chimie organică, știință, fandomului alimentat de Wikia

Chimie organică studiază compuși de carbon cu alte elemente - compuși organici așa-numitele și legile lor de transformare. Capacitatea de carbon legat de cele mai multe elemente și molecule formă de compoziție diferită și structura determină varietatea compușilor organici (secolul XX la sfârșitul anului numărul acestora a depășit 10 Mill.).

Subiectul chimiei organice include următoarele obiective, metode experimentale și conceptele teoretice:

• Izolarea substanțelor individuale de origine vegetală, animală sau materii prime minerale
• Sinteza și purificarea compușilor
• Determinarea structurii substanțelor
• Determinarea mecanismelor de reacții chimice
• relații de identificare între structura compușilor organici și proprietățile lor

Acolo Institutul Novosibirsk de Chimie Organică. NN Vorozhtsova RAS (NIOCh, Novosibirsk). Institutul de Chimie Organică. Zelinsky (IOC, București). Institutul de Chimie Organică (IOC UC RAS, Ufa). Există un "Journal of Organic Chemistry".

istoria juridică

Metode de preparare a diferiților compuși organici au fost cunoscute încă din antichitate. Egiptenii si Romanii foloseau colorantul alizarin și indigo. conținute în materiale vegetale. Mulți oameni cunosc secretele producției de băuturi spirtoase și sahar- oțet și materii prime care conțin amidon.

În Evul Mediu până nimic nu s-a adăugat cunoștințe, unele progrese au început numai 16-17: au fost primite unele produse, în principal, prin distilarea anumitor produse vegetale. In 1769-1785 Dl Scheele a identificat mai mulți acizi organici. cum ar fi mere. vin. citric. galic. lactic și acidul oxalic. In 1773, Ruel izolată din urină umană uree.

Izolată de la un animal sau produse vegetale brute au multe în comun, dar diferite de compuși anorganici. Astfel, a apărut termenul „chimia organică“ - o secțiune de chimie, care studiază problema. izolate din organisme (definiția Berzelius. 1807). Se crede că aceste substanțe pot fi obținute numai în organismele din cauza vie la „vitalitatea.“

După cum se crede, chimia organică ca știință a venit în anul 1828, când Fridrih voler primit prima substanță organică - uree - ca rezultat evaporarea soluției apoase de cianat de amoniu (NH4 OCN).

Un pas important a fost dezvoltarea teoriei valență Cooper și Kekule în 1857 precum și teoria structurilor chimice Butlerov în 1861. Baza acestor teorii au fost puse de carbon tetravalent și capacitatea sa de a forma lanțuri. In 1865 Kekule a propus formula structurală benzen. care a fost unul dintre cele mai importante descoperiri in domeniul chimiei organice. In 1875 van't Hoff și Le Bel a propus un model tetraedric al atomului de carbon. la care valențele de carbon sunt direcționate către nodurile tetraedru. dacă atomul de carbon plasat în centrul tetraedrului. În 1917, Lewis a propus să ia în considerare o legătură chimică cu ajutorul perechilor de electroni.

In 1931, Huckel aplicat teoria cuantică pentru a explica proprietățile hidrocarburilor aromatice. decât a fondat o nouă tendință în chimie organică - chimie cuantică. In 1933 g. Ingold petrecut studiind substituție cinetica reacțiilor la atomii de carbon saturați, care au condus la studiu pe scară largă a cineticii majorității reacțiilor organice.

Istoria chimiei organice a făcut să prezinte în legătură cu descoperirile făcute în structura compușilor organici, dar această afirmație are mai mult de a face cu istoria chimiei în general. Mult mai interesant să ia în considerare istoria chimiei organice din punctul de vedere al bazei materiale, de ex., E. obiectul real al chimiei organice.

La începutul Organic Chemistry, obiectul de studiu au fost predominant substanță de origine biologică. Este acest fapt chimiei organice își datorează numele. Progresul științific și tehnologic nu este încă în picioare, și, eventual, baza materială principal al chimiei organice a început să gudron de cărbune. lansat în obținerea cărbunelui cocs calcinat. Ea se bazează pe prelucrarea gudronului de cărbune la sfârșitul secolului al 19-lea originea sinteze organice de bază. În 50-60 de ani ai secolului trecut a existat o schimbare a sintezei organice de bază la noua bază - ulei. Astfel, un nou domeniu de chimie - petrochimiei. Potențialul uriaș care a fost pus în noile materii prime a provocat un boom în chimie organică și chimie, în general. Apariția și dezvoltarea rapidă a domenii precum chimia polimerilor în primul rând datorită noua bază de materie primă.

În ciuda faptului că chimia organică modernă ca material de bază utilizează încă materii prime de origine biologică, și gudron de cărbune, cantitatea de prelucrare a acestor tipuri de materii prime chimice în comparație cu prelucrarea uleiului este mic. Schimbarea bazei materiale și materie primă de chimie organică a fost cauzată în principal prin creșterea capacității de producție.

