Organická hmota. Organické třídy

Existuje několik definic toho, jaké jsou organické látky, jak se liší od jiné skupiny sloučenin - anorganické. Jedno z nejběžnějších vysvětlení pochází z názvu "uhlovodíky". Vskutku, základem všech organických molekul jsou řetězce atomů uhlíku spojené s vodíkem. Existují další prvky, které se nazývají organogenní.

Organická chemie před objevením močoviny

Lidé již dlouho používali mnoho přírodních látek a minerálů: síru, zlato, železo a měděnou rudu, sůl. Po celou dobu existence vědy - od starověku až do první poloviny 19. století - vědci nemohli dokázat spojení mezi živou a neživou přírodou na úrovni mikroskopické struktury (atomů, molekul). Předpokládalo se, že organické látky dluží jejich vzhled mýtické životní síle - vitalismu. Byl tam mýtus o možnosti zvednout muže "homunculus". K tomu bylo nutné dát do odpadu různé odpadní produkty, počkat určitou dobu, dokud nevznikne životní síla.

Drtivá rána pro vitalismus se zabývala dílem Wellera, který syntetizoval organickou látku močovinu z anorganických složek. Takže bylo dokázáno, že neexistuje žádná vitalita, příroda je jedna, organismy a anorganické sloučeniny jsou tvořeny atomy stejných prvků. Složení močoviny bylo známo ještě před prací Weller, studium této sloučeniny nebylo v těchto letech těžké. Pozoruhodná byla skutečnost, že byla získána látka charakteristická pro metabolismus, mimo tělo zvířete nebo osoby.

Teorie A. M. Butlerov

Úloha ruské školy chemiků při formování vědy o studiu organické hmoty je skvělá. Názvy Butlerov, Markovnikov, Zelinský, Lebeděv souvisí s celou dobou ve vývoji organické syntézy. Zakladatelem teorie struktury sloučenin je A. M. Butlerov. Slavný chemik v 60. letech 19. století vysvětloval složení organických látek, příčiny rozmanitosti jejich struktury, odhalil vztah, který existuje mezi složením, strukturou a vlastnostmi látek.

Na základě zjištění Butlerova bylo možné nejen systematizovat znalosti o již existujících organických sloučeninách. Nyní je možné předvídat vlastnosti látek, které dosud nejsou známé vědou, vytvářet technologické schémata pro jejich výrobu v průmyslových podmínkách. Mnoho myšlenek vedoucích organických chemiků dnes je plně realizováno.

Na základě koksu, uhlí, Zemní plyn a ropné suroviny v průmyslu obdrží mnoho typů výrobků. Hromadná výroba umělých a syntetických materiálů, které se používají ve všech sférách života, byla zavedena do provozu. Film, školní pero, detaily o vozidle - pokud pokračujete v seznamu všeho, co vám dává organická syntéza, ukazuje se, že je velmi dlouhá.

Organická hmota

Podobnost elementární kompozice je charakteristická pro všechny známé látky, ale stále existují rozlišovací znaky. Přestože v neživé přírodě neexistuje jediný chemický prvek, který by nebyl ve složení organismů. Bodem je počet různých atomů. Organické látky sestávají převážně z uhlíku, vodíku, kyslíku, dusíku. Tyto chemické prvky jsou organogenní. Porovnejme jejich procento v živé buňce:

• kyslík - asi 70%;
• uhlík - až 18%;
• vodík je asi 10%;
• dusík - 2%.

Uvedené prvky a organické látky buňky jako celek tvoří přibližně 98% celkové hmotnosti živého organismu. Atomy fosforu, síry, sodíku, draslíku, železa a chloru obsahují několik desetin procent. Ještě méně chrómu, boru, lithia, kobaltu. Všechny prvky podle počtu a hodnoty pro živé bytosti byly spojeny do skupin: makro- a mikroelementy. Jejich význam je určen nejen množstvím, ale také vlivem na funkce.

Je zřejmé, že obsah živých organismů uhlíkových atomů daleko přesahuje okolní těla neživé povahy, například půdy. Tato skutečnost byla jedním z rozhodujících faktorů při vzniku názvu celé skupiny látek. Ale nejprve se mnoho sloučenin obsahujících uhlík nazývalo "organickou hmotou". Buňky obsahují hlavní skupiny takových sloučenin a jejich derivátů. Mezi anorganickou povahou a organickými sloučeninami není jasná hranice. Vědci vyvinuli kritéria, na jejichž základě jsou látky zařazovány do různých tříd. Počet nově syntetizovaných organických sloučenin rostl v posledních desetiletích bezprecedentně. Jejich celkový počet dosahuje několika milionů (podle různých zdrojů, od 7 do 10 milionů).

Voda + organická hmota je základem života na Zemi.

Živé buňky obsahují nejběžnější a tajemnou látku na naší planetě - vodu. Jedná se o anorganickou sloučeninu jednoho atomu kyslíku a dvou atomů vodíku (organogenních prvků). Obsah vody v těle dospělého člověka je přibližně 65%, ale s věkem se počet nádherných molekul H ₂ O v tkáních snižuje. Ztráta kožního turgoru a dalších změn souvisejících s věkem je s tím spojena.

Voda je médium, ve kterém se v těle vyskytují všechny nejkomplexnější biochemické reakce. Ve srovnání s továrnami a rostlinami probíhají procesy v lidských buňkách v "mírných" podmínkách: při teplotě pouhých 36,6 ° C, i když by výroba stejných látek měla být zahřátá na 100 stupňů nebo více. Tajemství účinnosti těla jako "živého stroje" - přítomnost biologických katalyzátorů. Tato skupina obsahuje enzymy. Formule organických látek této třídy jsou velmi složité, obsahují vitamíny, atomy kovů a další částice (koenzymy).

Voda se podílí na rozpadu buněčných organických sloučenin. Tento proces se nazývá "hydrolýza", což znamená "rozklad vody". Veškeré potravinářské látky vstupující do živých organismů jsou rozděleny na jejich části, z nichž jsou podobně jako cihly vybudovány vlastní molekuly organických látek.

Uhlovodíky

Existuje rozdělení na limitní a nenasycené třídy organických látek. První jsou tvořeny řetězci atomů uhlíku spojených jednoduchými vazbami sigma. V molekulách druhé molekuly existuje dvojitá vazba sestávající z jednoho "sigma" a jednoho "pi" -linku. Existuje také trojnásobná vazba (jedna "sigma" - a dvě "pi" - spojení). Limitní uhlovodíky jsou nasycené a nenasycené - nenasycené. To znamená, že v nich jsou nevázné vazby atomů uhlíku vyčerpány nebo nasyceny přidáním vodíku.

Limitní uhlovodíky zahrnují alkány; Nejdůležitějšími představiteli této třídy jsou methan, ethan, propan a další plynné a kapalné uhlovodíky. Jsou součástí zemního plynu, oleje. Některá pole zemního plynu obsahují až 95% methanu. Olej se zpracovává praskáním (štěpením). Tato směs uhlovodíků je rozdělena do frakcí lehkých plynů, středních (kapalných), těžkých (topný olej, dehet).

U různých tříd uhlovodíkových sloučenin je charakteristická určitá struktura "skeletu", skupina souvisejících funkčních skupin. Proto je obvyklé mluvit o homologii nebo podobnosti látek téže třídy mezi sebou.

Zvažte některé vzorce organických látek - uhlovodíky (HC).

• První tři zástupci nasycených uhlovodíků: CH ₄ - methan, C ₂ H ₆ - ethan, C ₃ H ₈ - propan.
• Začátek homologní řady nenasycených uhlovodíků s jednou dvojitou vazbou: C ₂ H ₄ - ethen, C ₃ H - propen, C ₄ H ₈ - buten.
• Nenasycené uhlovodíky s jednou trojitou vazbou: C ₂ H ₂ - ethin (acetylen), C ₃ H ₆ - propin, C ₄ H ₈ - butin.

Spalování a oxidace - vlastnosti uhlovodíků

Během spalování organické hmoty, která patří do skupiny uhlovodíků, mezi reakčními produkty patří oxid uhličitý a voda. Toto vytváří teplo uložené v chemických vazbách molekul. Stejný výsledek lze dosáhnout spálením dřeva, zbytky rostlin. Energie organických látek - zemní plyn, rašelina, ropa, ropná břidlice - se již dlouho používá k vytápění bytových a průmyslových prostor.

V posledních letech bylo považováno za nevhodné vynaložit vyčerpané zásoby ropy a plynu na vytápění. Je mnohem důležitější používat je jako suroviny pro chemický průmysl. Byly vyvinuty alternativní typy paliv, energetické zdroje - biopaliva, větrné motory, přílivová energie.

Oxidace uhlovodíků vytváří nové organické látky - zástupce jiných tříd (aldehydy, ketony, alkoholy, karboxylové kyseliny). Například velké množství acetylenu jde na výrobu kyseliny octové. Část tohoto reakčního produktu se následně spotřebuje k výrobě syntetických vláken. Kyselinový roztok (9% a 6%) je v každém domě - to je obyčejný ocet. Oxidace organických látek je základem pro získání velmi velkého množství sloučenin průmyslového, zemědělského, lékařského významu.

Aromatické uhlovodíky

Aromaticita v organických molekulách je přítomnost jednoho nebo více benzenových jader. Řetěz se 6 atomy uhlíku se uzavře v kruhu, v něm se objevuje konjugovaná vazba, proto vlastnosti takových uhlovodíků nejsou podobné jako jiné uhlovodíky.

Aromatické uhlovodíky (nebo arény) mají velký praktický význam. Mnoho z nich je široce používáno: benzen, toluen, xylen. Používají se jako rozpouštědla a suroviny pro výrobu léků, barviv, pryže, pryže a dalších produktů organické syntézy.

Oxygenované sloučeniny

Jako součást velké skupiny organických látek jsou atomy kyslíku. Patří k nejaktivnější části molekuly, její funkční skupině. Alkoholy obsahují jednu nebo více hydroxylových částic -OH. Příklady alkoholy: methanol, ethanol, glycerin. V karboxylových kyselinách je další funkční částice - karboxyl (-COOH).

Dalšími organickými sloučeninami obsahujícími kyslík jsou aldehydy a ketony. Karboxylové kyseliny, alkoholy a aldehydy ve velkém množství jsou přítomny v složení různých orgánů rostlin. Mohou být zdrojem přírodních produktů (kyselina octová, ethylalkohol, mentol).

Tuky jsou sloučeniny karboxylových kyselin a glycerin triatomového alkoholu. Kromě alkoholů a kyselin lineární struktury existují organické sloučeniny s benzenovým kruhem a funkční skupinou. Příklady aromatických alkoholů: fenol, toluen.

Sacharidy

Nejdůležitějšími organickými látkami v těle, které tvoří buňky, jsou proteiny, enzymy, nukleové kyseliny, sacharidy a tuky (lipidy). Jednoduché sacharidy - monosacharidy - se nacházejí v buňkách ve formě ribózy, deoxyribózy, fruktózy a glukózy. Poslední sacharid na tomto krátkém seznamu je hlavní látkou metabolismu v buňkách. Ribóza a deoxyribóza jsou komponenty ribonukleových a deoxyribonukleových kyselin (RNA a DNA).

Rozdělení molekul glukózy uvolňuje energii nezbytnou pro životně důležitou aktivitu. Za prvé, je uložen ve formě nějaké energie pereonschika - adenosintrifosfát (ATP). Tato látka je transportována krví, dodává se do tkání a buněk. Se sekvenčním štěpením tří zbytků z adenosinu kyselina fosforečná energie je uvolněna.

Tuk

Lipidy jsou látky živých organismů se specifickými vlastnostmi. Neuvolávají se ve vodě, jsou hydrofobní částice. Semena a plody některých rostlin, nervové tkáně, játra, ledviny, krev zvířat a lidí jsou obzvláště bohaté na látky této třídy.

Kůže lidí a zvířat obsahuje mnoho malých mazových žláz. Vylučovaná těmito látkami je vystavena na povrchu těla, mazá, chrání před ztrátou vlhkosti a pronikáním mikrobů. Vrstva podkožní tukové tkáně chrání vnitřní orgány před poškozením, slouží jako rezervní látka.

Squirrels

Bílkoviny tvoří více než polovinu všech organických látek v buňce, v některých tkáních jejich obsah dosahuje 80%. U všech typů proteinů charakteristické vysokou molekulovou hmotností je přítomnost primárních, sekundárních, terciárních a kvartérních struktur. Při zahřátí se zničí - dochází k denaturaci. Primární struktura je obrovský řetězec aminokyselin pro mikrosvět. Pod působením speciálních enzymů v trávicím systému zvířat a lidí se proteinová makromolekula rozkládá na své části. Vstupují do buněk, kde probíhá syntéza organických látek, dalších proteinů specifických pro každou živou bytost.

Enzymy a jejich role

Reakce v buňce probíhají rychlostí, kterou je těžké dosáhnout za výrobních podmínek, a to díky katalyzátorům - enzymům. Existují enzymy, které působí pouze na proteiny - lipázy. Hydrolýza škrobu probíhá za účasti amylázy. Lipáza je nezbytná pro rozklad na tukové složky. Procesy s účinkem enzymů ve všech živých organismech. Pokud člověk nemá v buňkách žádný enzym, pak to ovlivňuje metabolismus obecně na zdraví.

Nukleové kyseliny

Látky, které byly poprvé objeveny a izolovány z jader buněk, mají funkci přenosu dědičných vlastností. Hlavní množství DNA je obsaženo v chromozomech a molekuly RNA se nacházejí v cytoplazmě. Když je DNA duplikována (duplikována), je možné předávat dědičnou informaci k zárodečným buňkám - gamétám. Když se sloučí, nový organismus obdrží od rodičů genetický materiál.