Органическая химия что изучает: Что изучает органическая химия? – ответ на Uchi.ru

ПРЕДМЕТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Основным объектом изучения химии являются химические соединения и их превращения. Первоначально органическая химия определялась по Й. Берцелиусу[1], который дал ей это название как химии соединений, образующихся с помощью живой природы. И, хотя вскоре виталистические взгляды были опровергнуты работами немецкого химика Ф. Велера[2], термин «органическая» сохраняет силу по той простой причине, что химия соединений углерода более важна для жизни, чем химия любого другого элемента Периодической системы. Достаточно беглого перечня основных видов органических соединений, находящихся в нашем распоряжении, чтобы убедиться в правомочности этого названия: витамины, белки, сахара, жиры, антибиотики, полимеры, душистые вещества и т.д.

Органическая химия изучает соединения углерода с другими элементами, такими как водород, азот, кислород, сера, фосфор и галогены. Эти соединения называются органогенами.

В 30-х годах XIX века Л. Гмелин[3] дал определение органической химии как химии соединений углерода.

При таком определении возникает, однако, вопрос, почему же из всей сотни известных элементов именно углерод имеет такое преимущественное положение, что его соединения выделяют в самостоятельную научную дисциплину?

Прежде всего, число известных в настоящее время соединений углерода примерно в 10-20 раз больше числа соединений всех остальных элементов, образованных не углеродом. Но даже более 10 миллионов изученных в настоящее время органических соединений никак не исчерпывают безграничных возможностей конструирования органических молекул. Чем же обусловлено множество этих соединений? Этих причин несколько:

§ В органической химии чрезвычайно большое значение имеет открытое в 1830 г. Ю. Либихом[4] явление

изомерии, общее для всей химии, но получившее широкое распространение в органической химии, сущность которого состоит в том, что может существовать несколько отличных друг от друга соединений, имеющих одинаковые элементный состав и молекулярную массу, но различающихся строением молекулы.

В органической химии даже в веществах простейшего состава, образованных только из углерода и водорода, явление изомерии приводит к существованию огромного числа различных химических индивидуумов. Так, например, для нонана существует 35 изомеров, составу углеводорода C

20H₄₂ должно соответствовать 366319 различных изомеров, а составу C₃₀H₆₂ – 4111846768 углеводородов, изомерных друг другу. Любой из изомеров может быть синтезирован. Количество изомеров для любого углеводорода определяется достаточно просто, если известно число изомеров для предшественника. Явление изомерии было успешно объяснено теорией химического строения, разработанной в 60-х г.г. 19 в. А. Бутлеровым[5].

§ Вторым фактором, обеспечивающим огромное число органических соединений, служит установленное Ш. Жераром[6] явление гомологии. Оно состоит в существовании химически сходных между собой рядов веществ, состав последовательных членов которых отличается друг от друга на группу CH

2 – гомологическую разность.

§ Третий фактор – это существование изологических рядов соединений, то есть веществ, построенных из одинакового числа углеродных атомов, отличающихся между собой степенью насыщенности, например, этан C₂H₆, этилен С₂Н₄, ацетилен С₂Н₂.

§ Поразительным свойством атома углерода является его способность к образованию ковалентных связей не только друг с другом и атомами водорода, но и с такими атомами как кислород, азот, галогены, сера, фосфор и т.д. Соединяясь с этими элементами в различных комбинациях, углерод образует необычайно большое и разнообразное количество органических веществ. Это обстоятельство позволило К. Шорлеммеру[7] дать определение органической химии как химии углеводородов и их производных.

Понятно, что только количество органических веществ, хотя и огромное, не могло послужить основанием для выделения их в самостоятельную науку. Для органических соединений характерен целый ряд специфических свойств, в частности:

§ Относительная неустойчивость. Органические соединения при обычной температуре представляют собой газы, жидкости или сравнительно низкоплавкие твердые вещества. Неорганические соединения, как правило, в отличие от органических, не горят. Бóльшая часть из них либо совсем не плавятся, либо плавятся при очень высокой температуре. Органические вещества плавятся обычно до 300-400 ºС, причем температура плавления является одной из характеристик соединения и степени его чистоты.

§ Сложность строения. «Архитектура» некоторых органических соединений, особенно природных, весьма сложна, а их молекулярная масса достигает многих тысяч и даже миллионов а.е.м.

§ Длительность протекания химических реакций. Реакции неорганических соединений в водных растворах протекают очень быстро, т.к. в большинстве случаев взаимодействуют противоположно заряженные ионы, сближающиеся под влиянием электростатического притяжения. Органические соединения, будучи неионными, взаимодействуют во времени. Дело в том, что не всякое столкновение молекул приводит к реакции: необходимо столкновение двух реакционноспособных групп молекул.

Повышение температуры увеличивает энергию молекул и скорость взаимодействия возрастает. Катализаторы снижают энергетический барьер и тем самым также увеличивают скорость реакции. Многие реакции носят обратимый характер, и необходимо позаботиться об их смещении в нужную сторону. Протекание реакций во времени связано, в первую очередь, с превалирующим ковалентным характером связи в органических молекулах.

§ Разнонаправленность химических реакций. Реакции органических соединений протекают часто не в одном, а в нескольких направлениях и приводят к смеси различных продуктов. Это обстоятельство имеет двоякое значение: с одной стороны, затрудняется их выделение из смеси и снижается выход нужных веществ, с другой, управляя химической реакцией и изменяя скорости отдельных направлений, можно получать с наибольшими выходами нужный продукт.

§ Ковалентный тип связи в органических соединениях преобладает.

§ Высокий уровень организации молекул. Особое положение органической химии в системе наук обусловлено еще и тем, что она изучает более высокоорганизованную материю, чем неорганическая химия, и тесно связана с биологией: органические вещества появились значительно позже неорганических, они являются носителями жизнедеятельности.

 

На начальном этапе развития науки основным источником получения органических веществ являлись природные ресурсы. К ним относятся:

· Органические ископаемые. В эту группу входят:

§ природный газ

и газ, сопутствующий нефти. Они имеют различный состав и содержат от 80 до 98% метана, до 0,5-4% этана, до 1,5% пропана, которые могут быть разделены фракционной перегонкой при низкой температуре. На основе природного газа осуществляют синтез этилена, ацетилена, бутадиена, изопрена, хлорпроизводных углеводородов. Из метана получают сажу, водород, синтез-газ (СО + Н₂). Основная масса природного газа используется как теплоноситель и для органического синтеза.

§ Нефть состоит преимущественно из углеводородов с небольшой примесью сернистых, азотистых и кислородных соединений. По своему составу нефти делятся на парафиновые (Пенсильвания, США; Борислав, Украина), нафтеновые (Баку, Азербайджан), ароматические (Урал, Россия) и смешанного состава. Основное количество нефти с помощью различных видов крекинга перерабатывается на горючее: бензин, керосин, мазут, соляровое масло.

§ Уголь. Запасы каменного и бурого углей значительно превышают запасы нефти. Кроме использования в качестве энергоносителя угли представляют собой важнейший источник сырья для химической промышленности. В настоящее время существует несколько путей переработки каменного угля: коксование, гидрирование, неполное сжигание и получение карбида кальция.

При коксовании угля получают кокс для доменного производства и каменноугольную смолу – основной источник ароматических и гетероциклических соединений. Газы коксования содержат аммиак, простейшие алканы и олефины, а также небольшое количество ароматических веществ.

Гидрирование бурого угля может служить в Украине источником сырой нефти.

Неполное сжигание угля дает оксид углерода(II), который используют вместе с водородом в технике для производства различных углеводородов, спиртов и альдегидов.

· Органические вещества растений. Продуктами жизнедеятельности растений являются распространенные технические материалы: древесина, текстильные волокна (хлопок, лен, джут и т.д.) и основные пищевые продукты – зерновые, сахар, растительные масла. Наиболее важными соединениями растительного происхождения являются углеводы. Отдельные химические производства используют в качестве сырья растительные отходы сельского и лесного хозяйства. Сюда относятся производство этилового (гидролизного) спирта, щавелевой и лимонной кислот, витамина С и др. Природные эфирные масла без разделения на индивидуальные компоненты применяются в парфюмерной промышленности.

· Органические вещества животных. Здесь главная роль принадлежит белкам. Значение их весьма велико. Белки являются важнейшими продуктами питания. Животные волокна – шерсть и шелк также представляют собой белковые вещества. Сюда же можно отнести кормовой белок, получаемый микробиологическим путем из нефти.

· Органические вещества планктона. В состав планктона входят как растения (фитопланктон), так и животные (зоопланктон). Организмы фитопланктона – основные продуценты органических веществ в морях и океанах, за счет которых питаются водные животные. Отдельные виды зоопланктона, такие как криль, являются объектом промыслового лова.

 

v Органический синтез. Не меньшее разнообразие имеют органические соединения, получаемые синтетическим путем. На первом месте по темпам развития и внедрения в практику стоят высокомолекулярные органические соединения. Многие из них превосходят по техническим свойствам природные материалы и часто по химическому строению не имеют аналогии в природе.

Первое производство полимеров – изготовление целлулоида на основе нитрата целлюлозы, было организовано в 1872 г. в США. В настоящее время объем синтеза полимеров в мире перевалил за 100 млн. тонн в год. Пластмассы занимают ведущее место в судо-, автомобиле – и авиастроении, строительстве и сельском хозяйстве, легкой и пищевой промышленности и медицине.

Особенно впечатляют успехи в области синтетических каучуков (СК). Номенклатура СК насчитывает свыше 50 тысяч наименований. Технический прогресс в различных отраслях промышленности, и, прежде всего, в шинной, выдвинул задачу создания СК, в которых должны сочетаться термостойкость, бензо- и маслоустойчивость, устойчивость к радиационным излучениям. Эта задача была успешно решена путем полимеризации мономеров, содержащих неорганические элементы – бор, фосфор, серу, азот, фтор, кремний и т.д.

Важное значение приобрели синтетические органические соединения, способствующие повышению урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности животноводства: гербициды и ростовые вещества. Применение высокоэффективных веществ, уничтожающих вредителей растений и животных (инсектициды), плесени (фунгициды), сорную растительность (гербициды) и ускоряющих рост растений (ростовые вещества), благоприятствует созданию изобилия сельскохозяйственных продуктов.

Химико-фармацевтическая промышленность уступает по тоннажу перечисленным выше отраслям химической промышленности, но продукция ее представляет большую ценность для медицины. Лекарственным веществам отводится важная роль в охране здоровья людей. Несмотря на выдающиеся успехи, достигнутые в использовании микроорганизмов для получения антибиотиков, по-прежнему сохраняется важная роль синтетических лекарственных препаратов. Так, например, систематическое применение антибиотиков излечивает трахому, а действенным оружием против туберкулеза являются синтетические лекарственные вещества.

Красящие вещества являются продуктами одной из старейших и важнейших отраслей органической химической промышленности – анилинокрасочной. Синтетические красящие вещества давно превзошли по разнообразию, прочности, яркости, чистоте оттенков и дешевизне большинство природных красителей и широко применяются для окрашивания не только текстильных материалов, но и резины, кожи, древесины и т.д. Номенклатура красителей состоит более чем из 10 тысяч наименований, а мировой объем производства достиг 1 млн. тонн в год.

Способность синтетических органических соединений, часто бесцветных, интенсивно светиться различными цветами под влиянием коротковолновых излучений (УФ-излучение), называемая люминесценцией, широко используется на практике в целях дефектоскопии металлов и изделий из разнообразных материалов, установления всхожести семян, для фиксирования радиоизлучений и в театральной технике.

---

Дата добавления: 2016-09-06; просмотров: 1499; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

---

11 различных видов химии | New-Science.ru

Периодическая система химических элементов Менделеева. Изображение: wikipedia

Химия — это наука, изучающая структуру, состав и свойства веществ. Она также включает изучение того, как эти вещества претерпевают определенные химические изменения и как они выделяют или поглощают энергию в процессе преобразования.

Поскольку химия обеспечивает основу для понимания как фундаментальных, так и прикладных научных дисциплин на фундаментальном уровне, ее часто называют центральной наукой.

В 16 и 17 веках (эпоха ранней химии) один человек мог надеяться на детальное знание всех областей химии. Однако с тех пор наука и технология сильно изменились. Современную химию можно разбить на несколько ключевых субдисциплин, которые акцентируют внимание на подмножествах химических понятий.

Ниже мы перечислили несколько различных видов химии, которые имеют дело с определенными аспектами Вселенной.

1. Физическая химия

«Введение в истинную физическую химию». Рукопись М. В. Ломоносова. 1752

Применение чистой физики к химическим проблемам

Физическая химия предполагает изучение поведения веществ в различных масштабах, от макроскопического до субатомного уровня. В отличие от других отраслей, она в основном имеет дело с законами физики, лежащими в основе всех химических взаимодействий. Цель – измерить, соотнести и описать количественные аспекты реакций.

Чтобы понять природу атомов и их связей, важно знать, как электроны распределяются вокруг ядер атомов. Этими проблемами занимается специальная область, называемая квантовой химией. Она предоставляет специальные законы и инструменты для определения формы и прочности связей, движения ядер и смены оболочек электронами.

Другая важная область — фотохимия, которая изучает, как свет взаимодействует с веществом. Это имеет решающее значение для спектроскопии – фундаментального исследовательского инструмента для определения типа химических веществ в соединении.

Поскольку различные вещества по-разному взаимодействуют со светом, мы можем идентифицировать их на основе того, как они взаимодействуют со светом. Это помогло нам узнать состав далеких небесных тел, таких как планеты, кометы и астероиды.

Физические химики используют сложное оборудование, такое как лазеры, электронные микроскопы, ядерный магнитный резонанс и т.д., для анализа веществ, разработки методов тестирования и определения свойств веществ, разработки теорий об этих веществах и обнаружения их потенциального применения. Они также могут применять математический анализ массивных массивов данных и проводить моделирование, чтобы предсказать, как эти вещества будут реагировать с течением времени.

2. Органическая химия

Топологическая запись органического соединения. Изображение: wikipedia

Изучение молекул, содержащих углерод и водород

В органической химии мы изучаем соединения, содержащие ковалентно связанные атомы углерода. В отличие от других атомов, углерод обладает уникальной способностью образовывать цепи с другими атомами углерода и различными элементами, такими как азот, кислород, галогены, сера и многие другие. Он может образовывать миллионы органических соединений, которые могут состоять из любого количества других элементов.

Эта область химии в основном занимается изучением химического состава, структуры и физических свойств органических соединений. Она также включает в себя оценку химической реактивности органических соединений для понимания их поведения.

Органическая химия играет важнейшую роль в разработке обычных бытовых химикатов, продуктов питания и топлива. Достижения в этой области внесли большой вклад в развитие нашего общества, например, синтез полимеров (к которым относятся все пластмассы и резиновые изделия), многочисленных лекарств и других полезных соединений, таких как этанол и инсулин.

Поскольку вся известная жизнь основана на органических соединениях, многие профессии требуют понимания органической химии, включая фармакологов, стоматологов, химиков, врачей, ветеринаров и инженеров-химиков.

3. Неорганическая химия

Фото: Artem Podrez: Pexels

Охватывает соединения, не имеющие углеродной связи

Неорганическая химия занимается соединениями, не имеющими связи углерод-водород. На Земле известно около 100 000 неорганических соединений. Целью данной области является изучение структуры, состава и поведения этих соединений.

Некоторые распространенные примеры неорганических соединений включают диоксид кремния (используется в солнечных батареях и компьютерных чипах), серную кислоту (используется в удобрениях и бытовых продуктах) и хлорид натрия (используется как поваренная соль). Все они могут быть классифицированы как основания, кислоты, оксиды и соли.

Синтез неорганических химических веществ включает преобразование сырья и соединений. Они могут подвергаться четырем различным типам химических реакций, а именно реакции соединения, разложения, одинарного замещения или двойного замещения.

Одним из быстро развивающихся направлений является металлоорганическая химия, которая ликвидирует разрыв между органической и неорганической химией. Она охватывает соединения, содержащие по крайней мере одну связь между атомом металла и атомом углерода. Металлоорганические соединения широко используются в научных исследованиях и в качестве катализаторов для повышения скорости химических реакций, особенно когда целевыми молекулами являются фармацевтические препараты или полимеры.

В целом, неорганические вещества оказывают существенное влияние на мировую экономику. Они используются в различных промышленных процессах и продуктах, включая пигментацию, поверхностно-активные вещества, катализ, нанесение покрытий, медицину, материаловедение и электронные устройства.

4. Аналитическая химия

Изображение: wikipedia

Наука об идентификации и количественной оценке данных о структуре и составе вещества

Аналитическая химия использует передовые методы и приборы для выделения конкретных соединений, идентификации этих соединений и определения их количественного содержания в продукте.

Ее можно разделить на две области: количественный анализ и качественный анализ. Первый используется для определения абсолютного значения или относительного количества одного или нескольких веществ, присутствующих в соединении. Второй связан с определением качества конкретного соединения, независимо от его концентрации или количества.

Например, обнаружение железа в магнетите — это качественный анализ, а измерение фактического количества железа (72,3% по массе) в магнетите — количественный анализ.

Аналитическая химия используется в различных областях науки. Например, с ее помощью можно идентифицировать неизвестные вещества, обнаруженные на месте преступления, определить количество холестерина в образце крови, очистить моторное масло и многое другое. Она находит широкое применение в биоанализе, клиническом анализе, криминалистике, анализе материалов и анализе окружающей среды.

5. Ядерная химия

Ядро атома испускает альфа-частицу

Изучение изменений в ядрах атомов

Ядерная химия занимается изучением изменений в ядрах элементов, которые являются источником ядерной энергии и радиоактивности. Некоторые элементы на Земле радиоактивны. Они спонтанно испускают излучение (например, альфа-, бета- или гамма-излучение).

В отличие от обычных химических реакций, которые образуют соединения, ядерные реакции превращают один элемент в другой. Это свойство используется на атомных электростанциях для сбора и хранения ядерной энергии.

Современная ядерная химия (часто называемая радиохимией) имеет широкий спектр применения – от разработки радиоактивных методов диагностики до изучения образования элементов во Вселенной.

Фактически, достижения химиков-ядерщиков стали настолько важными, что физики, геологи и биологи используют ядерную химию в качестве постоянного инструмента в своих дисциплинах.

Сочетание радиационной химии и радиохимии используется для анализа ядерных реакций, таких как синтез и деление. Ядерный синтез, в частности, выделяет огромное количество энергии и обычно называется термоядерной реакцией. Солнце и другие звезды во Вселенной фактически являются гигантскими термоядерными реакторами. В этих звездах молекулы водорода (под огромным давлением гравитационных сил) сплавляются в гелий и более тяжелые элементы. Во время реакции выделяется огромное количество энергии в виде света и тепла.

Ядерная химия также охватывает ядерные процессы в нерадиоактивных областях человеческой деятельности. Например, спектроскопия ядерного магнитного резонанса широко используется в физической химии, синтетической органической химии и макромолекулярной химии.

6. Биохимия

Исследует химические процессы, происходящие в живых организмах или связанные с ними.

Биохимия изучает химические вещества и процессы, происходящие в животных, растениях и микроорганизмах, а также изменения, которые они претерпевают в течение жизни.

По сути, это лабораторная наука, объединяющая химию и биологию. Она фокусируется на том, что происходит внутри живых клеток и как они общаются друг с другом во время роста или борьбы с болезнями. В первую очередь она изучает структуру, функции и взаимодействие биологических макромолекул, таких как углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты, белки.

Хотя биохимия еще молодая наука, известная под этим термином только с конца 19 века, она успешно объясняет живые процессы через структурную биологию, энзимологию и метаболизм.

Биохимия также описывает инструменты и методы, необходимые для понимания функционирования биологических молекул. Сюда входят такие традиционные методы, как хроматография, вестерн-блоттинг и анализ ко-иммунопреципитации.

В целом, она пересекается с целым рядом научных дисциплин, включая микробиологию, генетику, медицину, растениеводство и криминалистику.

Другие развивающиеся области

7. Вычислительная химия

Использование компьютерного моделирования для решения сложных химических задач

Как следует из названия, вычислительная химия использует компьютерное моделирование для расчета структур и свойств соединений или групп молекул. Хотя это не точное описание реальной химии, химические явления могут быть до определенной степени объяснены в приблизительной количественной или качественной вычислительной схеме.

Ученые-химики и инженеры используют достижения, которые происходят в вычислительном оборудовании и программном обеспечении, а также в новых теоретических и математических подходах. Большинство открытий основано на использовании массивно-параллельных высокопроизводительных CPU и GPU для решения сложных уравнений.

Например, моделирование и расчеты на суперкомпьютерах улучшили наше понимание катализируемого медью циклопропанирования, катализируемого цинком алкилирования, катализируемого родием гидрирования, происхождения энантиоселективности в катализируемом переходными металлами асимметрическом синтезе и различных других процессов.

8. Квантовая химия

Применение квантовой механики к химическим системам

Проще говоря, квантовая химия – это изучение очень маленьких частиц. Эта область возникла с открытием субатомных частиц – электронов, протонов и нейтронов.

Одной из основных целей квантовой химии является понимание электронной структуры и молекулярной динамики с помощью уравнений Шредингера. В 1926 году Эрвин Шредингер разработал математическое уравнение, которое показывает, что если вы знаете потенциальную энергию, действующую на объект, вы можете измерить волновую функцию для этого объекта. А получив волновую функцию, можно определить свойства этого объекта.

Однако точное решение волнового уравнения Шредингера не может быть получено для больших атомов и молекул (содержащих более одного электрона). Квантовая химия стремится к простому допущению/приближению и повышению точности решения для малых и больших молекулярных систем.

Последние разработки в области квантовомеханических методов моделирования, таких как теория функционала плотности, позволили достичь точности, сравнимой с точностью, полученной в экспериментах с молекулами умеренного размера.

9. Астрохимия

Изучение молекул в космосе и их взаимодействия с излучением

Астрохимия – это наука, изучающая химический состав вещества в космосе и процессы, которые привели к такому составу. Она применяется как к Солнечной системе, так и к межзвездной среде.

Астрохимики, которые являются частично астрономами и частично химиками, анализируют молекулы и ионы в космическом пространстве, чтобы выяснить, какую роль они играют в составе Вселенной. Сюда входят атомы и молекулы, из которых состоит газообразная материя будущих астероидов, звезд и даже целых солнечных систем.

Они используют различные типы радиотелескопов для обнаружения электромагнитного излучения, выбрасываемого небесными телами. Узнав частоту волн (радио, гамма, ультрафиолетовые или инфракрасные волны), можно определить, какие молекулы и в каких количествах находятся в космосе. Затем эти данные объединяются с информацией, полученной из других областей, таких как астрофизика и метеорология, чтобы лучше понять происхождение нашей Вселенной.

10. Фитохимия

Изучение химических веществ, получаемых из растений

Фитохимия занимается изучением химических процессов, связанных с жизнью растений, и химических соединений, производимых растениями. Ее основной целью является изучение фитохимикатов – биологически активных питательных растительных химических веществ в овощах, зерне, фруктах и других растительных продуктах, которые могут обеспечить пользу для здоровья, выходящую за рамки стандартного питания.

Фитохимические вещества используются в безалкогольных напитках, продуктах питания функционального назначения и других многочисленных пищевых продуктах, обладающих хорошей питательной ценностью и имеющих важное значение. Флавоноиды, изофлавоноиды, фитостеролы, глюкозинолаты, лимоноиды, полифенолы – одни из самых распространенных фитохимических веществ, которые обеспечивают значительную пользу для здоровья.

Фитохимики пытаются определить структуру различных вторичных метаболитов, обнаруженных в растениях. Они также изучают, как эти соединения функционируют в биологии растений и человека.

Существует множество различных типов соединений, обнаруженных в растениях. Большинство из них можно разделить на четыре биосинтетических класса: терпеноиды, поликетиды, фенилпропаноиды и алкалоиды.

11. Зеленая химия

Биоразлагаемые одноразовые стаканы, сделанные из полилактида.

Минимизация использования и производства опасных/нежелательных химических процессов и веществ.

Зеленая химия в основном занимается оптимизацией и созданием химических процессов и продуктов, которые направлены на уменьшение (или полное удаление) токсичных веществ, образующихся в окружающей среде.

В отличие от экологической химии, которая фокусируется на вредном воздействии загрязняющих химикатов на окружающую среду, зеленая химия фокусируется на снижении потребления невозобновляемых ресурсов и разработке новых методов предотвращения загрязнения.

В 1998 году Пол Анастас (один из основателей направления зеленой химии) опубликовал двенадцать принципов, в которых рассматриваются различные способы минимизации воздействия химического производства на здоровье и окружающую среду. К этим принципам относятся:

1. Предотвращать отходы
2. Разрабатывать процессы, использующие максимальное количество сырья
3. Избегать использования токсичных химикатов
4. Разрабатывать более безопасные химикаты
5. Разрабатывать более безопасные растворители и вспомогательные вещества
6. Сделать химический процесс энергоэффективным
7. Использовать возобновляемое сырье
8. Свести к минимуму ненужное производство производных
9. Использовать нетоксичные катализаторы
10. Использовать продукты, которые могут быть разложены на не вредные для здоровья вещества
11. Контролировать весь процесс в режиме реального времени, чтобы его можно было остановить до образования опасных веществ
12. Минимизировать риски взрывов, пожаров и случайных выбросов.

Хотя эти принципы не новы, степень их применения привела к повышенному вниманию к этой теме со стороны промышленных, академических и регулирующих сообществ.

Часто задаваемые вопросы?

Какие основные виды химических реакций вы знаете?

В природе происходит много различных типов химических реакций, но большинство из них можно разделить на шесть групп: реакция соединения, реакция разложения, реакция нейтрализации, реакция горения, реакция замещения и реакция осаждения.

Сколько типов химической связи существует?

В химии различают четыре основных типа связи:

• Ковалентные связи: атомы связаны общими электронами.
• Водородные связи: взаимодействие с участием атома водорода, расположенного между парой сильно электроотрицательных атомов.
• Ионные связи: электростатическое притяжение между противоположно заряженными ионами.
• Взаимодействия Ван-дер-Ваальса: межмолекулярные взаимодействия, не содержащие ионов или ковалентных связей.

Кого называют отцом химии?

Джабир ибн Хайян известен как отец ранней химии. Он ввел систематическую классификацию химических веществ. Он также придумал способ получения неорганического соединения (хлорида аммония) из органических веществ (таких как кровь, волосы и растения) химическим путем.

Титул отца современной химии принадлежит французскому химику Антуану Лавуазье. В 1778 году он узнал и назвал кислород и объяснил роль кислорода в горении. Позднее он установил, что вода — это соединение, а не элемент.

Лавуазье создал первый обширный список элементов и помог усовершенствовать химическую номенклатуру. В 1787 году он оценил существование кремния. Он также доказал, что материя может менять свою форму или вид, но ее масса всегда остается неизменной.

