Semua tentang kimia. Semua tentang kimia Kelas utama sebatian organik

Cabang kimia yang mengkaji struktur, sifat, dan kaedah sintesis sebatian karbon dipanggil kimia organik. Bahan organik adalah asas kepada dunia hidup.

cerita

Kajian kimia organik bermula dengan kajian bahan asal biologi. Sejarah ringkas kimia organik diberikan di bawah.

nasi. 1. Alexander Butlerov.

Dengan perkembangan sains dan industri, satu cabang kimia organik timbul - sintesis organik, yang mengkaji kaedah untuk menghasilkan sebatian organik yang bernilai biologi, fizikal, dan kimia.

Dengan perkembangan industri minyak, petrokimia muncul. Daripada minyak, sebatian telah diasingkan yang digunakan secara industri untuk menghasilkan plastik, bahan api, getah sintetik dan banyak bahan lain.

Terdapat 141 juta sebatian organik di dunia.

Struktur bahan organik

Semua sebatian organik terbentuk:

• rangka karbon atau rantai - atom karbon disambungkan berturut-turut;
• kumpulan berfungsi - kumpulan atom yang menentukan sifat kimia sesuatu bahan.

Formula kimia organik ditulis dalam dua bentuk:

• pendek - serupa dengan menulis kimia tak organik (C 5 H 12);
• struktur - menunjukkan susunan dan susunan atom yang disambungkan oleh ikatan valens (ditunjukkan oleh sempang) - CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 3.

Kimia. Manual arahan kendiri. Frenkel E.N.

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

Tutorial adalah berdasarkan teknik yang telah berjaya digunakan oleh penulis selama lebih dari 20 tahun. Dengan bantuannya, ramai pelajar sekolah dapat memasuki fakulti kimia dan universiti perubatan. Buku ini adalah Guru Kendiri, bukan Buku Teks. Anda tidak akan menemui di sini penerangan ringkas tentang fakta saintifik dan sifat bahan. Bahan disusun sedemikian rupa sehingga, jika anda menghadapi soalan rumit yang menyebabkan kesukaran, anda akan segera mencari penjelasan pengarang. Pada akhir setiap bab terdapat tugasan ujian dan latihan untuk menyatukan bahan. Bagi pembaca yang ingin tahu yang hanya ingin meluaskan pandangannya, Guru Kendiri akan memberi peluang untuk menguasai subjek ini "dari awal." Selepas membacanya, anda pasti akan jatuh cinta dengan sains yang paling menarik ini - kimia!

