Органические соединения

Вещества, содержащие углерод, за исключением угольной кислоты и её солей, карбидов и оксидов углерода, называются органическими соединениями. Они входят в состав живых организмов, нефти и имеют сложную структуру. Изучением органических веществ занимается органическая химия.

Структура

Краткая характеристика структуры органических соединений:

  • атомы углерода образуют углеродный скелет (цепь), который может быть открытым (ациклическим) или замкнутым в кольцо (циклическим или карбоциклическим);
  • одинаковые по молекулярному составу, но разные по структурному строению вещества называются изомерами;
  • соединения, отличающиеся на одну группу CH2, называются гомологами и образуют гомологические ряды.

Примеры изомеров

Рис. 1. Примеры изомеров.

Помимо атомов углерода органические вещества могут содержать:

  • водород;
  • азот;
  • кислород;
  • серу;
  • фосфор;
  • галогены;
  • металлы.

Дополнительные элементы образуют функциональную группу, которая определяет принадлежность вещества к определённому классу, обуславливает физические и химические свойства соединения. Циклические соединения, содержащие функциональную группу, называются гетероциклическими.

Примеры гетероциклических соединений

Рис. 2. Примеры гетероциклических соединений.

Основные названия и формулы групп представлены в таблице.

Содержащиеся вещества

Названия групп

Формулы

Кислород

Гидроксидная

-OH

Карбонильная

=C=O

Карбоксильная

-COOH

Альдегидная

-CHO

Азот

Нитрогруппа

-NO2

Аминогруппа

-NH2

Нитрозогруппа

-NO

Цианогруппа

-CN

Амидная

-CONH2

Сера

Тиольная

-SH

Сульфоксидная

=S=O

Сульфонная

=SO2

Сульфидная

=S

Дисульфидная

-S-S-

Молекулы, содержащие несколько функциональных групп, называются полифункциональными.

Классификация

В соответствии с качественным составом (наличием функциональной группы) или количеством связей между атомами углерода органические вещества классифицируются на несколько классов. Основные виды веществ представлены в таблице.

Вид

Класс

Функциональная группа

Номенклатура

Углеводороды

Алканы

-С-С-

-ан (бутан)

Алкены

-С=С-

-ен (бутен)

Алкины

-С≡С-

-ин (бутин)

Алкадиены

Две -С=С-

-диен (бутадиен)

Циклоалканы

-С-С-

Цикло- (циклобутан)

Арены

Три циклические -С=С-

-бензол или -ол (метилбензол, толуол)

Азотсодержащие

Амины

-NH2

-амин, амино-

Аминокислоты

-NH2 и -COOH

амино-овая кислота (аминобутановая кислота)

Кислородсодержащие

Спирты

-OH-С

-ол (метанол)

Альдегиды

-CHO

-аль (бутаналь)

Кетоны

=C=O

-он (бутанон)

Карбоновые кислоты

-COOH

-овая кислота (метановая кислота)

Сераорганические соединения

Тиолы

-SH

-тиол (этантиол)

Сульфоксиды

=S=O

-сульфоксид (диэтилсульфоксид)

Классификация органических соединений

Рис. 3. Классификация органических соединений.

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 относится шесть типов реакций:

  • замещения – образуются новые ковалентные связи при замещении одного атома на другие атомы:
    CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl;
  • присоединения – при разрыве π-связи образуются новые σ-связи:
    C2H4 + Cl2 → C2H4Cl2;
  • разложения – образуются новые более простые вещества:
    CH3-CH2-CH2-CH3 → CH3-CH3 + CH2=CH2;
  • отщепления – происходит отрыв атомов от молекулы исходного вещества с сохранением углеродного скелета:
    C2H5OH → C2H4 + H2O;
  • изомеризации – происходит переход атомов от одного участка молекулы к другому:
    CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 (пентан) → CH3-CH(CH3)-CH2-CH3 (2-метилбутан);
  • окисления – повышается степень окисления атомов углерода:
    C-4H4 + 2O2 → C+4O2 + 2H2O.

Разрыв ковалентной связи может происходить двумя способами:

  • свободнорадикальным – каждый атом в реакции получает по одному электрону (подвергаются полярные ковалентные связи);
  • ионным – при реакции общая пара электронов остаётся у одного атома (подвергаются 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. Функциональную группу могут составлять азот, кислород, сера, фосфор. От наличия в структуре конкретного атома зависит классификация веществ. Органические соединения включают группы углеводородов, азот-, кислородсодержащих, сераорганических веществ. Для органических соединений характерно шесть видов реакций по признаку превращения веществ и два вида – по разрыву ковалентной связи.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.4. Всего получено оценок: 135.

Предметы