Чем органическая химия отличается от неорганической

На данном этапе эволюции ни один человек не может представить свою жизнь без химии. Ведь каждый день во всем мире происходят различные химические реакции, без которых просто невозможно существование всего живого. В целом в химии существует два раздела: неорганическая и органическая химия. Чтобы разобраться в основных их отличиях, в первую очередь необходимо понять, что эти разделы собой представляют.

Неорганическая химия

Известно, что эта область химии изучает все физические и химические свойства неорганических веществ, а так же их соединений, при этом берется во внимание их состав, структура, а так же способность к различным реакциям с применением реактивов и при их отсутствии.

Они бывают как простыми, так и сложными. С помощью неорганических веществ создаются новые технически важные материалы, которые пользуются спросом у населения. Если быть точными, то этот раздел химии занимается изучением тех элементов и соединений, которые не создаются живой природой и не являются биологическим материалом, а получаются путем синтеза из других веществ.

В ходе некоторых экспериментов, оказалось, что живые существа способны производить много неорганических веществ, а так же существует и возможность синтеза органических веществ в лаборатории. Но, несмотря на это, все же разделять между собой эти две области просто необходимо, так как по механизмам прохождения реакций, структуре и свойствам веществ этих областей существуют некие различия, не позволяющих все объединить в один раздел.

Выделяют простые и сложные неорганические вещества. К простым веществам относятся две группы соединений – это металлы и неметаллы. Металлы – это такие элементы, которым присущи все металлические свойства, а так же существует металлическая связь между ними. К этой группе относят такие виды элементов: щелочные металлы, щелочноземельные, переходные, легкие, полуметаллы, лантаноиды, актиноиды, а так же магний и бериллий. Из всех, официально признанных, элементов периодической системы к металлам относят девяносто шесть элементов из ста восьмидесяти одного возможного, то есть больше половины.

Самыми известными элементами из неметаллических групп являются кислород, кремний, и водород, а те, которые менее распространенные — это мышьяк, селен и йод. К простым неметаллам так же относят гелий и водород.

Сложные неорганические вещества подразделяют на четыре группы:

• Оксиды.
• Гидроксиды.
• Соли.
• Кислоты.

Схема взаимодействия солей с неорганическими соединениями

Органическая химия

Данная область химии исследует вещества, которые состоят из углерода и других элементов, тех, что вступают с ним в связь, то есть создают так называемые органические соединения. Это могут быть вещества и неорганической природы, так как углеводород может присоединять к себе много разных химических элементов.

Чаще всего, органическая химия занимается синтезом и обработкой веществ и их соединений из сырья растительного, животного или микробиологического происхождения, хотя, особенно в последнее время, эта наука выросла далеко за пределы обозначенных рамок.

К основным классам органических соединений относятся: углеводороды, спирты, фенолы, галогенсодержащие соединения, простые и сложные эфиры, альдегиды, кетоны, хиноны, азотсодержащие и серосодержащие соединения, карбоновые кислоты, гетероциклические, металлоорганические соединения и полимеры.

Вещества, изучаемые органической химией, отличаются огромным разнообразием, так как из-за наличия в их составе углеводорода они могут связываться с множеством других различных элементов. Безусловно, органические вещества так же входят в состав живых организмов в виде жиров, белков и углеводов, которые выполняют различные жизненно важные функции. Самыми главными с которых есть энергетическая, регуляторная, структурная, защитная и другие. Они входят в состав каждой клеточки, каждой ткани и органа любого живого существа. Без них невозможно нормальное функционирование организма в целом, нервной системы, репродуктивной и других. Значит, все органические вещества играют огромную роль в существовании всего живого на земле.

Основные отличия между ними

В принципе, эти два раздела связанны между собой, но так же и имеют некоторые отличия. Прежде всего, в состав органических веществ обязательно входит углерод, в отличие от неорганических, в состав которых он может и не входить. Так же существуют различия в структуре, в способности реагировать на различные реагенты и созданные условия, в строении, в основных физических и химических свойствах, в происхождении, в молекулярной массе и так далее.

В органических веществ молекулярная структура намного сложнее, чем у неорганических. Последние могут плавиться только при достаточно высоких температурах и крайне затрудненно поддаются разложению, в отличии от органических, которые имеют относительно не высокую температуру плавления. Органические вещества имеют достаточно объемную молекулярную массу.

Еще важным отличием является то, что только органические вещества имеют способность формировать соединения с одинаковым набором молекул и атомов, но которые имеют различные варианты расположения. Таким образом, получаются совершенно разные вещества, отличающиеся между собой по физическим и химическим свойствам. То есть органические вещества склонны к такому свойству как изомерия.

НаукаКомментировать

Формирование органической химии как науки — Студопедия

Поделись  

Органическая химия изучает соединения углерода — углеводо­роды и их производные, в состав которых могут входить почти все элементы периодической системы.

Выделение органической химии в самостоятельную научную дисциплину обусловлено большим числом и многообразием соеди­нений углерода, наличием специфических свойств, отличающих их от соединений других элементов, и, наконец, их исключитель­ным значением в жизни человека. В настоящее время известно более 4,5 миллионов органиче­ских соединений, в то время как соединений неорганических всего около 700 тыс. Превращения органических соединений управляются общими законами химии, а также специфическими закономерностями, ха­рактерными только для органических соединений. Органические соединения обычно менее стойки, чем неорганические, легче окис­ляются (горят), подавляющее большинство из них имеет только ковалентные связи между атомами. Особое положение органической химии в системе наук обуслов­лено еще и тем, что она изучает более высоко организованную материю, чем неорганическая химия, и тесно связана с биологией: органические вещества появились на Земле позже неорганических, они являются носителями жизнедеятельности животных и расти­тельных организмов.

Но не только этим определяется исключительное значение органической химии. Органические соединения составляют основу многих отраслей химической промышленности (пластических масс, синтетического каучука и резины, моторного топлива и смазочных материалов, растворителей, лаков и пигментов, красителей для во­локна, медикаментов, взрывчатых веществ, текстильных, кожевен­ных и пищевых материалов и т. д.) и широко используются в произ­водстве. С древнейших времен люди использовали природные органиче­ские вещества и получали из них различные продукты, например спиртные напитки (вино, пиво, «мед»), уксус, органические краси­тели (пурпур, индиго, ализарин), эфирные масла, сахар и др. Затем научились видоизменять эти вещества и воспроизводить природные процессы в расширенных масштабах и в условиях, отличных от природных. И уже значительно позже стали получать не существующие в природе вещества и материалы и изучать меха­низм химических процессов.

Одним из первых методов переработки природных веществ была перегонка. С ее помощью, например, из уксуса была получена уксусная кислота (IX в.), из бродящих жидкостей — этиловый спирт (XI в.), а затем из спирта — перегонкой с серной кислотой — этиловый эфир (XVI в.), из природных смол — янтарная и бензой­ная кислоты. Впоследствии научились выделять нужные вещества методами кристаллизации, перегонки с паром и т. д.

Во второй половине XVIII в. М. В. Ломоносов и А. Лавуазье установили закон сохранения вещества и положили начало коли­чественным методам исследования в химии. С этого времени в хи­мию вошел химический анализ, т. е. определение качественного и количественного состава веществ. Прогресс в области химического анализа способствовал совершенствованию методов очистки хими­ческих веществ. В «аналитический» период развития химии начи­нает обособляться органическая химия.

Первая классификация химических соединений была дана в учебнике Лемери в 1675 г. Он делил их по происхождению на минеральные, растительные и животные. Этот принцип, однако, не позволял отделить органические вещества от неорганических: по классификации Лемери, например, янтарная кислота относилась к группе минеральных веществ, так как ее получали перегонкой ископаемого янтаря, поташ попадал в группу растительных веществ, а фосфат кальция — в группу животных веществ, так как их полу­чали прокаливанием соответственно растительных (древесина) или животных (кости) материалов.

В первой половине XIX в. было предложено выделить соедине­ния углерода в самостоятельную химическую дисциплину — орга­ническую химию.

Многие ученые, в том числе знаменитый шведский химик Берцелиус, тогда полагали, что органические вещества возникают только в живом организме под влиянием особой «жизненной силы». Этот взгляд на происхождение органических веществ получил название витализма[1].

Идеалистическое учение виталистов тормозило развитие органи­ческой химии, ограничивало попытки синтеза органических ве­ществ. Однако оно вскоре было опровергнуто практикой, химиче­скими экспериментами. Так, немецкий химик Вёлер получил из неорганических веществ щавелевую кислоту (1824) и мочевину 2 (1828). Русский ученый Н. Н. Зинин получил анилин (1842), кото­рый ранее получали из растительного сырья. В 1845 г. немецкий химик Кольбе синтезировал уксусную кислоту, в 1854 г. француз­ский ученый Бертло — жиры, а в 1861 г. А. М. Бутлеров получил первое синтетическое сахаристое вещество.

Гибель витализму принес успешно развивающийся в первой половине XIX в. основной метод органической химии — метод ор­ганического синтеза.

Первоначально синтез одних веществ из других осуществлялся случайно, по интуиции. Однако исследователи подмечали все боль­ше закономерностей в переходах одних веществ в другие. Эти закономерности позволяли группировать органические вещества. Так, например, выявилось сходство между такими веществами, как спирт, хлористый этил, этиловый эфир. Все они содержат группировку атомов (радикал) С2Н4 (в современном написании), названную «этерином». Спирт и эфир рассматривались как гидраты этерина, хлористый этил — как гидрохлорид этерина (Дюма, Берцелиус).

Крупнейший немецкий ученый Либих, используя масло горьких миндалей, получил ряд веществ, содержащих группировку (ради­кал) СвН5СО (бензойный альдегид С6Н5СО—Н, бензойную кислоту С„Н5СО—ОН, хлористый бензоил C6H5CO—C1 и т. д.). Эти и другие достижения химиков привели к созданию первой теории органической химии — теории радикалов (Дюма, Либих, Берцелиус). Ее авторы полагали, что радикалы играют в органиче­ских соединениях роль атомов и не могут изменяться при химиче­ских превращениях. Однако вскоре было установлено, что в органи­ческих радикалах атомы водорода могут замещаться даже на такие отличные от водорода по химической природе атомы, как атомы хлора (Дюма), и при этом тип химического соединения сохраняется.

Теорию радикалов сменила более совершенная и охватывающая больший экспериментальный материал теория типов (Лоран, Жерар, Дюма).

Большинство сторонников теории типов (Жерар, Кольбе, Кекуле и др.) были идеалистами-агностиками. Они исходили из того, что невозможно определить строение вещества опытным путем. Можно только классифицировать органические вещества по типам превращений, в которые эти вещества вступают. При такой классификации одно и то же органическое вещество можно было отно­сить к разным типам. Первоначально насчитывали четыре, затем пять типов органических соединений: тип водорода, хлористого водорода, воды, аммиака и метана. Теория типов искусственно и с большими натяжками позволяла классифицировать большой экспериментальный материал, нако­пившийся к середине XIX в. Однако предсказать существование и пути синтеза органических соединений неизвестных классов она не могла. Органическая химия в эти годы представлялась, по выражению Вёлера, «… дремучим лесом, полным чудесных вещей, огромной чащей без выхода, без конца, куда не осмеливаешься проник­нуть».

Дальнейшее развитие науки требовало создания новой, более прогрессивной теории. В создание такой теории органической химии внесли свой вклад ученые нескольких стран — в первую очередь русский ученый А. М. Бутлеров, шотландец Купер и круп­нейший немецкий химик Кекуле.

Кекуле (одновременно с его соотечественником Кольбе) устано­вил четырех валентность углерода и (одновременно с Купером) развил идею о способности углеродных атомов соединяться в длин­ные цепи. Купер предложил современную систему изображения связей в химических соединениях с помощью черточек. Однако эти ученые считали строение молекул непознаваемым и, выдвигая свои идеи, имели целью лишь систематику, классификацию и опи­сание экспериментального материала.

Начиная с 1858 г. А. М. Бутлеров развивает и экспериментально обосновывает теорию химического строения. А. М. Бутлеров исхо­дил из материалистических представлений, основанных на атоми­стическом учении М. В. Ломоносова и Дальтона. Главное положение теории:

Свойства соединений зависят не только от природы и числа входящих в них атомов, но и от химического строения молекул, под которым понимается определенная последовательность связей между атомами.

В отличие от ранее существовавших теорий теория химиче­ского строения позволяла классифицировать весь накопившийся и новый экспериментальный материал и, что самое важное, предска­зывать возможное число органических соединений определенного состава и вероятные пути их синтеза, т. е. допускала экспери­ментальную проверку. Она стала общей теорией органической химии как науки.

Теорию химического строения подтвердило получение Бутлеро­вым и его учениками, а затем и другими химиками всех предска­занных изомеров простейших органических соединений. Так, были синтезированы изобутан, изобутилен, третичные спирты и т. д. Позднее Кекуле также стал на позиции теории строения и внес особенно крупный вклад в создание структурной теории раз­работкой вопросов строения ароматических соединений. Для написания структурной формулы любого органического сое­динения используют четыре основных свойства углерода: четырех валентность, а также способность его атомов соединяться в цепи, образовывать двойные и тройные связи и циклы.

В 70-х годах XIX в. теория строения дополнилась теорией прост­ранственного расположения атомов в молекулах — стереохимической теорией (Вант-Гофф, Лебедь). Создание теории химического строения способствовало бурному развитию органической химии и в последней четверти XIX в. она приняла современный облик. Уже в конце XIX в. синтетический метод органической химии стал проникать в химическую промышленность. Возникают произ­водства синтетических красителей, взрывчатых веществ, медика­ментов. Сырьевую базу для них дает коксохимическая промышлен­ность: необходимые для этих производств органические вещества получают преимущественно из каменноугольной смолы и продук­тов ее переработки. Развитие промышленности в свою очередь сти­мулировало научные исследования1.

В начале XX в. органическая химия и промышленность обога­щаются новыми методами синтеза: широко используются высокие давления (В. Н. Ипатьев), катализ (Габер, Н. Д. Зелинский, Сабатье), электрохимические методы. Особенно бурно развивается химическая промышленность в Гер­мании. Именно благодаря развитию металлургии и химической промышленности Германия становится одной из наиболее развитых империалистических держав. В результате первой мировой войны Германия утратила свое преимущество в развитии химической промышленности. На первое место в области развития химии вышли Соединенные Штаты Аме­рики. В качестве сырья для получения органических соединений в США использовалась главным образом нефть. Преимущественное развитие получили такие отрасли химической промышленности, как производство искусственного моторного топлива и смазоч­ных масел, растворителей, лаков и красок, позже пластических масс.

В царской России несмотря на ведущую роль отечественных химиков во многих областях химии химическая промышленность была развита слабо и в основном находилась в руках иностранного капитала. Это несоответствие между развитием науки и промышлен­ности было характерно для господствовавшего в России самодержав­ного буржуазно-помещичьего строя, неспособного использовать бо­гатейшие материальные и духовные ресурсы страны.

В результате мировой войны 1914 г. и гражданской войны и эта слабо развитая химическая промышленность была почти пол­ностью разрушена. Химическую промышленность в Советском Союзе фактически пришлось создавать заново. В короткие сроки были соз­даны такие отрасли химической промышленности, как азотно-туковая, анилинокрасочная, пластических материалов, искусствен­ного волокна, лакокрасочная. Впервые в мире были построены за­воды по производству синтетического каучука способом, разработанным С. В. Лебедевым. Выпуск химической продукции увели­чился в 1940 г. по сравнению с 1913 г. почти в 25 раз.

Нападение фашистской Германии на нашу страну нанесло всей промышленности, в том числе и химической, огромный урон. Было выведено из строя более половины всех производственных мощно­стей. Химическая промышленность, как и остальные отрасли народ­ного хозяйства, после войны была быстро восстановлена и реорга­низована. Выпуск химической продукции к 1959 г. — первому году семилетнего плана — увеличился по сравнению с довоенным 1940 г. больше чем в пять раз. Советский Союз по производству химиче­ской продукции занял первое место в Европе и второе в мире (после США), а по темпам развития опередил все капиталистические страны. Несмотря на это потребности нашего народного хозяйства в неко­торых важных химических продуктах удовлетворялись далеко не полностью.

Высокие темпы роста химической промышленности, опережаю­щие темпы роста других отраслей промышленности, сохранялись и в последующие годы. Из года в год значительно увеличивается вы­пуск и расширяется ассортимент синтетических смол, каучуков, химических волокон, красителей, средств защиты растений, меди­каментов, продуктов, заменяющих пищевое сырье, и т. д.

Современный период развития органической химии характери­зуется в области теории все большим проникновением мето­дов квантовой механики в органическую химию. С их помощью химики пытаются решить вопрос о причинах того или иного прояв­ления взаимного влияния атомов в молекулах. В области развития органического синтеза со­временный период характеризуется исключительными успехами в получении природных веществ, участвующих в жизнедеятельности растений и животных. Синтезированы хлорофилл, гемин и многие гормоны, витамины, алкалоиды и антибиотики. Успешно решается величайшая проблема огромного философского значения — проб­лема синтеза белка. В последние годы расшифровано строение молекул ряда белков и уже синтезированы простейшие белковые вещества. Выявлена роль нуклеиновых кислот в синтезе белка, в хранении и передаче наследственной информации. Осуществлен синтез гена. В промышленности наблюдается исключительный прогресс в производстве необходимых для развития техники новых материалов, природных веществ и их заменителей, в использовании прогрессивных каталитических методов, сверхвысоких давлений, в разработке методов очистки органических веществ.

Широко внедряются физические методы опре­деления строения органических веществ: инфракрасная спектроскопия, электронография, ядерный и электронный парамаг­нитный резонанс, масс-спектроскопия и др. Задача разделения и идентификации органических веществ ре­шается в современных лабораториях с помощью хроматографа в течение нескольких часов. Многие вопросы строения органиче­ских веществ, на решение которых раньше надо было затратить несколько месяцев, а иногда и лет, решаются с применением физи­ческих методов в несколько минут или часов.



История развития органической химии

Органическая химия  изучает соединения углерода — углеводороды и их производные, в состав которых могут входить почти все элементы периодической системы.    

Выделение органической химии в самостоятельную научную  дисциплину обусловлено большим  числом и многообразием соединений углерода, наличием специфических свойств, отличающих их от соединений других элементов, и, наконец, их исключительным значением в жизни человека. В настоящее время известно более 4,5 миллионов органических соединений, в то время как соединений неорганических всего около 700 тыс. Превращения органических соединений управляются общими законами химии, а также специфическими закономерностями, характерными только для органических соединений. Органические соединения обычно менее стойки, чем неорганические, легче окисляются (горят), подавляющее большинство из них имеет только ковалентные связи между атомами. Особое положение органической химии в системе наук обусловлено еще и тем, что она изучает более высоко организованную материю, чем неорганическая химия, и тесно связана с биологией: органические вещества появились на Земле позже неорганических, они являются носителями жизнедеятельности животных и растительных организмов.    

Но не только этим определяется исключительное значение органической химии. Органические соединения составляют основу многих отраслей химической промышленности (пластических масс, синтетического каучука и резины, моторного топлива  и смазочных материалов, растворителей, лаков и пигментов, красителей для  волокна, медикаментов, взрывчатых веществ, текстильных, Кожевенных и пищевых материалов и т. д.) и широко используются в производстве. С древнейших времен люди использовали природные органические вещества и получали из них различные продукты, например спиртные напитки (вино, пиво, «мед»), уксус, органические красители (пурпур, индиго, ализарин), эфирные масла, сахар и др. Затем научились видоизменять эти вещества и воспроизводить природные процессы в расширенных масштабах и в условиях, отличных от природных. И уже значительно позже стали получать не существующие в природе вещества и материалы и изучать механизм химических процессов.  

Одним из первых методов  переработки природных веществ  была перегонка. С ее помощью, например, из уксуса была получена уксусная кислота (IX в.), из бродящих жидкостей — этиловый спирт (XI в.), а затем из спирта — перегонкой с серной кислотой — этиловый эфир (XVI в.), из природных смол — янтарная и бензойная кислоты. Впоследствии научились выделять нужные вещества методами кристаллизации, перегонки с паром и т. д.  

Во второй половине XVIII в. М. В. Ломоносов и А. Лавуазье установили закон сохранения вещества и положили начало количественным методам исследования в химии. С этого времени в химию вошел химический анализ, т. е. определение качественного и количественного состава веществ. Прогресс в области химического анализа способствовал совершенствованию методов очистки химических веществ. В «аналитический» период развития химии начинает обособляться органическая химия.   

Первая классификация  химических соединений была дана в  учебнике Лемери в 1675 г. Он делил их по происхождению на минеральные, растительные и животные. Этот принцип, однако, не позволял отделить органические вещества от неорганических: по классификации Лемери, например, янтарная кислота относилась к группе минеральных веществ, так как ее получали перегонкой ископаемого янтаря, поташ попадал в группу растительных веществ, а фосфат кальция — в группу животных веществ, так как их получали прокаливанием соответственно растительных (древесина) или животных (кости) материалов.    

В первой половине XIX в. было предложено выделить соединения углерода в самостоятельную химическую дисциплину — органическую химию.   

Многие ученые, в  том числе знаменитый шведский химик  Берцелиус, тогда полагали, что органические вещества возникают только в живом  организме под влиянием особой «жизненной силы». Этот взгляд на происхождение  органических веществ получил название витализма[1].  

 Идеалистическое  учение виталистов тормозило  развитие органической химии, ограничивало попытки синтеза органических веществ. Однако оно вскоре было опровергнуто практикой, химическими экспериментами. Так, немецкий химик Вёлер получил из неорганических веществ щавелевую кислоту (1824) и мочевину 2 (1828). Русский ученый Н. Н. Зинин получил анилин (1842), который ранее получали из растительного сырья. В 1845 г. немецкий химик Кольбе синтезировал уксусную кислоту, в 1854 г. французский ученый Бертло — жиры, а в 1861 г. А. М. Бутлеров получил первое синтетическое сахаристое вещество.     

Гибель витализму  принес успешно развивающийся в  первой половине XIX в. основной метод  органической химии — метод органического синтеза.    

Первоначально синтез одних веществ из других осуществлялся  случайно, по интуиции. Однако исследователи  подмечали все больше закономерностей в переходах одних веществ в другие. Эти закономерности позволяли группировать органические вещества. Так, например, выявилось сходство между такими веществами, как спирт, хлористый этил, этиловый эфир. Все они содержат группировку атомов (радикал) С2Н4 (в современном написании), названную «этерином». Спирт и эфир рассматривались как гидраты этерина, хлористый этил — как гидрохлорид этерина (Дюма, Берцелиус).     

Крупнейший немецкий ученый Либих, используя масло горьких  миндалей, получил ряд веществ, содержащих группировку (радикал) СвН5СО (бензойный альдегид С6Н5СО—Н, бензойную кислоту С„Н5СО—ОН, хлористый бензоил C6H5CO—C1 и т. д.). Эти и другие достижения химиков привели к созданию первой теории органической химии — теории радикалов (Дюма, Либих, Берцелиус). Ее авторы полагали, что радикалы играют в органических соединениях роль атомов и не могут изменяться при химических превращениях. Однако вскоре было установлено, что в органических радикалах атомы водорода могут замещаться даже на такие отличные от водорода по химической природе атомы, как атомы хлора (Дюма), и при этом тип химического соединения сохраняется.    

Теорию радикалов  сменила более совершенная и  охватывающая больший экспериментальный  материал теория типов (Лоран, Жерар, Дюма).      

Большинство сторонников  теории типов (Жерар, Кольбе, Кекуле и др.) были идеалистами-агностиками. Они исходили из того, что невозможно определить строение вещества опытным путем. Можно только классифицировать органические вещества по типам превращений, в которые эти вещества вступают. При такой классификации одно и то же органическое вещество можно было относить к разным типам. Первоначально насчитывали четыре, затем пять типов органических соединений: тип водорода, хлористого водорода, воды, аммиака и метана.  Теория типов искусственно и с большими натяжками позволяла классифицировать большой экспериментальный материал, накопившийся к середине XIX в. Однако предсказать существование и пути синтеза органических соединений неизвестных классов она не могла. Органическая химия в эти годы представлялась, по выражению Вёлера, «… дремучим лесом, полным чудесных вещей, огромной чащей без выхода, без конца, куда не осмеливаешься проникнуть».     

Дальнейшее развитие науки требовало создания новой, более прогрессивной теории. В  создание такой теории органической химии внесли свой вклад ученые нескольких стран — в первую очередь русский  ученый А. М. Бутлеров, шотландец Купер  и крупнейший немецкий химик Кекуле.    

Кекуле (одновременно с его соотечественником Кольбе) установил четырех валентность углерода и (одновременно с Купером) развил идею о способности углеродных атомов соединяться в длинные цепи. Купер предложил современную систему изображения связей в химических соединениях с помощью черточек. Однако эти ученые считали строение молекул непознаваемым и, выдвигая свои идеи, имели целью лишь систематику, классификацию и описание экспериментального материала.    

Начиная с 1858 г. А. М. Бутлеров развивает и экспериментально обосновывает теорию химического строения. А. М. Бутлеров исходил из материалистических представлений, основанных на атомистическом учении М. В. Ломоносова и Дальтона. Сущность этой теории сводится к следующим основным положениям.

1.Химическая природа  каждой сложной молекулы определяется природой составляющих ее атомов, их количеством и химическим строением.

2.Химическое строение  — это определенный порядок  в чередовании в молекуле атомов, во взаимодействии, взаимном влиянии  атомов друг на друга (как  соседних, так и через другие  атомы).

3. Химическое строение веществ определяет их физические и химические свойства.

4. Изучение свойств  веществ позволяет определить  их химическое строение.    

В отличие от ранее  существовавших теорий теория химического строения позволяла классифицировать весь накопившийся и новый экспериментальный материал и, что самое важное, предсказывать возможное число органических соединений определенного состава и вероятные пути их синтеза, т. е. допускала экспериментальную проверку. Она стала общей теорией органической химии как науки.   

Теорию химического  строения подтвердило получение  Бутлеровым и его учениками, а затем и другими химиками всех предсказанных изомеров простейших органических соединений. Так, были синтезированы изобутан, изобутилен, третичные спирты и т. д. Позднее Кекуле также стал на позиции теории строения и внес особенно крупный вклад в создание структурной теории разработкой вопросов строения ароматических соединений. Для написания структурной формулы любого органического соединения используют четыре основных свойства углерода: четырех валентность, а также способность его атомов соединяться в цепи, образовывать двойные и тройные связи и циклы.   

