Semua tentang kimia. Semua tentang kimia Kelas utama senyawa organik

Cabang ilmu kimia yang mempelajari struktur, sifat, dan metode sintesis senyawa karbon disebut kimia organik. Zat organik adalah dasar dari dunia kehidupan.

Cerita

Kajian kimia organik dimulai dengan kajian bahan asal biologis. Sejarah singkat kimia organik diberikan di bawah ini.

Beras. 1. Alexander Butlerov.

Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan industri, muncullah cabang kimia organik - sintesis organik, yang mempelajari metode memperoleh senyawa organik yang mempunyai nilai biologis, fisika, dan kimia.

Dengan berkembangnya industri minyak, petrokimia muncul. Senyawa telah diisolasi dari minyak yang digunakan secara industri untuk memproduksi plastik, bahan bakar, karet sintetis dan banyak bahan lainnya.

Ada 141 juta senyawa organik di dunia.

Struktur zat organik

Semua senyawa organik terbentuk:

• kerangka atau rantai karbon - atom karbon yang terhubung secara berurutan;
• gugus fungsi - sekelompok atom yang menentukan sifat kimia suatu zat.

Rumus kimia organik ditulis dalam dua bentuk:

• pendek - mirip dengan penulisan kimia anorganik (C 5 H 12);
• struktural - menunjukkan urutan dan susunan atom yang dihubungkan oleh ikatan valensi (ditunjukkan dengan tanda hubung) - CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3.

Kimia. Panduan instruksi mandiri. Frenkel E.N.

M.: 20 1 7. - 3 51 hal.

Tutorial ini didasarkan pada teknik yang telah berhasil digunakan penulis selama lebih dari 20 tahun. Dengan bantuannya, banyak anak sekolah yang bisa masuk fakultas kimia dan universitas kedokteran. Buku ini adalah Buku Guru Mandiri, bukan Buku Teks. Di sini Anda tidak akan menemukan penjelasan sederhana tentang fakta ilmiah dan sifat-sifat zat. Materi disusun sedemikian rupa sehingga jika menemui pertanyaan kompleks yang menimbulkan kesulitan, Anda akan langsung menemukan penjelasan penulisnya. Di akhir setiap bab terdapat tugas tes dan latihan untuk mengkonsolidasikan materi. Bagi pembaca yang ingin tahu dan hanya ingin memperluas wawasannya, Self-Teacher akan memberikan kesempatan untuk menguasai mata pelajaran ini “dari awal”. Setelah membacanya, Anda pasti akan jatuh cinta dengan sains paling menarik ini - kimia!

Format: pdf

Ukuran: 2,7 MB

Tonton, unduh:drive.google

Daftar isi
Dari penulis 7
BAGIAN 1. UNSUR KIMIA UMUM 9
Bab 1. Konsep dasar dan hukum mata pelajaran “Kimia” 9
1.1. Konsep paling sederhana: zat, molekul, atom, unsur kimia 9
1.2. Zat sederhana dan kompleks. Valensi 13
1.3. Persamaan reaksi kimia 17
Bab 2. Golongan Utama Senyawa Anorganik 23
2.1. Oksida 23
2.2. Asam 32
2.3. Basis 38
2.4. Garam 44
Bab 3. Informasi dasar tentang struktur atom 55
3.1. Struktur Tabel Periodik Mendeleev 55
3.2. Inti atom. Isotop 57
3.3. Distribusi elektron pada bidang inti atom 60
3.4. Struktur atom dan sifat unsur 65
Bab 4. Konsep ikatan kimia 73
4.1. Ikatan ionik 73
4.2. Ikatan kovalen 75
4.3. Ikatan kimia dan keadaan agregasi materi. Kisi kristal 80
Bab 5. Laju reaksi kimia 87
5.1. Ketergantungan laju reaksi kimia pada berbagai faktor 87
5.2. Reversibilitas proses kimia. Prinsip Le Chatelier 95
Bab 6. Solusi 101
6.1. Konsep solusi 101
6.2. Disosiasi elektrolitik 105
6.3. Persamaan reaksi ionik-molekul 111
6.4. Konsep pH (nilai hidrogen) 113
6.5. Hidrolisis garam 116
Bab 7. Konsep reaksi redoks123
BAGIAN 2. UNSUR KIMIA ANORGANIK 130
Bab 8. Sifat umum logam 130
8.1. Struktur internal dan sifat fisik logam 131
8.2. Paduan 133
8.3. Sifat kimia logam 135
8.4. Korosi logam 139
Bab 9. Logam alkali dan alkali tanah 142
9.1. Logam alkali 142
9.2. Logam alkali tanah 145
Bab 10. Aluminium 153
Bab 11. Besi 158
11.1. Sifat-sifat besi dan senyawanya 158
11.2. Produksi besi (besi dan baja) 160
Bab 12. Hidrogen dan oksigen 163
12.1. Hidrogen 163
12.2. Oksigen 165
12.3. Air 166
Bab 13. Karbon dan silikon 170
13.1. Struktur atom dan sifat karbon 170
13.2. Sifat-sifat senyawa karbon 173
13.3. Struktur atom dan sifat silikon 176
13.4. Asam silikat dan silikat 178
Bab 14. Nitrogen dan fosfor 182
14.1. Struktur atom dan sifat nitrogen 182
14.2. Garam amonia dan amonium 184
14.3. Asam nitrat dan garamnya 187
14.4. Struktur atom dan sifat fosfor 189
14.5. Sifat dan pentingnya senyawa fosfor 191
Bab 15. Belerang 195
15.1. Struktur atom dan sifat belerang 195
15.2. Hidrogen sulfida 196
15.3. Sulfur dioksida dan asam sulfat 197
15.4. Sulfur anhidrida dan asam sulfat 198
Bab 16. Halogen 202
16.1. Struktur atom dan sifat halogen 202
16.2. Asam klorida 205
BAGIAN 3. UNSUR KIMIA ORGANIK 209
Bab 17. Konsep Dasar Kimia Organik 210
17.1. Mata kuliah kimia organik. Teori struktur zat organik 210
17.2. Ciri-ciri struktur senyawa organik 212
17.3. Klasifikasi senyawa organik 213
17.4. Rumus senyawa organik 214
17.5. Isomerisme 215
17.6. Homolog 217
17.7. Nama-nama hidrokarbon. Aturan tata nama internasional 218
Bab 18. Alkana 225
18.1. Konsep alkana 225
18.2. Deret homolog, tata nama, isomerisme 225
18.3. Struktur molekul 226
18.4. Sifat-sifat alkana 226
18.5. Persiapan dan penggunaan alkana 229
Bab 19. Alkena 232
19.1. Deret homolog, tata nama, isomerisme 232
19.2. Struktur molekul 234
19.3. Sifat-sifat alkena 234
19.4. Persiapan dan penggunaan alkena 238
19.5. Konsep alkadiena (diena) 239
Bab 20. Alkuna 244
20.1. Definisi. Deret homolog, tata nama, isomerisme 244
20.2. Struktur molekul 245
20.3. Sifat-sifat alkuna 246
20.4. Persiapan dan penggunaan asetilena 248
Bab 21. Hidrokarbon siklik. Arena 251
21.1. Konsep hidrokarbon siklik. Sikloalkana 251
21.2. Konsep hidrokarbon aromatik 252
21.3. Sejarah penemuan benzena. Struktur molekul 253
21.3. Deret homolog, tata nama, isomerisme 255
21.4. Sifat benzena 256
21.5. Sifat homolog benzena 259
21.6. Pembuatan benzena dan homolognya 261
Bab 22. Alkohol 263
22.1. Definisi 263
22.2. Deret homolog, tata nama, isomerisme 264
22.3. Struktur molekul 265
22.4. Sifat-sifat alkohol monohidrat 266
22.5. Pembuatan dan penggunaan alkohol (menggunakan contoh etil alkohol) 268
22.6. Alkohol polihidrat 269
22.7. Konsep fenol 271
Bab 23. Aldehida 276
23.1. Definisi. Deret homolog, tata nama, isomerisme 276
23.2. Struktur molekul 277
23.3. Sifat-sifat aldehida 278
23.4. Pembuatan dan penggunaan aldehida menggunakan contoh asetaldehida 280
Bab 24. Asam karboksilat 282
24.1. Definisi 282
24.2. Deret homolog, tata nama, isomerisme 283
24.3. Struktur molekul 284
24.4. Sifat-sifat asam 285
24.5. Persiapan dan penggunaan asam 287
Bab 25. Ester. Lemak 291
Bab 26. Karbohidrat 297
Bab 27. Senyawa yang mengandung nitrogen 304
27.1. Amina 304
27.2. Asam amino 306
27.3. Protein 308
Bab 28. Konsep polimer 313
BAGIAN 4. PEMECAHAN MASALAH 316
Bab 29. Konsep Dasar Perhitungan 317
Bab 30. Soal diselesaikan dengan menggunakan rumus standar 320
30.1. Soal pada topik “Gas” 320
30.2. Soal dengan topik “Metode menyatakan konsentrasi larutan” 324
Bab 31. Soal diselesaikan dengan menggunakan persamaan reaksi 330
31.1. Penyusunan perhitungan menggunakan persamaan reaksi 330
31.2. Soal pada topik “Komposisi kuantitatif campuran” 333
31.3. Masalah “kelebihan-kekurangan” 337
31.4. Soal menetapkan rumus suatu zat 342
31.5. Soal yang memperhitungkan “hasil” zat yang dihasilkan 349

Jika Anda sudah masuk universitas, tetapi sampai saat ini belum memahami ilmu yang sulit ini, kami siap membeberkan beberapa rahasia kepada Anda dan membantu Anda mempelajari kimia organik dari awal (untuk boneka). Yang harus Anda lakukan hanyalah membaca dan mendengarkan.

Dasar-dasar kimia organik

Kimia organik dibedakan sebagai subtipe tersendiri karena objek kajiannya adalah segala sesuatu yang mengandung karbon.

Kimia organik adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari tentang senyawa karbon, struktur senyawa tersebut, sifat-sifatnya, dan metode penggabungannya.

Ternyata, karbon paling sering membentuk senyawa dengan unsur-unsur berikut - H, N, O, S, P. Omong-omong, unsur-unsur ini disebut organogen.

Senyawa organik yang saat ini jumlahnya mencapai 20 juta, sangat penting bagi kelangsungan seluruh organisme hidup. Namun, tidak ada yang meragukannya, jika tidak, orang tersebut akan membuang studi tentang hal yang tidak diketahui ini begitu saja.

Tujuan, metode dan konsep teori kimia organik disajikan sebagai berikut:

• Pemisahan bahan fosil, hewan atau tumbuhan menjadi zat tersendiri;
• Pemurnian dan sintesis berbagai senyawa;
• Identifikasi struktur zat;
• Penentuan mekanisme reaksi kimia;
• Menemukan hubungan antara struktur dan sifat-sifat zat organik.

Sedikit sejarah kimia organik

Anda mungkin tidak mempercayainya, tetapi pada zaman dahulu, penduduk Roma dan Mesir memahami sesuatu tentang kimia.

Seperti kita ketahui, mereka menggunakan pewarna alami. Dan seringkali mereka harus menggunakan bukan pewarna alami yang sudah jadi, tetapi mengekstraknya dengan mengisolasinya dari seluruh tumbuhan (misalnya alizarin dan nila yang terkandung dalam tumbuhan).

Kita juga bisa mengingat budaya minum minuman beralkohol. Rahasia memproduksi minuman beralkohol diketahui di setiap negara. Selain itu, banyak orang zaman dahulu mengetahui resep untuk menyiapkan “air panas” dari produk yang mengandung pati dan gula.

Hal ini berlangsung selama bertahun-tahun, dan baru pada abad ke-16 dan ke-17 beberapa perubahan dan penemuan kecil dimulai.

Pada abad ke-18, Scheele belajar mengisolasi asam malat, tartarat, oksalat, laktat, galat, dan sitrat.

Kemudian menjadi jelas bagi semua orang bahwa produk yang diisolasi dari bahan baku tumbuhan atau hewan memiliki banyak ciri umum. Pada saat yang sama, mereka sangat berbeda dengan senyawa anorganik. Oleh karena itu, para penggiat ilmu pengetahuan perlu segera memisahkan mereka ke dalam kelas tersendiri, dan dari sinilah muncul istilah “kimia organik”.

Meskipun kimia organik sendiri sebagai ilmu baru muncul pada tahun 1828 (saat itulah Mr. Wöhler berhasil mengisolasi urea dengan menguapkan amonium sianat), pada tahun 1807 Berzelius memperkenalkan istilah pertama ke dalam nomenklatur kimia organik untuk boneka:

Cabang ilmu kimia yang mempelajari zat yang diperoleh dari organisme.

Langkah penting berikutnya dalam pengembangan kimia organik adalah teori valensi, yang dikemukakan pada tahun 1857 oleh Kekule dan Cooper, dan teori struktur kimia oleh Mr. Butlerov dari tahun 1861. Bahkan kemudian, para ilmuwan mulai menemukan bahwa karbon bersifat tetravalen dan mampu membentuk rantai.

Secara umum, sejak saat itu, sains terus mengalami guncangan dan kegembiraan berkat teori-teori baru, penemuan rantai dan senyawa, yang memungkinkan berkembangnya kimia organik secara aktif.

Ilmu pengetahuan sendiri muncul karena kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi tidak dapat berhenti. Dia terus menerus menuntut solusi baru. Dan ketika tar batubara di industri tidak lagi mencukupi, manusia harus menciptakan sintesis organik baru, yang seiring waktu berkembang menjadi penemuan zat yang sangat penting, yang hingga saat ini lebih mahal daripada emas - minyak. Ngomong-ngomong, berkat kimia organik, "anak perempuannya" lahir - sebuah subsains yang disebut "petrokimia".

Tapi ini adalah cerita yang sangat berbeda yang bisa Anda pelajari sendiri. Selanjutnya, kami mengundang Anda untuk menonton video sains populer tentang kimia organik untuk boneka:

Nah, jika Anda tidak punya waktu dan sangat membutuhkan bantuan profesional, Anda selalu tahu di mana menemukannya.

