놀라운 유기물의 세계. 유기 화합물. 유기 화합물의 종류 유기 물질 구조 이론의 논리

유기 물질의 분류.

화학은 크게 일반, 무기, 유기 세 부분으로 나눌 수 있습니다.

일반 화학모든 화학적 변형과 관련된 패턴을 조사합니다.

무기화학무기 물질의 특성과 변형을 연구합니다.

유기화학 – 이것은 유기 물질을 연구 주제로 하는 크고 독립적인 화학 분야입니다.

- 그들의 구조;

- 속성;

- 획득 방법;

- 실제 사용 가능성.

제안된 유기화학 이름 스웨덴 과학자 베르셀리우스.

전에 19세기 초 알려진 모든 물질은 기원에 따라 두 그룹으로 분류되었습니다.

1) 광물(무기) 물질 및

2) 유기 물질 .

Berzelius와 당시의 많은 과학자들은 유기 물질이 일종의 "생명력"의 도움을 받아야만 살아있는 유기체에서 형성될 수 있다고 믿었습니다. 그러한 이상주의적 견해를 이렇게 불렀다. 생기론적인 (라틴어 "vita"-생명에서 유래). 그들은 과학으로서의 유기화학의 발전을 지연시켰습니다.

독일의 한 화학자는 생기론자들의 견해에 큰 타격을 입혔습니다 V. 웰러 . 그는 무기 물질로부터 유기 물질을 얻은 최초의 사람이었습니다.

안에 1824 g. - 옥살산, 및

안에 1828 g. – 요소.

자연에서 옥살산은 식물에서 발견되고 요소는 인간과 동물의 몸에서 형성됩니다.

비슷한 사실이 점점 더 많아졌습니다.

안에 1845 독일 사람 과학자 콜베 숯에서 합성된 아세트산.

안에 1854 프랑스 과학자 씨 M. 베르텔로트 지방과 같은 물질을 합성했습니다.

“생명력”이 없다는 것, 동물과 식물 유기체에서 분리된 물질은 인공적으로 합성될 수 있다는 것, 다른 모든 물질과 동일한 성질을 가지고 있다는 것이 분명해졌습니다.

요즘에는 유기 물질 고려하다 탄소 함유 자연(살아있는 유기체)에서 형성되고 합성으로 얻을 수 있는 물질.그래서 유기화학이라고 불리는 거죠. 탄소 화합물의 화학.

유기물질의 특징 .

무기 물질과 달리 유기 물질은 탄소 원자의 구조적 특징에 따라 결정되는 여러 가지 특징을 가지고 있습니다.

탄소 원자 구조의 특징.

1) 유기 물질 분자에서 탄소 원자는 여기 상태에 있으며 IV의 원자가를 나타냅니다.

2) 유기 물질 분자가 형성되는 동안 탄소 원자의 전자 궤도는 혼성화를 겪을 수 있습니다 ( 이종 교잡 – 이것은 전자 구름의 모양과 에너지 정렬입니다.).

3) 유기 물질 분자의 탄소 원자는 서로 상호 작용하여 사슬과 고리를 형성할 수 있습니다.

유기 화합물의 분류.

유기물질에는 다양한 분류가 있습니다.:

1) 원산지별,

2) 원소 조성에 따라,

3) 탄소골격의 종류에 따라,

4) 화학 결합 유형별

5) 기능 그룹의 질적 구성에 따라.

원산지에 따른 유기물질 분류.

원소 조성에 따른 유기 물질의 분류.

*유기물*
*탄화수소*	*산소 함유*	*탄소, 수소 및 산소 외에도 질소 및 기타 원자가 포함되어 있습니다.*
구성 탄소와 수소	구성 탄소, 수소 및 산소
HC 제한
불포화 탄화수소		아미노산
방향족 탄화수소	알데하이드
	카르복실산	니트로 화합물
	에스테르(단순 및 복합)

	탄수화물

탄소골격의 종류에 따른 유기물질의 분류.

탄소 뼈대 -그것은 서로 화학적으로 결합된 일련의 탄소 원자입니다.

화학결합의 종류에 따른 유기물질의 분류.

작용기의 질적 구성에 따른 유기물질의 분류.

기능성 그룹 – 물질의 특성을 결정하는 영구적인 원자 그룹.

*기능성 그룹*	이름	*유기농 수업*	*접미사 및 접두사*
-F, -Cl, -Br, -J	불소, 염소, 브롬, 요오드(할로겐)	할로겐 유도체	플루오로메탄 클로로메탄 브로모메탄 요오도메탄
	수산기	알코올, 페놀
- C = O	카르보닐	알데히드, 케톤	- 알 메탄알
- 카운트	카르복실기	카르복실산	메탄산
- NO2	니트로 그룹	니트로 화합물	니트로 니트로메탄
- NH2	아미노기		- 아민 메틸아민

3-4과

주제: 유기화합물 구조 이론의 기본 원리

유기물질의 다양성 이유(상동성, 이성질체) ).