В 70-х годах XIX в. теория строения дополнилась теорией пространственного расположения атомов в молекулах — стереохимической теорией (Вант-Гофф, Лебедь). Создание теории химического строения способствовало бурному развитию органической химии и в последней четверти XIX в. она приняла современный облик. Уже в конце XIX в. синтетический метод органической химии стал проникать в химическую промышленность. Возникают производства синтетических красителей, взрывчатых веществ, медикаментов. Сырьевую базу для них дает коксохимическая промышленность: необходимые для этих производств органические вещества получают преимущественно из каменноугольной смолы и продуктов ее переработки. Развитие промышленности в свою очередь стимулировало научные исследования1.   

В начале XX в. органическая химия и промышленность обогащаются новыми методами синтеза: широко используются высокие давления (В. Н. Ипатьев), катализ (Габер, Н. Д. Зелинский, Сабатье), электрохимические методы. Особенно бурно развивается химическая промышленность в Германии. Именно благодаря развитию металлургии и химической промышленности Германия становится одной из наиболее развитых империалистических держав. В результате первой мировой войны Германия утратила свое преимущество в развитии химической промышленности. На первое место в области развития химии вышли Соединенные Штаты Америки. В качестве сырья для получения органических соединений в США использовалась главным образом нефть. Преимущественное развитие получили такие отрасли химической промышленности, как производство искусственного моторного топлива и смазочных масел, растворителей, лаков и красок, позже пластических масс.    

В царской России несмотря на ведущую роль отечественных химиков во многих областях химии химическая промышленность была развита слабо и в основном находилась в руках иностранного капитала. Это несоответствие между развитием науки и промышленности было характерно для господствовавшего в России самодержавного буржуазно-помещичьего строя, неспособного использовать богатейшие материальные и духовные ресурсы страны.   

В результате мировой  войны 1914 г. и гражданской войны  и эта слабо развитая химическая промышленность была почти полностью разрушена. Химическую промышленность в Советском Союзе фактически пришлось создавать заново. В короткие сроки были созданы такие отрасли химической промышленности, как азотно-туковая, анилинокрасочная, пластических материалов, искусственного волокна, лакокрасочная. Впервые в мире были построены заводы по производству синтетического каучука способом, разработанным С. В. Лебедевым. Выпуск химической продукции увеличился в 1940 г. по сравнению с 1913 г. почти в 25 раз.    

Нападение фашистской Германии на нашу страну нанесло всей промышленности, в том числе и  химической, огромный урон. Было выведено из строя более половины всех производственных мощностей. Химическая промышленность, как и остальные отрасли народного хозяйства, после войны была быстро восстановлена и реорганизована. Выпуск химической продукции к 1959 г. — первому году семилетнего плана — увеличился по сравнению с довоенным 1940 г. больше чем в пять раз. Советский Союз по производству химической продукции занял первое место в Европе и второе в мире (после США), а по темпам развития опередил все капиталистические страны. Несмотря на это потребности нашего народного хозяйства в некоторых важных химических продуктах удовлетворялись далеко не полностью.   

Органическая химия 9 класс | Ladle.ru

Готовимся к школе

Органическая химия в 9 классе может быть расширенной или сокращённой. Это зависит от типа школы. Обычно в 9 классе органику проходят поверхностно, а в 10 классе углублённо. Изучают предельные, непредельные и ароматические углеводороды, спирты, жиры, углеводы. В некоторых учебных заведениях подробно останавливаются на карбонильных соединениях, карбоновых кислотах и аминах.

Введение в органическую химию

В данном разделе изучают общие свойства органических соединений и их особенности. Это фундамент для дальнейшего успешного понимания предмета, поэтому к нему надо отнестись серьёзно. Темы уроков:

• Задачи органической химии. Использование органических соединений в медицине, энергетике, промышленности и других сферах жизнедеятельности человека.
• Качественные и количественные характеристики органических соединений. Виды формул: простейшая и молекулярная.
• Изомерия, как представление об объёмном строении молекулы. Виды изомерии: структурная, геометрическая, оптическая.
• Выяснение состава органических соединений.
• Научное становление представлений об устройстве органических веществ.
• Углублённое изучение атомов углерода. Их электронное строение.
• Стереометрия молекул.
• Теория гибридизации.
• Ковалентная связь в органике.
• Стереометрия соединений с кратными связями.
• Классификация органических веществ.
• Основные принципы создания названий органических веществ.

Предельные углеводороды

Органическая химия в 9 классе обычно содержит курс по углеводородам, который начинается с предельных углеводородов. Эти вещества являются основной для российской экономики, а также всей мировой энергетики, так что их изучение раскроет взаимоотношения в обществе. Темы уроков:

• Природные источники углеводородов.
• Добыча нефти, газа и их переработка.
• Метан и парниковый эффект. Глобальное потепление.
• Бензин. Работа бензинового двигателя. Воспламенение и детонация. Октановое число и методы его увеличения.
• Алканы. Строение молекул, образование названий соединений, физические особенности.
• Химические свойства алканов. Радикальное замещение и изменение углеродного скелета.
• Способы производства алканов и использование в промышленности и энергетике.
• Циклоалканы. Особенности циклоалканов с малыми и крупными циклами.

Непредельные углеводороды

Далее переходят к алкенам, пластмассам и полимерам. Из этих веществ производится масса предметов окружающего мира, так что их строение необходимо разобрать подробно. Темы уроков

• Строение и свойства алкенов. Изомерия. Классификация и физические особенности.
• Химические особенности алкенов. Электрофильное присоединение.
• Получение и применение алкенов в строительстве и промышленности.
• Полимеры этиленового ряда.
• Алкадиены. Их виды и особенности. Характеристики сопряженных алкадиенов.
• Получение и применение каучука и резины.
• Строение и свойства алкинов. Изомерия. Классификация и физические особенности.
• Химические особенности алкинов и использование в промышленности.

Ароматические углеводороды

Наконец, переходят к аренам и ароматическим углеводородам. Эти соединения являются основной для огромного количества современных веществ, так что изучение углеводородов будет неполным без них. Темы уроков:

• Научное становление представлений об устройстве бензола.
• Ароматичность бензола.
• Строение и свойства аренов. Изомерия. Классификация и физические особенности.
• Получение и применение аренов.
• Химические особенности бензола и его производных.
• Получение и использование ароматических соединений.
• Строение, физические свойства, классификация ароматических соединений.
• Химические свойства ароматических соединений.

Спирты

Спирты имеют широкое применение во всех областях жизни человека, поэтому исследовать их надо внимательно. В органической химии в 9 классе обязательно изучают следующие темы:

• Классификацию спиртов.
• Особенности одноатомных спиртов.
• Химические свойства.
• Кислотность. Реакции со щелочами.
• Номенклатуру.
• Нуклеофильное замещение в спиртах. Реакция этерификации.
• Окисление спиртов ферментами и процесс горения.
• Характеристики многоатомных спиртов и фенолов.
• Получение и использование спиртов.

Карбонильные соединения. Карбоновые кислоты 

Далее изучают следующие темы:

• Карбонильные соединения. Стереометрическое строение карбонильных веществ, их классификация и номенклатура.
• Химические особенности кетонов и альдегидов.
• Строение карбоновых кислот, физические особенности, номенклатура.
• Химические особенности предельных карбоновых кислот.
• Характеристики муравьиной, уксусной, щавелевой и жирной кислот.
• Производство и использование карбоновых кислот.
• Сложные эфиры – производные карбоновых кислот. 

Жиры

На жиры нередко отводится сравнительно мало времени. Проходят их всего за 1 или 2 урока. Но столь малое количество времени не означает, что они не имеют ценности, поэтому к исследованию жиров следует подойти внимательно. Изучают классификацию и номенклатуру жиров, их физические и химические свойства. Рассматривают их значение в организме человека, применение в медицине и пищевой промышленности. Подробнее останавливаются на промышленном получении жиров.

Углеводы

В обязательном порядке проходят углеводы, так как они являются основной для многих органических веществ животного и растительного мира. Темы уроков:

• Углеводы. Классификация, номенклатура и строение углеводов.
• Моносахариды. Строение глюкозы, получение и применение.
• Физические и химические особенности глюкозы.
• Олигосахариды. Получение, применение, физические и химические свойства.
• Полисахариды. Получение, использование, химические и физические особенности.
• Сахароза. Распространение в природе. Строение, использование. Гидролиз сахарозы.
• Крахмал. Роль в жизнедеятельности. Строение, использование.
• Целлюлоза. Распространение в природе. Строение, применение.

Амины

1 или 2 урока обычно посвящается аминам – веществам, которые являются основной современной медицины. Изучают их классификацию, номенклатуру и изомерию. Рассматривают их физические и химические свойства, подробнее останавливаются на горении и нуклеофильном замещении. Также изучают строение и особенности анилина. В конце исследуют производство и использование аминов.

Белки и нуклеиновые кислоты

Органическая химия в 9 классе обязательно содержит курс по белкам, аминокислотам и нуклеиновым кислотам. Они строительный материал для клеток и жизни в целом, поэтому отнестись к предмету надо внимательно:

• Аминокислоты. Номенклатура, классификация и свойства аминокислот.
• Белки. Распространение в природе. Классификация, строение, особенности.
• Физические и химические свойства белков.
• Понятие о гетероциклических веществах.
• Нуклеиновые кислоты, их роль в жизнедеятельности организма. 

Заключение

Данный раздел химии даст представление о современной медицине, бытовой химии, новых строительных материалах, энергетической отрасли. Кроме того, он подготовит школьника к более сложному курсу 10 класса. Благодаря изучению органической химии ученик лучше усвоит функционирование растений и животных.

11: Органическая химия – Химия LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

83141

Мы начнем изучение органической химии с алканов, соединений, содержащих только два элемента, углерод и водород, и имеющих только одинарные связи. Существует несколько других видов углеводородов, отличающихся типами связи между атомами углерода и свойствами, возникающими в результате этой связи. Мы рассмотрим несколько других типов углеводородов, а затем рассмотрим другие органические функциональные группы, включая те, у которых есть такие атомы, как кислород и азот. Наконец, мы сосредоточимся на органических кислотах и ​​основаниях, после чего будем готовы рассмотреть химию самой жизни — биохимию — в оставшихся главах.

• 11.1: Органическая химия

  Сегодня органическая химия изучает химию соединений углерода, а неорганическая химия изучает химию всех других элементов. Органическая химия изучает соединения углерода, почти все из которых также содержат атомы водорода.

• 11.2: Алканы

  Простые алканы существуют в виде гомологического ряда, в котором соседние члены отличаются на единицу CH_2. Здесь приведены некоторые основные сведения о структуре, названиях и химических свойствах алканов.

• 11.3: Сокращенные структурные формулы и формулы линейных углов

  Сокращенные химические формулы показывают атомы водорода (или другие атомы или группы) непосредственно рядом с атомами углерода, к которым они присоединены. Формулы линейного угла подразумевают наличие атома углерода на углах и концах линий. Подразумевается, что каждый атом углерода связан с достаточным количеством атомов водорода, чтобы дать каждому атому углерода четыре связи.

• 11.4: Циклоалканы

  Многие органические соединения имеют циклическую структуру. Атомы, связанные в кольца, имеют ограниченное вращение, поэтому цис-транс (геометрическая) изомерия существует, когда и есть две неидентичные группы на разных атомах углерода в кольце.

• 11.5: Алкены

  Алкены представляют собой углеводороды с двойной углерод-углеродной связью. Двойные связи имеют ограниченное вращение, поэтому цис-транс (геометрическая) изомерия существует, когда и на каждом атоме углерода с двойной связью есть две неидентичные группы.

• 11.6: Номенклатура ИЮПАК

  Органические молекулы имеют как общепринятые, так и систематические названия, установленные ИЮПАК.

• 11.7: Органические соединения с функциональными группами

  Функциональная группа, структурное расположение атомов и/или связей, в значительной степени отвечает за свойства семейств органических соединений.

• 11.8: Физические свойства органических соединений

  Углеводороды — такие как алканы, циклоалканы и алкены — это неполярные соединения, которые имеют тенденцию быть нерастворимыми в воде с низкими температурами кипения и плавления. На эти физические свойства может влиять размер молекул и наличие полярных функциональных групп.

• 11.9: Химические свойства: Карбоновые кислоты

  Растворимые карбоновые кислоты являются слабыми кислотами в водных растворах. Карбоновые кислоты нейтрализуют основания с образованием солей.

• 11.10: Химические свойства: амины как основания

  Амины являются основаниями; они реагируют с кислотами с образованием солей. Соли анилина правильно называются соединениями анилина, но для обозначения лекарств используется более старая система: соли аминовых препаратов и соляной кислоты называются «гидрохлоридами». Гетероциклические амины представляют собой циклические соединения с одним или несколькими атомами азота в кольце.

• 11.E: Органическая химия (упражнения)

  Выберите задачи и решения для главы.

• 11.S: Органическая химия (краткое содержание)

  Краткое содержание главы.

---

11: Органическая химия распространяется по незаявленной лицензии и была создана, изменена и/или курирована LibreTexts.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Глава

   Показать страницу TOC

   № на стр.

2. Теги

   На этой странице нет тегов.

Определение, типы и механизмы, реакции

Пластмасса, бензин, мыло, ДНК и яблоки. Кажется маловероятным, но у них у всех есть кое-что общее. Все пять вышеперечисленных веществ являются примерами соединений, с которыми вы столкнетесь в органической химии.

Органическая химия — это раздел химии, изучающий структуру, свойства и реакции органических соединений.

Что это на самом деле означает?

Для дальнейшего изучения давайте сначала определим органических соединений.

Что такое органические соединения?

Органические соединения представляют собой молекулы, состоящие из углерода, ковалентно связанного с другими атомами. Они в основном содержат углерод-водородные и углерод-углеродные связи, которые мы можем представить как CH и CC соответственно.