TENTANG kimia organik , salah satu cabang ilmu kimia, suatu disiplin ilmu alam yang pokok bahasannya adalah senyawa karbon dengan unsur lain, disebutsenyawa organik, serta hukum transformasi zat tersebut. Karbon membentuk senyawa dengan sebagian besar unsur dan memiliki kemampuan paling menonjol, dibandingkan dengan unsur lain, untuk membentuk molekul rantai dan struktur siklik. Kerangka molekul tersebut dapat terdiri dari atom karbon yang terhubung langsung satu sama lain dalam jumlah yang hampir tidak terbatas, atau termasuk, bersama dengan karbon, atom unsur lain. Ciri yang paling khas dari senyawa karbon adalah fenomena isomerisme, yaitu adanya zat-zat yang komposisi dan massa molarnya identik, tetapi berbeda dalam urutan penggandengan atom atau lokasinya dalam ruang dan, sebagai akibatnya, dalam kimia dan properti fisik. Akibat ciri-ciri ini, jumlah zat organik menjadi sangat tinggi; pada tahun 70an. abad ke-20 Lebih dari 3 juta diketahui, sedangkan senyawa semua unsur lainnya sedikit lebih dari 100 ribu.
Senyawa organik mampu melakukan transformasi yang kompleks dan beragam, sangat berbeda dengan transformasi zat anorganik, dan memainkan peran utama dalam konstruksi dan aktivitas vital organisme tumbuhan dan hewan. Senyawa organik meliputi karbohidrat dan protein, yang berhubungan dengan metabolisme; hormon yang mengatur metabolisme ini; asam nukleat, yang merupakan bahan pembawa sifat-sifat turun-temurun suatu organisme; vitamin, dll. O.x. mewakili hal tersebut. seolah-olah itu adalah semacam “jembatan” antara ilmu-ilmu yang mempelajari benda mati dan bentuk keberadaan materi yang tertinggi – kehidupan. Banyak fenomena dan pola ilmu kimia, seperti isomerisme, pertama kali ditemukan dalam studi senyawa organik.

KEklasifikasi senyawa organik . Semua senyawa organik dibagi menjadi tiga seri atau kelas utama: asiklik, isosiklik, dan heterosiklik. Senyawa golongan pertama (lemak atau alifatik) meliputi hidrokarbon dan turunannya dengan rantai terbuka: rangkaian homolog hidrokarbon metana, disebut juga rangkaian hidrokarbon jenuh, atau alkana; rangkaian homolog hidrokarbon tak jenuh - etilen (alkena), asetilena (alkuna), diena, dll. (lihat senyawa asiklik). Golongan senyawa isosiklik (karbosiklik) meliputi hidrokarbon dan turunannya, yang molekulnya mengandung siklus atom karbon: hidrokarbon dan turunannya dari rangkaian sikloparafin, atau polimetilen, senyawa siklik tak jenuh (lihat senyawa alisiklik, Sikloalkana), juga sebagai hidrokarbon aromatik dan turunannya yang mengandung cincin benzena (khususnya senyawa aromatik polinuklir, misalnya naftalena, antrasena). Golongan senyawa heterosiklik meliputi zat organik yang molekulnya mengandung siklus yang mengandung, selain karbon, atom O, N, S, P, As atau unsur lainnya.
Seri genetik terpisah terbentuk dari setiap hidrokarbon (lihat seri Homolog), yang perwakilannya dihasilkan secara formal dengan mengganti atom hidrogen dalam hidrokarbon dengan satu atau beberapa gugus fungsi yang menentukan sifat kimia senyawa. Jadi, rangkaian genetik metana CH4 meliputi metil klorida CH3Cl, metil alkohol CH3OH, metilamin CH3NH2, nitrometana CH3NO2, dll. Demikian pula, perwakilan dari rangkaian genetik benzena C6H6 - klorobenzena C6H5Cl, fenol C6H5OH, anilin C6H5NH2, nitrobenzena C6H5NO2, dll. Perwakilan tersubstitusi yang sama dari berbagai deret genetik adalah deret turunan homolog: senyawa yang mengandung halogen, alkohol, amina, senyawa nitro, dll.