Clasificarea compușilor organici Edit

Reguli și caracteristici ale normelor de clasificare

Clasificarea se bazează pe structura compușilor organici. Baza descrierii structurii - formula structurală. Atomii elementelor notate cu caractere romane așa cum sunt indicate în tabelul periodic al elementelor chimice (Mendeleev Tabelul). Legăturile covalente sunt indicate printr-o caracteristică liniară, numărul de conexiuni se caracterizează printr-o valență a elementelor. Hidrogen și electroni de comunicare deficitară notată prin linia punctată, indicând legăturile ionice notate de încărcare a particulelor în moleculă. Deoarece marea majoritate a moleculelor organice includ hidrogen. aceasta nu reprezintă, de obicei, imaginea cu structura. Astfel, în cazul în care structura unuia dintre atomii este reprezentat de valență insuficientă. înseamnă lângă atomul este unul sau mai mulți atomi de hidrogen.

Atomii pot forma sisteme ciclice și aromatice.

clase majore de compuși organici Edit

• Hidrocarburi - compuși care constau exclusiv din atomi de carbon și hidrogen. Acestea, la rândul lor, sunt împărțite în:
  • Saturate - numărul maxim de atomi de hidrogen per atom de carbon.
  • Nesaturați - sunt compuse din cel puțin o legătură dublă.
  • Cu catenă deschisă
  • Cu circuit închis - conțin ciclu

• Compușii cu heteroatomi în grupe funcționale - compuși în care radicalul de hidrocarbură R este legată gruparea funcțională. Prin natura grupelor funcționale sunt împărțite în:
  • halogenat
  • Alcooli. fenoli
  • Eteri (Eterija)
  • Esteri (esteri)
  • Compuși care conțin o grupă carbonil
    • aldehide
    • cetone
    • chinone
  • Compuși care conțin o grupare carboxil (acid carboxilic. Esteri)
  • compuși conținând sulf
  • compuși conținând azot
  • compuşi organometalici

• Heterocyclic - conținând heteroatomi în inel. Acestea diferă în numărul de atomi din ciclu, cu referire heteroatomi, numărul de atomi heteroatomi în inel.

• origine organică - de obicei, structuri compuse foarte complicate aparțin adesea mai multe clase de substanțe organice, polimeri de multe ori. Din acest motiv, ele sunt dificil de a clasifica și să le aloce într-o clasă separată de substanțe.

• Polimeri - substanțe cu greutate moleculară foarte mare, care constau din porțiuni recurente - monomeri.

Structura moleculelor organice Editare

Moleculele organice sunt formate în principal legături covalente nepolare C-C, sau polar tip covalente C-O, C-N, C-Hal. Conform teoriei octetul Lewis și molecula Kossel este stabilă în cazul orbitalii exterioare ale atomilor este complet umplut. Pentru elemente cum ar fi Halogenuri C. N. O. 8 electroni necesare pentru a umple orbitalii de valență exterioare. hidrogen nevoie doar de 2 electroni. Polaritatea se datorează deplasării densității electronilor în direcția mai electronegativ.

Teoria clasică a legături de valență nu sunt în măsură să explice toate tipurile de relații care există în compuși organici, astfel încât teoria modernă folosind metodele de orbitali și metode moleculare chimice cuantice.

Structura materiei organice Editare

Proprietățile substanțelor organice este determinată nu numai structura moleculelor, dar, de asemenea, numărul și natura interacțiunilor lor cu molecule vecine, precum și dispunerea spațială reciprocă. Cei mai mulți dintre acești factori în mod clar manifestate în diferența dintre proprietățile substanțelor care sunt în diferite stări de agregare. Astfel, substanțele care interacționează cu ușurință sub formă de gaz nu poate reacționa complet în stare solidă, sau poate conduce la alte produse.

În substanțe organice solide, în care cele mai pronunțate a acestor factori distinge cristalul organic și corpul amorf. Descrierea lor se ocupă Știința „chimia organică de solide“. a cărui bază este legată de numele fizicianului sovietic și A. Cristalograful Kitaigorodskii. Exemple de substanțe solide organice utile - fosforescente organice, diverși polimeri, senzori, catalizatori, conductori electrici, magneți și altele.

Caracteristici reacții organice Editare

Ionii participă de obicei în reacții anorganice. ele trec repede să se încheie la temperatura camerei. ruperea de legături covalente pentru a forma noi apar deseori în reacții organice. De obicei, aceste procese necesită condiții speciale: o anumită temperatură, timp de reacție, și, adesea, prezența unui catalizator. De obicei, una nu creează veniturile, și mai multe reacții, prin urmare, randamentul de produs dorit de multe ori nu depășește 50%. Prin urmare, atunci când imaginea nu utilizează ecuație reacții organice, iar circuitul de calcul fără stoichiometrie.

Reacțiile pot trece foarte manieră complicată și în mai multe etape, nu în mod necesar, astfel, ca reacția prezentată în Schema convențional. Ca intermediari pot să apară carbocationilor R +. - carbanioni R. radicalii R ·. CX2 carbene. Radicalii de cationi. Radicalii anioni. și alte particule active sau instabile, în mod tipic de un al doilea viu. O descriere detaliată a tuturor transformărilor care au loc la nivel molecular în timpul reacției, mecanismul de reacție se numește.

Reacțiile sunt clasificate în conformitate cu metodele de discontinuitate de legare și, metode de reacții de excitație, molecular ei.

Determinarea structurii compușilor organici Edit

Pe parcursul întregii existențe chimiei organice ca știință, o sarcină importantă a fost de a determina structura compușilor organici. Înseamnă să știe care atomii sunt parte a conexiunii, ordinea în care acești atomi sunt legați unul de altul și de modul în care sunt situate în spațiu.

Există mai multe metode de rezolvare a acestor probleme.

• Analiza elementară. Constă în faptul că o substanță se descompune în molecule mai simple, numărul care poate determina numărul de atomi incluși în compus. Cu această metodă, este imposibil să se stabilească ordinea de legături între atomii. De multe ori folosite numai pentru a confirma structura asumată.

• spectroscopie în infraroșu și spectroscopie Raman (spectroscopie IR și spectroscopie Raman). Substanța interacționează cu radiația electromagnetică (lumina) din domeniul infraroșu (spectroscopie de absorbție IR este observată în spectroscopie Raman - împrăștierea radiației). Această lumină asupra absorbției excită nivelurilor de vibrație și de rotație ale moleculelor. Datele de referință sunt numărul, frecvența și intensitatea vibrațiilor moleculei asociate cu o schimbare în momentul de dipol (spectroscopie IR) sau polarizabilitatea (spectroscopie Raman). Metode posibile pentru stabilirea prezenței anumitor grupe funcționale din moleculă. Adesea folosit pentru a confirma identitatea substanței, cu unele substanțe deja cunoscute prin compararea spectrelor.

• spectroscopie de masă. Substanța în anumite condiții (impact de electroni, ionizare chimică etc.) este transformat în ioni fără pierderea atomilor (ion molecular) și pierdere (fragmentare). Acesta vă permite de a determina greutatea moleculară și, uneori, vă permite să se stabilească prezența diferitelor grupări funcționale.

• metoda de rezonanță magnetică nucleară (RMN). Se bazează pe interacțiunea dintre nuclee care posedă un impuls magnetic intrinsec (rotire) și plasate într-un câmp magnetic constant extern cu o radiație electromagnetică de frecvență radio. Una dintre metodele principale care pot fi utilizate pentru a determina structura chimică. Metoda este de asemenea folosit pentru a studia structura spațială a moleculelor, dinamicii moleculare. În funcție de nuclee care interacționează cu radiația distinge, de exemplu:

• • Metoda de protoni prin rezonanta magnetica (TMR). Aceasta permite să se determine poziția 1 H atomii de hidrogen din molecula.
  • 19 Metoda F. RMN pentru a determina prezența și poziția atomilor de fluor în moleculă.
  • NMR 31 P. Metoda permite determinarea prezenței, poziția și starea de valență a atomilor de fosfor din moleculă.
  • 13 Metoda C-RMN permite determinarea numărului și tipurilor de atomi de carbon în moleculă. Folosit pentru a studia forma scheletul de carbon al moleculei.

Spre deosebire de primele trei în această din urmă metodă utilizează un element izotop minor, deoarece nucleul de bază al carbonului izotop - 12 C are de la zero de spin și nu poate fi observată prin rezonanță magnetică nucleară, precum și miezul 16 O - numai izotop oxigen natural.

• spectroscopie în ultraviolet Metoda (spectroscopie UV) sau tranzițiilor de electroni Spectroscopy. Metoda se bazează pe absorbția radiației electromagnetice a regiunii ultraviolete și vizibilă a spectrului în tranziția electronilor într-o moleculă din partea de sus a nivelurilor ocupate la nivelele de energie vacante (molecula de excitație). Cel mai des folosit pentru a determina prezența și caracteristicile tt-sisteme conjugate.

• Metode de chimie analitică. Posibilitatea de a determina prezența unor grupări funcționale prin reacții chimice specifice, fapt ce poate fi fixat flux vizual sau prin alte metode.

• Analiza cu raze X.

Tehnicile de mai sus sunt în general insuficiente pentru a determina complet structura substanță necunoscută.

Referințe Editare

Editați link-uri