Примеры органических молекул, от простых до сложных. commons.wikimedia.org

Присмотритесь к некоторым веществам, о которых мы упоминали выше. Например, начнем с мыла. Как вы узнаете из «Реакции сложных эфиров», мыла состоят из карбоксилатные соли . Древние египтяне делали мыло из животных жиров и золы, но в наши дни мы склонны использовать растительные масла.

Карбоксилатные соли являются полезными молекулами. Один конец содержит атом углерода, связанный с двумя атомами кислорода, а остальная часть молекулы состоит из длинной углеводородной цепи . Вы, наверное, догадались по названию, что это такое — длинная цепь, состоящая из связей СС и СН. Это соответствует нашему определению органических соединений, приведенному выше.

Теперь давайте посмотрим на ДНК. ДНК состоит из сахара, называемого 9.0169 дезоксирибоза , фосфатная группа и четыре различных основания . Ниже мы показали структуру одного из этих оснований:

Аденин, одно из оснований в ДНК. StudySmarter Originals

Вы можете видеть, что он содержит множество линий, соединяющих атомы углерода и азота. Они представляют собой одинарных ковалентных связей . Некоторые из этих строк дублируются; они представляют собой двойных связей . Таким образом, основания представляют собой органические молекулы, как и сахарная дезоксирибоза ДНК.

Органические соединения названы так потому, что в 18 и 19 веках люди считали, что они встречаются только в живых организмах и что они обладают особым свойством, способствующим жизни. На самом деле считалось, что мы не можем создать эти соединения искусственно — им нужна некая «жизненная сила», которой обладают только живые организмы. Конечно, теперь мы знаем, что это неправда. Мы можем создать множество органических молекул в лабораториях, и они ничем не отличаются от тех, что встречаются в природе.

Изучая органическую химию, вы будете изучать различные типы органических соединений, от спиртов и аминокислот до бензина и полимеров. Вы увидите, как они сделаны, как они структурированы и как их структура влияет на их свойства и реакционную способность. Например, почему одинарная связь CC относительно прочна и инертна, а двойная связь C = C настолько реакционноспособна? Почему первичные спирты становятся кислыми на воздухе, а третичные остаются неизменными? Как устроены большие полимеры, такие как белки и пластмассы, и почему только некоторые из них могут быть расщеплены?

Основы органической химии

Хотя в следующих статьях вы изучите множество терминов, знание основ органической химии поможет вам понять, о чем пойдет речь позже. Давайте сейчас рассмотрим некоторые из этих идей.

Атомы, элементы, молекулы и соединения

Вы уже должны знать следующие термины, но мы повторим их, чтобы убедиться:

• Атомы — это наименьшая единица обычной материи, образующая химический элемент. Они являются фундаментальными строительными блоками всех частей химии.
• Элемент представляет собой чистое вещество, содержащее только атомы, все из которых имеют одинаковое число протонов в ядре. Протоны — это тип субатомных частиц, с которыми вы должны были столкнуться при изучении физической химии.
• Если соединить два атома, получится молекула . Молекула – это два или более атома, химически связанных друг с другом.
• Молекулы, состоящие из различных элементов, называются соединениями . Соединение — это просто два или более атома разных элементов, химически связанных друг с другом.

Гомологический ряд

Есть также несколько терминов, характерных для органической химии, о которых вам следует знать, в том числе гомологический ряд .

Гомологический ряд представляет собой группу соединений с одинаковой функциональной группой, общей формулой и химическими свойствами.

Давайте рассмотрим некоторые из этих ключевых идей:

• Функциональная группа — это часть молекулы или соединения, отвечающая за характерные химические реакции молекулы.
• Общая формула — это формула, используемая для обозначения всей группы соединений. Он использует такие буквы, как n, для обозначения различного количества атомов.

Как упоминалось выше, соединения гомологического ряда обладают одинаковыми химическими свойствами. Это означает, что они реагируют одинаково. Они отличаются только длиной своих углеродных цепей.

Пример гомологического ряда, алкены. StudySmarter Originals

Формулы

В органической химии вы столкнетесь с несколькими способами представления молекул. Они известны как формулы.

Формулы — это способ представления информации о различных соотношениях атомов, составляющих молекулу или соединение. Некоторые также могут отображать информацию о структуре соединения и связи.

Типы формул включают молекулярные , отображаемые , структурные и скелетные формулы .

Молекулярная формула – это общее число атомов каждого элемента в молекуле.

В следующей таблице приведены некоторые примеры различных типов формул для органической молекулы бутановой кислоты:

Таблица с примерами формул бутановой кислоты. StudySmarter Originals

Далее мы более подробно рассмотрим некоторые из этих типов формул.

Номенклатура

Номенклатура — это система, которую мы используем для обозначения органических соединений. Возьмем, например, 2-хлорпропан:

• -проп- указывает на количество атомов углерода в самой длинной углеродной цепи молекулы. Это пример корневого имени.

• -ан показывает, что молекула представляет собой алкан.

• хлор- показывает, что он содержит атом хлора в качестве функциональной группы. Как правило, префиксы и суффиксы показывают функциональные группы молекулы.

• 2- указывает положение атома хлора в молекуле. Как правило, числа показывают положение функциональных групп в углеродной цепи.

2-хлорпропан. StudySmarter Originals

Изомерия

Изомеры — это молекулы с одинаковой молекулярной формулой, но с разным расположением атомов.

Например, следующие три соединения являются изомерами с молекулярной формулой .

Таблица, показывающая некоторые из различных изомеров бутановой кислоты. StudySmarter Originals

Темы органической химии

В органической химии вы будете изучать множество тем. Они варьируются от алканов , простейшие из которых имеют всего пять атомов, до спиртов и карбоновых кислот . Затем мы закончим с белки , представляющие собой молекулы длиной в тысячи атомов. Другие темы включают анализ органических соединений , полимеров и хроматографию. We’ve listed them all below:

• “Introduction to organic chemistry”

• “Alkanes”

• “Halogenoalkanes”

• “Alkenes”

• “Alcohols”

• “Органический анализ”

• “The carbonyl group”

• “Aromatic chemistry”

• “Amines”

• “Polymers”

• “Biological organic”

• “Organic synthesis”

• “NMR спектроскопия»

• «Хроматография»

Давайте теперь рассмотрим некоторые темы более подробно.

Введение в органическую химию

Изучение того, как представлять органические соединения, их структуру и их реакции, является фундаментальной частью органической химии. Выше мы рассмотрели три изомера с молекулярной формулой. Эта формула может представлять ряд различных молекул — как узнать, о какой молекуле идет речь?

В этом разделе вы узнаете о различных способах представления молекул, чтобы мы могли более четко увидеть их структуру. Зная структуру молекулы, мы можем найти ее функциональные группы и предсказать, в каких реакциях она будет участвовать. Например, вы научитесь рисовать отображаемых формул и скелетных формул .

Отображаемая формула представляет собой молекулярное представление, которое показывает каждый атом и связь внутри молекулы.

Отображаемые формулы — это самый простой способ идентифицировать любые точки интереса на молекуле, поскольку они четко показывают каждый атом и связь — даже все углерод-водородные связи! Однако более крупные молекулы кажутся загроможденными, и для их извлечения требуется некоторое время. Вот где скелетные формулы пригодятся. Это гораздо более лаконичный способ представления молекулы.

Скелетная формула представляет собой представление молекулы, которое дает краткое представление о ее связях и геометрии. Связи углерод-углерод нарисованы линиями, тогда как связи углерод-водород полностью опущены.

Например, взгляните на отображаемую и скелетную формулы для бутановой кислоты.

Показана и скелетная формула бутановой кислоты. Что легче понять? StudySmarter Originals

В этом разделе вы также узнаете, как называть молекулы и как рисовать механизмы реакций . Они показывают движение электронов в химических реакциях.

Механизм реакции представляет собой последовательность пошаговых реакций, которые приводят к общему химическому изменению.

Алканы

Алканы , вероятно, самый простой тип органических соединений. Как мы упоминали ранее, у самого маленького алкана, метана, всего пять атомов.

Метан. Он состоит всего из одного атома углерода и четырех атомов водорода. commons.wikimedia.org

Алканы — это насыщенные углеводороды, содержащие только одинарные связи CC и CH

Алканы можно найти во всех видах продуктов, но особенно в топливе, таком как бензин и дизельное топливо. В «Алканах» вы узнаете не только о том, откуда мы получаем эти углеводороды, но и о том, как мы начинаем превращать их в молекулы с другими функциональными группами. Видите ли, алканы относительно нереакционноспособны — их связи довольно прочны. Но через процесс под названием хлорирование, мы можем превратить их в галогеналканы , которые гораздо более реакционноспособны.

Другие органические соединения

Затем вы перейдете к другим типам углеводородов и органических соединений. Вы узнаете, как различные функциональные группы заставляют их реагировать по-разному и влиять на их свойства. Например, почему у спиртов гораздо более высокая температура кипения, чем у алкенов? Точно так же, почему пропиламин имеет гораздо более высокую температуру кипения, чем триметиламин, несмотря на то, что они имеют точно такую ​​же молекулярную формулу и функциональную группу?

В таблице ниже представлен обзор различных углеводородов и других органических соединений, с которыми вы столкнетесь в органической химии. Вы изучите каждый из них более подробно в соответствующих разделах. Затем вы попрактикуетесь в создании путей для перемещения между различными типами органических соединений в «Органическом синтезе».

Таблица, показывающая различные органические соединения, которые вы обнаружите в органической химии. StudySmarter Originals

Типы органического анализа

Что происходит, когда у вас есть образец неизвестного органического соединения и вы хотите узнать, что это такое? Химики разработали ряд аналитических методов, помогающих идентифицировать молекулы, которые вы изучите в разделах «Органический анализ», «ЯМР-спектроскопия» и «Хроматография».

Прежде всего, вы можете провести несколько простых опытов в пробирке. В разделе «Органический анализ» вы объедините знания, полученные в предыдущих темах, чтобы различать алкены, спирты и карбоновые кислоты. Вы также расширите это в следующих темах. Например, какой вывод можно сделать, если оранжево-коричневая бромная вода обесцвечивается при добавлении к раствору? А если бесцветный реагент Толленса образует осадок серебряного зеркала?

Но иногда нужно узнать точную структуру молекулы. Этанол и гексан-1-ол являются спиртами, поэтому оба будут реагировать одинаково. Однако длина цепи гексан-1-ола в три раза больше, чем у этанола! А как насчет гексан-1-ола и гексан-3-ола? Они различаются только положением группы -ОН в углеродной цепи. Как мы можем отличить их друг от друга? Для этого мы можем использовать аналитические методы, такие как ЯМР-спектроскопия .

ЯМР-спектроскопия — это метод, используемый для наблюдения магнитных полей вокруг атомов в молекуле и используемый для определения структуры.

Другие аналитические методы, которые вы изучите, включают инфракрасную спектроскопию и хроматографию .

Биологические органические вещества и полимеры

Во всех предыдущих темах вы преимущественно имели дело с малыми молекулами, содержащими всего несколько атомов. Но органическая химия также включает в себя молекулы длиной в тысячи атомов. Собственно, отсюда и возникло поле. В разделе «Биоорганика» вы будете изучать белки и ДНК, о которых мы упоминали ранее в этой статье. Оба являются биологическими органическими молекулами и являются примерами полимеры .

Полимер представляет собой очень большую молекулу, состоящую из более мелких повторяющихся субъединиц, называемых мономерами.

Давайте немного углубимся в изучение белков. Белки представляют собой длинные цепочки более мелких молекул, известных как аминокислот . В природе встречается 20 встречающихся в природе аминокислот, и все они основаны на одной общей структуре:

Общая структура аминокислоты. StudySmarter Originals

Аминокислоты представляют собой органические соединения, содержащие две разные функциональные группы: аминогруппу и карбоксильную группу . Вы узнали об этом из разделов “Амины” и “Карбоновые кислоты” соответственно. Они также содержат группу R .

Группа R — это сокращение для любой вариабельной группы атомов, такой как метильная группа или другая углеводородная цепь.

Группы R в аминокислотах белка определяют его структуру и то, как он складывается. Это определяет его форму и функции. Все белки в вашем теле основаны на простых органических соединениях и их углеродных связях. Точно так же вся ДНК, которая кодирует эти белки, основана на органических основаниях; все сахара и жиры в вашем теле, да и вообще в мире, также основаны на органических структурах. Без области органической химии нас бы не было. Органическая химия просто направлена ​​на изучение того, как связь и структура этих органических соединений влияют на наши тела и нашу жизнь.

Органическая химия. Ключевые выводы

• Органическая химия — это раздел химии, изучающий структуру, свойства и реакции органических соединений, представляющих собой молекулы, содержащие углерод.
• В разделе «Введение в органическую химию» вы познакомитесь с основами представления органических соединений различными способами.
• Изучая органическую химию, вы узнаете о различных органических соединениях. К ним относятся алканы, алкены, спирты, карбоновые кислоты и амины.
• Вы также узнаете об аналитических методах, таких как хроматография и ЯМР-спектроскопия.
• Другие темы органической химии включают «Органический синтез» и «Биоорганический орган». 10 причин, по которым органическая химия важна , биохимия, науки о Земле, зоология и медицина. Кроме того, многие химические вещества, которые вы используете ежедневно, состоят из органических соединений, и процессы включают органические химические реакции. По какой-то причине многие люди до сих пор не знают, какое значение имеет органическая химия. Чтобы еще больше прояснить ситуацию, вот десять причин, почему органическая химия так важна:  
  №1. Органическая химия изучает химические реакции, происходящие внутри живых существ

  Основная причина, по которой органическая химия так важна, заключается в том, что она изучает химические реакции, происходящие в живых существах. Без органической химии ученые не смогли бы исследовать механизмы различных изменений, происходящих при обмене веществ. Кроме того, органическая химия предоставляет подробную информацию о том, как различные органические химические вещества реагируют на другие соединения и какие продукты выделяются в нашем организме в результате химических реакций.

  #2. Органическая химия необходима для понимания биохимических принципов и биотехнологии

  Поскольку органическая химия изучает химические реакции, происходящие в живых существах, она необходима для понимания основных биохимических принципов. Органическая химия позволяет биохимикам исследовать конкретные механизмы химических реакций и определять факторы, влияющие на то, как органические соединения реагируют с другими химическими веществами. Органическая химия также вносит свой вклад в биотехнологию, которая включает использование живых организмов и различных биопроцессов для создания или модификации продуктов. Без реакций органического синтеза не было бы медицинской, сельскохозяйственной, промышленной и экологической биотехнологий.

  #3. Органическая химия позволяет ученым создавать и исследовать новые химические вещества

  Органическая химия — это лабораторная наука, которая включает производство органических соединений с нуля. Органическая химия ведет к синтезу множества полезных продуктов, в том числе сельскохозяйственных химикатов, лекарств, пищевых добавок, пластмасс, красок, ферментов, косметики и различных синтетических материалов. Наряду с синтезом многих необходимых веществ химики-органики разрабатывают эффективные способы получения соединений, что делает весь процесс еще более ценным.

  #4. Органическая химия имеет решающее значение для изучения наук о Земле 

  Науки о Земле включают пять основных областей, включая геологию, гидрологию, метеорологию, астрономию и науку об окружающей среде. Во многих случаях ученые-геологи в значительной степени полагаются на принципы органической химии. Органическая химия позволяет геологам изучать различные материалы на Земле и то, как они меняются со временем. Он также обеспечивает основу для количественного и качественного понимания того, как наша планета работает и развивается.

  #5. Органическая химия играет ключевую роль в медицине и фармации

  Поскольку органическая химия так важна в медицине и фармации, существует особая отрасль, называемая медицинской органической химией. Он использует знания об органических соединениях для создания, уточнения и улучшения лекарств и методов лечения. Синтетическая органическая химия также способствует открытию, исследованию и разработке новых лекарств. Понимание органической химии является ключом к прогнозированию действия витаминов, добавок и лекарств, что позволяет медицинским работникам выбирать правильный рецепт и дозировку.

  #6. Органическая химия Исследования и синтез полимеров

  Без органической химии ученые не смогли бы изучать природные полимеры или создавать синтетические. В то время как природные органические полимеры обеспечивают основные конструкционные материалы для живых существ и участвуют в ключевых биохимических процессах, синтетические полимеры широко используются в производственной промышленности. Полимеры используются в качестве сырья для широкого спектра продуктов, начиная от синтетических тканей и одежды и заканчивая пластиковыми изделиями и красками на полимерной основе.

  #7. Многие средства бытовой химии состоят из органических соединений 

  Органическая химия занимается не только изучением и синтезом органических соединений. Это также включает в себя создание продуктов на основе органических химических веществ, которые мы используем ежедневно. На самом деле многие средства бытовой химии включают в себя органические соединения. Например, мыла представляют собой соли жирных кислот натрия или калия. Кроме того, моющие средства состоят из поверхностно-активных веществ, которые обычно представляют собой амфифильные органические соединения, такие как полиглюкоза и спирт кокосового масла. Некоторые другие органические соединения, содержащиеся в бытовых продуктах, включают бензол, ацетон, формальдегид, толуол, ксилол и метиленхлорид.

  #8. Средства по уходу за кожей и косметические средства содержат органические химические вещества в качестве активных ингредиентов

  Если вы используете какие-либо средства по уходу за кожей или косметические средства, вы, вероятно, заметили, что каждый из них содержит определенный активный ингредиент, отвечающий за полезные свойства. Хотя эти продукты часто содержат неорганические химические вещества, большинство активных ингредиентов представляют собой органические соединения. Некоторыми популярными активными ингредиентами в средствах по уходу за кожей являются альфа (молочная кислота, гликолевая кислота и т. д.) и бета-гидроксикислоты (салициловая кислота), гиалуроновая кислота, витамин С, витамин Е, глицерин, ниацинамид, ретиноиды, пептиды, керамиды и многие другие. . Эти органические химические вещества также присутствуют в некоторых косметических продуктах, повышая их эффективность и предлагая различные преимущества для вашей кожи. Без органической химии ученые не смогли бы определить, какие активные ингредиенты использовать в различных продуктах по уходу за кожей.

  #9. Органическая химия способствует производству духов и ароматизаторов

  При изготовлении духов и ароматизаторов используются различные органические химические вещества для придания им особого аромата и приятного аромата. В то время как натуральные ингредиенты уже состоят из органических химических веществ, компоненты духов также могут быть синтезированы в лабораториях органической химии. Например, метилдигидрожасмонат (гедион) представляет собой органическое химическое вещество, которое смешивает, фиксирует и усиливает запах других компонентов духов. Если мы говорим о революции в парфюмерии, то альдегиды сделали свое дело. Эти органические химические вещества не только придают духам и ароматам незабываемый аромат, но и повышают их эффективность. Подводя итог, можно сказать, что органическая химия позволяет ученым более эффективно синтезировать парфюмерные ингредиенты.

  #10. Бензин и дизельное топливо состоят из углеводородов, органических соединений 

  И последнее, но не менее важное: органическая химия связана с бензином и дизельным топливом. Химический состав сырой нефти, добываемой из-под земли, довольно прост. Они состоят из предельных, циклических и ароматических углеводородов, которые являются органическими соединениями. Поэтому органическая химия также играет фундаментальную роль в переработке бензина и дизельного топлива на нефтеперерабатывающих заводах.

  сообщить об этом объявлении

  Категории Предметы первой необходимости и наука

  © 2022 The Important Site • Создано с помощью GeneratePress

  Все, что вам нужно знать — Shemmassian Academic Consulting

  поможет вам максимизировать ваш счет

  (Примечание: этот ресурс также присутствует в нашем MCAT Ultimate Guide .)

  —-

  Часть 1: Введение
  Часть 2: Содержание органической химии MCAT. Вы должны знать для экзамена
  Часть 3: Стратегии MCAT органической химии
  Часть 4: Органическая химия.
  Часть 4: Органическая химия.
  Часть 4: Органическая химия.
  . Часть 1: Введение

  MCAT — это последний шаг между вами и вашим белым халатом, и вы готовитесь к самому длинному и сложному экзамену в вашей жизни . MCAT играет огромную роль при поступлении в медицинские вузы. Если у вас средний балл от 3,60 до 3,79, повышение вашего балла MCAT с 497 до 514 приводит к увеличению ваших шансов на поступление на 61,6%!

  Интересно, что количество вопросов, заданных по определенной теме на MCAT, не коррелирует с тем, сколько вы изучали эту тему в колледже. Скорее всего, вы потратили один или два полных семестра 90 639 на изучение органической химии, но MCAT задаст вам только от 6 до 12 вопросов по органической химии из 230 общих вопросов. Другими словами, только от 3 до 5 процентов всего вашего экзамена, скорее всего, будут посвящены органической химии.

  Почему мы упоминаем об этом? Многие студенты тратят часы, дни и недели ценного времени на подготовку к экзаменам на заучивание загадочных реакций органической химии. Вместо этого учащиеся должны сосредоточить свое время на понимании принципов органической химии, чтобы они могли применять эти принципы к новым проблемам.

  Например, что такое нуклеофил? Если MCAT дает новую реакцию, которую вы никогда раньше не видели, сможете ли вы идентифицировать нуклеофил, атакующий электрофил? Какие свойства следует искать?

  В этом блоге мы предоставляем весь контент, который вам нужно знать для ответов на вопросы по органической химии MCAT. Мы не хотим, чтобы вы использовали механическое запоминание для изучения MCAT Ochem; вместо этого мы предоставим набор инструментов, который вы сможете использовать для решения множества различных проблем органической химии. Кроме того, мы поговорили с оценщиками C / P и B / B 132, чтобы узнать стратегии обучения, которые вы можете использовать, чтобы правильно ответить на эти 6–12 вопросов по органической химии и получить высший балл MCAT. Давайте начнем!

  Часть 2. Содержание органической химии MCAT, которое необходимо знать для сдачи экзамена

  Примечание. Нажав на любой из этих эскизов, вы перейдете к подробному руководству по этой теме.

  Часть 3. Стратегии изучения органической химии MCAT

  В этом разделе руководства мы представим три высокоэффективных стратегии изучения, которые вы можете использовать для ответов на вопросы по общей химии MCAT.

  Органическая химия MCAT Совет № 1: Знайте структуру функциональных групп как свои пять пальцев.

  Если кто-то попросит вас нарисовать альдегид, вы сможете нарисовать его, даже не задумываясь. Вы должны иметь тот же уровень запоминания функциональных групп органической химии, что и аминокислоты. Почему?

  Причина, по которой функциональные группы важны, заключается в том, что их структура позволяет им обладать интересными химическими свойствами. Если вы сможете извлечь альдегид и проанализировать его структуру, вам не придется запоминать, что карбонильный углерод является электрофильным, а водород, присоединенный к карбонильному углероду, не препятствует стерическим возможностям потенциальных нуклеофилов. Вместо этого вы сможете нарисовать функциональную группу и быстро вспомнить эти свойства, взглянув на структуру.

  Альдегидная функциональная группа

  Итак, вы должны как минимум знать, как выглядят следующие функциональные группы:

  MCAT Органическая химия Совет № 2: Знайте свойства функциональных групп, чтобы понять, как они будут реагировать.

  Давайте рассмотрим часто проверяемый пример: функциональную группу карбоновой кислоты. Если вы нарисуете структуру карбоновой кислоты, вы заметите, что есть важные части молекулы, которые влияют на то, как она реагирует с другими молекулами.

  Например, кислород, двойная связь с центральным углеродом, обладает некоторыми интересными свойствами. Что более электроотрицательно: кислород или углерод? Если вы сказали кислород, это правильно! Кислород хочет электронов намного больше, чем углерод. В результате кислород сильнее притягивает эти электроны, в результате чего атом кислорода приобретает частичный отрицательный заряд. В результате углерод будет иметь частичный положительный заряд.

  Почему это важно? Это важно, потому что углерод теперь является реактивным атомом. Углероду действительно нужны электроны из-за его частичного положительного заряда, что делает его электрофилом. И что-то с дополнительной парой электронов, или нуклеофил, теперь может атаковать углерод и заниматься интересной химией.

  Понимание этих свойств для каждой функциональной группы, которую мы только что упомянули, поможет вам решать проблемы органической химии без необходимости запоминать специфические и сложные реакции органической химии. Обязательно уделите особое внимание пониманию карбонильной функциональной группы, которая представляет собой любой углерод, связанный двойной связью с кислородом, и свойствам, о которых мы только что говорили, поскольку MCAT любит проверять студентов на это.

  MCAT Organic Chemistry Совет № 3. Изучите экспериментальные методы, обычно используемые в органической химии, такие как разделение, очистка и спектроскопия.

  MCAT ожидает, что вы знакомы с этими основными инструментами органической химии, и мы рассмотрим детали, которые вам необходимо знать о каждом методе, в нашей главе. 5 руководство по спектроскопии, разделениям и очистке. Здесь, однако, хорошее место, чтобы напомнить вам, что каждый раз, когда вы пропустите вопрос MCAT по органической химии во время практики, обязательно вернитесь и просмотрите этот вопрос, запишите, что вам нужно знать, чтобы правильно ответить на вопрос, и изучите это. новая информация. Вы не должны делать это только для практических вопросов по органической химии, вы должны делать это для всех практических вопросов, которые вы принимаете.

  Часть 4: практические вопросы по органической химии MCAT

  1. Исследователь проводит органическую реакцию, в которой бензол со спиртовым заместителем превращается в бензол с альдегидным заместителем. Какой из следующих пиков может появиться для продукта в ИК-спектроскопии?

  A)     Широкий, 3500 см–1

  B)    Острый, 3500 см–1

  C)     Широкий, 1700 см–1

  D)    Острый, 1700 см–1

  90,24 90 лучше всего описывает, почему протонные растворители снижают нуклеофильность?

  A)     Протонные растворители слишком стерически громоздки и препятствуют контакту нуклеофила с электрофилом.

  B)    Протонные растворители изменяют химические свойства электрофила, снижая эффективность реакции.

  C)     Протонные растворители могут образовывать водородные связи с нуклеофилом, тем самым снижая частоту нуклеофильной атаки.

  D)    Протонные растворители вносят суммарный положительный заряд в нуклеофил и снижают нуклеофильность.

  3. Исследователь изучает молекулу с тремя хиральными центрами. Исследователь получает рацемическую смесь после нескольких стадий очистки. Какое из следующих стереохимических обозначений мог получить исследователь?

  A)     S,S,S и R,S,R

  B)    R,S,S и S,R,R

  C)     R,S,R и S,R,R

  D) S,S,R и S,S,S

  4. Какой из следующих элементов НАИБОЛЕЕ вероятно будет сильным нуклеофилом?

  A)     Гидроксид-ион

  B)    Вода

  C)     Этанол

  D)    Трет-бутанол

  5. Какая из следующих автономных функциональных групп с наибольшей вероятностью подвергается нуклеофильному замещению ацила?