Adalahreferensi torik. Asal usul O.x. kembali ke zaman dahulu (itupun mereka tahu tentang fermentasi alkohol dan asam asetat, pewarnaan nila dan alizarin). Namun, pada Abad Pertengahan (masa alkimia), hanya sedikit zat organik yang diketahui. Semua penelitian pada periode ini direduksi terutama menjadi operasi yang dengannya, seperti yang diyakini pada saat itu, beberapa zat sederhana dapat diubah menjadi zat lain. Sejak abad ke-16. (masa iatrokimia), penelitian ditujukan terutama pada isolasi dan penggunaan berbagai bahan obat: sejumlah minyak atsiri diisolasi dari tanaman, dietil eter dibuat, alkohol kayu (metil) dan asam asetat diperoleh dengan distilasi kering kayu, asam tartarat diperoleh dari tartar, penyulingan gula timbal - asam asetat, penyulingan asam suksinat suksinat. Peran besar dalam pengembangan O. x. milik A. Lavoisier, yang mengembangkan metode kuantitatif dasar untuk menentukan komposisi senyawa kimia, kemudian berturut-turut diperbaiki oleh L. Tenard, J. Berzelius, J. Liebig, J. Dumas. Prinsip-prinsip metode ini (pembakaran sampel suatu zat dalam atmosfer oksigen, penangkapan dan penimbangan produk pembakaran - CO2 dan H2O) menjadi dasar analisis unsur modern, termasuk mikroanalisis. Sebagai hasil analisis terhadap sejumlah besar zat yang berbeda, gagasan yang sebelumnya dominan tentang perbedaan mendasar antara zat yang berasal dari tumbuhan dan hewan berangsur-angsur menghilang.
Nama “senyawa organik” pertama kali muncul pada akhir abad ke-18. Istilah "O.x." diperkenalkan oleh Berzelius pada tahun 1827 (dalam manual pertama tentang pengobatan kimia yang dia tulis). Fenomena isomerisme ditemukan oleh F. Wöhler dan Liebig pada tahun 1822-23. Sintesis bahan organik pertama kali dilakukan oleh Wöhler, yang memperoleh asam oksalat dari sianogen pada tahun 1824 dan urea dengan memanaskan amonium sianat pada tahun 1828. Sejak pertengahan abad ke-19. jumlah zat organik yang diproduksi secara sintetis meningkat pesat. Jadi, pada tahun 1842 N. N. Zinin memperoleh anilin dengan mereduksi nitrobenzena, pada tahun 1845 A. Kolbe mensintesis asam asetat, dan pada tahun 1854 P. Berthelot mensintesis zat seperti lemak. Pada tahun 1861, A. M. Butlerov memperoleh zat manis buatan pertama, yang ia beri nama methylenenitane, dari mana arose kemudian diisolasi. Arah sintetik di O.x. menjadi semakin penting. Sebagai hasil dari keberhasilan sintesis, gagasan idealis yang berlaku tentang perlunya “kekuatan vital” untuk menciptakan zat organik ditolak.
Konsep teoritis dalam O.x. mulai berkembang pada kuartal ke-2 abad ke-19, ketika teori radikal diciptakan (Liebig, Wöhler, E. Frankland, R. Bunsen, dll). Posisi utamanya mengenai transisi sekelompok atom - radikal dari satu senyawa ke senyawa lain dalam bentuk tidak berubah tetap berlaku dalam banyak kasus hingga hari ini. Banyak metode fisika dan kimia untuk mempelajari zat yang strukturnya tidak diketahui didasarkan pada gagasan ini. Selanjutnya (1834-39), Dumas menunjukkan kemungkinan penggantian atom bermuatan positif dalam radikal dengan atom elektronegatif tanpa perubahan serius pada sifat elektrokimia radikal, yang dianggap mustahil sebelum Dumas.
Teori radikal digantikan oleh teori tipe (1848-51, 1853), yang diciptakan oleh Dumas, C. Gerard dan O. Laurent. Yang terakhir berhasil mengklasifikasikan zat organik menurut jenis senyawa anorganik paling sederhana. Jadi, alkohol dianggap senyawa seperti air, amina - seperti amonia, haloalkil - seperti hidrogen klorida. Belakangan, F.A. Kekule menetapkan tipe keempat - tipe metana, dari mana ia menghasilkan semua hidrokarbon. Teori tipe memungkinkan terciptanya klasifikasi senyawa organik yang jelas, yang mendasari klasifikasi modern zat organik. Namun, teori ini hanya berusaha menjelaskan reaktivitas zat organik dan menyangkal kemungkinan mendasar untuk mengetahui strukturnya. Pada tahun 1853, Frankland, saat mempelajari senyawa organologam, memperkenalkan konsep valensi. Pada tahun 1857, Kekule mengemukakan gagasan tentang kemungkinan ikatan atom karbon satu sama lain dan membuktikan tetravalensi karbon. Pada tahun 1858, A. Cooper, dengan menggunakan aturan valensi dan posisi Kekule tentang kohesi atom karbon, untuk pertama kalinya berangkat dari teori jenis dan menulis rumus zat organik yang sangat mirip dengan rumus modern. Namun, gagasan teori tipe tetap sangat kuat dan penciptaan teori tersebut terus tertinggal dari perkembangan eksperimen.
Pada tahun 1861 Butlerov menciptakan teori tentang struktur kimia zat organik. Dia memperkenalkan ke O.x. sejumlah konsep baru: tentang ikatan kimia, urutan ikatan atom-atom dalam suatu molekul, tentang pengaruh timbal balik atom-atom yang terhubung langsung atau tidak terhubung satu sama lain, dll. Teori struktur Butlerov dengan cemerlang menjelaskan kasus-kasus isomerisme yang dikenal pada saat itu itu tetap tidak bisa dimengerti. Pada tahun 1864, Butlerov meramalkan kemungkinan isomerisme hidrokarbon dan segera (1867) mengkonfirmasi hal ini dengan sintesis isobutana. Doktrin koheren yang diciptakan oleh Butlerov mendasari gagasan modern tentang struktur kimia zat organik. Salah satu ketentuan terpenting dari teori struktur - tentang pengaruh timbal balik atom - kemudian dikembangkan oleh V.V. Markovnikov. Sebuah studi rinci tentang pengaruh ini berkontribusi pada pengembangan lebih lanjut teori struktur dan gagasan tentang distribusi kerapatan elektron dan reaktivitas senyawa organik.
Pada tahun 1869, I. Vislicenus menunjukkan bahwa fenomena isomerisme juga diamati ketika urutan atom dalam suatu molekul benar-benar identik. Dia membuktikan identitas struktur asam laktat biasa dan asam daging-susu dan sampai pada kesimpulan bahwa perbedaan halus dalam sifat-sifat molekul dengan struktur yang sama harus dicari dalam susunan atom-atomnya yang berbeda di ruang angkasa. Pada tahun 1874, J. Van't Hoff dan ahli kimia Perancis J. Le Bel menciptakan teori ruang. susunan atom dalam suatu molekul - stereokimia. Teori ini, menurut Van't Hoff, didasarkan pada gagasan model tetrahedral atom karbon tetravalen dan fakta bahwa isomerisme optik merupakan konsekuensi dari asimetri spasial molekul tempat atom karbon terhubung. menjadi empat substituen yang berbeda. Van't Hoff juga menyarankan kemungkinan jenis isomerisme spasial lain karena tidak adanya atom karbon asimetris dalam molekul. Vislicenus segera membuktikan bahwa asam fumarat, yang sebelumnya dianggap sebagai polimer asam maleat, adalah isomer geometrinya (isomerisme geometris, atau cis-trans). Jelas bahwa doktrin stereokimia hanya dapat diciptakan atas dasar gagasan tentang struktur (struktur) molekul dalam pemahaman Butlerov.
Pada akhir abad ke-19. sejumlah besar materi faktual telah terakumulasi, termasuk tentang senyawa aromatik; khususnya, kimia benzena, yang ditemukan oleh M. Faraday pada tahun 1825, dipelajari secara luas.Yang pertama disebut. “Teori benzena” tentang struktur senyawa aromatik diciptakan pada tahun 1865 oleh Kekul. Hal ini menunjukkan bahwa atom karbon dalam senyawa organik dapat membentuk cincin. Menurut teori ini, benzena memiliki struktur simetris karena struktur berbentuk cincin dari enam gugus metin CH yang dihubungkan secara bergantian melalui ikatan tunggal dan rangkap. Namun berdasarkan struktur benzena menurut Kekul, perlu diasumsikan adanya dua homolog atau turunan benzena yang tersubstitusi orto, yang sebenarnya tidak teramati. Ketahanan benzena terhadap zat pengoksidasi kuat dan beberapa lainnya disebut. Sifat aromatik benzena dan turunannya juga bertentangan dengan rumus yang diusulkan. Oleh karena itu, Kekule memperkenalkan (1872) konsep osilasi (gerakan cepat) ikatan rangkap dan menghilangkan perbedaan formal antara kedua posisi orto. Terlepas dari kenyataan bahwa struktur benzena menurut Kekul bertentangan dengan data tentang sifat fisik dan kimianya, struktur tersebut telah diterima sejak lama tanpa perubahan apa pun oleh sebagian besar ahli kimia. Dengan demikian, masih ada sejumlah pertanyaan yang tidak dapat diselesaikan dari sudut pandang teori struktur “klasik”. Permasalahan ini juga mencakup sifat unik dari banyak senyawa lain dengan sistem ikatan terkonjugasi. Struktur benzena dan sistem aromatik lainnya hanya dapat ditentukan dengan munculnya metode penelitian fisik dan dengan berkembangnya gagasan kimia kuantum tentang struktur zat organik.
Representasi elektronik [V. Kossel (1916) dan G. Lewis (1916)] memberikan muatan fisik pada konsep ikatan kimia (sepasang elektron umum); namun, dalam bentuk formulasinya, gagasan ini tidak dapat mencerminkan transisi halus dari ikatan kovalen ke ikatan ionik dalam oksigen. sebagian besar tetap formal. Hanya dengan bantuan pengajaran kimia kuantum konten baru yang fundamental diperkenalkan ke dalam ide-ide teori elektronik yang pada dasarnya benar.
Gagasan Lewis tentang sepasang elektron yang membentuk suatu ikatan dan selalu terlokalisasi secara ketat pada ikatan ini ternyata hanya perkiraan dan dalam banyak kasus tidak dapat diterima.

Konsep modern tentang teori struktur dan signifikansi Oh. Dengan mempertimbangkan sifat kuantum elektron, konsep kerapatan elektron dan interaksi elektron dalam sistem terkonjugasi telah membuka peluang baru untuk mempertimbangkan pertanyaan tentang struktur, pengaruh timbal balik atom dalam suatu molekul, dan reaktivitas senyawa organik (lihat Teori elektronik dalam kimia organik, kimia kuantum). Dalam hidrokarbon jenuh, ikatan tunggal C-C (ikatan s) sebenarnya diwujudkan oleh sepasang elektron; dalam hidrokarbon simetris, kerapatan elektron dalam ruang antara atom C-C yang terhubung lebih besar dari jumlah kerapatan elektron yang bersesuaian dari atom terisolasi yang sama dan terdistribusi secara simetris relatif terhadap sumbu yang menghubungkan pusat atom. Peningkatan kerapatan elektron disebabkan oleh tumpang tindih awan elektron atom sepanjang garis lurus yang menghubungkan pusat-pusatnya. Dalam parafin asimetris, kemungkinan simetri tidak lengkap dalam distribusi kerapatan elektron muncul; namun, asimetri ini sangat kecil sehingga momen dipol semua hidrokarbon parafin hampir tidak terdeteksi. Hal yang sama berlaku untuk hidrokarbon tak jenuh yang tersusun secara simetris (misalnya, etilen, butadiena), di mana atom C dihubungkan satu sama lain melalui ikatan rangkap (ikatan s dan p). Masuknya gugus metil donor elektron ke dalam molekul zat ini karena tingginya polarisasi ikatan p menyebabkan pergeseran kerapatan elektron ke atom karbon terluar, dan propilena (I) sudah memiliki momen dipol sebesar 0,35 D, dan 1-metilbutadiena - 0,68 D. Distribusi Densitas elektron dalam kasus ini biasanya digambarkan dalam salah satu diagram berikut:(Tanda d+ dan d- menunjukkan muatan parsial yang dihasilkan pada atom C) Sejumlah aturan empiris kimia oksigen cocok dengan konsep distribusi kerapatan elektron. Jadi, dari rumus propilena di atas, selama penambahan hidrogen halida secara heterolitik ke dalamnya, proton harus dipasang di tempat dengan kerapatan elektron tertinggi, yaitu. pada atom karbon yang paling “terhidrogenasi”. Pengenalan atom atau gugus yang sangat berbeda keelektronegatifannya dari atom karbon atau hidrogen ke dalam molekul hidrokarbon memiliki efek yang jauh lebih kuat. Misalnya, masuknya substituen elektrofilik ke dalam molekul hidrokarbon menyebabkan perubahan mobilitas atom hidrogen pada ikatan C-H, O-H, dll.
Dari sekitar paruh kedua abad ke-20. Oh. telah memasuki babak baru. Banyak bidang yang berkembang begitu intensif sehingga tumbuh menjadi bagian-bagian khusus yang besar, yang disebut atas dasar ilmiah atau terapan (stereokimia, kimia polimer, bahan alami, antibiotik, vitamin, hormon, senyawa organologam, senyawa organofluorin, pewarna, dll.). Kemajuan teori dan Perkembangan metode penelitian fisika (misalnya difraksi sinar-X molekul, spektroskopi ultraviolet dan inframerah, spektroskopi Raman, resonansi magnetik nuklir, polarisasi dinamis inti yang diinduksi secara kimia, spektrometri massa), serta metode untuk mengidentifikasi dan pemisahan berbagai zat menggunakan kromatografi, telah memungkinkan analisis struktur senyawa organik yang paling kompleks dengan cepat, koneksi dan solusi cepat untuk banyak masalah penting. Penggunaan metode fisika untuk mempelajari kinetika reaksi zat organik memungkinkan untuk mempelajari reaksi dengan waktu paruh 10-8-10-9 detik. Persamaan korelasi berdasarkan prinsip linearitas energi bebas memungkinkan untuk mengukur hubungan antara struktur dan reaktivitas senyawa organik, bahkan senyawa yang memiliki efek fisiologis.O. X. ternyata berkaitan erat dengan ilmu-ilmu alam terkait - biokimia, kedokteran dan biologi, penerapan ide dan metode O. x. dalam ilmu-ilmu ini sangat menentukan perkembangan arah baru - biologi molekuler.

Metode Oh. bersama dengan metode penelitian fisik, mereka memainkan peran penting dalam membangun struktur asam nukleat, banyak protein, dan senyawa alami yang kompleks; dengan bantuan mereka, mekanisme dan regulasi sintesis protein terungkap (lihat Kode genetik). Kemampuan sintetik kimia oksigen telah meningkat pesat, yang mengarah pada produksi zat alami kompleks seperti klorofil, vitamin B12 (R. Woodworth), polinukleotida dengan pergantian unit tertentu (A. Todd, H.G. Korana), dll. Keberhasilan metode ini terletak pada pengembangan sintesis otomatis banyak polipeptida, termasuk enzim.

Jika Anda sudah masuk universitas, tetapi sampai saat ini belum memahami ilmu yang sulit ini, kami siap membeberkan beberapa rahasia kepada Anda dan membantu Anda mempelajari kimia organik dari awal (untuk boneka). Yang harus Anda lakukan hanyalah membaca dan mendengarkan.

Dasar-dasar kimia organik

Kimia organik dibedakan sebagai subtipe tersendiri karena objek kajiannya adalah segala sesuatu yang mengandung karbon.

Kimia organik adalah cabang ilmu kimia yang mempelajari tentang senyawa karbon, struktur senyawa tersebut, sifat-sifatnya, dan metode penggabungannya.

Ternyata, karbon paling sering membentuk senyawa dengan unsur-unsur berikut - H, N, O, S, P. Omong-omong, unsur-unsur ini disebut organogen.

Senyawa organik yang saat ini jumlahnya mencapai 20 juta, sangat penting bagi kelangsungan seluruh organisme hidup. Namun, tidak ada yang meragukannya, jika tidak, orang tersebut akan membuang studi tentang hal yang tidak diketahui ini begitu saja.

Tujuan, metode dan konsep teori kimia organik disajikan sebagai berikut:

• Pemisahan bahan fosil, hewan atau tumbuhan menjadi zat tersendiri;
• Pemurnian dan sintesis berbagai senyawa;
• Identifikasi struktur zat;
• Penentuan mekanisme reaksi kimia;
• Menemukan hubungan antara struktur dan sifat-sifat zat organik.

Sedikit sejarah kimia organik

Anda mungkin tidak mempercayainya, tetapi pada zaman dahulu, penduduk Roma dan Mesir memahami sesuatu tentang kimia.

Seperti kita ketahui, mereka menggunakan pewarna alami. Dan seringkali mereka harus menggunakan bukan pewarna alami yang sudah jadi, tetapi mengekstraknya dengan mengisolasinya dari seluruh tumbuhan (misalnya alizarin dan nila yang terkandung dalam tumbuhan).

Kita juga bisa mengingat budaya minum minuman beralkohol. Rahasia memproduksi minuman beralkohol diketahui di setiap negara. Selain itu, banyak orang zaman dahulu mengetahui resep untuk menyiapkan “air panas” dari produk yang mengandung pati dan gula.

Hal ini berlangsung selama bertahun-tahun, dan baru pada abad ke-16 dan ke-17 beberapa perubahan dan penemuan kecil dimulai.

Pada abad ke-18, Scheele belajar mengisolasi asam malat, tartarat, oksalat, laktat, galat, dan sitrat.

Kemudian menjadi jelas bagi semua orang bahwa produk yang diisolasi dari bahan baku tumbuhan atau hewan memiliki banyak ciri umum. Pada saat yang sama, mereka sangat berbeda dengan senyawa anorganik. Oleh karena itu, para penggiat ilmu pengetahuan perlu segera memisahkan mereka ke dalam kelas tersendiri, dan dari sinilah muncul istilah “kimia organik”.

Meskipun kimia organik sendiri sebagai ilmu baru muncul pada tahun 1828 (saat itulah Mr. Wöhler berhasil mengisolasi urea dengan menguapkan amonium sianat), pada tahun 1807 Berzelius memperkenalkan istilah pertama ke dalam nomenklatur kimia organik untuk boneka:

Cabang ilmu kimia yang mempelajari zat yang diperoleh dari organisme.

Langkah penting berikutnya dalam pengembangan kimia organik adalah teori valensi, yang dikemukakan pada tahun 1857 oleh Kekule dan Cooper, dan teori struktur kimia oleh Mr. Butlerov dari tahun 1861. Bahkan kemudian, para ilmuwan mulai menemukan bahwa karbon bersifat tetravalen dan mampu membentuk rantai.

Secara umum, sejak saat itu, sains terus mengalami guncangan dan kegembiraan berkat teori-teori baru, penemuan rantai dan senyawa, yang memungkinkan berkembangnya kimia organik secara aktif.

Ilmu pengetahuan sendiri muncul karena kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi tidak dapat berhenti. Dia terus menerus menuntut solusi baru. Dan ketika tar batubara di industri tidak lagi mencukupi, manusia harus menciptakan sintesis organik baru, yang seiring waktu berkembang menjadi penemuan zat yang sangat penting, yang hingga saat ini lebih mahal daripada emas - minyak. Ngomong-ngomong, berkat kimia organik, "anak perempuannya" lahir - sebuah subsains yang disebut "petrokimia".

Tapi ini adalah cerita yang sangat berbeda yang bisa Anda pelajari sendiri. Selanjutnya, kami mengundang Anda untuk menonton video sains populer tentang kimia organik untuk boneka:

Nah, jika Anda tidak punya waktu dan sangat membutuhkan bantuan profesional, Anda selalu tahu di mana menemukannya.