Органічна хімія

Органічна хімія – це наука про вуглецевих з’єднаннях, вироблених живими організмами. Зараз відомо більше двох мільйонів органічних сполук, які діляться на кілька груп – алкани, алкени, спирти та ін Багато хто з цих сполук входять до складу нафти, яка представляє собою останки древніх організмів, і відіграють важливу роль у виробництві пластмас, барвників, косметики і ліків.

органічні сполуки

У складі органічних сполук атоми вуглецю зв’язані з атомами інших елементів, в т.ч. водню і кисню. Атоми з’єднані один з одним сильними ковалентними зв’язками. Сполуки, що містять тільки атоми вуглецю і водню, називаються вуглеводнями. Метан (СН4) – основна складова природного газу являє собою простий вуглеводень. Органічні сполуки поділяються за домами, званим гомологічними рядами. Алкани та алкени відносяться до різних гомологічних рядах. Кожен ряд складається з тисяч сполук, місце яких в ряду визначається числом атомів вуглецю в їх молекулах. Моделі молекул перших трьох з’єднань з ряду алканів. У метану один атом вуглецю, у етану два і у пропану три. Назви сполук, що містять один атом вуглецю, починаються з « мет ». « Ет » означає два атоми вуглецю, а « проп » – три. Сполуки одного гомологічного ряду мають подібні хімічні властивості, але їх фізичні властивості різняться. З’єднання з малим числом атомів вуглецю – це гази, з більшим – рідини, а з ще більшим – тверді речовини.

ковалентні зв’язки

Число органічних сполук настільки велике через те, що атоми можуть утворювати довгі ланцюжки або кільця. Атоми утримуються разом завдяки потужним ковалентних зв’язків, тобто електрони їх зовнішніх оболонок знаходяться « в загальному користуванні ». Вуглець формує прості, подвійні і навіть потрійні ковалентні зв’язку. У простій зв’язку кожна пара атомів ділить одну пару електронів, в подвійного зв’язку беруть участь дві пари електронів, в потрійний – три. На схемах будови молекул зв’язку представлені у вигляді рисок, що з’єднують атоми. Раніше фреон використовувався як витіснювач в аерозолях, але оскільки з’ясовується, що фреон руйнує озоновий шар, так як він є хлорфторвуглеці, то зараз використовуються інші витеснітеліОрганіческіе з’єднання з простими зв’язками « насичені », тому вони не мають вільних електронів для зв’язків з іншими атомами. З’єднання з подвійним зв’язком « ненасичені », – подвійна зв’язок може розкритися і зв’язати нові атоми. При реакції насиченого органічної сполуки з іншим з’єднанням зв’язки розриваються і деякі атоми сполуки заміщуються іншими. Така реакція називається реакцією заміщення. Наприклад, фреон (СF2Сl2) утворюється в результаті заміщення в метані атомів водню атомами фтору (F) і хлору (Сl). Раніше фреон використовувався як витіснювач в аерозолях, але оскільки з’ясувалося, що фреон руйнує озоновий шар, так як він є хлорфторвуглеці, то зараз використовуються інші витискувачі.

Ненасичені сполуки активніше насичених. Вони можуть утворювати зв’язки з іншими атомами, не відриваючи атомів від власних молекул. У цьому випадку реакція називається реакцією приєднання. При реакції етилену з бромом подвійні зв’язки етилену розкриваються, і атоми брому приєднуються до молекули. При реакції етилену з бромом утворюється діброметілен, який додають у бензин. Вивчення реакцій різних органічних сполук дало хімікам можливість синтезувати (виробляти) їх в лабораторних умовах. Хіміки вміють робити вітаміни, створюючи молекули точно такі ж, як молекули вітамінів, існують в природі. Хімія також допомогла створити нові органічні речовини, використовувані при виробництві пластмас, пестицидів, барвників, розчинників, фарб, лаків і ліків.

Алкани

Алкани – це гомологічний ряд вуглеводнів, де атоми вуглецю з’єднані простий ковалентного зв’язком. У природних умовах алкани зустрічаються у складі нафти і природного газу. Багато хто з них використовуються як паливо. Метан, основна складова природного газу, служить паливом для газових плит та опалення. Якщо молекули алканів невеликі, як, наприклад, в метану, алкани є газами; алкани з молекулами по- більше – рідини (гас, бензин). Якщо в молекулі більше 16 атомів вуглецю, алкан твердий. Гас – авіаційне паливо. Він являє собою суміш алканів з 9-15 атомами вуглецю в молекулі. Алкани легко згорають, тому їх використовують як паливо. Бензин – це суміш алканів; стислі до стану рідини пропан і бутан автотуристи перевозять в балонах і використовують для приготування пиши. Дихлордифторметан може служити охолоджувачем в холодильниках, витіснювачем в аерозолях, а також для створення порожнин в пористому полістиролі (див. статтю « Пластмаси й природні полімери »).

Алкени

Алкени – це гомологічний ряд вуглеводнів, в яких є подвійний зв’язок між атомами вуглецю. Назви сполук цього ряду закінчується на « ен ». Перший з алкенів – етен (С2Н4), або етилен. « Замітання » не існує, так як для подвійного зв’язку у алкена повинно бути як мінімум два атоми вуглецю. Алкени активніше алканів, тому що завдяки своїм подвійним зв’язкам є ненасиченими сполуками. Гоночні автомобілі роблять з міцного матеріалу кевралаКаждий атом вуглецю може розкрити одну з двох зв’язків і приєднати новий атом, не порушуючи структуру молекули. Алкени використовуються для виробництва пластмас, наприклад поліетилену, за допомогою реакції приєднання, в ході якої багато молекул алкена об’єднуються в довгий ланцюжок. У природі алкени зустрічаються рідко; їх отримують, розбиваючи на фрагменти великі молекули алканів, що входять до складу нафти. Пластмаси отримують шляхом реакції приєднання. У них беруть участь молекули таких з’єднанні, як етен. Гоночні автомобілі роблять з міцного матеріалу кевлара – пластмаса, укріпленої штучними волокнами. Кевлар набагато легше металу.

Гідрування

Гідрування – це хімічна реакція, в ході якої атоми водню приєднуються до молекул ненасичених сполук, наприклад алкенів, за подвійними нековалентним зв’язкам. Продукти реакції є насиченими сполуками, оскільки в них є тільки прості зв’язки. Гідрування – це реакція приєднання. Етилен і водень вступають в реакцію і утворюють етан. Водень приєднується по подвійному зв’язку. Етан – це алкан, насичене з’єднання.
Рослинні масла, такі, як соняшникова, арахісова, кокосова, – це рідини, що містять алкени. Значить, масла – ненасичені сполуки. Для утворення твердих жирів, наприклад маргарину, алкени масел мають перетворитися на алкани шляхом гідрування. Для цього через масло пропускають водень; нікелевий каталізатор прискорює реакцію. Утворене речовину можна намазувати на хліб, тому що при кімнатній температурі воно залишається твердим.

ПОДІЛИТИСЯ:

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься.