Что такое органические вещества. Органические вещества их характеристика и классификация

Содержание

Классификация органических соединений — Студопедия

Что такое органические вещества. Органические вещества их характеристика и классификация

Цель лекции: знакомство с классификацией и номенклатурой органических соединений

План:

1. Предмет и задачи органической химии. Значение её для фармации.

2. Классификация органических соединений.

3. Принципы тривиальной и рациональной номенклатуры.

4. Принципы номенклатуры ИЮПАК.

Предмет и задачи органической химии.

Органическая химия – это раздел химии, посвященный изучению строения, способов синтеза и химических превращений углеводородов и их функциональных производных.

Термин «органическая химия » впервые ввел шведский химик Йенс Якоб Берцеллиус в 1807 г.

Благодаря особенностям своего строения органические вещества очень многочисленны. Сегодня их число достигает 10 млн.

В настоящее время состояние органической химии таково, что позволяет научно спланировать и осуществить синтез любых сложных молекул (белков, витаминов, ферментов, лекарственных препаратов и т. д.).

Органическая химия тесно связана с фармацией.

Она позволяет осуществлять выделение индивидуальных лекарственных веществ из растительного и животного сырья, синтезирует и проводит очистку лекарственного сырья, определяет структуру вещества и механизм химического действия, позволяет определять подлинность того или иного лекарственного препарата. Достаточно сказать, что 95 % лекарственных средств имеют органическую природу.

Классификация органических соединений

В классификации принимаются за основу два важнейших признака: строение углеродного скелета и наличие в молекуле функциональных групп.

По строению углеродного скелета органические. соединения делятся на три большие группы.

I Ациклические (алифатические) соединения, имеющие открытую углеродную цепь как неразветвлённую, так и разветвлённую.

К ним относятся:

Алканы СН3 – СН2 – СН2 – СН3

Алкены СН = СН – СН2 – СН3

Алкины СН = С – СН2 – СН3

Алкадиены СН2 = СН – СН = СН2

II Циклические соединения, которые в свою очередь делятся на карбоциклические и гетероциклические.

Карбоциклические соединения- это соединения в которых углеродная цепь замкнута в цикл (кольцо). Они в свою очередь подразделяются на алициклические и ароматические. Примером алициклических углеводородов является циклогексан, а ароматических – бензол.

Циклогексан Бензол

Гетероциклические соединения (от греческого heteros – другой), содержащие в цикле не только атомы углерода, но и атомы других элементов, чаще всего азота, кислорода, серы. Например:

Родоначальными соединениями в органической химии признаны углеводороды, состоящие только из атомов углерода и водорода. Разнообразные органические соединения можно рассматривать как производные углеводородов, полученные введением в них функциональных групп.

Функциональной группой называют структурный фрагмент молекулы, характерный для данного класса органических соединений и определяющий его химические свойства.

Например, свойства спиртов определяются наличием гидроксогруппы (– ОН), свойства аминов – аминогруппы (– NH2), карбоновых кислот наличием в молекуле карбоксильной группы (- СООН) и так далее.

Таблица 1. Основные классы органических соединений

Название класса органического соединенияОбщая формулаНазвание функциональной группы
ГалогенопроизвоныеСН3 – Сlгалоген
СпиртыСН3 – ОНгидроксильная
ФенолыС6Н5ОНгидроксильная
Простые эфирыСН3 – О – СН3алкоксильная
АминыСН3 – NH2аминогруппа
НитросоединенияСН3 – NО2нитрогруппа
АльдегидыСН3 – С=О Нальдегидная
КетоныСН3 – С – Окарбонильная
Карбоновые кислотыСН3 – СООНкарбоксильная

Такая классификация важна потому, что функциональные группы во многом определяют химические свойства данного класса соединений.

Если соединения содержат несколько функциональных групп и они одинаковые, то такие соединения называют полифункциональными (СН2ОН – СНОН – СН2ОН – глицерин), если молекула содержит разные функциональные группы, то это гетерофункциональное соединение (СН3 – СН(ОН) СООН– молочная кислота). Гетерофункциональные соединения можно сразу отнести к нескольким классам соединений.

Источник: https://studopedia.ru/12_121887_klassifikatsiya-organicheskih-soedineniy.html

Органические вещества – классификация, строение и свойства

Что такое органические вещества. Органические вещества их характеристика и классификация

Определение органических веществ записано в учебнике химии, но не каждый может его дословно воспроизвести. А зря, ведь органические вещества составляют большинство из известных веществ в природе. На сегодняшний день таких соединений наука насчитывает свыше 20 миллионов.

Имеются в виду не только образующие биологические организмы (в клетке их около трети по массе). Целые государства существуют за счет продажи продуктов предположительно органического происхождения (нефть, природный газ). Последние во многом определяют энергетическую составляющую мирового производства. Плюс залежи каменного угля.

Огромно значение данные вещества имеют в химической индустрии. Например, без кокса невозможна выплавка ферроуглеродных сплавов.

Что такое органические вещества

Это все углеродосодержащие соединения. Примеры и характеристика органических веществ приведены ниже. 


Не входят в «братство»:

  • карбиды;
  • соли угольной кислоты;
  • отдельные оксиды;
  • роданиды;
  • цианиды.

Многообразие группы объясняется необычными свойствами «прародителя» C:

  • образует цепи, в том числе замкнутые;
  • поддерживает одинарные и больше связи;
  • прочно связывается с большинством элементов;
  • обладает способностью синтезировать изомеры. Соединения с изменчивой топологией. То есть идентичные по составу и массе молекулы, отличные в структуре;
  • гомология – добавление группы CH2.

Классификация органических веществ

Разделяют по особенностям углеродной цепи и функциональным группам. Ниже дано описание и приведены структурные формулы органических веществ по классам.

По углеродному скелету

Под ациклическими и циклическими понимают незамкнутую или замкнутую углеродную связь соответственно.

Как видно, представители могут иметь разветвленное строение. Имеет значение количество взаимосвязей углеродной основы. Включают спирты, кетоны, кислоты и подобные. 

Из интересных веществ – ацетон, метанол, искусственное топливо (бензин), уксусная кислота.

В карбоциклическом кольце не попадаются чужеродные атомы. Только углерод. Из представителей получают пигменты (окрашивающие препараты), синтезируют смолы и пластики.

В гетероциклических кольцах имеют место вкрапления кислорода, азота, серы и не только. Применяют для производства красителей, лекарственных препаратов, пластиков.

По группам

Органические вещества или углеводороды, как следует из термина, содержат исключительно C и H. Разнообразие вносят функциональные группы с отличными атомами.

Спирты подразделяют на одно- и многоатомные. В зависимости от числа групп –OH. В фенолах группа присоединена к ароматическому кольцу.

Одноатомные спирты используют для пищевой и химической промышленности.

Этиленгликоль применяют для получения искусственных волокон и незамерзающих жидкостей (антифризов).

Глицерин – для лекарственных средств, парфюмерии, легкой промышленности и взрывчатых веществ.

Фенолы аналогично подразделяют на одно-, двух- и многоатомные. Собственно, фенол, типичный представитель, важен в синтезе смол, а как антисептик используется в медицинской отрасли.

Альдегиды и кетоны используют как сырье для синтеза смол, полимеров, медикаментов, дезинфицирующих препаратов, консервантов. Высшие – для одеколонов и духов. Ацетон – универсальный растворитель.

Карбоновые кислоты классифицируются по числу карбоксильных групп. Применяются в легкой и пищевой промышленности (добавки), в парфюмерии, для органического синтеза.

Нитросоединения, содержащие азот органику – являются потенциально взрывчатыми веществами. А отдельные – не потенциально. Для чего нужны и так понятно. Пример – тринитротолуол. Он же тротил.

Амины – органоаммиачные соединения. Большинство ядовито, некоторые канцерогенны. Характерный представитель – анилин. Участвуют в изготовлении смол, пигментов, клеящих средств, искусственных волокон. Также нужны для изготовления пестицидов, гербицидов, удобрений, медицинских препаратов (уротропин).

Галогенопроизводные, содержащие хлор (фреоны), ранее использовались в качестве хладагента в морозильном оборудовании. Но из-за вреда озоновому слою не рекомендуются.

Химикаты в индустрии являются растворителями, сырьем для инсектицидов и т. п. Жутковатый представитель семейства, синильная кислота – не только ингредиент боевых отравляющих веществ. Без нее затруднительна добыча драгоценных металлов и покрытие ими поверхностей.

То, из чего состоят все организмы. От высших животных до микроводорослей.

Белки

Объединенные пептидной связью α-аминокислоты. 

Посмотрим, какими свойствами они обладают, и какие функции выполняют:

  • обеспечивают рост клеток;
  • составляют энзимы и отдельные гормоны;
  • поддерживают наличие антител для иммунитета, свертываемость крови;
  • отвечают за перемещение необходимых для жизнедеятельности веществ;
  • белки-ферменты ускоряют биохимические взаимодействия.

Часть поставляется с пищей, остальные производится организмом.

Липиды

Делят на простые (жирные кислоты + глицерин) и сложные (с высокомолекулярными кислотами).

Характеристика:

  • действующие и резервируемое питание (1 г – 39 кДж);
  • поддерживают рост клеточных перегородок;
  • смягчение ударов;
  • термоизоляция;
  • участвуют в гормональной регуляции;
  • при окислении выделяют воду;
  • растворяя, переводят витамины в усваиваемую форму.

Углеводы

Простые и сложные сахара.

Кратко охарактеризуем:

  • основное питание клетки (1 г – 18 кДж);
  • материал оболочки клетки;
  • запас энергии;
  • некоторые не позволяют крови свертываться в сосудах.

Человек состоит из органических веществ и окружен ими. Скорее можно перечислить неорганических соседей: стекло, металл да керамика.

Даже электроника постепенно переходит на органику. Без нее немыслимы сельское хозяйство, фармацевтика. Великая наука – органическая химия.

Источник: https://nauka.club/khimiya/organicheskie-veshchestva.html

Органические кислоты – свойства, содержание в продуктах питания

Что такое органические вещества. Органические вещества их характеристика и классификация

Кислоты, их свойства и роль мы изучали в школьном курсе химии. Основной акцент учитель ставил на органические кислоты (organicum acidum).

И не только потому, что они обладают довольно сложным строением и не простой классификацией. Интересно их разнообразие в природе, яркие названия, возможность сложных превращений, роль в организме.

Насколько важен этот класс соединений и стоит ли недооценивать их значение?

Классификация

Неорганические кислоты содержат в своем составе протон Н+, который и определяет их кислотные свойства. Органические устроены по-другому, в их составе находится карбоксильная группа  –СООН.

В органической химии их называют карбоновыми кислотами с общей формулой  R-COOH, где R – это углеводородный радикал (лат. «carbo» – уголь и греч. «oxys» – кислый).

По сравнению со своими неорганическими «собратьями» они проявляют более слабые кислотные свойства.

Органические кислоты – это соединения, которые отличаются по числу карбоксильных групп. Они бывают одноосновными и многоосновными.

Исходя из строения углеродного радикала все organicum acidum подразделяют на:

  • алифатические с нормальной или разветвленной радикальной цепочкой (уксусная);
  • ароматические, где радикал замкнут в круг (фталевая, бензойная);
  • ациклические с прямой цепью и двумя карбоксигруппами (щавелевая, янтарная).

За счет карбоксильной группы происходит химическое взаимодействие с другими веществами. Водородные связи между молекулами определяют их физические свойства: это кислые жидкости, хорошо растворимые в воде и спиртах.

С ростом молекулярной массы их растворимость снижается. Среди organicum acidum встречаются летучие соединения с характерным, резким запахом. Например, уксусная, пропионовая, масляная легко испаряются при обычных условиях.

Остальные кислоты не летучи.

Этот класс соединений богат и разнообразен. В группе organicum acidum есть представители с разветвленной и циклической цепью. Они различаются по количеству групп –СООН (ди-, три-, тетро- кислоты). В их состав могут входить разные функциональные группы –ОН, -СО, -NH2.

Такое множество соединений с разной структурной формулой с трудом поддается классификации. Свойства зависят от строения конкретной органической кислоты. Обычно используют их тривиальные (исторически сложившиеся) названия. «На слуху» винная, валериановая, молочная, уксусная, яблочная и другие знакомые многим кислоты.

Эта группа веществ входит в состав живых организмов: они включены в обменные реакции и общий метаболизм. Представители класса встречаются в природных водах, а значит – задействованы в общем круговороте веществ. Органические кислоты, список которых значителен, оказывают существенное влияние и на здоровье человека.

Алифатические organicum acidum, содержащие более шести атомов углерода в углеводородном радикале, получили название жирных кислот. Такое наименование обосновано: они входят в состав природных жиров и масел в виде сложных эфиров.

Полезные свойства органических кислот и их влияние на организм

Класс «кислых» соединений играет основную роль в регуляции кислотно-щелочного баланса в организме. Это важный показатель, который определяет рН внутренней среды, улучшает поступление питательных веществ в кровь, выводит отработанные продукты в виде шлаков.

Благодаря щелочной среде, в организме лучше функционирует иммунная система, продуктивно работают штаммы бактерий в кишечнике, активнее протекают химические реакции. Закисление внутренней среды нарушает процессы жизнедеятельности организма и приводит к различным заболеваниям. Для сохранения кислотно-щелочного равновесия   оrganicum acidum незаменимы. Благодаря этим соединениям:

  • улучшается перистальтика кишечника;
  • нормализуется стул;
  • медленнее развиваются гнилостные бактерии;
  • улучшается выделение желудочного сока.

Органические кислоты поддерживают уровень рН в пределах 7,4 (щелочная среда). Они создают оптимальные условия для работы пищеварительного тракта, способствуя нормальному перевариванию пищи.

Продукты, богатые органическими кислотами

Овощи —  не такой богатый источник organicum acidum: в среднем их содержание в 100 г съедобной части не больше 0,1 – 0,3 г. Этот показатель высокий у ревеня (1 г), значителен в грунтовых томатах (0,8 г) и щавеле (0,7 г). Больше всего этот класс соединений представлен в ягодах и фруктах.

Таблица « органических кислот в некоторых ягодах, фруктах, кисломолочных продуктах»

№название кислотысодержание на 100 г продукта
1.лимон5,7 г
2.клюква3,1 г
3.красная смородина2,5 г
4.черная смородина2,3 г
5.рябина садовая2,2 г
6.вишня, гранат, мандарины, грейпфрут, земляника, рябина черноплодная1,9 г
7.ананас, персики, виноград, алыча, айва1 г
8.молоко и кисломолочные продукты0,5 г

Благодаря их большому количеству в ягодах и фруктах они получили название фруктовых кислот. Каждая из них отличается по вкусу, который может быть терпким, кислым или вяжущим. Например, винная обладает терпко-кислым, слегка резковатым вкусом, а лимонная дарит приятную кислинку.

В пищевой промышленности organicum acidum  используют в качестве консервантов, влагоудерживающих компонентов, регуляторов кислотности, антиокислителей. Каждая их них имеет свой код. Такое кодирование позволяет определить, какое соединение введено в состав продукта. Например:

  • Е236 – муравьиная;
  • Е296 – яблочная;
  • Е326-327 – молочная;
  • Е331-333 – лимонная;
  • Е363 – янтарная.

Не все органические кислоты должны поступать извне, часть из них организм способен вырабатывать самостоятельно.

Суточная норма

В некоторых литературных источниках усредняют норму потребления до 2 г в сутки. Но такой показатель расплывчатый и условный. Каждая organicum acidum играет определенную роль в организме, поэтому необходимость в них значительно отличается. В зависимости от конкретной кислоты «разбег» в потреблении составляет от 0,3 до 70 г в сутки.

Признаки избытка органических кислот в организме

При состоянии хронической усталости, недостатке витаминов, пониженного выделения желудочного сока стоит ввести в рацион больше ягод и фруктов. Но необходимо соблюдать баланс: избыток organicum acidum не идет на пользу организму. При переизбытке наблюдаются следующие нежелательные процессы:

  • сгущение крови;
  • проблемы с работой ЖКТ;
  • нарушение деятельности почек;
  • болезни суставов.

И самое опасное — смещение кислотно-щелочного равновесия, которое так важно для нормальной жизнедеятельности в целом.

Недостаток органических кислот в организме

В некоторых случаях потребление organicum acidum стоит сократить. Это связано с заболеваниями печени и почек, высокой кислотностью желудочного сока. Но нельзя «сводить на нет» потребление кислых продуктов. При их нехватке наблюдается:

  • развитие авитаминоза;
  • плохое усвоение пищи;
  • не полное усвоение минералов;
  • слабая выносливость организма;
  • снижение тонуса скелетной мускулатуры и спазмы в мышцах;
  • хроническая усталость и недомогание;
  • частые головные боли;
  • плохое состояние кожи и волос.

Органические кислоты благотворно влияют на внешний облик. При их нормальном поступлении кожа, волосы и ногти выглядят ухоженными. Например, аскорбинка придает коже здоровый вид и сияние. А янтарная кислота улучшает состояние волос и тургор кожи. Но при этом не стоит забывать, что на внешность также влияют другие соединения и факторы среды.

Усвоение органических кислот зависит от продуктов питания, с которыми их потребляют. Они хорошо сочетаются с хлебобулочными изделиями из твердых сортов пшеницы, с растительными маслами первого отжима. При курении кислоты превращаются в никотиновые составляющие, что наносит существенный вред здоровью.

Органические кислоты входят в состав натуральных продуктов, их искусственно вводят в состав пищевых изделий, некоторые из них – представители «царства витаминов». Кроме того, организм способен вырабатывать часть кислот самостоятельно.

При правильном питании и полноценной физической нагрузке человек получает их в достаточном количестве.

Но на содержание organicum acidum в продуктах питания все же стоит обратить внимание: нормальный кислотно-щелочной баланс – гарантия здоровья.

Источник: https://vitaminic.ru/nutrienty/organicheskie-kisloty

Классификация органических соединений

Что такое органические вещества. Органические вещества их характеристика и классификация

Классификацию органических веществ определяют строение углеродной цепи (углеродного скелета) и наличие и особенности строения функциональных групп.

Углеродный скелетэто последовательность соединенных между собой атомов углерода в органической молекуле.
Функциональная группа – это атом или группа атомов, которая определяет принадлежность молекулы к определенному классу органических веществ и химические свойства, соответствующие данному классу веществ.
Классификация органических веществ по составу
УглеводородыКислородсодержащие веществаАзотсодержащие вещества
Состоят из атомов углерода и водородаСодержат также атомы кислородаСодержат также атомы азота

Углеводороды

Углеводороды– это вещества, состав которых отражается формулой СхНу, то есть в их составе только атомы углерода и водорода.

В зависимости от типа связей между атомами С, они делятся на предельные или насыщенные (все связи одинарные) и непредельные (ненасыщенные)  — в молекуле присутствуют двойные и тройные связи.

Кроме того, углеводороды делятся на циклические (углеродная цепь образует кольцо) и ациклические или алифатические (углеродная цепь не замкнута в кольцо).

Углеводороды
Предельные (содержат только одинарные связи)Непредельные (содержат двойные или тройные связи между атомами углерода)
АлканыЦиклоалканыАлкеныАлкадиеныАлкиныАроматические углеводороды
Углеводороды с открытой (незамкнутой)  углеродной цепьюАтомы углерода соединены в замкнутый циклОдна двойная связьДве двойные связиОдна тройная связьЦиклические углеводороды с тремя двойными связями (бензольное кольцо)
CnH2n+2CnH2nCnH2nCnH2n-2CnH2n-2CnH2n-6
ЭтанCH3-CH3ЦиклобутанЭтиленCH2=CH2ДивинилCH2=CН-СН=СH2АцетиленСН≡СНБензол
Ациклические углеводороды
С неразветвленной цепьюС разветвленной углеродной цепью
н-БутанCH3-CH2-CH2-CH3Изобутан

Кислородсодержащие органические вещества

Так как кислород имеет валентность II, он может образовать либо 2 одинарные связи, либо одну двойную. Соответственно, в органической молекуле он соединяется с водородом и углеродом.

Основные функциональные группы, содержащие кислород:

  • группа –О-Н (гидроксильная)
  • группа >С=О (карбонильная)
  • группа –СОО- (карбоксильная)
Кислородсодержащие органические вещества
Группа ОНГруппа С=ОГруппа -СОО-
ГидроксилКарбонилКарбоксил
СпиртФенолАльдегидКетонКарбоновая кислотаСложный эфир
R-OH
МетанолCH3-OHФенолАцетальдегидПропанонУксусная кислотаМетилацетат

Азотсодержащие органические вещества

Азотсодержащие вещества можно также разделить на классы по наличию определенных функциональных групп.

  • амины – содержат группы –NН2, –NH–, либо -N< ,
  • нитрилы (группа –СºN),
  • азотистые гетероциклы.

Некоторые органические вещества содержат и азот, и кислород.

К ним относятся:

  • нитросоединения –NO2
  • амиды –CONH2,
  • аминокислоты – полифункциональные соединения, которые содержат и карбоксильную группу –COOH, и аминогруппу –NH2
Азотсодержащие вещества
АминыНитрилыНитросоединенияАмидыАминокислотыГетероциклы
-NH2-NH–N

Источник: https://chemege.ru/klassy-organika/

Органические вещества – классификация, строение и свойства – Помощник для школьников Спринт-Олимпиады

Что такое органические вещества. Органические вещества их характеристика и классификация

Определение органических веществ записано в учебнике химии, но не каждый может его дословно воспроизвести. А зря, ведь органические вещества составляют большинство из известных веществ в природе. На сегодняшний день таких соединений наука насчитывает свыше 20 миллионов.

Имеются в виду не только образующие биологические организмы (в клетке их около трети по массе). Целые государства существуют за счет продажи продуктов предположительно органического происхождения (нефть, природный газ). Последние во многом определяют энергетическую составляющую мирового производства. Плюс залежи каменного угля.

Огромно значение данные вещества имеют в химической индустрии. Например, без кокса невозможна выплавка ферроуглеродных сплавов.

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.