Применение органических веществ в жизни человека. Значение органической химии в жизни человека. Данная формула указывает основной обмен веществ - энерготраты организма в состоянии полного покоя, обеспечивающие функции всех органов и систем и поддержание т

Органическими называются вещества, содержащие С (углерод). Из них исключаются некоторые соединения, например, угольная кислота, которую классически относят к неорганической химии. Органические вещества считаются самым большим классом. Это связано с высокой способностью углерода образовывать прочные связи с другими элементами. Несмотря на то, что они могут быть любыми, «традиционными» соединениями считают связи с О, S, H и N.

Характеристики органических веществ

Для начала нужно понять, что такое, функциональные группы элементов, что подразумевает классификация органических соединений. Основными видами природного происхождения считаются нуклеиновая кислота, жиры, белки и углеводы. Кроме основного элемента углерода, они содержат P, S, H, O и N.

Главные свойства органических элементов — это , полярность, энергия связи. Смысл этого вида связи заключается в том, что электроны, которые соединяются, находятся в свободном пространстве между атомами. Полярность зависит от такого свойства, как электроотрицательность. Это способность атомов притягивать к себе электроны. Таким образом, полярность можно определить, как соединение, образованное между двумя элементами с разной электроотрицательностью. Если показатели равны, связь считается неполярной.

Энергия ковалентной связи определяется расстоянием между атомами. Сила притяжения должна быть больше силы отталкивания. Надо учитывать еще такое свойство, как прочность связи. Соответственно, чем сильнее энергия, тем прочнее связь. Можно упомянуть также свойство гибридизации, которая образуется при изменении ковалентной связи. При этом изменяется форма s- и p-орбиталей.

Что касается функциональных групп, то выделяют карбонилы, нитрогруппу, гидроксиды, аминогруппу, карбоксилы, фтор, бром, йод, хлор. Их можно считать составляющими химического вещества, которое образуется вместе с углеводородом.

Вопросы по свойствам, а также понятия s-связь, гибридизация, p-связь, считаются основными, и обязательно вносятся в школьную программу , в ЕГЭ по химии, а также в решение задач по химии.

Названия органических веществ

Классификация соединений и их названия — это номенклатура органических соединений, кратность связи которых может быть двойной и тройной. Вещества разделяют по строению углеродной составляющей и функциональной группе.

Классификация слишком обширна, ее можно найти в любом справочнике по химии. Основными считаются предельные углеводороды, строение молекулы которых состоят из углеводорода и водорода, а связь между ними называется ординарной. Среди них можно назвать известный каждому метан, и пропан. Это газы, но они могут быть представлены и в жидком состоянии. Также этот класс называют , механизм реакции этих веществ зависит от высоты температуры нагревания.

Продукты органической химии

Именно органическая химия является большой составляющей нашей жизни. Она лежит в основе молекулярной биологии, а на производстве эту науку применяют для синтетических материалов: красок, лаков, пластика, различной парфюмерной продукции, средств для защиты растений и многого другого.

Среди самых незаменимых производных органической химии можно назвать природный газ, каменный уголь и нефть. В свою очередь, это углеводородное сырье применяется для изготовления полиэтилена, красителей и фенопластов, а также бензина. Существует такая величина, как октановое число, бензиновый двигатель зависит от него. Чем оно больше, тем устойчивее к возгоранию бензин.

Конечно, если мы говорим о синтетических материалах нельзя не упомянуть такие вещи, как парниковый эффект, глобальное потепление и общий вред для экологии и здоровья человека. Нелишне напомнить о том, что производство должно быть максимально безопасным, стремиться к усовершенствованию и бережному отношению к природе.

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам .

Перед тем, как раскрыть эту тему, невозможно не вспомнить слова одного из героев романа Курта Воннегута «Колыбель для кошки»: «Над чем бы ученые ни работали, у них все равно получается оружие».

Значение химии в жизни человека очень трудно переоценить, ведь эти процессы окружают нас повсюду: начиная от элементарного приготовления пищи и заканчивая биологическими процессами в организме. Достижения в этой области знаний приносили человечеству и огромный ущерб (создание оружия массового поражения), и дарили спасение от смерти (разработка медикаментов от заболеваний, выращивание искусственных органов и т.п.). Относиться равнодушно к этой науке невозможно: столько противоречивых открытий не происходило ни в какой другой области знаний.

Роль химии в жизни человека: быт

Химия в жизни человека: производство

Знания о такого рода процессах широко применяются в промышленности, на их основе разрабатываются новые технологии.

Еще в древности были распространены ремесла, в основе которых лежали химические процессы: например, создание керамики, обработка металла, использование естественных красителей.

Сегодня нефтехимическая и химическая промышленность - одни из самых значимых отраслей экономики, и это говорит о том, что химические процессы и знания о них играют немаловажную роль в обществе. Лишь от человечества зависит, как их использовать - в созидательных или разрушительных целях, ведь среди разнообразия можно встретить и опасные для человека (взрывоопасные, окисляющие, воспламеняющиеся и т.д.).