Format: pdf

Saiz: 2.7 MB

Tonton, muat turun:drive.google

Isi kandungan
Daripada pengarang 7
BAHAGIAN 1. UNSUR-UNSUR KIMIA AM 9
Bab 1. Konsep dan undang-undang asas subjek “Kimia” 9
1.1. Konsep paling mudah: bahan, molekul, atom, unsur kimia 9
1.2. Bahan mudah dan kompleks. Valence 13
1.3. Persamaan tindak balas kimia 17
Bab 2. Kelas utama sebatian tak organik 23
2.1. Oksida 23
2.2. Asid 32
2.3. Pangkalan 38
2.4. Garam 44
Bab 3. Maklumat asas tentang struktur atom 55
3.1. Struktur Jadual Berkala Mendeleev 55
3.2. Nukleus atom. Isotop 57
3.3. Taburan elektron dalam medan nukleus 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 pengagregatan jirim. Kekisi kristal 80
Bab 5. Kadar tindak balas kimia 87
5.1. Kebergantungan kadar tindak balas kimia pada pelbagai faktor 87
5.2. Keterbalikan proses kimia. Prinsip Le Chatelier 95
Bab 6. Penyelesaian 101
6.1. Konsep penyelesaian 101
6.2. Pemisahan elektrolitik 105
6.3. Persamaan tindak balas ionik-molekul 111
6.4. Konsep pH (nilai hidrogen) 113
6.5. Hidrolisis garam 116
Bab 7. Konsep tindak balas redoks123
BAHAGIAN 2. UNSUR KIMIA BUKAN ORGANIK 130
Bab 8. Sifat am logam 130
8.1. Struktur dalaman dan sifat fizikal logam 131
8.2. Aloi 133
8.3. Sifat kimia logam 135
8.4. Kakisan 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 sebatiannya 158
11.2. Pengeluaran besi (besi dan keluli) 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 sebatian karbon 173
13.3. Struktur atom dan sifat silikon 176
13.4. Asid silisik dan silikat 178
Bab 14. Nitrogen dan fosforus 182
14.1. Struktur atom dan sifat nitrogen 182
14.2. Ammonia dan garam ammonium 184
14.3. Asid nitrik dan garamnya 187
14.4. Struktur atom dan sifat fosforus 189
14.5. Sifat dan kepentingan sebatian fosforus 191
Bab 15. Sulfur 195
15.1. Struktur atom dan sifat sulfur 195
15.2. Hidrogen sulfida 196
15.3. Sulfur dioksida dan asid sulfur 197
15.4. Sulfurik anhidrida dan asid sulfurik 198
Bab 16. Halogen 202
16.1. Struktur atom dan sifat halogen 202
16.2. Asid hidroklorik 205
BAHAGIAN 3. ELEMEN KIMIA ORGANIK 209
Bab 17. Konsep asas kimia organik 210
17.1. Subjek kimia organik. Teori struktur bahan organik 210
17.2. Ciri-ciri struktur sebatian organik 212
17.3. Pengelasan sebatian organik 213
17.4. Formula sebatian organik 214
17.5. Isomerisme 215
17.6. Homolog 217
17.7. Nama-nama hidrokarbon. Peraturan tatanama antarabangsa 218
Bab 18. Alkana 225
18.1. Konsep alkana 225
18.2. Siri homolog, tatanama, isomerisme 225
18.3. Struktur molekul 226
18.4. Sifat alkana 226
18.5. Penyediaan dan penggunaan alkana 229
Bab 19. Alkena 232
19.1. Siri homolog, tatanama, isomerisme 232
19.2. Struktur molekul 234
19.3. Sifat alkena 234
19.4. Penyediaan dan penggunaan alkena 238
19.5. Konsep alkadiena (dienes) 239
Bab 20. Alkuna 244
20.1. Definisi. Siri homolog, tatanama, isomerisme 244
20.2. Struktur molekul 245
20.3. Sifat alkuna 246
20.4. Penyediaan dan penggunaan asetilena 248
Bab 21. Hidrokarbon kitaran. Arena 251
21.1. Konsep hidrokarbon kitaran. Sikloalkana 251
21.2. Konsep hidrokarbon aromatik 252
21.3. Sejarah penemuan benzena. Struktur molekul 253
21.3. Siri homolog, tatanama, isomerisme 255
21.4. Sifat benzena 256
21.5. Sifat homolog benzena 259
21.6. Penyediaan benzena dan homolognya 261
Bab 22. Alkohol 263
22.1. Takrif 263
22.2. Siri homolog, tatanama, isomerisme 264
22.3. Struktur molekul 265
22.4. Sifat alkohol monohidrik 266
22.5. Penyediaan dan penggunaan alkohol (menggunakan contoh etil alkohol) 268
22.6. Alkohol polihidrik 269
22.7. Konsep fenol 271
Bab 23. Aldehid 276
23.1. Definisi. Siri homolog, tatanama, isomerisme 276
23.2. Struktur molekul 277
23.3. Sifat aldehid 278
23.4. Penyediaan dan penggunaan aldehid menggunakan contoh asetaldehid 280
Bab 24. Asid karboksilik 282
24.1. Takrif 282
24.2. Siri homolog, tatanama, isomerisme 283
24.3. Struktur molekul 284
24.4. Sifat asid 285
24.5. Penyediaan dan penggunaan asid 287
Bab 25. Ester. Lemak 291
Bab 26. Karbohidrat 297
Bab 27. Sebatian yang mengandungi nitrogen 304
27.1. Amina 304
27.2. Asid amino 306
27.3. Protein 308
Bab 28. Konsep polimer 313
BAHAGIAN 4. MENYELESAIKAN MASALAH 316
Bab 29. Konsep pengiraan asas 317
Bab 30. Masalah diselesaikan menggunakan formula standard 320
30.1. Masalah mengenai topik "Gas" 320
30.2. Masalah pada topik "Kaedah menyatakan kepekatan penyelesaian" 324
Bab 31. Masalah diselesaikan menggunakan persamaan tindak balas 330
31.1. Penyediaan pengiraan menggunakan persamaan tindak balas 330
31.2. Masalah mengenai topik "Komposisi kuantitatif campuran" 333
31.3. Masalah mengenai "kelebihan-kekurangan" 337
31.4. Masalah untuk mewujudkan formula bahan 342
31.5. Masalah yang mengambil kira "hasil" bahan yang terhasil 349

Jika anda telah memasuki universiti, tetapi pada masa ini belum memahami sains yang sukar ini, kami bersedia untuk mendedahkan beberapa rahsia kepada anda dan membantu anda mempelajari kimia organik dari awal (untuk dummies). Anda hanya perlu membaca dan mendengar.

Asas kimia organik

Kimia organik dibezakan sebagai subjenis yang berasingan kerana fakta bahawa objek kajiannya adalah segala-galanya yang mengandungi karbon.

Kimia organik ialah cabang kimia yang berkaitan dengan kajian sebatian karbon, struktur sebatian tersebut, sifat dan kaedah penyambungannya.

Ternyata, karbon paling kerap membentuk sebatian dengan unsur-unsur berikut - H, N, O, S, P. Dengan cara ini, unsur-unsur ini dipanggil organogen.

Sebatian organik, yang jumlahnya hari ini mencapai 20 juta, sangat penting untuk kewujudan penuh semua organisma hidup. Walau bagaimanapun, tiada siapa yang meraguinya, jika tidak orang itu akan membuang kajian yang tidak diketahui ini ke dalam pembakar belakang.

Matlamat, kaedah dan konsep teori kimia organik dibentangkan seperti berikut:

• Pengasingan bahan fosil, haiwan atau tumbuhan kepada bahan individu;
• Pemurnian dan sintesis pelbagai sebatian;
• Pengenalpastian struktur bahan;
• Penentuan mekanik tindak balas kimia;
• Mencari hubungan antara struktur dan sifat bahan organik.

Sedikit sejarah kimia organik

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

Seperti yang kita tahu, mereka menggunakan pewarna semula jadi. Dan selalunya mereka terpaksa menggunakan bukan pewarna semula jadi yang sudah siap, tetapi mengekstraknya dengan mengasingkannya dari keseluruhan tumbuhan (contohnya, alizarin dan nila yang terkandung dalam tumbuhan).

Kita juga boleh ingat budaya minum arak. Rahsia menghasilkan minuman beralkohol diketahui di setiap negara. Lebih-lebih lagi, ramai orang purba mengetahui resipi untuk menyediakan "air panas" daripada produk yang mengandungi kanji dan gula.

Ini berlaku selama bertahun-tahun, dan hanya pada abad ke-16 dan ke-17, beberapa perubahan dan penemuan kecil bermula.

Pada abad ke-18, Scheele tertentu belajar mengasingkan asid malik, tartarik, oksalik, laktik, gallik dan sitrik.

Kemudian menjadi jelas kepada semua orang bahawa produk yang telah diasingkan daripada bahan mentah tumbuhan atau haiwan mempunyai banyak ciri biasa. Pada masa yang sama, mereka sangat berbeza daripada sebatian bukan organik. Oleh itu, hamba sains perlu segera memisahkan mereka ke dalam kelas yang berasingan, dan ini adalah bagaimana istilah "kimia organik" muncul.

Walaupun fakta bahawa kimia organik itu sendiri sebagai sains hanya muncul pada tahun 1828 (ketika itu En. Wöhler berjaya mengasingkan urea dengan menyejat amonium sianat), pada tahun 1807 Berzelius memperkenalkan istilah pertama ke dalam tatanama dalam kimia organik untuk boneka:

Cabang kimia yang mengkaji bahan yang diperoleh daripada organisma.

Langkah penting seterusnya dalam pembangunan kimia organik ialah teori valens, yang dicadangkan pada tahun 1857 oleh Kekule dan Cooper, dan teori struktur kimia Encik Butlerov dari tahun 1861. Walaupun begitu, saintis mula menemui bahawa karbon adalah tetravalen dan mampu membentuk rantai.

Secara umum, sejak itu, sains kerap mengalami kejutan dan keseronokan terima kasih kepada teori baru, penemuan rantai dan sebatian, yang membenarkan perkembangan aktif kimia organik.

Sains itu sendiri muncul kerana fakta bahawa kemajuan sains dan teknologi tidak dapat berdiri diam. Dia pergi dan terus, menuntut penyelesaian baru. Dan apabila tidak ada lagi tar arang batu yang mencukupi dalam industri, orang ramai hanya perlu mencipta sintesis organik baru, yang dari masa ke masa berkembang menjadi penemuan bahan yang sangat penting, yang sehingga hari ini lebih mahal daripada emas - minyak. By the way, ia adalah terima kasih kepada kimia organik bahawa "anak perempuan"nya dilahirkan - subsains yang dipanggil "petrokimia".

Tetapi ini adalah cerita yang sama sekali berbeza yang anda boleh pelajari sendiri. Seterusnya, kami menjemput anda untuk menonton video sains popular tentang kimia organik untuk boneka:

Nah, jika anda tidak mempunyai masa dan memerlukan bantuan segera profesional, anda sentiasa tahu di mana untuk mencari mereka.

TENTANG kimia organik , cabang kimia, disiplin sains semula jadi, subjek kajiannya ialah sebatian karbon dengan unsur lain, dipanggilsebatian organik, serta undang-undang transformasi bahan-bahan ini. Karbon membentuk sebatian dengan kebanyakan unsur dan mempunyai keupayaan yang paling ketara, berbanding unsur lain, untuk membentuk molekul rantai dan struktur kitaran. Rangka molekul tersebut boleh terdiri daripada bilangan atom karbon yang hampir tidak terhad yang disambungkan secara langsung antara satu sama lain, atau termasuk, bersama-sama dengan karbon, atom unsur lain. Ciri paling ciri sebatian karbon ialah fenomena isomerisme, iaitu, kewujudan bahan yang sama dalam komposisi dan jisim molar, tetapi berbeza dalam urutan gandingan atom atau lokasinya di ruang angkasa dan, akibatnya, dalam kimia dan ciri-ciri fizikal. Hasil daripada ciri-ciri ini, bilangan bahan organik adalah sangat tinggi; menjelang 70-an. abad ke-20 Lebih daripada 3 juta diketahui, manakala sebatian semua unsur lain sedikit lebih daripada 100 ribu.
Sebatian organik mampu melakukan transformasi yang kompleks dan pelbagai, berbeza dengan ketara daripada transformasi bahan bukan organik, dan memainkan peranan utama dalam pembinaan dan aktiviti penting organisma tumbuhan dan haiwan. Sebatian organik termasuk karbohidrat dan protein, yang dikaitkan dengan metabolisme; hormon yang mengawal metabolisme ini; asid nukleik, yang merupakan pembawa bahan ciri-ciri keturunan organisma; vitamin, dsb. O. x. mewakili begitu. seolah-olah ia adalah sejenis "jambatan" antara sains yang mengkaji bahan tidak bernyawa dan bentuk tertinggi kewujudan jirim - kehidupan. Banyak fenomena dan corak sains kimia, seperti isomerisme, pertama kali ditemui dalam kajian sebatian organik.

KEPADAklasifikasi sebatian organik . Semua sebatian organik dibahagikan kepada tiga siri utama, atau kelas: asiklik, isosiklik dan heterosiklik. Kelas pertama sebatian (lemak atau alifatik) termasuk hidrokarbon dan terbitannya dengan rantai terbuka: siri homolog hidrokarbon metana, juga dipanggil siri hidrokarbon tepu, atau alkana; siri homolog hidrokarbon tak tepu - etilena (alkena), asetilena (alkuna), diena, dsb. (lihat sebatian asiklik). Kelas sebatian isosiklik (karbosiklik) termasuk hidrokarbon dan terbitannya, yang molekulnya mengandungi kitaran atom karbon: hidrokarbon dan terbitannya daripada sikloparafin, atau polimetilena, siri, sebatian tak tepu kitaran (lihat sebatian Alicyclic, Sikloalkana), juga. sebagai hidrokarbon aromatik dan derivatifnya yang mengandungi cincin benzena (khususnya, sebatian aromatik polinuklear, contohnya, naftalena, antrasena). Kelas sebatian heterosiklik termasuk bahan organik yang molekulnya mengandungi kitaran yang mengandungi, sebagai tambahan kepada karbon, atom O, N, S, P, As atau unsur lain.
Daripada setiap hidrokarbon satu siri genetik yang berasingan terbentuk (lihat siri Homologous), yang wakilnya dihasilkan secara rasmi dengan menggantikan atom hidrogen dalam hidrokarbon dengan satu atau satu lagi kumpulan berfungsi yang menentukan sifat kimia sebatian. Oleh itu, siri genetik metana CH4 termasuk metil klorida CH3Cl, metil alkohol CH3OH, metilamin CH3NH2, nitrometana CH3NO2, dan lain-lain. Begitu juga, wakil siri genetik benzena C6H6 - klorobenzena C6H5Cl, fenol C6H5OH, aniline C6H5NH2, dan lain-lain. Wakil-wakil yang digantikan sama dari pelbagai siri genetik adalah siri derivatif homolog: sebatian yang mengandungi halogen, alkohol, amina, sebatian nitro, dsb.

Adakahrujukan torik. Asal-usul O. x. kembali ke zaman purba (itupun mereka tahu tentang penapaian asid alkohol dan asetik, pewarna nila dan alizarin). Walau bagaimanapun, pada Zaman Pertengahan (zaman alkimia), hanya beberapa bahan organik individu yang diketahui. Semua penyelidikan dalam tempoh ini dikurangkan terutamanya kepada operasi dengan bantuan yang, seperti yang difikirkan pada masa itu, beberapa bahan mudah boleh ditukar kepada yang lain. Sejak abad ke-16. (tempoh iatrokimia), penyelidikan ditujukan terutamanya pada pengasingan dan penggunaan pelbagai bahan perubatan: sejumlah minyak pati telah diasingkan daripada tumbuhan, dietil eter disediakan, kayu (metil) alkohol dan asid asetik diperoleh melalui penyulingan kering kayu, asid tartarik diperoleh daripada tartar, penyulingan gula plumbum - asid asetik, penyulingan ambar - asid suksinik. Peranan besar dalam pembangunan O. x. milik A. Lavoisier, yang membangunkan kaedah kuantitatif asas untuk menentukan komposisi sebatian kimia, kemudian diperbaiki secara berturut-turut oleh L. Tenard, J. Berzelius, J. Liebig, J. Dumas. Prinsip kaedah ini (pembakaran sampel bahan dalam atmosfera oksigen, penangkapan dan penimbangan produk pembakaran - CO2 dan H2O) membentuk asas analisis unsur moden, termasuk analisis mikro. Hasil daripada analisis sejumlah besar bahan yang berbeza, idea yang sebelumnya dominan tentang perbezaan asas antara bahan tumbuhan dan haiwan secara beransur-ansur hilang.
Nama "sebatian organik" mula-mula muncul pada akhir abad ke-18. Istilah "O. x." telah diperkenalkan oleh Berzelius pada tahun 1827 (dalam manual pertama perubatan kimia yang ditulisnya). Fenomena isomerisme ditemui oleh F. Wöhler dan Liebig pada tahun 1822-23. Sintesis pertama bahan organik telah dijalankan oleh Wöhler, yang memperoleh asid oksalik daripada sianogen pada tahun 1824 dan urea dengan memanaskan ammonium sianat pada tahun 1828. Sejak pertengahan abad ke-19. bilangan bahan organik yang dihasilkan secara sintetik semakin meningkat dengan pesat. Oleh itu, pada tahun 1842 N. N. Zinin memperoleh aniline dengan mengurangkan nitrobenzene, pada tahun 1845 A. Kolbe mensintesis asid asetik, dan pada tahun 1854 P. Berthelot mensintesis bahan seperti lemak. Pada tahun 1861, A. M. Butlerov memperoleh bahan bergula tiruan pertama, yang dinamakannya methylenenitane, dari mana acrose kemudiannya diasingkan. Arah sintetik dalam O. x. menjadi semakin penting. Hasil daripada kejayaan sintesis, idea idealistik yang lazim tentang keperluan untuk "daya vital" untuk mencipta bahan organik telah ditolak.
Konsep teori dalam O. x. mula berkembang pada suku ke-2 abad ke-19, apabila teori radikal dicipta (Liebig, Wöhler, E. Frankland, R. Bunsen, dll.). Kedudukan utamanya mengenai peralihan sekumpulan atom - radikal dari satu sebatian ke yang lain dalam bentuk yang tidak berubah kekal sah dalam sejumlah besar kes pada masa ini. Banyak kaedah fizikal dan kimia untuk mengkaji bahan struktur yang tidak diketahui adalah berdasarkan idea ini. Selepas itu (1834-39), Dumas menunjukkan kemungkinan menggantikan atom bercas positif dalam radikal dengan atom elektronegatif tanpa perubahan serius dalam sifat elektrokimia radikal, yang dianggap mustahil sebelum Dumas.
Teori radikal digantikan dengan teori jenis (1848-51, 1853), yang dicipta oleh Dumas, C. Gerard dan O. Laurent. Yang terakhir ini berjaya mengelaskan bahan organik mengikut jenis sebatian tak organik termudah. Oleh itu, alkohol dianggap sebatian seperti air, amina - seperti ammonia, haloalkil - seperti hidrogen klorida. Kemudian, F.A. Kekule menubuhkan jenis keempat - jenis metana, dari mana dia menghasilkan semua hidrokarbon. Teori jenis memungkinkan untuk mencipta klasifikasi yang jelas bagi sebatian organik, yang mendasari klasifikasi moden bahan organik. Walau bagaimanapun, teori ini hanya berusaha untuk menerangkan kereaktifan bahan organik dan menafikan kemungkinan asas untuk mengetahui strukturnya. Pada tahun 1853, Frankland, semasa mengkaji sebatian organologam, memperkenalkan konsep valensi. Pada tahun 1857, Kekule menyatakan idea tentang kemungkinan ikatan atom karbon antara satu sama lain dan membuktikan tetravalensi karbon. Pada tahun 1858, A. Cooper, menggunakan peraturan valensi dan kedudukan Kekule mengenai kohesi atom karbon, buat pertama kalinya berlepas dari teori jenis dan menulis formula untuk bahan organik yang sangat dekat dengan yang moden. Walau bagaimanapun, idea-idea teori jenis kekal sangat kuat dan penciptaan teori terus ketinggalan daripada perkembangan eksperimen.
Pada tahun 1861 Butlerov mencipta teori struktur kimia bahan organik. Dia memperkenalkan O. x. beberapa konsep baru: tentang ikatan kimia, susunan ikatan atom dalam molekul, tentang pengaruh bersama atom yang bersambung secara langsung atau tidak bersambung antara satu sama lain, dll. Teori struktur Butlerov dengan cemerlang menjelaskan kes-kes isomerisme yang masih tidak dapat difahami, diketahui pada masa itu. Pada tahun 1864, Butlerov meramalkan kemungkinan isomerisme hidrokarbon dan tidak lama kemudian (1867) mengesahkan ini dengan sintesis isobutana. Doktrin koheren yang dicipta oleh Butlerov mendasari idea moden tentang struktur kimia bahan organik. Salah satu peruntukan paling penting dalam teori struktur - mengenai pengaruh bersama atom - kemudiannya dikembangkan oleh V.V. Markovnikov. Kajian terperinci tentang pengaruh ini menyumbang kepada perkembangan lanjut teori struktur dan idea tentang taburan ketumpatan elektron dan kereaktifan sebatian organik.
Pada tahun 1869, I. Vislicenus menunjukkan bahawa fenomena isomerisme juga diperhatikan apabila urutan atom dalam molekul adalah sama sepenuhnya. Dia membuktikan identiti struktur asid laktik biasa dan asid daging dan tenusu dan membuat kesimpulan bahawa perbezaan halus dalam sifat molekul dengan struktur yang sama harus dicari dalam susunan atom mereka yang berbeza di angkasa. Pada tahun 1874, J. Van't Hoff dan ahli kimia Perancis J. Le Bel mencipta teori ruang. susunan atom dalam molekul - stereokimia. Teori ini, menurut Van't Hoff, adalah berdasarkan idea model tetrahedral atom karbon tetravalen dan fakta bahawa isomerisme optik adalah akibat daripada asimetri spatial molekul, di mana atom karbon disambungkan. kepada empat substituen yang berbeza. Van't Hoff juga mencadangkan kemungkinan satu lagi jenis isomerisme spatial jika tiada atom karbon asimetri dalam molekul. Vislicenus tidak lama kemudian membuktikan bahawa asid fumarik, yang sebelum ini dianggap sebagai polimer asid maleik, ialah isomer geometrinya (geometrik, atau isomerisme cis-trans). Jelas bahawa doktrin stereokimia hanya boleh dibuat berdasarkan idea tentang struktur (struktur) molekul dalam pemahaman Butlerov.
Menjelang akhir abad ke-19. sejumlah besar bahan fakta telah terkumpul, termasuk pada sebatian aromatik; khususnya, kimia benzena, yang ditemui oleh M. Faraday pada tahun 1825, telah dikaji secara meluas.Yang pertama dipanggil. "Teori benzena" struktur sebatian aromatik dicipta pada tahun 1865 oleh Kekul. Ia mencadangkan bahawa atom karbon dalam sebatian organik boleh membentuk cincin. Menurut teori ini, benzena mempunyai struktur simetri kerana struktur berbentuk cincin bagi enam kumpulan CH metin yang dihubungkan secara bergantian oleh ikatan tunggal dan berganda. Walau bagaimanapun, berdasarkan struktur benzena mengikut Kekul, adalah perlu untuk mengandaikan kehadiran dua homolog diganti orto atau terbitan benzena, yang sebenarnya tidak diperhatikan. Rintangan benzena kepada agen pengoksidaan kuat dan beberapa yang lain yang dipanggil. Sifat aromatik benzena dan derivatifnya juga bercanggah dengan formula yang dicadangkan. Oleh itu, Kekule memperkenalkan (1872) konsep ayunan (pergerakan pantas) ikatan berganda dan menghapuskan perbezaan formal antara dua kedudukan orto. Walaupun struktur benzena mengikut Kekul bercanggah dengan data tentang sifat fizikal dan kimianya, ia diterima untuk masa yang lama tanpa sebarang perubahan oleh bilangan ahli kimia yang ramai. Oleh itu, beberapa persoalan kekal yang tidak dapat diselesaikan dari sudut pandangan teori struktur "klasik". Isu ini juga termasuk sifat unik banyak sebatian lain dengan sistem ikatan terkonjugasi. Struktur benzena dan sistem aromatik lain boleh ditubuhkan hanya dengan kemunculan kaedah penyelidikan fizikal dan dengan perkembangan idea kimia kuantum tentang struktur bahan organik.
Perwakilan elektronik [V. Kossel (1916) dan G. Lewis (1916)] memberikan kandungan fizikal kepada konsep ikatan kimia (sepasang elektron umum); bagaimanapun, dalam bentuk di mana ia dirumuskan, idea-idea ini tidak dapat mencerminkan peralihan halus daripada ikatan kovalen kepada ion dalam oksigen. sebahagian besarnya kekal formal. Hanya dengan bantuan pengajaran kimia kuantum, kandungan asasnya baru diperkenalkan ke dalam idea-idea teori elektronik yang pada asasnya betul.
Idea Lewis tentang sepasang elektron yang membentuk ikatan dan sentiasa disetempatkan dengan ketat pada ikatan ini ternyata menjadi anggaran dan dalam kebanyakan kes tidak dapat diterima.

Konsep moden teori struktur dan kepentingan Oh. Dengan mengambil kira sifat kuantum elektron, konsep ketumpatan elektron dan interaksi elektron dalam sistem terkonjugasi telah membuka peluang baru untuk mempertimbangkan soalan tentang struktur, pengaruh bersama atom dalam molekul dan kereaktifan sebatian organik (lihat Teori elektronik dalam kimia organik, kimia kuantum). Dalam hidrokarbon tepu, ikatan tunggal C-C (ikatan-s) sebenarnya direalisasikan oleh sepasang elektron; dalam hidrokarbon simetri, ketumpatan elektron dalam ruang antara atom C-C yang disambungkan adalah lebih besar daripada jumlah ketumpatan elektron yang sepadan bagi atom terpencil yang sama dan diagihkan secara simetri berbanding paksi yang menghubungkan pusat atom. Peningkatan ketumpatan elektron adalah hasil daripada pertindihan awan elektron atom di sepanjang garis lurus yang menghubungkan pusatnya. Dalam parafin asimetri, kemungkinan simetri tidak lengkap dalam taburan ketumpatan elektron muncul; walau bagaimanapun, asimetri ini sangat sedikit sehingga momen dipol semua hidrokarbon parafin hampir tidak dapat dikesan. Perkara yang sama berlaku untuk hidrokarbon tak tepu yang dibina secara simetri (contohnya, etilena, butadiena), di mana atom C disambungkan antara satu sama lain dengan ikatan berganda (ikatan s- dan p). Pengenalan kumpulan metil yang menderma elektron ke dalam molekul bahan-bahan ini disebabkan oleh kebolehpolaran yang tinggi bagi ikatan-p membawa kepada peralihan ketumpatan elektron kepada atom karbon terluar, dan propilena (I) sudah mempunyai momen dipol 0.35 D, dan 1-metilbutadiena - 0.68 D. Taburan Ketumpatan elektron dalam kes ini biasanya digambarkan dalam salah satu rajah berikut:(Tanda d+ dan d- menunjukkan cas separa yang terhasil pada atom C) Beberapa peraturan empirikal kimia oksigen sesuai dengan konsep pengagihan ketumpatan elektron. Oleh itu, daripada formula propilena di atas, ia mengikuti bahawa semasa penambahan heterolitik hidrogen halida kepadanya, proton harus ditetapkan pada tempat ketumpatan elektron tertinggi, iaitu pada atom karbon paling "terhidrogenasi". Pengenalan kepada molekul hidrokarbon atom atau kumpulan yang sangat berbeza dalam keelektronegatifan daripada atom karbon atau hidrogen mempunyai kesan yang lebih kuat. Sebagai contoh, pengenalan substituen elektrofilik ke dalam molekul hidrokarbon membawa kepada perubahan dalam mobiliti atom hidrogen dalam ikatan C-H, O-H, dsb.
Dari kira-kira separuh ke-2 abad ke-20. Oh. dah masuk fasa baru. Banyak bidang daripadanya berkembang dengan begitu intensif sehingga ia berkembang menjadi bahagian khusus yang besar, dipanggil secara saintifik atau gunaan (stereokimia, kimia polimer, bahan semula jadi, antibiotik, vitamin, hormon, sebatian organologam, sebatian organofluorin, pewarna, dll.). Kemajuan dalam teori dan Pembangunan kaedah penyelidikan fizikal (contohnya, pembelauan sinar-X molekul, spektroskopi ultraungu dan inframerah, spektroskopi Raman, resonans magnet nuklear, polarisasi dinamik nukleus akibat kimia, spektrometri jisim), serta kaedah untuk mengenal pasti dan mengasingkan pelbagai bahan menggunakan kromatografi, telah memungkinkan untuk menganalisis secara struktur sebatian organik yang paling kompleks dengan cepat, sambungan dan penyelesaian cepat kepada banyak masalah penting. Penggunaan kaedah fizikal untuk mengkaji kinetik tindak balas bahan organik memungkinkan untuk mengkaji tindak balas dengan separuh hayat 10-8-10-9 saat. Persamaan korelasi berdasarkan prinsip kelinearan tenaga bebas memungkinkan untuk mengukur hubungan antara struktur dan kereaktifan sebatian organik, walaupun yang mempunyai kesan fisiologi.O. X. ternyata berkait rapat dengan sains semula jadi yang berkaitan - biokimia, perubatan dan biologi, aplikasi idea dan kaedah O. x. dalam sains ini sebahagian besarnya menentukan perkembangan arah baru - biologi molekul.

