Взаємозв'язок між органічними речовинами, їхнє різноманіття

Вивчаючи органічні речовини, ви поступово переходили від найпростіших, таких, як метан, до більше складного й сложнейшим, таким, як білки. Між метаном і білками розташовується величезна кількість сполук, різноманітних по будові й властивостям. Спробуємо узагальнити ознаки, що обумовлюють це різноманіття.

Насамперед, це характер вуглецевого кістяка. Молекули органічних речовин з однаковим числом вуглецевих атомів можуть мати форму закритих і відкритих ланцюгів. Наприклад, гексан, що належить до граничних вуглеводнів, і бензол, ароматичний вуглеводень. Обидві молекули містять по шести вуглецевих атомів, з'єднаних, однак, різним способом.

· Напишіть молекулярні й структурні формули гексана й бензолу.

Інша ознака - характер межуглеродных зв'язків.

Між атомами вуглецю можуть установлюватися прості й кратні, а також ароматичні зв'язки.

» Приведіть формули й назви речовин з різними видами межуглеродных зв'язків.

Наявність функціональних груп обумовлює існування різних класів органічних сполук (спиртів, альдегідів, карбонових кислот, складних ефірів та ін.), а також сполук, що містять кілька функціональних груп,- амінокислот, вуглеводів і багатьох інших, не досліджуваних вами через їхню складність.

» Приведіть формули й назви речовин з різними функціональними групами.

Ізомерія - ще одна із причин різноманіття органічних вещест. Завдяки цьому явищу з того самого кількості атомів можуть утворитися різні по будові, а виходить, і властивостям, речовини.

» Приведіть приклади речовин-ізомерів, напишіть їхні структурні формули.

Крім вивчених вами видів ізомерії вуглецевого кістяка існують ще й інші види ізомерії, обумовлені не тільки хімічним, але й просторовою будовою молекул.

Зміна сполуки молекули на групу -СН2 обумовлює поява нової сполуки - члена гомологического ряду. Оскільки гомологи мають подібні властивості, те, знаючи поводження одного з них, можна загалом охарактеризувати властивості цілого ряду. Наприклад, по властивостях метанолу можна описати властивості насичених одноатомних спиртів. Гомологія також є однією із причин різноманіття органічних речовин.

· Приведіть приклади й назви декількох гомологів метану, оцтової кислоти.

Здатність деяких органічних сполук до реакції полімеризації дозволяє розширити число цих сполук, насамперед одержуваних синтетично.

· Напишіть рівняння реакції полімеризації этилена.

Названі ознаки в сукупності обумовлюють існування величезної кількості органічних сполук. Всі елементи періодичної системи не здатні утворювати стільки сполук, скільки їх утворить один елемент - вуглець.

При всім різноманітті органічні речовини здатні до взаємоперетворень: з менш складних можна одержати більше складні завдяки хімічним реакціям, від сполук одного класу перейти до сполук іншого класу. Наприклад, накреслимо шлях перетворення этана в складний ефір:

1. З этана дегидрированием одержуємо этилен.

2. Этилен гідратацією перетворюємо в этанол.

3. Этанол окисляємо до оцтового альдегіду й оцтової кислоти.

4. З этанола й оцтової кислоти одержуємо етиловий ефір оцтової кислоти.

· Складіть рівняння згаданих реакцій.

У цей ланцюжок перетворень можна включити й неорганічні сполуки (наприклад, этан можна одержати із простих речовин). Таким чином, органічні речовини генетично зв'язані між собою й з неорганічними речовинами.

Взаємозв'язки й взаємоперетворення органічних речовин мають величезне значення для практики. Вони дозволяють здійснювати синтези, спрямовані на одержання речовин із заданими властивостями. Так, з порівняно простих по будові вуглеводнів можна синтезувати величезна кількість складних речовин, необхідних і корисних людині.

Вуглеводні становлять основу продуктів переробки нафти й природного газу, тому є найбільш доступною хімічною сировиною. Нафтохімічна промисловість забезпечує виробництво величезної кількості синтетичних продуктів: каучуков, мийних засобів, волокон, пластмас, ліків і ін.

Завдання для самоконтролю

91. Назвіть відомі вам класи органічних сполук. Приведіть приклади формул і назв речовин.

92. Які природні й синтетичні речовини вам відомі?

93. Охарактеризуйте значення реакцій повного й часткового окислювання органічних сполук для їхнього практичного використання.

94. Спирти можна перетворити в сполуки класів

(1) ароматичні вуглеводні;

(2) неграничні вуглеводні;

(3) вуглеводи;

(4) альдегіди.

95. До сполук з подвійною функцією належать

(1) амінокислоти; (3) глюкоза;

(2) альдегіди; (4) полиэтилен.

96. Вуглекислий газ об'ємом 44,8 л утвориться в результаті

(1) шумування глюкози масою 180 м;

(2) згоряння метанолу масою 64 м;

(3) згоряння метану об'ємом 20 л.

97. Складіть рівняння реакцій по схемах: