащи множество връзки или функционални групи, номерирането на въглеродните атоми на главната верига започва от страната на молекулата, до която са най-близо.

Нека да разгледаме друг пример:

Наличието на четири въглеродни атома в основната въглеродна верига ни казва, че основата на името е коренът „но-“, а липсата на множествени връзки показва наставката „-an“, която ще последва непосредствено след корена. Старшата група в това съединение е карбоксилната, която определя дали това вещество принадлежи към класа на карбоксилните киселини. Следователно окончанието на името ще бъде „-ic acid“. При втория въглероден атом има амино група NH 2—, следователно това вещество принадлежи към аминокиселините. Също при третия въглероден атом виждаме въглеводородния радикал метил ( CH 3—). Следователно, според систематичната номенклатура, това съединение се нарича 2-амино-3-метилбутанова киселина.

Тривиалната номенклатура, за разлика от систематичната номенклатура, като правило няма връзка със структурата на веществото, но се определя в по-голямата си част от неговия произход, както и от химични или физични свойства.

Известно е, че свойствата на органичните вещества се определят от техния състав и химичен строеж. Ето защо не е изненадващо, че класификацията на органичните съединения се основава на теорията за структурата - теорията на Л. М. Бутлеров. Органичните вещества се класифицират според наличието и реда на свързване на атомите в техните молекули. Най-издръжливата и най-малко променлива част от молекулата на органичното вещество е нейният скелет - верига от въглеродни атоми. В зависимост от реда на свързване на въглеродните атоми в тази верига, веществата се разделят на ациклични, които не съдържат затворени вериги от въглеродни атоми в молекулите, и карбоциклични, които съдържат такива вериги (цикли) в молекулите.
В допълнение към въглеродните и водородните атоми, молекулите на органичните вещества могат да съдържат атоми на други химични елементи. Веществата, в чиито молекули тези така наречени хетероатоми са включени в затворена верига, се класифицират като хетероциклични съединения.
Хетероатомите (кислород, азот и др.) Могат да бъдат част от молекули и ациклични съединения, образувайки функционални групи в тях, например хидроксил - ОН, карбонил, карбоксил, аминогрупа -NH2.
Функционална група- група атоми, която определя най-характерните химични свойства на веществото и принадлежността му към определен клас съединения.

Въглеводороди- Това са съединения, състоящи се само от водородни и въглеродни атоми.

В зависимост от структурата на въглеродната верига, органичните съединения се разделят на съединения с отворена верига - ациклични (алифатни) и циклични- със затворена верига от атоми.

Цикличните се делят на две групи: карбоциклични съединения(циклите се образуват само от въглеродни атоми) и хетероцикличен(циклите включват и други атоми, като кислород, азот, сяра).

Карбоцикличните съединения от своя страна включват две серии от съединения: алицикличен и ароматни.

Ароматните съединения, въз основа на структурата на техните молекули, имат плоски пръстени, съдържащи въглерод, със специална затворена система от р-електрони, образуващи обща π-система (единичен π-електронен облак). Ароматичността също е характерна за много хетероциклични съединения.

Всички други карбоциклични съединения принадлежат към алицикличната серия.

Както ацикличните (алифатни), така и цикличните въглеводороди могат да съдържат множество (двойни или тройни) връзки. Такива въглеводороди се наричат ​​ненаситени (ненаситени) за разлика от наситени (наситени), съдържащи само единични връзки.

Наситени алифатни въглеводородиНаречен алкани, те имат общата формула C n H 2 n +2, където n е броят на въглеродните атоми. Старото им наименование често се използва и днес – парафини.

Съдържащи една двойна връзка, получи името алкени. Те имат обща формула C n H 2 n.

Ненаситени алифатни въглеводородис две двойни връзкиНаречен алкадиени

Ненаситени алифатни въглеводородис една тройна връзкаНаречен алкини. Общата им формула е C n H 2 n - 2.

Наситени алициклични въглеводороди - циклоалкани, общата им формула е C n H 2 n.

Специална група въглеводороди, ароматен, или арени(със затворена обща π-електронна система), известна от примера на въглеводороди с обща формула C n H 2 n -6.

Така, ако в техните молекули един или повече водородни атоми са заменени с други атоми или групи от атоми (халогени, хидроксилни групи, аминогрупи и т.н.), въглеводородни производни: халогенни производни, кислородсъдържащи, азотсъдържащи и други органични съединения.

Халогенни производнивъглеводородите могат да се разглеждат като продукти от заместването на един или повече водородни атоми във въглеводородите с халогенни атоми. В съответствие с това могат да съществуват наситени и ненаситени моно-, ди-, три- (в общия случай поли-) халогенни производни.

Обща формула на монохалогенни производни на наситени въглеводороди:

и съставът се изразява с формулата

C n H 2 n +1 G,

където R е остатъкът от наситен въглеводород (алкан), въглеводороден радикал (това обозначение се използва допълнително, когато се разглеждат други класове органични вещества), G е халогенен атом (F, Cl, Br, I).

