Органических соединений гораздо более, чем неорганических. Их зарегистрировано на сегодня более 20000000. Разнообразие органических соединений в значительной степени обусловлено особенностью атомов углерода:
сочетаться друг с другом в цепи различного строения. Соединения могут иметь линейную (нормальную), разветвленную и циклическую строение карбонового цепи, называют также скелетом молекулы.
Одинарные связи между атомами углерода очень прочные и трудно разрываются. Двойные и тройные связи слабее, легко разрываются и переходят в одинарные. Соединения с одинарными связями вступают в реакции замещения, а с двойным и тройным – в реакции присоединения.
выявлять достаточно высокую валентность в соединениях – равную четырем;
способностью органических соединений образовывать гомологи и изомеры;
существование различных функциональных групп атомов.
Функциональными группами являются:
гидроксильная группа ОН;
карбонильная группа = СО;
альдегидная группа -СНО;
карбоксильная группа -СООН;
нитрогруппа -NO2;
аминогруппа -NH2 и другие.
Именно от функциональных групп в первую очередь зависят химические свойства органических веществ. Наличие той или иной функциональной группы определяет к какому классу соединений его относят.
Функциональных групп в одном веществе может быть несколько, причем как одинаковых так и разных.
Другая характерная черта органических соединений заключается в их склонности подвергаться при нагревании без доступа воздуха глубоким изменениям, в результате которых образуются новые вещества, которые имеют совершенно другие свойства.
Классификация органических соединений
Особенностью органических соединений является их численность и разнообразие. Несмотря на это, ориентироваться в них легко потому, что в органической химии принята четкая классификация основана на теории химического строения. Основу любого углеводорода и любой органического соединения составляет карбоновый скелет – последовательность атомов углерода, соединенных между собой химическими связями.
В зависимости от вида карбонового скелета органические вещества разделяют на три большие группы:
ациклические соединения – скелет молекулы состоит из соединенных между собой атомов углерода в виде незамкнутого, прямого или разветвленной цепи (нормальные и изосполукы, их еще называют алифатическими соединениями или соединениями жирного ряда);
карбоциклические соединения – в молекулах которых существуют карбоновые цепи циклического строения (циклические и изоциклические соединения. Среди этих соединений большую группу составляют ароматические соединения);
гетероциклические соединения в их состав входят циклические соединения в молекулах которых кроме атомов углерода содержатся атомы других элементов, как: S, O, N. Например:
От ациклических, циклических и гетероциклических групп углеводородов происходят различные производные.
Производными являются вещества, добытые путем замещения одного или нескольких атомов углерода другими атомами или группами атомов
В основу классификации взято класс углеводородов, то есть соединений, которые состоят только из атомов углерода и водорода.
Насыщенные углеводороды – это соединения, в которых валентности атомов углерода полностью насыщены атомами водорода. Общая формула насыщенных углеводородов – СnН2n + 2, окончание -ан.
В гомологическом ряду каждый последующий углеводород отличается от предыдущего группой атомов – СН2, которую называют гомологичной разницей. Например, если в молекулы метана СН4 добавить гомологическую разницу СН2, то получим следующий углеводород ряда метана – этан С2Н6. Гомологи расположены в порядке возрастания их относительной молекулярной массы, образуют гомологический ряд.
Этиленовыми называют ненасыщенные углеводороды, в молекулах которых атомы углерода соединены между собой двойной связью. Углеводороды соответствуют общей формуле CnH2n и имеют окончание: -ен (-илен, -илен). Представителем этиленовых углеводородов является этилен, молекулярная формула которого – С2Н4.
Ацетиленовыми называют ненасыщенные углеводороды, в молекулах которых атомы углерода, соединенные между собой тройной связью. Общая формула – CnH2n-2, окончание -ин, -ин. Ацетилен, молекулярная формула которого – С2Н2 имеет наибольшее значение среди углеводородов с другом тройной связью.
Ароматическими называют соединения, в молекулах которых содержится группировки из шести атомов углерода, с особым характером связи – ядро бензола. Общая формула СnH2n-6. Наиболее типичным представителем ароматических углеводородов является бензол, молекулярная формула которого С6Н6, в молекуле которого имеется шесть атомов углерода.
Другие классы соединений рассматривают как производные насыщенных углеводородов.
Галогенопроизводные, то есть вещества образованные замещением одного или нескольких атомов водорода в карбоновом цепи углеводорода одним или несколькими атомами галогенов.
Спирты или алкоголе – вещества, добытые замещением одного или нескольких атомов водорода в карбоновом цепи углеводорода гидроксильной группой ОН.
Карбоновые кислоты – вещества, которые содержат в своем составе карбоксильную группу -COOH.
Альдегиды – вещества, которые содержат в своем составе альдегидную группу альдегидная группа.
Спирты, альдегиды, карбоновые кислоты содержат в своем составе атомы кислорода. Такие соединения называют оксигеновмиснимы. Оксигеновмисних органических соединений существует огромное количество, значительно больше, чем углеводородов.
Классификация оксигеновмисних соединений
Фенолами называют производные ароматических углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены гидроксильной группой ОН. Представителем является фенол (карболовая кислота) С6Н5ОН.
Кетоны, содержащие карбонильную группу> С = О.
Эфирами называют органические вещества, молекулы которых состоят из двух углеводородных радикалов, соединенных атомом кислорода.
Общая формула эфиров ROR
Название эфиров состоит из названий тех радикалов, которые входят в их состав:
Эфиры – производные оксигеновмисних кислот, в которых гидроксигруппа кислоты замещена остатками спирта или фенола. Эфиры образуются в результате реакций кислот со спиртами с отщеплением воды. Общая формула эфиров: R-COO-R1.
Углеводы очень распространены в природе. Они играют важную роль в жизни человека. Одни из них, например, крахмал, относится к основным питательных веществ, а из других, например, целлюлозы изготавливают ткань, бумага, искусственное волокно и тому подобное. Название «углеводы» возникла потому, что первые изучены представители этого класса соединений состояли бы из углерода (углерода) и воды – их состав выражали общей формуле С n (H2O) m. Но позже было найдено углеводы, не соответствующие этой формуле, однако название осталось.
Углеводы делятся на:
моносахариды С6Н12О6 (глюкоза, фруктоза, галактоза, рибоза);
дисахариды С12Н22О11 (сахароза, мальтоза, лактоза);
полисахариды (С6Н10О5) n (крахмал, целлюлоза, гликоген).
Соединения, которые в своем составе содержат атомы азота относят к азотсодержащих.
Классификация азотсодержащих соединений
Аминами называют производные аммиака, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены углеводородными радикалами.
Общая формулы аминов: R – NH2, где NH2 – функциональная аминогруппа.
Название аминов: к названиям соответствующих радикалов добавляют суффикс – амин.
Аминокислоты – это амфотерные органические соединения, в молекулах которых содержится одновременно аминогруппа NH2 и карбоксильная группа – COOH.
Общая формула аминокислот: Общая формула аминокислот
Белки – это азотсодержащих органические соединения, состоящие из остатков α-аминокислот соединенных пептидными связями.