Sostanze organiche: esempi. Esempi di formazione di sostanze organiche ed inorganiche

In passato gli scienziati dividevano tutte le sostanze presenti in natura in condizionatamente non viventi e viventi, includendo tra questi ultimi il regno degli animali e delle piante. Le sostanze del primo gruppo sono chiamate minerali. E quelle comprese nella seconda cominciarono a chiamarsi sostanze organiche.

Cosa significa questo? La classe delle sostanze organiche è la più estesa tra tutti i composti chimici conosciuti dagli scienziati moderni. La domanda su quali sostanze siano organiche può essere risolta in questo modo: si tratta di composti chimici che contengono carbonio.

Tieni presente che non tutti i composti contenenti carbonio sono organici. Ad esempio, i corburi e i carbonati, l'acido carbonico e i cianuri, gli ossidi di carbonio non sono inclusi nel loro numero.

Perché ci sono così tante sostanze organiche?

La risposta a questa domanda sta nelle proprietà del carbonio. Questo elemento è curioso perché è capace di formare catene dei suoi atomi. E allo stesso tempo il legame del carbonio è molto stabile.

Inoltre, nei composti organici presenta un'elevata valenza (IV), cioè la capacità di formare legami chimici con altre sostanze. E non solo singoli, ma anche doppi e addirittura tripli (altrimenti detti multipli). All’aumentare della molteplicità del legame, la catena di atomi si accorcia e la stabilità del legame aumenta.

Il carbonio è inoltre dotato della capacità di formare strutture lineari, piatte e tridimensionali.

Ecco perché le sostanze organiche in natura sono così diverse. Puoi verificarlo facilmente da solo: mettiti davanti a uno specchio e guarda attentamente il tuo riflesso. Ognuno di noi è un libro di testo ambulante sulla chimica organica. Pensaci: almeno il 30% della massa di ciascuna delle tue cellule è costituita da composti organici. Le proteine ​​che hanno costruito il tuo corpo. Carboidrati, che servono come “carburante” e fonte di energia. Grassi che immagazzinano riserve energetiche. Ormoni che controllano il funzionamento degli organi e persino il comportamento. Enzimi che avviano reazioni chimiche dentro di te. E anche il “codice sorgente”, le catene del DNA, sono tutti composti organici a base di carbonio.

Composizione delle sostanze organiche

Come abbiamo detto all’inizio, il principale materiale da costruzione per la materia organica è il carbonio. E praticamente qualsiasi elemento, se combinato con il carbonio, può formare composti organici.

In natura, le sostanze organiche contengono molto spesso idrogeno, ossigeno, azoto, zolfo e fosforo.

Struttura delle sostanze organiche

La varietà delle sostanze organiche sul pianeta e la diversità della loro struttura possono essere spiegate dalle caratteristiche degli atomi di carbonio.

Ricordi che gli atomi di carbonio sono in grado di formare legami molto forti tra loro, collegandosi in catene. Il risultato sono molecole stabili. Il modo in cui gli atomi di carbonio sono collegati in una catena (disposti a zigzag) è una delle caratteristiche fondamentali della sua struttura. Il carbonio può essere combinato sia in catene aperte che in catene chiuse (cicliche).

È anche importante che la struttura delle sostanze chimiche influenzi direttamente le loro proprietà chimiche. Anche il modo in cui gli atomi e i gruppi di atomi di una molecola si influenzano a vicenda gioca un ruolo significativo.

A causa delle caratteristiche strutturali, il numero di composti di carbonio dello stesso tipo varia da decine a centinaia. Ad esempio possiamo considerare i composti idrogeno del carbonio: metano, etano, propano, butano, ecc.

Ad esempio, metano - CH 4. In condizioni normali, un tale composto di idrogeno con carbonio si trova in uno stato gassoso di aggregazione. Quando l'ossigeno appare nella composizione, si forma un liquido: alcol metilico CH 3 OH.

Non solo le sostanze con composizioni qualitative diverse (come nell'esempio sopra) presentano proprietà diverse, ma anche sostanze con la stessa composizione qualitativa sono capaci di farlo. Un esempio è la diversa capacità del metano CH 4 e dell'etilene C 2 H 4 di reagire con bromo e cloro. Il metano è capace di tali reazioni solo se riscaldato o esposto alla luce ultravioletta. E l'etilene reagisce anche senza illuminazione o riscaldamento.

Consideriamo questa opzione: la composizione qualitativa dei composti chimici è la stessa, ma la composizione quantitativa è diversa. Quindi le proprietà chimiche dei composti sono diverse. Come nel caso dell'acetilene C 2 H 2 e del benzene C 6 H 6.

Non ultimo ruolo in questa diversità è giocato dalle proprietà delle sostanze organiche, “legate” alla loro struttura, come l'isomeria e l'omologia.

Immagina di avere due sostanze apparentemente identiche: la stessa composizione e la stessa formula molecolare per descriverle. Ma la struttura di queste sostanze è fondamentalmente diversa, il che si traduce in una differenza nelle proprietà chimiche e fisiche. Ad esempio, la formula molecolare C 4 H 10 può essere scritta per due sostanze diverse: butano e isobutano.

Stiamo parlando di isomeri– composti che hanno la stessa composizione e peso molecolare. Ma gli atomi nelle loro molecole sono disposti in ordini diversi (struttura ramificata e non ramificata).

Riguardo omologia- questa è una caratteristica di una catena di carbonio in cui ogni membro successivo può essere ottenuto aggiungendo un gruppo CH 2 al precedente. Ogni serie omologa può essere espressa da una formula generale. E conoscendo la formula, è facile determinare la composizione di uno qualsiasi dei membri della serie. Ad esempio, gli omologhi del metano sono descritti dalla formula C n H 2n+2.

All'aumentare della “differenza omologa” CH 2, il legame tra gli atomi della sostanza si rafforza. Prendiamo la serie omologa del metano: i suoi primi quattro membri sono gas (metano, etano, propano, butano), i successivi sei sono liquidi (pentano, esano, eptano, ottano, nonano, decano), e poi seguono le sostanze allo stato solido stato di aggregazione (pentadecano, eicosano, ecc.). E più forte è il legame tra gli atomi di carbonio, maggiore è il peso molecolare, i punti di ebollizione e di fusione delle sostanze.

Quali classi di sostanze organiche esistono?

Le sostanze organiche di origine biologica includono:

• proteine;
• carboidrati;
• acidi nucleici;
• lipidi.

I primi tre punti possono anche essere chiamati polimeri biologici.

Una classificazione più dettagliata dei prodotti chimici organici copre le sostanze non solo di origine biologica.

Gli idrocarburi includono:

• composti aciclici:
  • idrocarburi saturi (alcani);
  • idrocarburi insaturi:
    • alcheni;
    • alchini;
    • alcadieni.
• collegamenti ciclici:
  • composti carbociclici:
    • aliciclico;
    • aromatico.
  • composti eterociclici.

Esistono anche altre classi di composti organici in cui il carbonio si combina con sostanze diverse dall'idrogeno:

• alcoli e fenoli;
• aldeidi e chetoni;
• acidi carbossilici;
• esteri;
• lipidi;
• carboidrati:
  • monosaccaridi;
  • oligosaccaridi;
  • polisaccaridi.
  • mucopolisaccaridi.
• ammine;
• aminoacidi;
• proteine;
• acidi nucleici.

Formule delle sostanze organiche per classe

Esempi di sostanze organiche

Come ricorderete, nel corpo umano ci sono vari tipi di sostanze organiche. Questi sono i nostri tessuti e fluidi, ormoni e pigmenti, enzimi e ATP e molto altro ancora.

Nel corpo dell'uomo e degli animali la priorità è data alle proteine ​​e ai grassi (metà della massa secca di una cellula animale è costituita da proteine). Nelle piante (circa l'80% della massa secca della cellula) - per i carboidrati, principalmente complessi - i polisaccaridi. Compresa la cellulosa (senza la quale non esisterebbe la carta), l'amido.

Parliamo di alcuni di essi in modo più dettagliato.

Ad esempio, circa carboidrati. Se fosse possibile misurare e misurare le masse di tutte le sostanze organiche del pianeta, sarebbero i carboidrati a vincere questa competizione.

Fungono da fonte di energia nel corpo, sono materiali da costruzione per le cellule e immagazzinano anche sostanze. Le piante utilizzano l'amido per questo scopo, gli animali utilizzano il glicogeno.

Inoltre, i carboidrati sono molto diversi. Ad esempio, i carboidrati semplici. I monosaccaridi più comuni in natura sono i pentosi (incluso il desossiribosio, che fa parte del DNA) e gli esosi (glucosio, che ti è familiare).

Come i mattoni, in un grande cantiere della natura, i polisaccaridi sono costruiti da migliaia e migliaia di monosaccaridi. Senza di loro, più precisamente, senza cellulosa e amido, non esisterebbero le piante. E gli animali senza glicogeno, lattosio e chitina avrebbero difficoltà.

Osserviamo attentamente scoiattoli. La natura è la più grande maestra di mosaici ed enigmi: da soli 20 aminoacidi si formano nel corpo umano 5 milioni di tipi di proteine. Le proteine ​​hanno anche molte funzioni vitali. Ad esempio, la costruzione, la regolazione dei processi nel corpo, la coagulazione del sangue (per questo esistono proteine ​​separate), il movimento, il trasporto di alcune sostanze nel corpo, sono anche una fonte di energia, sotto forma di enzimi agiscono come un catalizzatore di reazioni e fornisce protezione. Gli anticorpi svolgono un ruolo importante nella protezione del corpo dalle influenze esterne negative. E se si verifica un disturbo nella messa a punto del corpo, gli anticorpi, invece di distruggere i nemici esterni, possono agire come aggressori nei confronti degli organi e dei tessuti del corpo.

Le proteine ​​si dividono anche in semplici (proteine) e complesse (proteidi). E hanno proprietà uniche per loro: denaturazione (distruzione, che avete notato più di una volta durante la bollitura di un uovo) e rinaturazione (questa proprietà ha trovato ampia applicazione nella produzione di antibiotici, concentrati alimentari, ecc.).

Non ignoriamolo lipidi(grassi). Nel nostro corpo fungono da fonte di riserva di energia. Come solventi aiutano il verificarsi delle reazioni biochimiche. Partecipa alla costruzione del corpo, ad esempio alla formazione delle membrane cellulari.

E qualche altra parola su composti organici così interessanti come ormoni. Partecipano alle reazioni biochimiche e al metabolismo. Così piccoli, gli ormoni rendono gli uomini uomini (testosterone) e le donne donne (estrogeni). Ci rendono felici o tristi (gli ormoni tiroidei svolgono un ruolo importante negli sbalzi d'umore e le endorfine danno una sensazione di felicità). E determinano anche se siamo “nottambuli” o “allodole”. Se sei disposto a studiare fino a tardi o preferisci alzarti presto e fare i compiti prima di andare a scuola, è determinato non solo dalla tua routine quotidiana, ma anche da alcuni ormoni surrenali.