алкохоли- производни на въглеводороди, в които един или повече водородни атоми са заместени с хидроксилни групи.

Алкохолите се наричат моноатомен, ако имат една хидроксилна група, и ограничаващи, ако са производни на алкани.

Обща формула на наситени едновалентни алкохоли:

и техният състав се изразява с общата формула:
CnH2n+1OH или CnH2n+2O

Известни са примери за многовалентни алкохоли, тоест такива с няколко хидроксилни групи.

Феноли- производни на ароматни въглеводороди (серия бензен), в които един или повече водородни атоми в бензеновия пръстен са заменени с хидроксилни групи.

Най-простият представител с формула C 6 H 5 OH се нарича фенол.

Алдехиди и кетони- производни на въглеводороди, съдържащи карбонилна група от атоми (карбонил).

В алдехидните молекули една карбонилна връзка се свързва с водороден атом, другата с въглеводороден радикал.

В случая на кетони карбонилната група е свързана с два (като цяло различни) радикала.

Съставът на наситените алдехиди и кетони се изразява с формулата C n H 2l O.

Карбоксилни киселини- въглеводородни производни, съдържащи карбоксилни групи (-СООН).

Ако има една карбоксилна група в киселинна молекула, тогава карбоксилната киселина е едноосновна. Обща формула на наситени едноосновни киселини (R-COOH). Техният състав се изразява с формулата C n H 2 n O 2.

Етериса органични вещества, съдържащи два въглеводородни радикала, свързани с кислороден атом: R-O-R или R 1 -O-R 2.

Радикалите могат да бъдат еднакви или различни. Съставът на етерите се изразява с формулата C n H 2 n +2 O

Естери- съединения, образувани чрез заместване на водородния атом на карбоксилната група в карбоксилни киселини с въглеводороден радикал.

Нитро съединения- производни на въглеводороди, в които един или повече водородни атоми са заместени с нитро група -NO 2.

Обща формула на наситени мононитро съединения:

и съставът се изразява с общата формула

CnH2n+1NO2.

Амини- съединения, които се считат за производни на амоняка (NH3), в които водородните атоми са заменени с въглеводородни радикали.

В зависимост от природата на радикала, амините могат да бъдат алифатнии ароматни.

В зависимост от броя на водородните атоми, заменени с радикали, се разграничават:

Първични амини с обща формула: R-NNH 2

Вторични - с обща формула: R 1 -NН-R 2

Третичен - с обща формула:

В конкретен случай вторичните и третичните амини могат да имат еднакви радикали.

Първичните амини могат също да се разглеждат като производни на въглеводороди (алкани), в които един водороден атом е заменен с аминогрупа -NH2. Съставът на наситените първични амини се изразява с формулата C n H 2 n +3 N.

Аминокиселинисъдържат две функционални групи, свързани с въглеводороден радикал: аминогрупа -NH2 и карбоксилна група -COOH.

Съставът на наситените аминокиселини, съдържащи една аминогрупа и една карбоксилна група, се изразява с формулата C n H 2 n +1 NO 2.

Известни са други важни органични съединения, които имат няколко различни или идентични функционални групи, дълги линейни вериги, свързани с бензенови пръстени. В такива случаи е невъзможно стриктно определяне дали дадено вещество принадлежи към определен клас. Тези съединения често се класифицират в специфични групи вещества: въглехидрати, протеини, нуклеинови киселини, антибиотици, алкалоиди и др.

За именуване на органични съединения се използват две номенклатури: рационални и систематични (IUPAC) и тривиални имена.

Компилация от имена по номенклатурата на IUPAC

1) Името на съединението се основава на корена на думата, обозначаващ наситен въглеводород със същия брой атоми като основната верига.

2) Към корена се добавя суфикс, характеризиращ степента на насищане:

An (крайно, без множество връзки);
-ен (при наличие на двойна връзка);
-in (при наличие на тройна връзка).

Ако има няколко множествени връзки, тогава наставката показва броя на такива връзки (-диен, -триен и т.н.), а след наставката позицията на множествената връзка трябва да бъде посочена в числа, например:
CH 3 –CH 2 –CH=CH 2 CH 3 –CH=CH–CH 3
бутен-1 бутен-2

CH 2 =CH–CH=CH2
бутадиен-1,3

Групи като нитро-, халогени, въглеводородни радикали, които не са включени в главната верига, се поставят в префикса. Те са изброени по азбучен ред. Позицията на заместителя се обозначава с числото пред префикса.

Редът на именуване е следният:

1. Намерете най-дългата верига от C атоми.

2. Номерирайте последователно въглеродните атоми на главната верига, като започнете от най-близкия до разклонението край.

3. Името на алкана се състои от имената на страничните радикали, изброени по азбучен ред, указващи позицията в главната верига, и името на главната верига.

Номенклатура на някои органични вещества (тривиална и международна)