Предмет органической химии

Ключевые слова конспекта: Органические вещества. Витализм. Органическая химия. Углеводороды. Общая формула углеводородов. Природные, искусственные и синтетические органические вещества.

Органические вещества

С глубокой древности человек использовал в своих целях вещества живой и неживой природы. Из осколков камней наши предки изготавливали наконечники стрел, из руд выплавляли металлы, глину и известняк использовали для строительства жилищ, из мрамора высекали скульптуры. Вещества природного происхождения служили источником пищи, применялись для изготовления одежды, приготовления лекарств, ядов, красителей.

Первые попытки классификации веществ были предприняты ещё в IX—X вв. Арабский алхимик Абу Бакр ар-Рази (865—925) впервые разделил вещества на представителей «минерального, растительного и животного царств». Такое разделение основывалось на том, что «растительные и животные» вещества обладают похожими свойствами: легко разрушаются при нагревании, горят, имеют невысокие температуры кипения и плавления, растворяются в спиртах и маслах. Эта классификация просуществовала почти тысячу лет!

В начале XIX в. число веществ, которые были выделены из объектов живой природы, стало стремительно расти. По предложению выдающегося шведского химика Йёнса Якоба Берцелиуса вещества живой природы стали называть органическими в противоположность минеральным, т. е. неорганическим, веществам.

Были замечены и другие общие особенности органических соединений. При горении все они в основном образуют углекислый газ, сажу, воду и некоторые другие соединения, а следовательно, обязательно содержат в своём составе углерод.

На ранних этапах развития химии учёные считали, что органические вещества могут образовываться только в живых организмах под действием некой «жизненной силы» (по-латыни vis vitalis). Учение о химическом родстве всех живых организмов получило название витализм. Сторонники витализма полагали, что жизненная сила представляет собой неотъемлемый атрибут живых существ и, следовательно, получить органические вещества вне организма, в пробирке или реакторе, невозможно.

Однако ряд открытий, сделанных в середине XIX в., показал, что сторонники витализма глубоко заблуждались.

В 1828 г. немецкий химик Фридрих Вёлер впервые получил органическое вещество — мочевину из неорганической соли (цианата аммония). В 1854 г. французский учёный Марселей Бертло синтезировал аналоги природных жиров, затем в 1861 г. русский химик Александр Михайлович Бутлеров — аналог природного сахара. В конечном счёте под давлением экспериментальных фактов витализм потерпел крах.

Предмет органической химии

Постепенно изучение состава и свойств органических веществ выделилось в самостоятельный раздел химической науки — органическую химию.

Было обнаружено, что большое число органических веществ построено из атомов всего двух химических элементов — углерода и водорода. Такие соединения называют углеводородами. Состав углеводородов выражают общей формулой C_хH_у, где между индексами х и у существует строгое математическое соотношение.

Углеводороды занимают особое место в органической химии, поскольку соединения всех остальных классов органических веществ можно рассматривать как их производные. Например, если в молекуле метана СН₄ один атом водорода заместить карбоксильной группой —СООН, то получится молекула известной вам уксусной кислоты СН₃СООН. Замена одного атома водорода в этане C₂H₆ на гидроксильную группу – ОН даст в результате молекулу этилового спирта С₂Н₅ОН. Таким образом, и карбоновые кислоты, и спирты (важнейшие классы органических соединений) можно считать производными углеводородов.

Немецкий химик-органик Карл Шорлеммер более ста лет назад сформулировал классическое определение органической химии, не потерявшее своей актуальности до сих пор.

Природные, искусственные и синтетические органические вещества

Поняв, как построены органические соединения, учёные научились не только получать их в лаборатории, но и химически модифицировать, т. е. изменять их строение. Мало того, химики смогли синтезировать соединения углерода, никогда не существовавшие в природе. Таким образом, по происхождению органические вещества можно разделить на три группы: природные, искусственные и синтетические.

Природные органические вещества — это продукты жизнедеятельности любых живых организмов. Название веществ этой группы говорит о том, что в окружающей среде такие соединения существуют независимо от человека, их можно выделить из природных объектов, будь то полезные ископаемые (нефть, газ, каменный уголь, горючие сланцы), растения или животные.

Искусственные органические вещества — это продукты химической модификации природных органических соединений, в результате которой происходит изменение состава и строения исходного вещества с целью придания ему требуемых свойств. Например, в результате химической обработки целлюлозы (основной составной части древесины) получают не существующие в природе волокна (ацетатное, медно-аммиачное, вискозное) и пластмассу (целлулоид).

Синтетические органические вещества «рождаются» в пробирках учёных или в реакторах промышленных предприятий и никогда не встречаются в природе. Пожалуй, сегодня это самая многочисленная группа органических веществ, куда входят лекарства, средства бытовой химии, синтетические каучуки, ядохимикаты, пластмассы, красители и др.

Многообразие органических веществ

Органических веществ гораздо больше, чем неорганических: на сегодняшний день органических веществ насчитывают более 100 млн, а число неорганических не превышает 500 тысяч. Это во многом определяется особенностями строения органических соединений.

Одна из причин уникальности углерода как родоначальника органических соединений была выяснена ещё в середине XIX в. Великий русский учёный Дмитрий Иванович Менделеев в учебнике «Основы химии» писал: «Углерод встречается в природе как в свободном, так и в соединительном состоянии, в весьма различных формах и видах… Способность атомов углерода соединяться между собой и давать сложные частицы проявляется во всех углеродистых соединениях… Ни в одном из элементов… способности к усложнению не развито в такой степени, как в углероде… Ни одна пара элементов не даёт столь много соединений, как углерод с водородом».

Выдающуюся роль в решении вопроса о строении органических соединений сыграл русский химик А. М. Бутлеров. Об этом пойдёт речь в следующем конспекте.

Основные выводы по теме конспекта:

1. Раздел химии, изучающий строение, свойства, превращения, способы получения и области применения органических веществ, называют органической химией.
2. Органическая химия представляет собой химию углеводородов и их производных, т. е. продуктов замещения атомов водорода в молекулах углеводородов на другие атомы или группы атомов.
3. Различают органические вещества природного, искусственного и синтетического происхождения.

Конспект урока по химии «Предмет органической химии». В учебных целях использованы цитаты из пособия «Химия. 10 класс : учеб, для общеобразоват. организаций : базовый уровень / О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов, С. А. Сладков. — М. : Просвещение». Выберите дальнейшее действие:

• Вернуться к Списку конспектов по химии
• Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по химии
• Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по химии