Conclusione

Il mondo della materia organica è davvero sorprendente. Basta approfondire un po 'il suo studio per togliere il fiato dal sentimento di parentela con tutta la vita sulla Terra. Due gambe, quattro o radici al posto delle gambe: siamo tutti uniti dalla magia del laboratorio chimico di Madre Natura. Fa sì che gli atomi di carbonio si uniscano in catene, reagiscano e creino migliaia di composti chimici diversi.

Ora hai una guida rapida alla chimica organica. Naturalmente non tutte le informazioni possibili vengono presentate qui. Potrebbe essere necessario chiarire alcuni punti da solo. Ma puoi sempre utilizzare il percorso che abbiamo delineato per la tua ricerca indipendente.

Puoi anche utilizzare la definizione di materia organica contenuta nell'articolo, la classificazione e le formule generali dei composti organici e le informazioni generali su di essi per prepararti alle lezioni di chimica a scuola.

Raccontaci nei commenti quale sezione della chimica (organica o inorganica) ti piace di più e perché. Non dimenticare di "condividere" l'articolo sui social network in modo che anche i tuoi compagni di classe possano trarne beneficio.

Fatemi sapere se trovate inesattezze o errori nell'articolo. Siamo tutti umani e tutti commettiamo errori a volte.

sito web, quando si copia il materiale in tutto o in parte, è richiesto un collegamento alla fonte.

In passato gli scienziati dividevano tutte le sostanze presenti in natura in condizionatamente non viventi e viventi, includendo tra questi ultimi il regno degli animali e delle piante. Le sostanze del primo gruppo sono chiamate minerali. E quelle comprese nella seconda cominciarono a chiamarsi sostanze organiche.

Cosa significa questo? La classe delle sostanze organiche è la più estesa tra tutti i composti chimici conosciuti dagli scienziati moderni. La domanda su quali sostanze siano organiche può essere risolta in questo modo: si tratta di composti chimici che contengono carbonio.

Tieni presente che non tutti i composti contenenti carbonio sono organici. Ad esempio, i corburi e i carbonati, l'acido carbonico e i cianuri, gli ossidi di carbonio non sono inclusi nel loro numero.

Perché ci sono così tante sostanze organiche?

La risposta a questa domanda sta nelle proprietà del carbonio. Questo elemento è curioso perché è capace di formare catene dei suoi atomi. E allo stesso tempo il legame del carbonio è molto stabile.

Inoltre, nei composti organici presenta un'elevata valenza (IV), cioè la capacità di formare legami chimici con altre sostanze. E non solo singoli, ma anche doppi e addirittura tripli (altrimenti detti multipli). All’aumentare della molteplicità del legame, la catena di atomi si accorcia e la stabilità del legame aumenta.

Il carbonio è inoltre dotato della capacità di formare strutture lineari, piatte e tridimensionali.

Ecco perché le sostanze organiche in natura sono così diverse. Puoi verificarlo facilmente da solo: mettiti davanti a uno specchio e guarda attentamente il tuo riflesso. Ognuno di noi è un libro di testo ambulante sulla chimica organica. Pensaci: almeno il 30% della massa di ciascuna delle tue cellule è costituita da composti organici. Le proteine ​​che hanno costruito il tuo corpo. Carboidrati, che servono come “carburante” e fonte di energia. Grassi che immagazzinano riserve energetiche. Ormoni che controllano il funzionamento degli organi e persino il comportamento. Enzimi che avviano reazioni chimiche dentro di te. E anche il “codice sorgente”, le catene del DNA, sono tutti composti organici a base di carbonio.

Composizione delle sostanze organiche

Come abbiamo detto all’inizio, il principale materiale da costruzione per la materia organica è il carbonio. E praticamente qualsiasi elemento, se combinato con il carbonio, può formare composti organici.

In natura, le sostanze organiche contengono molto spesso idrogeno, ossigeno, azoto, zolfo e fosforo.

Struttura delle sostanze organiche

La varietà delle sostanze organiche sul pianeta e la diversità della loro struttura possono essere spiegate dalle caratteristiche degli atomi di carbonio.

Ricordi che gli atomi di carbonio sono in grado di formare legami molto forti tra loro, collegandosi in catene. Il risultato sono molecole stabili. Il modo in cui gli atomi di carbonio sono collegati in una catena (disposti a zigzag) è una delle caratteristiche fondamentali della sua struttura. Il carbonio può essere combinato sia in catene aperte che in catene chiuse (cicliche).

È anche importante che la struttura delle sostanze chimiche influenzi direttamente le loro proprietà chimiche. Anche il modo in cui gli atomi e i gruppi di atomi di una molecola si influenzano a vicenda gioca un ruolo significativo.

A causa delle caratteristiche strutturali, il numero di composti di carbonio dello stesso tipo varia da decine a centinaia. Ad esempio possiamo considerare i composti idrogeno del carbonio: metano, etano, propano, butano, ecc.

Ad esempio, metano - CH 4. In condizioni normali, un tale composto di idrogeno con carbonio si trova in uno stato gassoso di aggregazione. Quando l'ossigeno appare nella composizione, si forma un liquido: alcol metilico CH 3 OH.