Таким образом, химия в жизни человека - это и панацея от заболеваний, и оружие, и экономика, и приготовление пищи, и, конечно же, сама жизнь.

Химия находит применение в различных отраслях деятельности человека – медицине, сельском хозяйстве, производстве керамических изделий, лаков, красок, автомобильной, текстильной, металлургической и других отраслях промышленности. В повседневной жизни человека химия нашла отражение прежде всего в различных предметах бытовой химии (моющие и дезинфицирующие средства, средства по уходу за мебелью, стеклянными и зеркальными поверхностями и т.д.), лекарственных препаратах, косметических средствах, различных изделиях из пластмасс, красках, клеях, средствах для борьбы с насекомыми, удобрениями и т.д. Этот список можно продолжать практически бесконечно, рассмотрим лишь некоторые его пункты.

Предметы бытовой химии

Из предметов бытовой химии первое место по масштабам производства и применения занимают моющие средства, среди которых наиболее популярны различные мыла, стиральные порошки и жидкие моющие средства (шампуни и гели).

Мыла представляют собой смеси солей (калиевые или натриевые) жирных ненасыщенных кислот (стеариновая, пальмитиновая и др.), причем натриевые соли образуют твердые мыла, а калиевые – жидкие.

Мыла получают по реакции гидролиза жиров в присутствии щелочей (омыление). Рассмотрим получение мыла на примере омыления тристеарина (триглицерид стеариновой кислоты):

где C 17 H 35 COONa и есть мыло – натриевая соль стеариновой кислоты (стеарат натрия).

Получение мыла возможно и с использованием в качестве сырья алкилсульфатов (соли сложных эфиров высших спиртов и серной кислоты):

R-CH 2 -OH + H 2 SO 4 = R-CH 2 -O-SO 2 –OH (сложный эфир серной кислоты) + H 2 O

R-CH 2 -O-SO 2 –OH + NaOH = R-CH 2 -O-SO 2 –ONa (мыло – алкилсульфат натрия) + H 2 O

В зависимости от сферы применения выделяют хозяйственные, косметические (жидкие и твердые) мыла, а также мыло ручной работы. В мыло дополнительно можно ввести различные ароматизаторы, красители или отдушки.

Синтетические моющие средства (стиральные порошки, гели, пасты, шампуни) представляют собой сложные по химическому составу смеси нескольких компонентов, главной составляющей частью которых являются поверхностно-активные вещества (ПАВ). Среди ПАВов выделяют ионогенные (анионные, катионные, амфотерные) и неионогенные ПАВ. Для производства синтетических моющих средств обычно применяют иногенные анионные ПАВы, представляющие собой алкилсульфаты, аминосульфаты, сульфосукцинаты и др. соединения, которые диссоциируют на ионы в водном растворе.

Порошкообразные моющие средства обычно содержат различные добавки для устранения жировых загрязнений. Чаще всего это кальцинированная или питьевая соду, фосфаты натрия.

К некоторым порошками добавляют химические отбеливатели — органические и неорганические соединения, при разложении которых происходит выделение активного кислорода или хлора. Иногда, в качестве отбеливающих добавок используют ферменты, которые за счет быстрого процесса расщепления белка хорошо удаляют загрязнения органического происхождения.

Изделия из полимеров

Полимеры- высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых, состоят из «мономерных звеньев» — молекул неорганических или органических веществ, соединённых соединенных между собой химическими или координационными связями.

Изделия из полимеров нашли широкое применение в повседневной жизни человечества – это всевозможные бытовые принадлежности — кухонная утварь, предметы для ванной комнаты, приборы хозяйственного и бытового назначения, емкости, для хранения, упаковочные материалы и т.д. Волокна полимеров применяются для изготовления разнообразных тканей, трикотажа, чулочно-носочных изделий, искусственного меха гардин, ковров, обивочных материалов для мебели и автомашин. Из синтетического каучук производят резинотехнические изделия (сапоги, галоши, кеды, коврики, подошвы для обуви и т.д.).

Среди множества полимерных материалов широко используют полиэтилен, полипропилен, поливинлхлорид, тефлон, полиакрилат и пенопласт.

Среди изделий из полиэтилена наибольшую известность в быту получили полиэтиленовая плёнка, всевозможная тара (бутылки, банки, ящики, канистры и т.д.), трубы для канализации, дренажа, водо-, газоснабжения, броня, теплоизоляторы, термоклей и т.д. Всю эту продукцию производят из полиэтилена, получаемого двумя способами – при высоком (1) и низком давлении (2):

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Полипропилен – полимер, полученный полимеризацией пропилена в присутствии катализаторов (например, смесь TiCl 4 и AlR 3):

n CH 2 =CH(CH 3) → [-CH 2 -CH(CH 3)-] n

Широкое применение этот материал нашел в производстве упаковочных материалов, предметов домашнего обихода, нетканых материалов, одноразовых шприцов, в строительстве для вибро- и шумоизоляции межэтажных перекрытий в системах «плавающий пол».

Поливинилхлорид (ПВХ) – полимер, полученный суспензионной или эмульсионной полимеризацией винилхлорида, а также полимеризацией в массе:

Применяется для электроизоляции проводов и кабелей, производства листов, труб, пленок для натяжных потолков, искусственных кож, линолеума, профилей для изготовления окон и дверей.

Поливинилхлорид используют как уплотнитель в бытовых холодильниках, вместо относительно сложных механических затворов. Из ПВХ также делают презервативы для людей с аллергией на латекс.

Косметические средства

Основные продукты косметической химии – это всевозможные кремы, лосьоны, маски для лица, волос и тела, духи, туалетная вода, краски для волос, туши, лаки для волос и ногтей и т.д. В состав косметических средств входят вещества, которые содержатся в тканях, для которых предназначены эти средства. Так, в косметические препараты по уходу за ногтями, кожей и волосами входят аминокислоты, пептиды, жиры, масла, углеводы и витамины, т.е. вещества, необходимые для жизни клеток, составляющих эти ткани.

Помимо веществ, получаемых из природного сырья (например, всевозможные растительные экстракты) в производстве косметических средств широко используют синтетические виды сырья, которые получают путем химического (чаще органического) синтеза. Вещества, полученные таким путем, характеризуются высокой степенью чистоты.

Основные виды сырья для производства косметических средств естественные и синтетические животные (куриный, норковый, свиной) и растительные (хлопковое, льняное, касторовое масло) жиры, масла и воски, углеводороды, ПАВы, витамины и стабилизаторы.

Значение органической химии настолько велико, что в настоя­щее время невозможно представить жизнь современного человека без использования достижений этой науки. Органическая химия является основой очень многих важнейших отраслей промышлен­ности. К ним относится топливная промышленность (переработка каменного и бурого угля, нефти, горючих сланцев, дерева, синтез различного топлива и др.), производство красящих веществ, давно вытеснивших природные красители и превосходящие их разнообра­зием, красотой оттенков и дешевизной, производство взрывчатых и лекарственных веществ, витаминов, синтетического каучука и воло­кон, пластмасс и др. Сельскому хозяйству органическая химия дает удобрения, средства для борьбы с сорняками (гербициды), насеко­мыми и грибками (инсектофунгициды), вещества, ускоряющие рост растений и созревание плодов. Существуют также такие отрасли хи­мической промышленности как азотнотуковая, анилинокрасочная, пластических материалов, искусственного волокна, лакокрасочная, синтетического каучука.

7. Классификация органических соединений

К настоящему времени известно более 10 млн. органических соединений. Каждый год химики синтезируют и выделяют из природных источников сотни тысяч новых соединений. Чтобы ориентироваться в этом многообра­зии, органические соединения принято классифицировать.

Давно уже отмечено, что большинство органических молекул состоит из двух частей: фрагмента, который в ходе реакции остается без изменения, и группы, подвергающейся при этом превращениям. Атом или группу атомов, связанных определенным образом, наличие которых в молекуле органического вещества придает ему характерные свойства, называют функциональной группой.

Структурная теория А.М. Бутлерова, давшая химикам четкое понимание термина «функциональная группа», лежит в основе современной классифи­кации органических соединений.

В структурной формуле каждого соединения можно выделить фрагмент углеводорода или гетероциклического соединения. Этот фрагмент принято рассматривать в качестве остова молекулы. Как правило, остов реже трансформируется в ходе реакции, нежели функциональная группа. Харак­тер остова молекулы определяет ряд, к которому принадлежит данное со­единение. Выделяют следующие ряды:

1. Ациклический (алифатический, жирный) ряд включает соедине­ния с открытой цепью углеродных атомов; эти соединения могут быть насыщенными (предельными), например:

2. Циклический ряд включает:

карбоциклические соединения, содержащие углеродный скелет, замкну­тый в цикл

В свою очередь, карбоциклические соединения подразделяются на: ароматический ряд, который включает углеводороды и их производ­ные, содержащие шестичленные циклы с чередующимися простыми и двойными связями (ароматические ядра)

алициклический ряд, который объединяет все остальные карбоцикличе­ские соединения, как насыщенные, так и ненасыщенные

Наличие тех или иных функциональных групп в молекуле органическо­го соединения определяет принадлежность этого соединения к тому или иному классу.

В табл. 1.1 перечислены наиболее важные функциональные группы, их названия и названия, соответствующих им классов органических веществ, даны примеры представителей этих классов.

Рассмотрим структуры некоторых органических соединений. Внимательный анализ каждой из них позволяет выделить в них фрагмент соответствующего углеводорода или гетероциклического соединения и свя­занные с этим фрагментом функциональные группы: