Органические вещества

Органические вещества — класс химических соединений, в состав которых входит углерод (за исключением карбидов, карбонатов, оксидов углерода и углеродосодержащих газов).

Название «органические соединения» появилось на ранней стадии развития химии и говорит само за себя — ученые той эпохи считали, что живые существа состоят из особых органических соединений.

Основные классы соединений биологического происхождения — белки, липиды, углеводы — содержат, помимо углерода, преимущественно водород, азот, кислород и серу. Именно поэтому, несмотря на то, что элементами, составляющими органические соединения, помимо углерода, могут быть практически любые элементы, «классические» органические соединения содержат прежде всего водород, кислород, азот и серу.

Соединения углерода с другими элементами составляют особый класс органических соединений — элементорганические соединения. Металлорганические соединения содержат связь металл-углерод и составляют обширный подкласс элементорганических соединений.

Количество известных органических соединений давно перевалило за 10 млн; таким образом, органические соединения — самый обширный класс химических соединений. Многообразие органических соединений связано с уникальным свойством углерода образовывать цепочки из атомов углерода, что в свою очередь обусловлено высокой стабильностью (т. е. энергией) углерод-углеродной связи. Связь углерод-углерод может быть как одинарной, так и кратной: двойной, тройной. При увеличении кратности углерод-углеродной связи возрастает её энергия, т. е. стабильность, а длина уменьшается. Высокая валентность углерода — 4, а также возможность образовывать кратные связи, позволяет образовывать структуры различной размерности (линейные, плоские, объёмные).

Существует несколько важных свойств, которые выделяют органические соединения в отдельный ни на что не похожий класс химических соединений.

1. Различная топология образования связей между атомами, образующими органические соединения (прежде всего атомами углерода), приводит к появлению соединений, имеющих один и тот же состав и молекулярную массу, но обладающих различными физико-химическими свойствами — изомеров. Данное явление носит название изомерии.
2. Явление гомологии — существования рядов органических соединений, в которых формула любых двух соседей ряда (гомологов) отличается на одну и ту же группу (чаще всего CH₂). Целый ряд физико-химических свойств в первом приближении изменяется симбатно по ходу гомологического ряда. Это важное свойство используется в материаловедении при поиске веществ с заранее заданными свойствами.

Органическая номенклатура

Органическая номенклатура — система классификации и наименований органических веществ

== Классификация органических соединений == построена на важном принципе, согласно которому физические и химические свойства органического соединения в первом приближении определяются двумя основными критериями — строением углеродного скелета соединения и его функциональными группами. В соответствии с этими критериями построена классификация органических соединений.

Алифатические соединения

Алифатические соединения — органические вещества, не содержащие в структуре ароматических систем.

Углеводороды — Алканы — Алкены — Диены, или алкадиены — Алкины — Галогеналканы — Спирты — Меркаптаны — Простые эфиры — Альдегиды — Кетоны — Карбоновые кислоты — Сложные эфиры — Углеводы, или сахара — Алициклические соединения — Амиды — Амины — Липиды — Нитрилы

Ароматические соединения

Ароматические соединения — органические вещества, в структуру которых входит одна (или более) ароматическая циклическая система (см. ароматика)

Бензол-Толуол-Ксилол-Анилин-Фенол-Ацетофенон-Бензонитрил- Галогенарены-Нафталин-Антрацен-Фенантрен-Бензпирен-Коронен-Азулен-Бифенил-Ионол.

Гетероциклические соединения

Гетероциклические соединения — вещества, в молекулярной структуре которых присутствует хотя бы один цикл с одним (или несколькими) гетероатомом

Пиридин-Пиррол-Тиофен-Фуран-Имидазол

Полимеры

Полимеры представляют собой особый вид веществ, также известный как высокомолекулярные соединения. В их структуру обычно входят многочисленные сегменты меньшего размера. Эти сегменты могут быть идентичны, тогда речь идет о гомополимере. Полимеры относятся к макромолекулам, классу веществ, состоящих из молекул очень большого размера. Полимеры могут быть органическими (полиэтилен, полипропилен, плексиглас и т. д.) или неорганическими (силикон); синтетическими (поливинилхлорид), или природными (целлюлоза, крахмал).

Структурный анализ органических веществ

В настоящее время существует несколько методов характеристики органических соединений. Кристаллография (рентгеноструктурный анализ) — наиболее точный метод, требующий, однако, наличия высококачественного кристалла достаточного размера для получения высокого разрешения. Поэтому пока этот метод не используется слишком часто.

Элементный анализ — деструктивный метод, использующийся для количественного определения содержания элементов в молекуле вещества.

Инфракрасная спектроскопия (ИК): используется главным образом для доказательства наличия (или отсутствия) определенных функциональных групп.

Масс-спектрометрия: используется для определения молекулярных масс веществ и способов их фрагментации.

Спектроскопия ядерного магнитного резонанса ЯМР.

Ультрафиолетовая спектроскопия (УФ): используется для определения степени сопряжения в системе

Про другие методы смотри в разделе Аналитическая химия.

Алифатические соединения

Алифатические углеводороды

• Алканы
• Алкены
• Алкадиены
• Алкины

Функциональные алифатические соединения

• Галогеноалканы
• Спирты
• Альдегиды
• Простые эфиры
• Кетоны
• Карбоновые кислоты и их производные

Ароматические соединения

Ароматические углеводороды

• Бензол
• Толуол
• Ксилолы

Конденсированные ароматические углеводороды

• Бензпирен
• Нафталин
• Антрацен
• Фенантрен

Функциональные ароматические соединения

• Анилины
• Фенолы

Гетероциклические соединения

Пятичленные ароматические гетероциклы с одним гетероатомом

• Пиррол
• Фуран
• Тиофен
• Селенофен

Пятичленные ароматические гетероциклы с количеством гетероатомов более одного:

Важнейшие представители:

• Имидазол
• Пиразол
• Оксазол
• Изоксазол
• Тиазол
• Триазол

Шестичленные ароматические гетероциклы:

• Пиридин
• Пиримидин

Конденсированные ароматические гетероциклы:

• Пурин
• Индол