Non solo le sostanze con composizioni qualitative diverse (come nell'esempio sopra) presentano proprietà diverse, ma anche sostanze con la stessa composizione qualitativa sono capaci di farlo. Un esempio è la diversa capacità del metano CH 4 e dell'etilene C 2 H 4 di reagire con bromo e cloro. Il metano è capace di tali reazioni solo se riscaldato o esposto alla luce ultravioletta. E l'etilene reagisce anche senza illuminazione o riscaldamento.

Consideriamo questa opzione: la composizione qualitativa dei composti chimici è la stessa, ma la composizione quantitativa è diversa. Quindi le proprietà chimiche dei composti sono diverse. Come nel caso dell'acetilene C 2 H 2 e del benzene C 6 H 6.

Non ultimo ruolo in questa diversità è giocato dalle proprietà delle sostanze organiche, “legate” alla loro struttura, come l'isomeria e l'omologia.

Immagina di avere due sostanze apparentemente identiche: la stessa composizione e la stessa formula molecolare per descriverle. Ma la struttura di queste sostanze è fondamentalmente diversa, il che si traduce in una differenza nelle proprietà chimiche e fisiche. Ad esempio, la formula molecolare C 4 H 10 può essere scritta per due sostanze diverse: butano e isobutano.

Stiamo parlando di isomeri– composti che hanno la stessa composizione e peso molecolare. Ma gli atomi nelle loro molecole sono disposti in ordini diversi (struttura ramificata e non ramificata).

Riguardo omologia- questa è una caratteristica di una catena di carbonio in cui ogni membro successivo può essere ottenuto aggiungendo un gruppo CH 2 al precedente. Ogni serie omologa può essere espressa da una formula generale. E conoscendo la formula, è facile determinare la composizione di uno qualsiasi dei membri della serie. Ad esempio, gli omologhi del metano sono descritti dalla formula C n H 2n+2.

All'aumentare della “differenza omologa” CH 2, il legame tra gli atomi della sostanza si rafforza. Prendiamo la serie omologa del metano: i suoi primi quattro membri sono gas (metano, etano, propano, butano), i successivi sei sono liquidi (pentano, esano, eptano, ottano, nonano, decano), e poi seguono le sostanze allo stato solido stato di aggregazione (pentadecano, eicosano, ecc.). E più forte è il legame tra gli atomi di carbonio, maggiore è il peso molecolare, i punti di ebollizione e di fusione delle sostanze.

Quali classi di sostanze organiche esistono?

Le sostanze organiche di origine biologica includono:

• proteine;
• carboidrati;
• acidi nucleici;
• lipidi.

I primi tre punti possono anche essere chiamati polimeri biologici.

Una classificazione più dettagliata dei prodotti chimici organici copre le sostanze non solo di origine biologica.

Gli idrocarburi includono:

• composti aciclici:
  • idrocarburi saturi (alcani);
  • idrocarburi insaturi:
    • alcheni;
    • alchini;
    • alcadieni.
• collegamenti ciclici:
  • composti carbociclici:
    • aliciclico;
    • aromatico.
  • composti eterociclici.

Esistono anche altre classi di composti organici in cui il carbonio si combina con sostanze diverse dall'idrogeno:

• alcoli e fenoli;
• aldeidi e chetoni;
• acidi carbossilici;
• esteri;
• lipidi;
• carboidrati:
  • monosaccaridi;
  • oligosaccaridi;
  • polisaccaridi.
  • mucopolisaccaridi.
• ammine;
• aminoacidi;
• proteine;
• acidi nucleici.

Formule delle sostanze organiche per classe

Esempi di sostanze organiche

Come ricorderete, nel corpo umano ci sono vari tipi di sostanze organiche. Questi sono i nostri tessuti e fluidi, ormoni e pigmenti, enzimi e ATP e molto altro ancora.

Nel corpo dell'uomo e degli animali la priorità è data alle proteine ​​e ai grassi (metà della massa secca di una cellula animale è costituita da proteine). Nelle piante (circa l'80% della massa secca della cellula) - per i carboidrati, principalmente complessi - i polisaccaridi. Compresa la cellulosa (senza la quale non esisterebbe la carta), l'amido.

Parliamo di alcuni di essi in modo più dettagliato.

Ad esempio, circa carboidrati. Se fosse possibile misurare e misurare le masse di tutte le sostanze organiche del pianeta, sarebbero i carboidrati a vincere questa competizione.

Fungono da fonte di energia nel corpo, sono materiali da costruzione per le cellule e immagazzinano anche sostanze. Le piante utilizzano l'amido per questo scopo, gli animali utilizzano il glicogeno.

Inoltre, i carboidrati sono molto diversi. Ad esempio, i carboidrati semplici. I monosaccaridi più comuni in natura sono i pentosi (incluso il desossiribosio, che fa parte del DNA) e gli esosi (glucosio, che ti è familiare).

Come i mattoni, in un grande cantiere della natura, i polisaccaridi sono costruiti da migliaia e migliaia di monosaccaridi. Senza di loro, più precisamente, senza cellulosa e amido, non esisterebbero le piante. E gli animali senza glicogeno, lattosio e chitina avrebbero difficoltà.

Osserviamo attentamente scoiattoli. La natura è la più grande maestra di mosaici ed enigmi: da soli 20 aminoacidi si formano nel corpo umano 5 milioni di tipi di proteine. Le proteine ​​hanno anche molte funzioni vitali. Ad esempio, la costruzione, la regolazione dei processi nel corpo, la coagulazione del sangue (per questo esistono proteine ​​separate), il movimento, il trasporto di alcune sostanze nel corpo, sono anche una fonte di energia, sotto forma di enzimi agiscono come un catalizzatore di reazioni e fornisce protezione. Gli anticorpi svolgono un ruolo importante nella protezione del corpo dalle influenze esterne negative. E se si verifica un disturbo nella messa a punto del corpo, gli anticorpi, invece di distruggere i nemici esterni, possono agire come aggressori nei confronti degli organi e dei tessuti del corpo.

Le proteine ​​si dividono anche in semplici (proteine) e complesse (proteidi). E hanno proprietà uniche per loro: denaturazione (distruzione, che avete notato più di una volta durante la bollitura di un uovo) e rinaturazione (questa proprietà ha trovato ampia applicazione nella produzione di antibiotici, concentrati alimentari, ecc.).

Non ignoriamolo lipidi(grassi). Nel nostro corpo fungono da fonte di riserva di energia. Come solventi aiutano il verificarsi delle reazioni biochimiche. Partecipa alla costruzione del corpo, ad esempio alla formazione delle membrane cellulari.

E qualche altra parola su composti organici così interessanti come ormoni. Partecipano alle reazioni biochimiche e al metabolismo. Così piccoli, gli ormoni rendono gli uomini uomini (testosterone) e le donne donne (estrogeni). Ci rendono felici o tristi (gli ormoni tiroidei svolgono un ruolo importante negli sbalzi d'umore e le endorfine danno una sensazione di felicità). E determinano anche se siamo “nottambuli” o “allodole”. Se sei disposto a studiare fino a tardi o preferisci alzarti presto e fare i compiti prima di andare a scuola, è determinato non solo dalla tua routine quotidiana, ma anche da alcuni ormoni surrenali.

Conclusione

Il mondo della materia organica è davvero sorprendente. Basta approfondire un po 'il suo studio per togliere il fiato dal sentimento di parentela con tutta la vita sulla Terra. Due gambe, quattro o radici al posto delle gambe: siamo tutti uniti dalla magia del laboratorio chimico di Madre Natura. Fa sì che gli atomi di carbonio si uniscano in catene, reagiscano e creino migliaia di composti chimici diversi.

Ora hai una guida rapida alla chimica organica. Naturalmente non tutte le informazioni possibili vengono presentate qui. Potrebbe essere necessario chiarire alcuni punti da solo. Ma puoi sempre utilizzare il percorso che abbiamo delineato per la tua ricerca indipendente.

Puoi anche utilizzare la definizione di materia organica contenuta nell'articolo, la classificazione e le formule generali dei composti organici e le informazioni generali su di essi per prepararti alle lezioni di chimica a scuola.

Raccontaci nei commenti quale sezione della chimica (organica o inorganica) ti piace di più e perché. Non dimenticare di "condividere" l'articolo sui social network in modo che anche i tuoi compagni di classe possano trarne beneficio.

Fatemi sapere se trovate inesattezze o errori nell'articolo. Siamo tutti umani e tutti commettiamo errori a volte.

blog.site, quando si copia materiale in tutto o in parte, è richiesto un collegamento alla fonte originale.

Le sostanze organiche, a differenza di quelle inorganiche, formano i tessuti e gli organi degli organismi viventi. Questi includono proteine, grassi, carboidrati, acidi nucleici e altri.

Composizione delle sostanze organiche nelle cellule vegetali

Queste sostanze sono composti chimici che contengono carbonio. Rare eccezioni a questa regola sono i carburi, l'acido carbonico, i cianuri, gli ossidi di carbonio, i carbonati. I composti organici si formano quando il carbonio si lega a uno qualsiasi degli elementi della tavola periodica. Molto spesso queste sostanze contengono ossigeno, fosforo, azoto e idrogeno.

Ogni cellula di qualsiasi pianta del nostro pianeta è costituita da sostanze organiche, che possono essere suddivise in quattro classi. Questi sono carboidrati, grassi (lipidi), proteine ​​(proteine), acidi nucleici. Questi composti sono polimeri biologici. Partecipano ai processi metabolici nel corpo sia delle piante che degli animali a livello cellulare.

Quattro classi di sostanze organiche

1. sono composti i cui principali elementi strutturali sono gli amminoacidi. Nel corpo vegetale le proteine ​​svolgono diverse importanti funzioni, la principale delle quali è strutturale. Fanno parte di varie formazioni cellulari, regolano i processi vitali e sono immagazzinati come riserva.

2. fanno anche parte assolutamente di tutte le cellule viventi. Sono costituiti dalle molecole biologiche più semplici. Questi sono esteri di acidi carbossilici e alcoli. Il ruolo principale dei grassi nella vita delle cellule è l'energia. I grassi si depositano nei semi e in altre parti delle piante. Come risultato della loro decomposizione, viene rilasciata l'energia necessaria per la vita dell'organismo. In inverno molti arbusti e alberi si nutrono, consumando le riserve di grassi e oli accumulate durante l'estate. Va inoltre notato l'importante ruolo dei lipidi nella costruzione delle membrane cellulari, sia vegetali che animali.

3. I carboidrati sono il principale gruppo di sostanze organiche, attraverso la scomposizione delle quali gli organismi ottengono l'energia necessaria per la vita. Il loro nome parla da solo. Nella struttura delle molecole di carboidrati, insieme al carbonio, sono presenti ossigeno e idrogeno. Il carboidrato di riserva più comune che si forma nelle cellule durante la fotosintesi è l'amido. Una grande quantità di questa sostanza si deposita, ad esempio, nelle cellule dei tuberi di patata o dei semi di cereali. Altri carboidrati forniscono il sapore dolce dei frutti delle piante.