Kaedah Oh. bersama dengan kaedah penyelidikan fizikal, mereka memainkan peranan penting dalam mewujudkan struktur asid nukleik, banyak protein, dan sebatian semula jadi yang kompleks; dengan bantuan mereka, mekanisme dan peraturan sintesis protein telah didedahkan (lihat kod genetik). Keupayaan sintetik kimia oksigen telah meningkat dengan pesat, yang membawa kepada penghasilan bahan semula jadi yang kompleks seperti klorofil, vitamin B12 (R. Woodworth), polinukleotida dengan unit bergantian tertentu (A. Todd, H. G. Korana), dsb. Enormous Kejayaan kaedah ini adalah pembangunan sintesis automatik banyak polipeptida, termasuk enzim.

Jika anda telah memasuki universiti, tetapi pada masa ini belum memahami sains yang sukar ini, kami bersedia untuk mendedahkan beberapa rahsia kepada anda dan membantu anda mempelajari kimia organik dari awal (untuk dummies). Anda hanya perlu membaca dan mendengar.

Asas kimia organik

Kimia organik dibezakan sebagai subjenis yang berasingan kerana fakta bahawa objek kajiannya adalah segala-galanya yang mengandungi karbon.

Kimia organik ialah cabang kimia yang berkaitan dengan kajian sebatian karbon, struktur sebatian tersebut, sifat dan kaedah penyambungannya.

Ternyata, karbon paling kerap membentuk sebatian dengan unsur-unsur berikut - H, N, O, S, P. Dengan cara ini, unsur-unsur ini dipanggil organogen.

Sebatian organik, yang jumlahnya hari ini mencapai 20 juta, sangat penting untuk kewujudan penuh semua organisma hidup. Walau bagaimanapun, tiada siapa yang meraguinya, jika tidak orang itu akan membuang kajian yang tidak diketahui ini ke dalam pembakar belakang.

Matlamat, kaedah dan konsep teori kimia organik dibentangkan seperti berikut:

• Pengasingan bahan fosil, haiwan atau tumbuhan kepada bahan individu;
• Pemurnian dan sintesis pelbagai sebatian;
• Pengenalpastian struktur bahan;
• Penentuan mekanik tindak balas kimia;
• Mencari hubungan antara struktur dan sifat bahan organik.

Sedikit sejarah kimia organik

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

Seperti yang kita tahu, mereka menggunakan pewarna semula jadi. Dan selalunya mereka terpaksa menggunakan bukan pewarna semula jadi yang sudah siap, tetapi mengekstraknya dengan mengasingkannya dari keseluruhan tumbuhan (contohnya, alizarin dan nila yang terkandung dalam tumbuhan).

Kita juga boleh ingat budaya minum arak. Rahsia menghasilkan minuman beralkohol diketahui di setiap negara. Lebih-lebih lagi, ramai orang purba mengetahui resipi untuk menyediakan "air panas" daripada produk yang mengandungi kanji dan gula.

Ini berlaku selama bertahun-tahun, dan hanya pada abad ke-16 dan ke-17, beberapa perubahan dan penemuan kecil bermula.

Pada abad ke-18, Scheele tertentu belajar mengasingkan asid malik, tartarik, oksalik, laktik, gallik dan sitrik.

Kemudian menjadi jelas kepada semua orang bahawa produk yang telah diasingkan daripada bahan mentah tumbuhan atau haiwan mempunyai banyak ciri biasa. Pada masa yang sama, mereka sangat berbeza daripada sebatian bukan organik. Oleh itu, hamba sains perlu segera memisahkan mereka ke dalam kelas yang berasingan, dan ini adalah bagaimana istilah "kimia organik" muncul.

Walaupun fakta bahawa kimia organik itu sendiri sebagai sains hanya muncul pada tahun 1828 (ketika itu En. Wöhler berjaya mengasingkan urea dengan menyejat amonium sianat), pada tahun 1807 Berzelius memperkenalkan istilah pertama ke dalam tatanama dalam kimia organik untuk boneka:

Cabang kimia yang mengkaji bahan yang diperoleh daripada organisma.

Langkah penting seterusnya dalam pembangunan kimia organik ialah teori valens, yang dicadangkan pada tahun 1857 oleh Kekule dan Cooper, dan teori struktur kimia Encik Butlerov dari tahun 1861. Walaupun begitu, saintis mula menemui bahawa karbon adalah tetravalen dan mampu membentuk rantai.

Secara umum, sejak itu, sains kerap mengalami kejutan dan keseronokan terima kasih kepada teori baru, penemuan rantai dan sebatian, yang membenarkan perkembangan aktif kimia organik.

Sains itu sendiri muncul kerana fakta bahawa kemajuan sains dan teknologi tidak dapat berdiri diam. Dia pergi dan terus, menuntut penyelesaian baru. Dan apabila tidak ada lagi tar arang batu yang mencukupi dalam industri, orang ramai hanya perlu mencipta sintesis organik baru, yang dari masa ke masa berkembang menjadi penemuan bahan yang sangat penting, yang sehingga hari ini lebih mahal daripada emas - minyak. By the way, ia adalah terima kasih kepada kimia organik bahawa "anak perempuan"nya dilahirkan - subsains yang dipanggil "petrokimia".

Tetapi ini adalah cerita yang sama sekali berbeza yang anda boleh pelajari sendiri. Seterusnya, kami menjemput anda untuk menonton video sains popular tentang kimia organik untuk boneka:

Nah, jika anda tidak mempunyai masa dan memerlukan bantuan segera profesional, anda sentiasa tahu di mana untuk mencari mereka.