Из чего состоят органические вещества
Что необходимо, чтобы построить дом? Конечно же, крепкий фундамент и материалы для стен, пола и крыши. Для строительства важно учитывать определенные нормы, чтобы готовая конструкция получилась прочной и стойкой. В органической химии похожая ситуация. Все органические соединения имеют свою уникальную структуру, которая включает своеобразный фундамент — углеродный скелет, и другие строительные материалы — функциональные группы.
Углеродный скелет — это основа для всех органических веществ, которая представляет собой последовательность связанных между собой атомов углерода. Он является остовом, на котором строятся разнообразные органические вещества, определяет их структуру и свойства. Кроме того, атомы углерода в скелете могут образовывать друг с другом различные вариации химической связи.
Функциональная группа — это атом или группа атомов, которая определяет химические свойства органического вещества и его принадлежность к конкретному классу органических соединений. При этом в одном соединении может быть как одна, так и несколько одинаковых или различных функциональных групп. Если групп несколько, то они различаются по старшинству:
О концепции строения органических молекул более подробно можно узнать из статьи о теории Бутлерова.
Органические соединения классифицируют в зависимости от:
- наличия в структуре молекулы атомов, отличных от атомов углерода и водорода,
- от порядка расположения атомов углерода в скелете,
- а также вариантов химической связи между ними.
Это важно
Различное строение влияет на номенклатуру органических соединений. Дело в том, что под одной и той же брутто-формулой в органике может скрываться сразу несколько веществ, а иногда они даже могут относиться к разным классам, то есть являться изомерами.
Классификация по составу
Состав органических молекул очень разнообразен. Различают углеводороды, кислород- и азотсодержащие соединения, а также галогенпроизводные.
Углеводороды
Если органическое соединение состоит
Это базовые соединения в органике. Все остальные вещества рассматриваются как производные углеводородов, образованные добавлением функциональных групп в их молекулы.
Кислородсодержащие соединения
Кислородсодержащие соединения — органические вещества, в состав которых входят атомы углерода, водорода и кислорода.
Кислород содержат три функциональные группы: гидроксильную, карбонильную, карбоксильную. И, в зависимости от группы, различают такие классы органических соединений: спирты, фенолы, альдегиды и кетоны, карбоновые кислоты, сложные эфиры.
|
Функциональная группа |
Класс соединений |
||
|---|---|---|---|
|
Гидроксильная группа |
ーOH |
Спирты |
 |
|
Фенолы |
 |
||
|
Карбонильная группа |
С＝O |
Альдегиды |
 |
|
Кетоны |
 |
||
|
Карбоксильная группа |
ーСOOH |
Карбоновые кислоты |
 |
|
ーСOOー |
Сложные эфиры |
|
|
Азотсодержащие соединения
Азотсодержащие соединения — органические вещества, в состав которых входят атомы углерода, водорода, азота и иногда кислорода. К ним относят амины, нитрилы, нитросоединения, амиды, аминокислоты и азотистые гетероциклы.
|
Класс соединений |
Функциональная группа |
Пример |
|---|---|---|
|
Амины |
ーNHー или ーNH2 |
 |
|
Нитрилы |
ーC☰N |
 |
|
Нитросоединения |
ーNO2 |
 |
|
Амиды |
ーCONH2 |
 |
|
Аминокислоты |
ーNH2 |
 |
|
Азотистые гетероциклы |
ーNHー или ーN＝ в составе цикла |
|
Галогенпроизводные
Галогенпроизводные — органические вещества, содержащие своем составе атомы галогенов: хлора, брома, фтора.
Получи больше пользы от Skysmart:
-
Подтяни оценки на курсах по химии.
-
Выбирай из 550+ репетиторов по химии.
Записывайся на бесплатные курсы для детей.
Классификация по структуре углеродного скелета
Органические вещества можно разделить по структуре углеродного скелета. Выделяют углеродные скелеты, которые содержат открытую цепь атомов углерода, — ациклические:
Если в скелете присутствует замкнутая цепь углеродных атомов, то такие соединения считают карбоциклическими. Карбоциклические соединения также делят на алициклические (не имеющие бензольного кольца) и ароматические.
Гетероциклические соединения содержат отличные от углерода атомы (например, атомы азота, серы, кислорода):
Углеродный скелет может быть линейным, в котором все атомы углерода в молекуле соединены последовательно, или разветвлённым, в котором некоторые атомы углерода образуют ответвления. Если атом углерода связан только с одним атомом углерода, то он первичный, с двумя — вторичный, с тремя — третичный, а если с четырьмя, то четвертичный.
Длина углеродного скелета влияет на свойства соединений, принадлежащих одному классу. Соединения одного класса с похожими химическими свойствами, углеродный скелет которых отличается на одну или несколько групп ーСH2, называются гомологами.
Классификация по кратности связи между атомами углерода
Атомы углерода в молекулах углеводородов связаны между собой, и в зависимости от типа этой связи все соединения делятся на предельные (насыщенные) и непредельные (ненасыщенные).
Предельные углеводороды — это алканы и циклоалканы, связь между атомами углерода в них всего одна, поэтому она называется одинарной (一С一С一).
В молекулах непредельных углеводородов обязательно наличие двойной (一С＝С一) или тройной (一С☰С一) связи между атомами углерода. К ним относят алкены, алкадиены, алкины, ароматические углеводороды.
|
Класс соединений |
Общая формула |
Пример |
|
|---|---|---|---|
|
Предельные углеводороды |
Алканы |
CnH2n+2 |
 |
|
Циклоалканы |
CnH2n |
 |
|
|
Непредельные углеводороды |
Алкены |
CnH2n |
 |
|
Алкадиены |
CnH2n-2 |
 |
|
|
Алкины |
CnH2n-2 |
 |
|
|
Ароматические углеводороды |
CnH2n-6 |
 |
Предельные и непредельные углеводороды можно различить по суффиксу в их названии:
|
Кратность связи |
Суффикс |
Пример названия |
|---|---|---|
|
Одинарная (一С一С一) |
-ан |
Этан |
|
Двойная (一С＝С一) |
-ен |
Этен |
|
Тройная (一С☰С一) |
-ин |
Этин |
Главное о классификации
Мы рассмотрели классификацию органических соединений —вот основные тезисы, которые важно запомнить.
- Углеродный скелет и функциональные группы являются основными элементами, определяющими структуру и свойства соединений.
- Углеводороды считаются родоначальными соединениями, а разнообразные органические вещества рассматриваются как их производные.
- Классификация по структуре углеродного скелета включает ациклические, карбоциклические (алициклические и ароматические) и гетероциклические соединения.
- Классификация не только облегчает наименование и идентификацию соединений, но и позволяет предсказывать их химические и физические свойства.