Classificazione delle sostanze organiche

A seconda del tipo di struttura della catena del carbonio, le sostanze organiche si dividono in:

• aciclico e ciclico.
• marginale (saturo) e insaturo (insaturo).
• carbociclici ed eterociclici.
• aliciclico e aromatico.

I composti aciclici sono composti organici nelle cui molecole non ci sono cicli e tutti gli atomi di carbonio sono collegati tra loro in catene aperte lineari o ramificate.

A loro volta, tra i composti aciclici, si distinguono quelli saturi (o saturi), che contengono nello scheletro carbonioso solo singoli legami carbonio-carbonio (C-C) e insaturi (o insaturi), contenenti multipli - doppi (C=C) o tripli ( Collegamenti C≡ C).

I composti ciclici sono composti chimici in cui sono presenti tre o più atomi legati che formano un anello.

A seconda di quali atomi formano gli anelli, si distinguono composti carbociclici e composti eterociclici.

I composti carbociclici (o isociclici) contengono solo atomi di carbonio nei loro anelli. Questi composti si dividono a loro volta in composti aliciclici (ciclici alifatici) e composti aromatici.

I composti eterociclici contengono uno o più eteroatomi nell'anello idrocarburico, molto spesso atomi di ossigeno, azoto o zolfo.

La classe più semplice di sostanze organiche sono gli idrocarburi, composti formati esclusivamente da atomi di carbonio e idrogeno, ad es. formalmente non hanno gruppi funzionali.

Poiché gli idrocarburi non hanno gruppi funzionali, possono essere classificati solo in base al tipo di scheletro carbonioso. Gli idrocarburi, a seconda della tipologia del loro scheletro carbonioso, si dividono in sottoclassi:

1) Gli idrocarburi aciclici saturi sono chiamati alcani. La formula molecolare generale degli alcani è scritta come C n H 2n+2, dove n è il numero di atomi di carbonio nella molecola dell'idrocarburo. Questi composti non hanno isomeri interclasse.

2) Gli idrocarburi insaturi aciclici si dividono in:

a) alcheni - contengono solo un multiplo, vale a dire un doppio legame C=C, la formula generale degli alcheni è C n H 2n,

b) alchini – le molecole di alchini contengono anche un solo legame multiplo, vale a dire un triplo legame C≡C. La formula molecolare generale degli alchini è C n H 2n-2

c) alcadieni – le molecole di alcadiene contengono due doppi legami C=C. La formula molecolare generale degli alcadieni è C n H 2n-2

3) Gli idrocarburi ciclici saturi sono chiamati cicloalcani e hanno la formula molecolare generale C n H 2n.

Le restanti sostanze organiche in chimica organica sono considerate derivati ​​degli idrocarburi, formati introducendo nelle molecole di idrocarburi i cosiddetti gruppi funzionali che contengono altri elementi chimici.

Pertanto, la formula dei composti con un gruppo funzionale può essere scritta come R-X, dove R è un radicale idrocarburico e X è un gruppo funzionale. Un radicale idrocarburico è un frammento di una molecola idrocarburica senza uno o più atomi di idrogeno.

In base alla presenza di determinati gruppi funzionali, i composti sono suddivisi in classi. I principali gruppi funzionali e le classi di composti a cui appartengono sono presentati nella tabella:

Pertanto, diverse combinazioni di tipi di scheletri di carbonio con diversi gruppi funzionali danno un'ampia varietà di varianti di composti organici.

Idrocarburi alogenati

I derivati ​​alogeno degli idrocarburi sono composti ottenuti sostituendo uno o più atomi di idrogeno nella molecola di un idrocarburo genitore, rispettivamente con uno o più atomi di un alogeno.

Lascia che alcuni idrocarburi abbiano la formula CnHm, quindi quando si sostituisce nella sua molecola X atomi di idrogeno per X atomi di alogeno, la formula del derivato dell'alogeno sarà C n H m- X Hal X. Pertanto, i derivati ​​​​monocloro degli alcani hanno la formula CnH2n+1Cl, derivati ​​del dicloro CnH2nCl2 eccetera.

Alcoli e fenoli

Gli alcoli sono derivati ​​idrocarburici in cui uno o più atomi di idrogeno sono sostituiti da un gruppo ossidrile -OH. Vengono chiamati alcoli con un solo gruppo ossidrile monoatomico, con due - biatomico, con tre triatomico eccetera. Per esempio:

Vengono chiamati anche alcoli con due o più gruppi idrossilici alcoli polivalenti. La formula generale per gli alcoli monovalenti saturi è C n H 2n+1 OH o C n H 2n+2 O. La formula generale per gli alcoli polivalenti saturi è C n H 2n+2 O x , dove x è l'atomicità dell'alcol.

Gli alcoli possono anche essere aromatici. Per esempio:

La formula generale di tali alcoli aromatici monovalenti è C n H 2n-6 O.

Tuttavia è bene comprendere che i derivati ​​degli idrocarburi aromatici in cui uno o più atomi di idrogeno sull'anello aromatico sono sostituiti da gruppi idrossilici non applicare agli alcoli. Appartengono alla classe fenoli . Ad esempio, questo dato composto è un alcol:

E questo rappresenta il fenolo:

Il motivo per cui i fenoli non sono classificati come alcoli risiede nelle loro proprietà chimiche specifiche, che li distinguono notevolmente dagli alcoli. Come è facile vedere, i fenoli monovalenti sono isomerici con gli alcoli aromatici monovalenti, cioè hanno anche la formula molecolare generale C n H 2n-6 O.

Ammine

Aminami sono chiamati derivati ​​dell'ammoniaca in cui uno, due o tutti e tre gli atomi di idrogeno sono sostituiti da un radicale idrocarburico.

Ammine in cui un solo atomo di idrogeno è sostituito da un radicale idrocarburico, cioè aventi la formula generale R-NH 2 vengono chiamati ammine primarie.

Vengono chiamate ammine in cui due atomi di idrogeno sono sostituiti da radicali idrocarburici ammine secondarie. La formula per un'ammina secondaria può essere scritta come R-NH-R'. In questo caso i radicali R e R’ possono essere uguali o diversi. Per esempio:

Se le ammine mancano di atomi di idrogeno nell'atomo di azoto, cioè Tutti e tre gli atomi di idrogeno della molecola di ammoniaca vengono sostituiti da un radicale idrocarburico, quindi vengono chiamate tali ammine ammine terziarie. In generale, la formula di un’ammina terziaria può essere scritta come:

In questo caso i radicali R, R’, R’’ possono essere completamente identici, oppure possono essere tutti e tre diversi.

La formula molecolare generale delle ammine sature primarie, secondarie e terziarie è C n H 2 n +3 N.

Le ammine aromatiche con un solo sostituente insaturo hanno la formula generale C n H 2 n -5 N

Aldeidi e chetoni

Aldeidi sono derivati ​​di idrocarburi in cui due atomi di idrogeno sono sostituiti da un atomo di ossigeno nell'atomo di carbonio primario, cioè derivati ​​di idrocarburi nella cui struttura è presente un gruppo aldeidico –CH=O. La formula generale delle aldeidi può essere scritta come R-CH=O. Per esempio:

Chetoni sono derivati ​​degli idrocarburi in cui nell'atomo di carbonio secondario due atomi di idrogeno sono sostituiti da un atomo di ossigeno, cioè composti la cui struttura contiene un gruppo carbonilico –C(O)-.

La formula generale dei chetoni può essere scritta come R-C(O)-R’. In questo caso i radicali R, R’ possono essere uguali o diversi.

Per esempio:

Come puoi vedere, aldeidi e chetoni sono molto simili nella struttura, ma vengono comunque distinti come classi perché presentano differenze significative nelle proprietà chimiche.

La formula molecolare generale dei chetoni saturi e delle aldeidi è la stessa e ha la forma C n H 2 n O

Acidi carbossilici

Acidi carbossilici sono derivati ​​di idrocarburi che contengono un gruppo carbossilico –COOH.

Se un acido ha due gruppi carbossilici, si chiama acido acido dicarbossilico.

Gli acidi monocarbossilici saturi (con un gruppo -COOH) hanno una formula molecolare generale nella forma C n H 2 n O 2

Gli acidi monocarbossilici aromatici hanno la formula generale C n H 2 n -8 O 2

Eteri

Eteri – composti organici in cui due radicali idrocarburici sono indirettamente collegati tramite un atomo di ossigeno, cioè hanno una formula della forma R-O-R’. In questo caso i radicali R e R’ possono essere uguali o diversi.

Per esempio:

La formula generale degli eteri saturi è la stessa degli alcoli monovalenti saturi, cioè C n H 2 n +1 OH o C n H 2 n +2 O.

Esteri

Gli esteri sono una classe di composti a base di acidi carbossilici organici in cui l'atomo di idrogeno nel gruppo ossidrile è sostituito da un radicale idrocarburico R. La formula degli esteri in generale può essere scritta come:

Per esempio:

Composti nitro

Composti nitro– derivati ​​degli idrocarburi in cui uno o più atomi di idrogeno sono sostituiti da un gruppo nitro –NO 2.

I composti nitro saturi con un gruppo nitro hanno la formula molecolare generale C n H 2 n +1 NO 2

Aminoacidi

Composti che hanno contemporaneamente due gruppi funzionali nella loro struttura: ammino NH 2 e carbossile - COOH. Per esempio,

NH2-CH2-COOH

Gli amminoacidi del sodio con un carbossile e un gruppo amminico sono isomerici rispetto ai corrispondenti nitrocomposti saturi, cioè proprio come hanno la formula molecolare generale C n H 2 n +1 NO 2

Nei compiti USE sulla classificazione delle sostanze organiche, è importante essere in grado di scrivere formule molecolari generali di serie omologhe di diversi tipi di composti, conoscendo le caratteristiche strutturali dello scheletro carbonioso e la presenza di alcuni gruppi funzionali. Per imparare come determinare le formule molecolari generali dei composti organici di diverse classi, sarà utile materiale su questo argomento.

Nomenclatura dei composti organici

Le caratteristiche strutturali e le proprietà chimiche dei composti si riflettono nella nomenclatura. Vengono considerati i principali tipi di nomenclatura sistematico E banale.

La nomenclatura sistematica prescrive infatti algoritmi, secondo i quali un nome particolare viene compilato in stretta conformità con le caratteristiche strutturali della molecola di una sostanza organica o, grosso modo, con la sua formula strutturale.

Consideriamo le regole per compilare i nomi dei composti organici secondo la nomenclatura sistematica.

Quando si compilano i nomi delle sostanze organiche secondo la nomenclatura sistematica, la cosa più importante è determinare correttamente il numero di atomi di carbonio nella catena di carbonio più lunga o contare il numero di atomi di carbonio nel ciclo.

A seconda del numero di atomi di carbonio nella catena principale del carbonio, i composti avranno una radice diversa nel loro nome:

La seconda componente importante presa in considerazione quando si compongono i nomi è la presenza/assenza di più legami o di un gruppo funzionale, elencati nella tabella sopra.

Proviamo a dare un nome ad una sostanza che ha una formula di struttura:

1. La principale (e unica) catena di carbonio di questa molecola contiene 4 atomi di carbonio, quindi il nome conterrà la radice ma-;

2. Nello scheletro carbonioso non sono presenti legami multipli, pertanto il suffisso da utilizzare dopo la radice della parola sarà -an, come per i corrispondenti idrocarburi aciclici saturi (alcani);

3. La presenza di un gruppo funzionale –OH, a condizione che non vi siano gruppi funzionali superiori, viene aggiunta dopo la radice e il suffisso del paragrafo 2. un altro suffisso – “ol”;

4. Nelle molecole contenenti più legami o gruppi funzionali, la numerazione degli atomi di carbonio della catena principale inizia dal lato della molecola a cui sono più vicini.

Diamo un'occhiata a un altro esempio:

La presenza di quattro atomi di carbonio nella catena principale del carbonio ci dice che la base del nome è la radice “ma-”, e l'assenza di legami multipli indica il suffisso “-an”, che seguirà immediatamente dopo la radice. Il gruppo più anziano di questo composto è il carbossile, che determina se questa sostanza appartiene alla classe degli acidi carbossilici. Pertanto la desinenza del nome sarà “acido -ico”. Al secondo atomo di carbonio c'è un gruppo amminico NH2—, quindi questa sostanza appartiene agli aminoacidi. Anche al terzo atomo di carbonio vediamo il radicale idrocarburico metile ( Canale 3—). Pertanto, secondo la nomenclatura sistematica, questo composto è chiamato acido 2-ammino-3-metilbutanoico.

La nomenclatura banale, a differenza della nomenclatura sistematica, di regola, non ha alcuna connessione con la struttura di una sostanza, ma è determinata principalmente dalla sua origine, nonché dalle proprietà chimiche o fisiche.

I composti organici vengono classificati tenendo conto di due principali caratteristiche strutturali:

Struttura della catena del carbonio (scheletro di carbonio);

Presenza e struttura dei gruppi funzionali.

Lo scheletro di carbonio (catena di carbonio) è una sequenza di atomi di carbonio legati chimicamente tra loro.

Un gruppo funzionale è un atomo o un gruppo di atomi che determina se un composto appartiene a una particolare classe ed è responsabile delle sue proprietà chimiche.

Classificazione dei composti in base alla struttura della catena carboniosa

A seconda della struttura della catena del carbonio, i composti organici si dividono in aciclici e ciclici.

Composti aciclici - composti con aprire catena di carbonio (non chiusa). Queste connessioni vengono anche chiamate alifatico.

Tra i composti aciclici si distingue tra saturi (saturati), contenenti solo singoli legami C-C nello scheletro e illimitato(insaturo), compresi i legami multipli C = C e C C.

Composti aciclici

Limiti:

Illimitato:

I composti aciclici sono anche divisi in composti con catene non ramificate e ramificate. In questo caso, viene preso in considerazione il numero di legami di un atomo di carbonio con altri atomi di carbonio.

La catena, che comprende atomi di carbonio terziari o quaternari, è ramificata (il nome è spesso indicato con il prefisso “iso”).

Per esempio:

Atomi di carbonio:

Primario;

Secondario;

Terziario.

I composti ciclici sono composti con una catena di carbonio chiusa.

A seconda della natura degli atomi che compongono il ciclo si distinguono i composti carbociclici ed eterociclici.

I composti carbociclici contengono solo atomi di carbonio nell'anello. Sono divisi in due gruppi con proprietà chimiche notevolmente diverse: ciclici alifatici - aliciclici per brevi - e composti aromatici.

Composti carbociclici

Alicelico:

Aromatico:

I composti eterociclici contengono nell'anello, oltre agli atomi di carbonio, uno o più atomi di altri elementi - eteroatomi(dal greco etero- altro, altro) - ossigeno, azoto, zolfo, ecc.

Composti eterociclici

Classificazione dei composti per gruppi funzionali

I composti contenenti solo carbonio e idrogeno sono chiamati idrocarburi.

Altri composti organici, più numerosi, possono essere considerati derivati ​​degli idrocarburi, che si formano introducendo negli idrocarburi gruppi funzionali contenenti altri elementi.

A seconda della natura dei gruppi funzionali, i composti organici sono suddivisi in classi. Nella tabella sono riportati alcuni dei gruppi funzionali più caratteristici e le rispettive classi di composti:

Classi di composti organici

Nota: i gruppi funzionali talvolta includono doppi e tripli legami.

Le molecole dei composti organici possono contenere due o più gruppi funzionali identici o diversi.

Ad esempio: HO-CH 2 - CH 2 -OH (glicole etilenico); NH 2 -CH 2 - COOH (amminoacido glicina).

Tutte le classi di composti organici sono correlate. Il passaggio da una classe di composti all'altra avviene principalmente grazie alla trasformazione dei gruppi funzionali senza modificare lo scheletro carbonioso. I composti di ciascuna classe formano una serie omologa.