후반이 시작되면서 19 세기꽤 많은 유기화합물이 알려져 있었지만, 그 특성을 설명하는 단일한 이론은 없었습니다. 그러한 이론을 만들려는 시도는 반복적으로 이루어졌습니다. 단 한명도 성공하지 못했습니다.

우리는 유기 물질의 구조 이론을 창안했습니다. .

1861년 슈파이어에서 열린 제36차 독일 자연주의자 및 의사 회의에서 Butlerov는 새로운 이론, 즉 유기 물질의 화학 구조 이론의 주요 조항을 설명하는 보고서를 작성했습니다.

유기 물질의 화학 구조 이론은 갑자기 나타난 것이 아닙니다.

외관에 대한 객관적인 전제 조건은 다음과 같습니다. :

1) 사회 경제적 전제 조건 .

19세기 초부터 산업과 무역이 급속히 발전하면서 유기화학을 포함한 과학의 여러 분야에 대한 수요가 높아졌습니다.

그들은 이 과학 앞에 섰다. 새로운 작업:

- 합성으로 염료를 생산하고,

- 농산물 가공방법 개선등등

2) 과학적 배경 .

설명이 필요한 사실이 많이 있었습니다.

- 과학자들은 에탄, 프로판 등과 같은 화합물에서 탄소의 원자가를 설명할 수 없었습니다.

- 과학자 화학자들은 탄소와 수소라는 두 가지 원소가 왜 그토록 많은 수의 서로 다른 화합물을 형성할 수 있는지, 그리고 왜 org를 형성하는지 설명할 수 없었습니다. 물질이 너무 많아요.

- 동일한 분자식(C6H12O6 - 포도당과 과당)을 가진 유기 물질이 존재할 수 있는 이유는 명확하지 않았습니다.

유기 물질의 화학 구조 이론은 이러한 질문에 대한 과학적으로 입증된 답변을 제공했습니다.

이론이 등장할 무렵에는 이미 많은 것이 알려져 있었습니다. :

- A. 케쿨레 제공 탄소 원자의 4가 유기화합물용.

- A. 쿠퍼와 A. 케쿨레 제안됨 탄소-탄소에 대해 연결 및 사슬의 탄소 원자 연결 가능성.

안에 1860년 . 국제 화학자 회의에서 원자, 분자, 원자량, 분자량의 개념이 명확하게 정의되어 있습니다. .

유기물질의 화학구조 이론의 본질은 다음과 같이 표현될 수 있다. :

1. 유기 물질 분자의 모든 원자는 원자가에 따라 화학 결합을 통해 특정 순서로 서로 연결됩니다.

2. 물질의 성질은 분자에 어떤 원자가 얼마나 많이 포함되어 있는지뿐만 아니라 원자가 분자에 연결된 순서에 따라 달라집니다. .

Butlerov는 분자 내 원자의 연결 순서와 결합의 성격을 불렀습니다. 화학 구조 .

분자의 화학 구조가 표현됩니다. 구조식 , 해당 원자의 원소 기호는 대시로 연결됩니다 ( 원자가 소수)는 공유 결합을 나타냅니다.

구조식은 다음을 전달합니다. :

원자 연결 순서;

그들 사이의 결합의 다양성(단순, 이중, 삼중).

이성질체 - 이는 분자식은 같지만 성질이 다른 물질의 존재입니다.

이성질체 - 이들은 동일한 분자 구성(동일한 분자식)을 갖지만 화학 구조가 다르므로 특성이 다른 물질입니다.

3. 주어진 물질의 성질에 따라 분자의 구조를 결정할 수 있고, 분자의 구조에 따라 성질을 예측할 수 있습니다.

물질의 특성은 결정 격자의 유형에 따라 다릅니다.

4. 물질 분자의 원자와 원자 그룹은 서로 영향을 미칩니다.

이론의 중요성.

Butlerov가 창안한 이론은 그 아이디어가 당시 널리 퍼진 이상주의적 세계관과 모순되었기 때문에 처음에는 과학계에서 부정적으로 환영받았지만 몇 년 후 이론이 일반적으로 받아 들여졌으며 다음과 같은 상황이 이에 기여했습니다.

1. 이론은 질서를 가져왔다그 이전에 유기화학이 존재했던 상상할 수 없는 혼돈. 이 이론을 통해 새로운 사실을 설명할 수 있었고 화학적 방법(합성, 분해 및 기타 반응)을 통해 분자 내 원자의 연결 순서를 확립할 수 있음이 입증되었습니다.

2. 이론은 원자-분자 과학에 새로운 것을 도입했습니다.

분자 내 원자의 순서,

원자의 상호 영향

물질 분자에 대한 특성의 의존성.

3. 이 이론은 이미 알려진 사실을 설명할 수 있을 뿐만 아니라 유기물질의 구조를 바탕으로 그 성질을 예측하고 새로운 물질을 합성할 수 있게 해주었다.

4. 이론은 설명을 가능하게 했다 다양성화학 물질.

5. 유기물질 합성에 강력한 자극을 주었다.

Butlerov가 예견한 것처럼 이론의 발전은 주로 두 방향으로 진행되었습니다. :

1. 분자의 공간 구조 연구(3차원 공간에서 원자의 실제 배열)

2. 전자 개념 개발(화학 결합의 본질 식별).

탄산염, 탄화물, 시안화물, 티오시아네이트, 탄산을 제외한 탄소 원자를 포함하는 모든 물질은 유기 화합물입니다. 이는 효소 또는 기타 반응을 통해 탄소 원자로 구성된 살아있는 유기체가 생성될 수 있음을 의미합니다. 오늘날 많은 유기물질이 인공적으로 합성될 수 있어 의학 및 약리학의 발전은 물론 고강도 고분자 및 복합재료의 탄생이 가능해졌습니다.

유기 화합물의 분류

유기 화합물은 가장 많은 종류의 물질입니다. 여기에는 약 20가지 유형의 물질이 있습니다. 화학적 성질이 다르며 물리적 품질도 다릅니다. 녹는점, 질량, 휘발성 및 용해도는 물론 정상적인 조건에서의 응집 상태도 다릅니다. 그 중에는:

탄화수소(알칸, 알킨, 알켄, 알카디엔, 시클로알칸, 방향족 탄화수소);
알데히드;
케톤;
알코올(2가, 1가, 다가);
에테르;
에스테르;
카르복실산;
아민;
아미노산;
탄수화물;
지방;
단백질;
생체 고분자 및 합성 고분자.

이 분류는 화학 구조의 특성과 특정 물질의 특성 차이를 결정하는 특정 원자 그룹의 존재를 반영합니다. 일반적으로 화학적 상호작용의 특성을 고려하지 않은 탄소골격의 구성에 따른 분류는 다르게 보인다. 해당 조항에 따라 유기 화합물은 다음과 같이 나뉩니다.

지방족 화합물;
방향족;
헤테로사이클릭 물질.

이러한 종류의 유기 화합물은 다양한 물질 그룹에 이성질체를 가질 수 있습니다. 이성질체의 원자 구성은 동일하더라도 특성은 다릅니다. 이는 A.M. Butlerov가 정한 조항에 따릅니다. 또한, 유기화합물의 구조이론은 모든 유기화학 연구의 기본이 되는 이론이다. 멘델레예프의 주기율과 같은 수준에 위치한다.

화학 구조의 개념은 A.M. Butlerov에 의해 도입되었습니다. 1861년 9월 19일 화학사에 등장했다. 이전에는 과학계에서도 서로 다른 의견이 있었고, 일부 과학자들은 분자와 원자의 존재를 전면 부인하기도 했습니다. 그러므로 유기화학과 무기화학에는 순서가 없었다. 게다가 특정 물질의 특성을 판단할 수 있는 패턴도 없었습니다. 동시에, 동일한 조성을 가지고도 다른 특성을 나타내는 화합물이 있었습니다.

A.M. Butlerov의 진술은 주로 화학의 발전을 올바른 방향으로 이끌었고 이를 위한 매우 견고한 기반을 만들었습니다. 이를 통해 특정 물질의 화학적 또는 물리적 특성, 반응 진입 패턴 등 축적된 사실을 체계화할 수 있었습니다. 이 이론 덕분에 화합물을 얻는 방법과 몇 가지 일반적인 특성의 존재에 대한 예측도 가능해졌습니다. 그리고 가장 중요한 것은 A.M. Butlerov는 물질 분자의 구조가 전기적 상호 작용의 관점에서 설명될 수 있음을 보여주었습니다.

유기 물질 구조 이론의 논리

1861년 이전부터 화학계의 많은 사람들이 원자나 분자의 존재를 거부했기 때문에 유기화합물 이론은 과학계에 혁명적인 제안이 되었습니다. 그리고 A.M. Butlerov 자신은 물질적 결론에서만 진행되었으므로 유기물에 대한 철학적 아이디어를 반박했습니다.

그는 화학반응을 통해 분자 구조를 실험적으로 인식할 수 있음을 보여주었습니다. 예를 들어, 탄수화물의 조성은 일정량의 탄수화물을 연소시키고 생성된 물과 이산화탄소를 계산하여 결정할 수 있습니다. 아민 분자의 질소 양은 연소 중에 가스 부피를 측정하고 분자 질소의 화학적 양을 분리하여 계산됩니다.

구조 의존적 화학 구조에 대한 Butlerov의 판단을 반대 방향으로 고려하면 새로운 결론이 나옵니다. 즉, 물질의 화학 구조와 구성을 알면 그 특성을 경험적으로 가정할 수 있습니다. 그러나 가장 중요한 것은 Butlerov는 유기물에는 서로 다른 특성을 나타내지만 동일한 구성을 갖는 수많은 물질이 있다고 설명했습니다.

이론의 일반 조항

A. M. Butlerov는 유기 화합물을 고려하고 연구하여 가장 중요한 원칙 중 일부를 도출했습니다. 그는 이를 유기 유래 화학 물질의 구조를 설명하는 이론으로 결합했습니다. 이론은 다음과 같습니다.

유기 물질 분자에서 원자는 원자가에 따라 엄격하게 정의된 순서로 서로 연결됩니다.
화학 구조는 유기 분자의 원자가 연결된 즉각적인 순서입니다.
화학 구조는 유기 화합물의 특성의 존재를 결정합니다.
동일한 양적 조성을 갖는 분자의 구조에 따라 물질의 다른 특성이 나타날 수 있습니다.
화합물 형성에 관여하는 모든 원자 그룹은 서로 상호 영향을 미칩니다.

모든 종류의 유기 화합물은 이 이론의 원리에 따라 만들어집니다. 기초를 다진 A. M. Butlerov는 화학을 과학 분야로 확장할 수 있었습니다. 그는 유기 물질에서 탄소가 4가를 나타내기 때문에 이들 화합물의 다양성이 결정된다고 설명했습니다. 많은 활성 원자 그룹의 존재는 물질이 특정 클래스에 속하는지 여부를 결정합니다. 그리고 물리적, 화학적 특성이 나타나는 것은 바로 특정 원자 그룹(라디칼)의 존재 때문입니다.

탄화수소 및 그 파생물

이러한 탄소와 수소의 유기 화합물은 그룹의 모든 물질 중에서 구성이 가장 간단합니다. 이들은 알칸 및 사이클로알칸(포화 탄화수소), 알켄, 알카디엔 및 알카트리엔, 알킨(불포화 탄화수소)의 하위 클래스 및 방향족 물질의 하위 클래스로 표시됩니다. 알칸에서 모든 탄소 원자는 단일 C-C 결합으로만 연결되므로 단일 H 원자가 탄화수소 구성에 포함될 수 없습니다.

불포화 탄화수소에서는 이중 C=C 결합 부위에 수소가 결합될 수 있습니다. 또한 C-C 결합은 삼중(알킨)일 수 있습니다. 이를 통해 이들 물질은 라디칼의 환원 또는 첨가와 관련된 많은 반응을 시작할 수 있습니다. 반응 능력 연구의 편의를 위해 다른 모든 물질은 탄화수소 클래스 중 하나의 파생물로 간주됩니다.

알코올

알코올은 탄화수소보다 더 복잡한 유기 화합물입니다. 그들은 살아있는 세포에서 효소 반응의 결과로 합성됩니다. 가장 대표적인 예는 발효의 결과로 포도당으로부터 에탄올이 합성되는 것이다.

산업계에서는 탄화수소의 할로겐 유도체로부터 알코올을 얻습니다. 할로겐 원자가 수산기로 대체되어 알코올이 형성됩니다. 1가 알코올은 1개의 수산기를 포함하고, 다가 알코올은 2개 이상의 수산기를 포함합니다. 2가 알코올의 예로는 에틸렌 글리콜이 있습니다. 다가 알코올은 글리세린입니다. 알코올의 일반식은 R-OH(R은 탄소 사슬)입니다.

알데히드와 케톤

알코올이 알코올(수산기) 그룹에서 수소를 추출하는 것과 관련된 유기 화합물의 반응에 들어간 후 산소와 탄소 사이의 이중 결합이 닫힙니다. 이 반응이 말단 탄소 원자에 위치한 알코올 그룹을 통해 진행되면 알데히드가 형성됩니다. 알코올이 포함된 탄소 원자가 탄소 사슬의 끝에 위치하지 않으면 탈수 반응의 결과로 케톤이 생성됩니다. 케톤의 일반식은 R-CO-R, 알데히드 R-COH(R은 사슬의 탄화수소 라디칼)입니다.

에스테르(단순 및 복합)

이 종류의 유기 화합물의 화학 구조는 복잡합니다. 에테르는 두 알코올 분자 사이의 반응 생성물로 간주됩니다. 이들로부터 물을 제거하면 R-O-R 패턴의 화합물이 형성된다. 반응 메커니즘: 한 알코올에서 수소 양성자를 추출하고 다른 알코올에서 수산기를 추출합니다.

에스테르는 알코올과 유기 카르복실산 사이의 반응 생성물입니다. 반응 메커니즘: 두 분자의 알코올 및 탄소 그룹에서 물을 제거합니다. 수소는 산(수산기 그룹)에서 분리되고 OH 그룹 자체는 알코올에서 분리됩니다. 생성된 화합물은 R-CO-O-R로 표시되며, 여기서 너도밤나무 R은 탄소 사슬의 나머지 부분인 라디칼을 나타냅니다.

카르복실산 및 아민

카르복실산은 세포 기능에 중요한 역할을 하는 특수 물질입니다. 유기 화합물의 화학 구조는 카르복실기(-COOH)가 부착된 탄화수소 라디칼(R)입니다. (-COOH) 그룹의 C 원자가가 4이기 때문에 카르복실 그룹은 가장 바깥쪽 탄소 원자에만 위치할 수 있습니다.

아민은 탄화수소의 유도체인 더 단순한 화합물입니다. 여기에서는 모든 탄소 원자에 아민 라디칼(-NH2)이 있습니다. 하나의 탄소에 그룹(-NH2)이 결합된 1차 아민(일반식 R-NH2)이 있습니다. 2차 아민에서 질소는 두 개의 탄소 원자(식 R-NH-R)와 결합합니다. 3차 아민에서 질소는 3개의 탄소 원자(R3N)에 연결되어 있으며, 여기서 p는 탄소 사슬인 라디칼입니다.

아미노산

아미노산은 유기 기원의 아민과 산의 특성을 모두 나타내는 복합 화합물입니다. 카르복실기와 관련된 아민기의 위치에 따라 여러 유형이 있습니다. 가장 중요한 것은 알파 아미노산입니다. 여기서 아민 그룹은 카르복실 그룹이 부착된 탄소 원자에 위치합니다. 이를 통해 펩타이드 결합이 생성되고 단백질이 합성됩니다.

탄수화물과 지방

탄수화물은 알데히드 알코올 또는 케토 알코올입니다. 이는 선형 또는 고리 구조의 화합물과 폴리머(전분, 셀룰로오스 등)입니다. 세포에서 가장 중요한 역할은 구조적이고 에너지적인 것입니다. 지방 또는 오히려 지질은 동일한 기능을 수행하지만 다른 생화학적 과정에만 참여합니다. 화학 구조의 관점에서 지방은 유기산과 글리세롤의 에스테르입니다.

>> 화학: 유기화합물의 분류

유기 물질의 특성은 구성과 화학 구조에 따라 결정된다는 것을 이미 알고 있습니다. 따라서 유기 화합물의 분류가 구조 이론, 즉 A. M. Butlerov의 이론을 기반으로한다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 유기 물질은 분자 내 원자의 연결 여부와 연결 순서에 따라 분류됩니다. 유기 물질 분자의 가장 내구성이 있고 변화가 가장 적은 부분은 탄소 원자 사슬인 골격입니다. 이 사슬의 탄소 원자 연결 순서에 따라 물질은 분자에 닫힌 탄소 원자 사슬을 포함하지 않는 비환 식과 분자에 이러한 사슬 (고리)을 포함하는 탄소 고리로 구분됩니다.

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당신은 9학년 때 조금밖에 배우지 못했던 유기화학을 공부하기 시작했습니다. 왜 "유기농"인가? 역사를 살펴 보겠습니다.

9~10세기 초에도 마찬가지다. 아랍 연금술사 Abu Bakr ar-Razi (865-925)는 모든 화학 물질을 그 기원에 따라 광물, 식물, 동물 물질의 세 가지 왕국으로 나눈 최초의 사람입니다. 이 독특한 분류는 거의 천년 동안 지속되었습니다.

그러나 19세기 초. 식물과 동물 기원 물질의 화학을 단일 과학으로 결합할 필요가 있었습니다. 이 접근 방식은 살아있는 유기체의 구성에 대해 최소한 기본적인 이해가 있다면 논리적으로 보일 것입니다.

자연사 과정과 초기 생물학 과정을 통해 식물과 동물 모두 살아있는 세포의 구성에는 반드시 단백질, 지방, 탄수화물 및 일반적으로 유기 물질이라고 불리는 기타 물질이 포함된다는 것을 알고 있습니다. 스웨덴 화학자 J. Ya. Berzelius의 제안에 따라 1808년부터 유기 물질을 연구하는 과학이 유기 화학으로 불리기 시작했습니다.

지구상의 살아있는 유기체의 화학적 통일성에 대한 아이디어는 과학자들을 너무나 기쁘게하여 아름답지만 잘못된 교리 인 활력론을 만들었습니다. 이에 따르면 무기물로부터 유기 화합물을 얻기 위해 (합성) 특별한 "생명력"(vis Vitalis)이 필요했습니다. 과학자들은 활력이 살아있는 유기체의 필수 속성이라고 믿었습니다. 이로 인해 시험관이나 산업 설비에서 살아있는 유기체 외부의 무기 화합물로부터 유기 화합물을 합성하는 것이 불가능하다는 잘못된 결론이 나왔습니다.

생명주의자들은 지구상에서 가장 중요한 기본 합성인 광합성(그림 1)이 녹색 식물 밖에서는 불가능하다고 합리적으로 주장했습니다.

쌀. 1.
광합성

단순화된 방식으로 광합성 과정은 다음 방정식으로 설명됩니다.

활력론자들에 따르면 살아있는 유기체 외부에서 유기 화합물을 합성하는 것도 불가능합니다. 그러나 화학의 발전과 새로운 과학적 사실의 축적은 활력론자들이 깊이 착각했다는 것을 증명했습니다.

1828년 독일의 화학자 F. Wöhler는 무기 물질인 시안산암모늄으로부터 유기 화합물 요소를 합성했습니다. 프랑스 과학자 M. Berthelot는 1854년에 시험관에서 지방을 얻었습니다. 1861년에 러시아의 화학자 A.M. Butlerov는 설탕 물질을 합성했습니다. 활력주의가 실패했습니다.

오늘날 유기화학은 화학과 생산 분야에서 빠르게 발전하고 있는 분야입니다. 현재 유기화합물은 2,500만 개가 넘는데, 그 중에는 지금까지 살아있는 자연에서 발견되지 않았던 물질도 있다. 이러한 물질의 생산은 유기화학자들의 과학적 연구 결과 덕분에 가능해졌습니다.

모든 유기화합물은 그 기원에 따라 천연, 인공, 합성의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

천연 유기 화합물- 이것은 살아있는 유기체(박테리아, 곰팡이, 식물, 동물)의 폐기물입니다. 이는 여러분에게 잘 알려진 단백질, 지방, 탄수화물, 비타민, 호르몬, 효소, 천연고무 등입니다(그림 2).

쌀. 2.
천연 유기 화합물:
1-4 - 섬유 및 직물(모직 1, 실크 2, 린넨 3, 면 4) 5-10 - 식품(우유 5, 고기 6, 생선 7, 야채 및 버터 8, 야채 및 과일 9, 시리얼 및 빵 10); 11, 12 - 화학 산업용 연료 및 원료(천연가스 11, 석유 12); 13 - 나무에

인공 유기 화합물- 천연 물질을 살아있는 자연에서는 발견되지 않는 화합물로 화학적으로 변형시킨 산물입니다. 그리하여 천연유기화합물인 셀룰로오스를 기반으로 인공섬유(아세테이트, 비스코스, 구리-암모니아), 불연성 필름 및 사진 필름, 플라스틱(셀룰로이드), 무연분말 등이 생산된다(그림 3).

쌀. 3. 인공 유기 화합물을 기반으로 만들어진 제품 및 재료: 1.2 - 인공 섬유 및 직물; 3 - 플라스틱(셀룰로이드); 4 - 사진 필름; 5 - 무연 분말

합성 유기 화합물즉, 단순한 분자를 더 복잡한 분자로 결합하여 합성적으로 얻습니다. 여기에는 합성 고무, 플라스틱, 의약품, 합성 비타민, 성장 자극제, 식물 보호 제품 등이 포함됩니다(그림 4).

쌀. 4.
합성 유기 화합물로 만든 제품 및 재료:
1 - 플라스틱; 2 - 의약품; 3 - 세제; 4 - 합성 섬유 및 직물; 5 - 페인트, 에나멜 및 접착제; 6 - 곤충 제어제; 7 - 비료; 8 - 합성 고무

엄청난 다양성에도 불구하고 모든 유기 화합물에는 탄소 원자가 포함되어 있습니다. 그러므로 유기화학은 탄소화합물의 화학이라고 할 수 있다.

탄소와 함께 대부분의 유기 화합물에는 수소 원자가 포함되어 있습니다. 이 두 원소는 탄화수소라고 불리는 여러 종류의 유기 화합물을 형성합니다. 다른 모든 종류의 유기 화합물은 탄화수소의 파생물로 간주될 수 있습니다. 이를 통해 독일 화학자 K. Schorlemmer는 120년이 지난 후에도 그 의미를 잃지 않은 유기 화학에 대한 고전적인 정의를 내릴 수 있었습니다.

예를 들어, 에탄 분자 C 2 H 6의 수소 원자 하나를 수산기 -OH로 대체하면 잘 알려진 에틸 알코올 C 2 H 5 OH가 형성되고, 메탄 분자 CH 4의 수소 원자를 다음으로 대체하면 카르복실기 -COOH, 아세트산 CH가 3 COOH로 형성됩니다.

멘델레예프의 주기율표에 있는 100개가 넘는 원소 중에서 탄소가 모든 생명체의 기초가 된 이유는 무엇입니까? D.I. Mendeleev가 교과서 "화학 기초"에 쓴 다음 단어를 읽으면 많은 것이 분명해질 것입니다. “탄소는 자연에서 매우 다양한 형태와 유형으로 자유 상태와 연결 상태에서 발견됩니다. ... 탄소 원자가 서로 결합하여 복잡한 입자를 만드는 능력은 모든 탄소 화합물에 나타납니다... 어떤 원소에도... 탄소와 같은 정도로 합병증을 일으키는 능력이 없습니다... 쌍이 없습니다 원소의 수는 탄소나 수소와 같은 수많은 화합물을 생성합니다."

유기 화합물을 구성하는 다른 원소(수소, 산소, 질소, 황, 인)의 원자와 탄소 원자의 화학 결합은 자연 요인의 영향으로 파괴될 수 있습니다. 따라서 탄소는 자연에서 대기 (이산화탄소) - 식물 (광합성), 식물 - 동물 유기체, 생물 - 무생물, 무생물 - 생물로 연속적인 순환을 겪습니다 (그림 5 ).

쌀. 5.
자연의 탄소 순환

결론적으로 우리는 유기 화합물을 특징 짓는 여러 가지 특징에 주목합니다.

모든 유기 화합물의 분자는 탄소 원자를 포함하고 거의 모두 수소 원자를 포함하기 때문에 대부분은 가연성이며 연소 결과 일산화탄소(IV)(이산화탄소)와 물을 형성합니다.

약 50만 개가 있는 무기 물질과 달리 유기 화합물은 더욱 다양해 현재 그 수는 2,500만 개가 넘습니다.

많은 유기 화합물은 무기 물질보다 더 복잡하게 구성되어 있으며, 그 중 다수는 단백질, 탄수화물, 핵산, 즉 생명 과정이 일어나는 물질과 같이 분자량이 큽니다.

유기 화합물은 일반적으로 공유 결합을 통해 형성되므로 분자 구조를 가지므로 녹는점과 끓는점이 낮고 열적으로 불안정합니다.

새로운 단어와 개념

활력.
광합성.
유기 화합물: 천연, 인공 및 합성.
유기화학.
유기화합물을 특성화하는 특징이 있습니다.

질문 및 작업

생물학 과정에서 얻은 지식을 활용하여 식물 세포와 동물 세포의 화학적 구성을 비교합니다. 어떤 유기 화합물이 포함되어 있나요? 식물 세포와 동물 세포의 유기 화합물은 어떻게 다릅니까?
자연의 탄소 순환을 설명하세요.
생기론 교리가 왜 생겨났고 어떻게 실패했는지 설명하십시오.
어떤 종류의 유기 화합물(원산지별)을 알고 계십니까? 예를 제시하고 적용 분야를 나타냅니다.
880톤의 이산화탄소로부터 광합성의 결과로 형성된 산소의 양(no.)과 포도당의 질량을 계산하십시오.
공기 중 산소의 부피 비율이 21%일 때 480kg의 CH4 메탄을 연소하는 데 필요한 공기의 부피(n.a.)를 계산하십시오.

많은 유기화합물이 있지만 그 중에는 공통적이고 유사한 성질을 지닌 화합물도 있습니다. 따라서 이들은 모두 공통된 특성에 따라 분류되고 별도의 클래스와 그룹으로 결합됩니다. 분류는 탄화수소를 기반으로 합니다. – 탄소와 수소 원자로만 이루어진 화합물. 기타 유기 물질은 다음에 속합니다. "다른 종류의 유기 화합물".

탄화수소는 크게 두 가지 종류로 나뉩니다. 비고리형 및 고리형 화합물.

비고리형 화합물(지방 또는 지방족) – 분자가 단일 또는 다중 결합을 갖는 열린(고리로 닫혀 있지 않음) 직선 또는 분지형 탄소 사슬을 포함하는 화합물입니다. 비고리형 화합물은 두 가지 주요 그룹으로 나뉩니다.

포화 (포화) 탄화수소 (알칸),모든 탄소 원자는 단순 결합으로만 서로 연결되어 있습니다.

불포화 (불포화) 탄화수소,탄소 원자 사이에는 단일 단순 결합 외에도 이중 및 삼중 결합이 있습니다.

불포화(불포화) 탄화수소는 알켄, 알킨, 알카디엔의 세 그룹으로 나뉩니다.

알켄(올레핀, 에틸렌 탄화수소) – 탄소 원자 사이에 하나의 이중 결합을 포함하는 비고리형 불포화 탄화수소는 일반식 CnH2n과 동종 계열을 형성합니다. 알켄의 이름은 해당 알칸의 이름에 접미사 "-ane"을 접미사 "-ene"으로 대체하여 구성됩니다. 예를 들어, 프로펜, 부텐, 이소부틸렌 또는 메틸프로펜.

알킨(아세틸렌 탄화수소) – 탄소 원자 사이에 삼중 결합을 포함하는 탄화수소는 일반식 CnH2n-2와 동족 계열을 형성합니다. 알켄의 이름은 해당 알칸의 이름에서 접미사 "-an"을 접미사 "-in"으로 바꿔서 구성됩니다. 예를 들어, 에틴(아시텔렌), 부틴, 펩틴.

알카디엔 – 두 개의 탄소-탄소 이중 결합을 포함하는 유기 화합물. 이중 결합이 서로 상대적으로 어떻게 위치하는지에 따라 디엔은 공액 디엔, 알렌, 고립된 이중 결합을 갖는 디엔의 세 그룹으로 나뉩니다. 전형적으로, 디엔에는 일반식 C n H 2n-2 및 C n H 2n-4로 형성되는 비고리형 및 고리형 1,3-디엔이 포함됩니다. 비환식 디엔은 알킨의 구조 이성질체입니다.

순환 화합물은 차례로 두 개의 큰 그룹으로 나뉩니다.

탄소환식 화합물 – 주기가 탄소 원자로만 구성된 화합물; 탄소환식 화합물은 지환식으로 구분됩니다. – 포화(사이클로파라핀) 및 방향족;
헤테로고리 화합물 – 사이클이 탄소 원자뿐만 아니라 질소, 산소, 황 등 다른 원소의 원자로 구성된 화합물.

비고리형 및 고리형 화합물의 분자수소 원자는 다른 원자나 원자단으로 대체될 수 있으므로 작용기를 도입함으로써 탄화수소 유도체를 얻을 수 있다. 이 속성은 다양한 유기 화합물을 얻을 수 있는 가능성을 더욱 확장하고 그 다양성을 설명합니다.

유기 화합물 분자에 특정 그룹이 존재하면 해당 특성의 공통성이 결정됩니다. 이것이 탄화수소 유도체 분류의 기초입니다.

"기타 종류의 유기 화합물"에는 다음이 포함됩니다.

알코올하나 이상의 수소 원자를 수산기로 대체하여 얻습니다. – 오. 일반식 R을 갖는 화합물이다. – (OH)x, 여기서 x – 수산기 수.

알데하이드알데히드기(C=O)를 함유하고 있는데, 이는 항상 탄화수소 사슬의 끝에서 발견됩니다.

카르복실산하나 이상의 카르복실기를 함유 – 쿠오.

에스테르 – 공식적으로 수산화물의 수소 원자 치환 생성물인 산소 함유 산의 유도체 – 탄화수소 잔류물에 대한 OH 산성 기능; 또한 알코올의 아실 유도체로 간주됩니다.

지방(트리글리세리드) – 천연 유기 화합물, 글리세롤 및 단일 성분 지방산의 전체 에스테르; 지질류에 속합니다. 천연 지방에는 분지되지 않은 구조를 가진 3개의 산 라디칼과 일반적으로 짝수의 탄소 원자가 포함되어 있습니다.

탄수화물 – 여러 탄소 원자, 카르복실기 및 여러 수산기로 구성된 직쇄를 포함하는 유기 물질.

아민아미노기를 함유하고 있다 – NH 2

아미노산– 분자에 카르복실기와 아민기가 동시에 포함되어 있는 유기 화합물.

다람쥐 – 알파 아미노산이 펩타이드 결합으로 사슬로 연결된 고분자 유기물질.

핵산 – 고분자량 유기 화합물, 뉴클레오티드 잔기로 형성된 생체 고분자.

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