  A) Первичный спирт

  B) Aldehyde

  C) Кетон

  D) Карбоновая кислота

  Ответ ключ для MCAT Органической химии Вопросы.

  1. . В продукте образуется карбонильная группа (C=O), что видно на ИК-спектре при 1700 см-1 в виде острого пика (выбор D правильный). Широкий пик около 3500 см-1 характерен для ОН, который мы наблюдаем для реагента, а не для продукта (выбор А неверен).

  2. Вариант ответа C правильный. Образуя водородные связи с протонными растворителями, нуклеофилы не могут свободно перемещаться в растворе и им труднее атаковать электрофилы (верный вариант В). Протонные растворители не обязательно стерически громоздки; вода является примером протонного растворителя (выбор А неверен). Вопрос спрашивает, как протонные растворители влияют на нуклеофил, а не на электрофил (выбор B неверен). В то время как протонные растворители могут сделать нуклеофил меньше отрицательных, маловероятно, что они привнесут положительный заряд в нуклеофил (выбор D неверен).

  3. Вариант ответа B правильный. Рацемическая смесь возникает, когда пара энантиомеров присутствует в равных количествах. Энантиомеры имеют противоположную стереохимию в каждом хиральном центре (выбор B правильный; варианты A, C и D неверны).

  4. Вариант ответа A правильный. Заряд, электроотрицательность, емкость Н-связей и стерический объем важны для определения силы нуклеофила. Здесь гидроксид-ионы заряжены отрицательно (ОН-), сильно электроотрицательны и не имеют стерических помех (верный вариант А). Вода и этанол не являются очень сильными нуклеофилами (варианты Б и В неверны). Трет-бутанол имеет много стерических затруднений (выбор D неверен).

  5. Вариант ответа D правильный. Чтобы произошло нуклеофильное замещение ацила, нуклеофил должен атаковать электрофильный углерод двойной связи C=O. Первичный спирт не имеет двойной связи С=О (выбор А неверен). Чтобы сделать углерод в двойной связи C=O более электрофильным (хотят больше электронов), должны быть группы, которые оттягивают еще больше электронной плотности от углерода. В альдегиде есть только водород, который не уберет лишнюю электронную плотность (выбор B неверен). Кетон имеет присоединенную углеводородную группу, которая не будет сильно оттягивать лишнюю электронную плотность (выбор C неверен). Карбоновая кислота, однако, имеет группу ОН, которая будет оттягивать дополнительную электронную плотность от углерода группы С=О, делая ее более электрофильной и с большей вероятностью подвергающейся нуклеофильному ацильному замещению (выбор D правильный).

  Органический | Химия | Университет Виннипега

  Органическая химия — это раздел химии, изучающий структуру, свойства и реакции органических соединений, содержащих углерод в ковалентной связи. Изучение строения определяет их химический состав и формулу. Изучение свойств включает физические и химические свойства, оценку химической активности для понимания их поведения. Изучение органических реакций включает химический синтез природных продуктов, лекарств и полимеров, а также изучение отдельных органических молекул в лаборатории и путем теоретического (in silico) исследования.

  Диапазон химических веществ, изучаемых в органической химии, включает углеводороды (соединения, содержащие только углерод и водород), а также соединения на основе углерода, но также содержащие другие элементы, особенно кислород, азот, серу, фосфор (входит в состав многих биохимических веществ) и галогены. . Металлоорганическая химия изучает соединения, содержащие связи углерод-металл.

  Кроме того, современные исследования сосредоточены на органической химии с участием других металлоорганических соединений, включая лантаноиды, но особенно на переходные металлы цинк, медь, палладий, никель, кобальт, титан и хром.

  Органические соединения составляют основу всей земной жизни и составляют большинство известных химических веществ. Схемы связи углерода с его валентностью из четырех — формальные одинарные, двойные и тройные связи, а также структуры с делокализованными электронами — делают множество органических соединений структурно разнообразными, а диапазон их применения — огромным. Они составляют основу или входят в состав многих коммерческих продуктов, включая фармацевтические препараты; нефтехимические и агрохимические продукты и продукты из них, в том числе смазочные материалы, растворители; пластмассы; топлива и взрывчатых веществ. Изучение органической химии пересекается с металлоорганической химией и биохимией, а также с медицинской химией, химией полимеров и материаловедением.

  ПРЕПОДАВАТЕЛЬ В ЭТОЙ НАУЧНОЙ ОБЛАСТИ:

  Д-р Атхар Ата – Изоляция новых фармацевтических агентов от морских организмов

  Натуральные продукты – это органические соединения, выделенные из природных источников, таких как морские организмы, микроорганизмы и растения. Эти организмы в основном полагаются на свою химическую защиту, производя эти соединения, также называемые вторичными метаболитами. Натуральные продукты являются источником новых фармацевтических агентов. Недавнее исследование показывает, что около 60% противоопухолевых и противоинфекционных агентов, имеющихся в продаже или находящихся на поздних стадиях клинических испытаний, имеют натуральное происхождение. Наша лаборатория занимается выделением биоактивных натуральных продуктов с использованием различных хроматографических методов, таких как колоночная хроматография (CC), высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) и тонкослойная хроматография (ТСХ). Структура чистых вторичных метаболитов устанавливается с помощью обширных спектроскопических исследований, таких как одномерный (1Н-ЯМР, 13С-ЯМР, DEPT, NOE), двумерный (COSY, NOESY, TOCOSY, HMQC, HMBC) ЯМР. эксперименты, масс-спектрометрия (EI, CI, FAB, FD, GC-MS и связанное сканирование), УФ- и ИК-спектрофотометрия. После полной характеристики чистого натурального продукта мы подробно изучаем противомикробную, противовирусную и противовоспалительную активность этих соединений, чтобы выяснить их потенциальное биомедицинское применение. Для большинства биоактивных натуральных продуктов мы расширяем область исследований до аспектов биосинтеза и биотрансформации с использованием бесклеточных (неочищенный ферментный препарат морских организмов) и целых клеточных культур бактерий и грибов соответственно. Последние производят ненатуральные аналоги, которые помогают изучить взаимосвязь структура-активность биоактивного природного продукта. Биосинтез БАВ исследуют путем инкубации стабильных изотопов или радиоактивно меченых предшественников в бесклеточном экстракте растительного или морского организма. Включение этих предшественников помогает установить биосинтетическое происхождение этих соединений в природе.

  Д-р Адам МакКаббин — ферментный биокатализ

  Большая часть современного асимметричного катализа берет свое начало в ферментативном биокатализе. Хотя только около половины известных ферментов содержат в своем активном центре металлы, синтетические реакции, опосредованные металлическими катализаторами, гораздо более развиты, чем реакции, опосредованные неметаллами. И это несмотря на огромные экономические и экологические затраты на извлечение металлов (например, Pd, Pt, Au), а также их токсичность. В последнее время значительные усилия были направлены на изучение реакций, опосредованных небольшими органическими молекулами (органокатализ). Эта молодая область породила множество реакций, которые протекают с впечатляющей селективностью и эффективностью, но потенциал для открытия новых типов катализаторов и новых органокаталитических реакций остается высоким. Бороновые кислоты широко доступны (коммерчески, синтетически) в первую очередь из-за их использования в качестве реагентов в реакциях кросс-сочетания, катализируемых палладием. В отличие от их использования в качестве реагентов, использование борных кислот в качестве органокатализаторов остается редкостью. И это несмотря на ряд привлекательных свойств, которыми они обладают, включая льюисовскую кислотность атома бора, их низкую токсичность, высокую устойчивость к воздуху и влаге, а также растворимость в органических растворителях. Наша исследовательская программа основана на использовании этих свойств для разработки новых синтетических методов с использованием катализаторов на основе бороновых кислот и родственных производных. Во многих случаях эти методы дополняют или улучшают реакции, катализируемые переходными металлами. Мы применяем наши новые методы для синтеза важных с медицинской точки зрения молекул, таких как биологически активные натуральные продукты и фармацевтические препараты. Преимущество отказа от использования переходных металлов в этих синтезах заключается в уменьшении количества токсичных побочных продуктов и упрощении очистки, что снижает воздействие на окружающую среду.

  Д-р Табита Вуд – Открытие нового низкомолекулярного терапевтического средства против рака

  Наши исследовательские интересы лежат в области медицинской химии, особенно в области открытия новых низкомолекулярных средств для лечения рака. Часто пациенты, получающие химиотерапию, испытывают неблагоприятные побочные эффекты из-за неизбирательной цитотоксической активности противораковых препаратов. Исследователи добились значительного прогресса в создании таргетных препаратов для химиотерапии рака, но остается прекрасная возможность разработать новые препараты, которые обладают меньшими побочными эффектами и эффективно лечат это разнообразное заболевание. Наши исследования в этой области включают использование некоторых известных методов органического синтеза, а также разработку новых органических реакций для создания небольших библиотек новых потенциальных химиотерапевтических препаратов. Молекулы будут охарактеризованы не только в отношении типичных признаков идентичности и чистоты, но и в отношении специфической биологической активности. При этом мы надеемся лучше понять сложные факторы, участвующие в нацеливании на опухоли по сравнению с нормальными здоровыми тканями. Междисциплинарные исследования такого рода дают слушателям возможность приобрести навыки в области синтетической органической химии, а также биохимии.

  Approaching Organic Chemistry (от человека, который ненавидел органическую химию) – Library Voices

  Органическая химия (также известная как «о химия»), как известно, является одним из самых сложных предметов, который должен пройти любой студент-химик/биолог, а также специалист в области здравоохранения. Одна из главных причин, по которой я сразу возненавидел химию, заключалась в том, что все вокруг меня и их лучший друг ненавидели химию. О химия известна как предмет, с которым сталкиваются многие премедики (студенты, находящиеся на пути к поступлению в медицинскую школу), или как класс, который отсеивает «меньших» премедов от «более достойных». ЭТО ЛОЖЬ!

  Органическая химия не обязательно должна быть худшим курсом, который вы когда-либо посещали, все в ваших руках. К сожалению, мне пришлось усвоить этот урок на собственном горьком опыте во время моей первой четверти органической химии в UWB. Я решил поделиться несколькими вещами, которые я узнал о том, как подходить к изучению органической химии (некоторые из них могут быть применимы даже к другим предметам), а также некоторыми глупыми химическими мемами, которые могут рассмешить любого студента-химика.

  Прежде чем перейти к советам, поставлю очень краткое объяснение того, что такое органическая химия для тех, кто не слышал о ней раньше. Органическая химия — это раздел химии, изучающий органические реакции и способы их «создания» (построения). Органические соединения – это любые вещества, содержащие атом углерода. Атом углерода очень уникален, потому что он очень специфичен, когда дело доходит до связи, углерод любит иметь четыре связи, из-за этого особого свойства возможны многие реакции. Углерод присутствует во всех живых существах, мы состоим почти из 99% углерода, это настолько важно, что мы посвятили целый год/серию занятий только реакциям с его участием. Как вы можете себе представить, органическая химия играет очень большую роль в понимании того, что происходит внутри нас и вокруг нас (вот почему я думаю, что она есть в MCAT, и почему медицинские и стоматологические школы хотели бы, чтобы их новые студенты прошли этот курс). /серии).

  А теперь… Вот несколько советов, которые помогли мне лучше учиться на химии:

  1. Составьте список – тем, которые вы выучили, и тех, которые вы еще не понимаете. Это очень помогло, когда дело дошло до учебы. Мне нравится просматривать списки и отмечать что-то во время учебы, чтобы я мог сосредоточиться на других темах, которые я, возможно, не понимаю.
  2. ПРАКТИКА!! — Не ленись, просто делай. Снова и снова и снова. Это станет утомительным и повторяющимся, и вам, возможно, захочется немного покричать после того, как вы отработаете так много механизмов (пошаговая последовательность основных/элементарных реакций, посредством которых происходят общие химические изменения), но это один из лучших способов понять и улучшить свои навыки. способности с темой.
  3. Измените свою точку зрения – Мне часто казалось, что нет смысла ходить на этот курс. Почему я посещаю этот странный курс, когда на самом деле все, что я хочу, это быть врачом и помогать своим пациентам с любыми проблемами, которые у них могут возникнуть? Я не осознавал, что органическая химия на самом деле изменит мой образ мышления, обучения и решения проблем. Если вы сравните органическую химию с медициной, то обе они немного похожи в том смысле, что (как только вы избавитесь от запоминания реакций) вы будете постоянно решать головоломки и применять все, что знаете, чтобы получить ответ.
  4. Ищите помощи – ваш профессор готов вам помочь! Не бойтесь обращаться к ним или посещать их рабочие часы, профессора ОБОЖАЮТ, когда студенты делают это. Или найдите нескольких студентов, с которыми вы хорошо работаете, и учитесь в группе, это сработало на удивление хорошо для меня. Посетите QSC (Центр количественных навыков) для решения особенно сложных задач или вопросов, которые могут у вас возникнуть. Там есть преподаватели, которые являются студентами, которые ранее проходили курс и понимают, через что вы проходите.

  Органическая химия может быть очень сложной темой, потому что нужно многому научиться, но все зависит от того, как вы преподаете эти темы себе и своей организации. Сделайте большую часть своего обучения, сосредоточившись на синтезе (Органический синтез — это особая ветвь химического синтеза, связанная с преднамеренным построением органических соединений посредством органических реакций, или, по-английски… синтез — это набор органических реакций, которые, если правильно выразить в определенном порядке приведет к проблемам с желаемым соединением(ями) органического продукта.