Органична химия

Метан, най-простото органично съединение

Органичната химия е основен дял на химията, който изучава структурата, свойствата, състава и получаването на органични съединения – въглеводородите и техните производни. Това обхваща въглеродните съединения без карбидите, оксидите му (CO, CO2,C2O3) и въглеродната киселина и солите ѝ. Освен въглерод и водород, те могат да включват и почти всички други елементи, като O, N, S, P, Si.[1][2][3] Скелетът на органичните молекули са въглеродните вериги и пърстени. Те образуват многобройно по строеж структури, на което се дължат милионите оганични съединнея, докато броят на съединенията на всички останали елементи не надвишава 500 хиляди.

Органичните съединения имат разнообразна структура и множество практически приложения. Те са основни съставки на много продукти – бои, пластмаси, храна, експлозиви, лекарства, нефтопродукти и т.н. Играят водеща роля във всички жизнени процеси при живите организми. Първоначално те са извличани от живи рганизми, откъдето произлиза името им.

Органични съединения[редактиране | редактиране на кода]

Причина за голямото разнообразие на органичните съединения са особеностите на въглеродния атом – свойството на въглеродните атоми да се свързват помежду си, като образуват въглеродни вериги. В органичните съединения винаги въглеродният атом е в четвърта валентност. Други елементи също оразуват връзки между своите атоми, но само въглеродът е способен да образува стабилни дълги вериги и циклични структури.[4] Въглеродните вериги биват прави, разклонени, циклични и смесени. Връзките между въглеродните атоми могат да са прости, двойни или тройни. Това позволява различната хибридизация на въглеродиния атом – sp3 (проста връзка) sp2 (двойна връззка) sp (творйна връзка). Освен въглерод органичните съединения често съдържат водород, азот и кислород. Тези елементи, заедно с въглерода, са наречени органогенни.[5]

Слабополярният въглеводороден скелет на органичните съединения може да бъде въздействан от заместители. Тези фактори, наричани общо електронни ефекти, в органичната химия се делят на индукционен и мезомерен ефект. Индукционният ефект (I) създава поляризация в молекулата. Приема се за отрицателен, когато заместителят изтегля електронна плътност към себе си, а положителен – когато заместителят отдава електронна плътност. Приема се, че I(H) = 0.[5] Мезомерният ефект (M) позволява спрягането (делокализирането) на сложни връзки в моекулата. Чрез него се създават ароматни системи. Възможна е p,π-, π,π- и σ-делокализация.

Една от основните задачи на органичната химия е систематизирането на органичните съединения. При класификациятаим за основа се вземат въглеводородите и се делят на неароматни и ароматни. Всички останали органични съединения могат да се разглеждат като техни производни, например халогенопроизводни, алкохоли и феноли, етери, алдехиди и кетони, карбоксилни киселини, амини, нитросъединения. Съществуват и смесени производни като аминокиселини, нитрофеноли, халогенирани кетони и т.н.

Някои широко разпространени биорганични съединения са отделени въсамостоателни групи. Такива са белтъците, нуклеиновите киселини, въглехидратите, стероидите, алкалоидите терпените и т.н.

История[редактиране | редактиране на кода]

Фридрих Вьолер

Сведения за получаване и превръщания на органични вещества – захари и природни багрила (индиго, ализарин и др.), алкохолна и оцетнокисела ферментация, датират от дълбока древност. През Средните векове става известно изолирането на етерични масла и лекарства от растения, получаването на оцетна киселина чрез суха дестилация на дърва и други.

През 1787 г. Лавоазие опитно установява наличието на въглерод в органичните съединия, тъй като при горенето те отделят CO2. Органичната химия става самостоятелна наука в началото на 19 век. Терминът е въведен за първи път от шведския учен Берцелиус през 1807г. Съединенията, образувани от живите организми, той нарича органични. Изкуственото получаване на органични вещества от неорганични съединения тогава се смята за невъзможно и се приема, че органичните съединения се образуват само под действие на „жизнена сила“ (vis vitalis), присъща на живите организми. Това схащане е известно като витализъм и е предложено от Берцелиус. Витализмът е приет като догма, заради авторитета на Берцелиус.

През 1824 и 1828 г. Фридрих Вьолер, ученик на Берцелиус, осъществява първите синтези на органични от неорганични съединения (оксалова киселина от дициан, и карбамид от амониев цианат). Това откритие нанася удар върху витализма, но тази теория е водещо направление в химията още две десетилетия. През 1830 г. Гмелин определя предмета на органичната химия като наука, която изучава съединенията въглерода с всички останали химични елементи. Намирането на методи за определяне на елементарния състав на органични вещества и първия опити за обяснение на строежа им е радикаловата теория на Юстус фон Либих и Фридрих Вьолер от 1832 г. Идеята, че свойствата на органичните съединения зависят от състава и строежа на молекулите им полага основите на съвременната структурна теория. През 1857 г. Кекуле доказва постоянната четиривалентност на въглерода и възможността той да образува въглеродни вериги, като предполага и съществуването на явлението изомерия. През следващата година Купър въвежда структурните формули.

Електронната теория за валентността позволява намиране на обобщено тълкуване на много частни закономерности, например ориентиращото заместване в ароматните ядра, реакциите на спрегнати системи, правилото на Марковников и др. Развитието на теорията и на физичните методи на изследване, като спектроскопия и ЯМР, позволяват бърз структурен анализ на съединенията. Доказва се строежът на множество природни съединения, например витамин B12 (Александър Тод и инсулин от Ф. Сейнджър), синтез на хлорофил (1960 г. М. Щрел иАнтон Калоянов)

Методите на органичната химия са основата на съвременното промишлено производство на каучук, пластмаси, синтетични влакна, багрила, лекарства, инсектициди и много други.

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. Morrison, Robert T. и др. Organic Chemistry. Benjamin Cummings, 1992. ISBN 0-13-643669-2.
  2. Roberts, John D. и др. Basic Principles of Organic Chemistry. W. A. Benjamin, Inc., 1964.
  3. Daley, Richard F. и др. Organic Chemistry.
  4. Лефтеров, Димитър. Химичните елементи и техните изотопи. Издателство на БАН „Проф. Марин Дринов“, 2015. ISBN 954-978-322-831-7. с. 58-67.
  5. а б Петров, Галин. Органична химия. София, Университетско издателство „Св. Климент Охридски“, 2006. ISBN 978-954-07-2382-2. с. 12 – 110.

Вижте също[редактиране | редактиране на кода]

Външни препратки[редактиране | редактиране на кода]

     Портал „Химия“         Портал „Химия