ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

          ორგანული ნივთიერებები

ორგანული ნივთიერებები დიდი რაოდენობითაა პარკოსნებში.

ქიმიკატების კლასი, რომელიც აერთიანებს თითქმის ყველა ქიმიურ ნაერთს, რომელიც მოიცავს ნახშირბადის ატომებს, რომლებიც დაკავშირებულია სხვა ქიმიური ელემენტების ატომებთან. მათ სწავლობენ ორგანულ ქიმიაში და მისი განვითარების საწყის ეტაპზე ორგანულებად მხოლოდ მცენარეული და ცხოველური წარმოშობის ნახშირბადის ნაერთები იყო კლასიფიცირებული. ამ ისტორიული მიზეზების გამო, ნახშირბადის შემცველი ნაერთები, მაგალითად, ნახშირბადის მონოქსიდი, ნახშირორჟანგი, წყალბადის ციანიდი, ნახშირბადის დისულფიდი, ლითონის კარბონილები, კარბონატები, ციანიდები, როდანიდები, ტრადიციულად არ არის კლასიფიცირებული როგორც ორგანული, მაგრამ განიხილება, როგორც არაორგანული. ნაერთები. პირობითად შეიძლება ჩაითვალოს, რომ ნახშირწყალბადები ორგანული ნაერთების სტრუქტურული პროტოტიპია. ორგანული ნაერთები, ნახშირბადთან ერთად (C), ყველაზე ხშირად შეიცავს (ცალკე ან სხვადასხვა კომბინაციებში) წყალბადს (H), ჟანგბადს (O), აზოტს (N), გაცილებით ნაკლებად ხშირად - გოგირდს (S), ფოსფორს (P), ჰალოგენებს. (F, Cl, Br, I), ბორი (B) და ზოგიერთი ლითონი.

მეთანი, CH4; ერთ-ერთი უმარტივესი ორგანული ნაერთი

ორგანული ნაერთები გაცილებით ნაკლებად არის გავრცელებული დედამიწის ქერქში, ვიდრე არაორგანული, მაგრამ მათ დიდი მნიშვნელობა აქვთ, რადგან ისინი საკვანძო ნივთიერებებია დედამიწაზე ყველა ცნობილი ცხოვრების ფორმის ცხოვრებაში. ბევრი ორგანული ნაერთი (მაგალითად, ნიადაგში შემავალი) შედის ძირითად ბიოგეოქიმიურ ციკლებში (ნახშირბადის ციკლი, აზოტის ციკლი), არის ბიოსფერული პროცესების საწყისი მასალები (კრების ციკლი) და პროდუქტები (ფოტოსინთეზი), რომელთა მოცულობაა შეფასებულია 380 მილიარდ ტონაზე. მრავალი ორგანული ნაერთისთვის, ერთ-ერთი მთავარი სამშენებლო ბლოკი (მათ შორის, როგორც ნახშირბადის წყარო) არის ნავთობის დისტილატები.

იხ. ვიდეო - ქიმია, IX კლასი - ორგანული ნივთიერებები, იზომერია, პოლიმერები - 8 ივნისი, 2020 #ტელესკოლა

 

ისტორია - ორგანული ნივთიერებების სახელწოდება გაჩნდა ქიმიის განვითარების ადრეულ ეტაპზე ვიტალისტური შეხედულებების მეფობის დროს, რამაც განაგრძო არისტოტელესა და პლინიუს უფროსის ტრადიცია სამყაროს ცოცხალ და არაცოცხალად დაყოფის შესახებ. 1807 წელს შვედმა ქიმიკოსმა იაკობ ბერცელიუსმა შესთავაზა ორგანიზმებიდან მიღებულ ნივთიერებებს ეწოდოს ორგანული, ხოლო მათ შემსწავლელ მეცნიერებას ორგანული ქიმია. ითვლებოდა, რომ ორგანული ნივთიერებების სინთეზისთვის საჭიროა სპეციალური „სიცოცხლის ძალა“ (ლათ. vis vitalis), რომელიც თანდაყოლილია მხოლოდ ცოცხალ არსებებში და ამიტომ ორგანული ნივთიერებების სინთეზი არაორგანული ნივთიერებებისგან შეუძლებელია. ეს იდეა უარყო ფრიდრიხ უოლერმა, ბერცელიუსის სტუდენტმა, 1829 წელს, მინერალური ამონიუმის ციანატისგან "ორგანული" შარდოვანის სინთეზით, მაგრამ ნივთიერებების დაყოფა ორგანულ და არაორგანულებად შენარჩუნებულია ქიმიურ ტერმინოლოგიაში დღემდე.

იხ. ვიდეო- Органические вещества клетки: полимеры и мономеры. 8 класс.

ცნობილი ორგანული ნაერთების რაოდენობა 186 მილიონზე მეტია, ამრიგად, ორგანული ნაერთები ქიმიური ნაერთების ყველაზე ფართო კლასია. ორგანული ნაერთების მრავალფეროვნება დაკავშირებულია ნახშირბადის უნიკალურ თვისებასთან ატომების ჯაჭვების წარმოქმნის მიზნით, რაც თავის მხრივ განპირობებულია ნახშირბად-ნახშირბადის ბმის მაღალი სტაბილურობით (ანუ ენერგიით). ნახშირბად-ნახშირბადის ბმა შეიძლება იყოს ერთჯერადი ან მრავალჯერადი - ორმაგი, სამმაგი. ნახშირბად-ნახშირბადის ბმის სიმრავლის მატებასთან ერთად იზრდება მისი ენერგია, ანუ სტაბილურობა და სიგრძე მცირდება. ნახშირბადის უმაღლესი ვალენტობა - 4, ისევე როგორც მრავალჯერადი ბმის ფორმირების უნარი, იძლევა სხვადასხვა განზომილების (წრფივი, ბრტყელი, ნაყარი) სტრუქტურების ფორმირების საშუალებას.

კლასიფიკაცია

ბიოლოგიური წარმოშობის ორგანული ნაერთების ძირითადი კლასები - ცილები, ლიპიდები, ნახშირწყლები, ნუკლეინის მჟავები - ნახშირბადის გარდა შეიცავს ძირითადად წყალბადს, აზოტს, ჟანგბადს, გოგირდს და ფოსფორს. სწორედ ამიტომ, "კლასიკური" ორგანული ნაერთები შეიცავს ძირითადად წყალბადს, ჟანგბადს, აზოტს და გოგირდს - მიუხედავად იმისა, რომ ორგანული ნაერთების შემადგენელი ელემენტები, ნახშირბადის გარდა, შეიძლება იყოს თითქმის ნებისმიერი ელემენტი.

ნახშირბადის ნაერთები სხვა ელემენტებთან ერთად ქმნიან ორგანული ნაერთების განსაკუთრებულ კლასს - ორგანული ელემენტების ნაერთებს. ორგანომეტალური ნაერთები შეიცავს მეტალ-ნახშირბადის კავშირს და წარმოადგენს ორგანული ელემენტების ნაერთების ფართო ქვეკლასს.

დამახასიათებელი თვისებები

არსებობს რამდენიმე მნიშვნელოვანი თვისება, რომლებიც განასხვავებენ ორგანულ ნაერთებს ქიმიურ ნაერთების ცალკეულ, სხვა ყველაფრისგან განსხვავებით, კლასად.

ორგანული ნაერთები, როგორც წესი, არის აირები, სითხეები ან დაბალი დნობის მყარი, განსხვავებით არაორგანული ნაერთებისგან, რომლებიც ძირითადად მყარი დნობის წერტილით.

ორგანული ნაერთები ძირითადად აგებულია კოვალენტურად, ხოლო არაორგანული ნაერთები - იონურად.

ატომებს შორის ობლიგაციების წარმოქმნის განსხვავებული ტოპოლოგია, რომლებიც ქმნიან ორგანულ ნაერთებს (ძირითადად ნახშირბადის ატომებს) იწვევს იზომერების წარმოქმნას - ნაერთებს, რომლებსაც აქვთ იგივე შემადგენლობა და მოლეკულური წონა, მაგრამ აქვთ განსხვავებული ფიზიკოქიმიური თვისებები. ამ ფენომენს იზომერიზმი ეწოდება.

ჰომოლოგიის ფენომენი არის ორგანული ნაერთების სერიის არსებობა, რომლებშიც სერიის ნებისმიერი ორი მეზობლის (ჰომოლოგების) ფორმულა განსხვავდება ერთი და იგივე ჯგუფით - ჰომოლოგიური განსხვავება CH2. რიგი ფიზიკურ-ქიმიური თვისებები პირველ მიახლოებაში იცვლება სიმბოლურად (მათემატიკურ ანალიზში დამოკიდებულებების მსგავსების საზომი) ჰომოლოგიური სერიების გასწვრივ. ეს მნიშვნელოვანი თვისება გამოიყენება მასალების მეცნიერებაში წინასწარ განსაზღვრული თვისებების მქონე ნივთიერებების ძიებისას.

ნომენკლატურა

ორგანული ნომენკლატურა არის ორგანული ნივთიერებების კლასიფიკაციისა და დასახელების სისტემა. ამჟამად გამოიყენება IUPAC ნომენკლატურა.

ორგანული ნაერთების კლასიფიკაცია ეფუძნება მნიშვნელოვან პრინციპს, რომლის მიხედვითაც ორგანული ნაერთის ფიზიკური და ქიმიური თვისებები განისაზღვრება პირველი მიახლოებით ორი ძირითადი კრიტერიუმით - ნაერთის ნახშირბადის ჩონჩხის სტრუქტურა და მისი ფუნქციური ჯგუფები.

ნახშირბადის ჩონჩხის ბუნებიდან გამომდინარე, ორგანული ნაერთები შეიძლება დაიყოს აციკლურ და ციკლურებად. აციკლურ ნაერთებს შორის გამოირჩევა შემზღუდველი და უჯერი. ციკლური ნაერთები იყოფა კარბოციკლურ (ალიციკლურ და არომატულ) და ჰეტეროციკლურებად.

ორგანული ნაერთები

ნახშირწყალბადები

აციკლური ნაერთები

ნახშირწყალბადების შეზღუდვა (ალკანები)

უჯერი ნახშირწყალბადები

ალკენები

ალკინები

ალკადიენები (დიენის ნახშირწყალბადები)

ციკლური ნახშირწყალბადები

კარბოციკლური ნაერთები

ალიციკლური ნაერთები

არომატული ნაერთები

ჰეტეროციკლური ნაერთები

ნახშირწყალბადების ფუნქციური წარმოებულები:

ალკოჰოლები, ფენოლები

ეთერები

ალდეჰიდები, კეტონები

კარბოქსილის მჟავები

ესტერები

ცხიმები

ნახშირწყლები

მონოსაქარიდები

ოლიგოსაქარიდები

პოლისაქარიდები

მუკოპოლისაქარიდები

ამინები

Ამინომჟავების

ციყვები

Ნუკლეინის მჟავა

ალიფატური ნაერთები

ალიფატური ნაერთები არის ორგანული ნივთიერებები, რომლებიც არ შეიცავს არომატულ სისტემებს სტრუქტურაში.

ნახშირწყალბადები - ალკანები - ალკენები - დიენები ან ალკადიენები - ალკინები - ჰალოგენირებული ნახშირწყალბადები - ალკოჰოლები - თიოლები - ეთერები - ალდეჰიდები - კეტონები - კარბოქსილის მჟავები - ეთერები - ნახშირწყლები ან შაქარი - ნაფთენები - ამიდები - ამინები - ლიპიდები - ნიტრილები

არომატული ნაერთები

არომატული ნაერთები ან არენები არის ორგანული ნივთიერებები, რომელთა სტრუქტურა მოიცავს ერთ (ან რამდენიმე) არომატულ ციკლურ სისტემას (იხ. არომატულობა).

ბენზოლი - ტოლუოლი - ქსილენი - ანილინი - ფენოლი - აცეტოფენონი - ბენზონიტრილი - ჰალოგენარენები - ნაფთალინი - ანტრაცენი - ფენანტრენი - ბენზპირენი - კორონენი - აზულენი - ბიფენილი - იონოლი

ჰეტეროციკლური ნაერთები

ჰეტეროციკლური ნაერთები არის ნივთიერებები, რომელთა მოლეკულურ სტრუქტურაში არის მინიმუმ ერთი რგოლი ერთი (ან მეტი) ჰეტეროატომით.

პიროლი - თიოფენი - ფურანი - პირიდინი

იხ.ვიდეო - Organic Chemistry - Basic Introduction

პოლიმერები

პოლიმერები არის სპეციალური სახის ნივთიერებები, რომლებიც ასევე ცნობილია როგორც მაკრომოლეკულური ნაერთები. მათი სტრუქტურა ჩვეულებრივ მოიცავს უამრავ მცირე სეგმენტს (კავშირებს). ეს სეგმენტები შეიძლება იყოს იდენტური, ამ შემთხვევაში ჩვენ ვსაუბრობთ ჰომოპოლიმერზე. პოლიმერები მიეკუთვნება მაკრომოლეკულებს - ნივთიერებების კლასს, რომელიც შედგება ძალიან დიდი ზომის და მასის მოლეკულებისგან. პოლიმერები შეიძლება იყოს ორგანული (პოლიეთილენი, პოლიპროპილენი, პლექსიგლასი და სხვ.) ან არაორგანული (სილიკონი); სინთეზური (პოლივინილ ქლორიდი) ან ბუნებრივი (ცელულოზა, სახამებელი).

სტრუქტურული ანალიზი

მთავარი სტატია: ანალიზური ქიმია

ამჟამად ორგანული ნაერთების დახასიათების რამდენიმე მეთოდი არსებობს:

კრისტალოგრაფია (რენტგენის დიფრაქციული ანალიზი) ყველაზე ზუსტი მეთოდია, თუმცა ის მოითხოვს საკმარისად მაღალი ხარისხის კრისტალის არსებობას.

ზომა მაღალი გარჩევადობისთვის. ამიტომ, მიუხედავად იმისა, რომ ეს მეთოდი არ გამოიყენება ძალიან ხშირად.

ელემენტარული ანალიზი არის დესტრუქციული მეთოდი, რომელიც გამოიყენება ნივთიერების მოლეკულაში ელემენტების შემცველობის გასაზომად.

ინფრაწითელი სპექტროსკოპია (IR): გამოიყენება ძირითადად გარკვეული ფუნქციური ჯგუფების არსებობის (ან არარსებობის) დასადასტურებლად.

მასის სპექტრომეტრია: გამოიყენება ნივთიერებების მოლეკულური წონის დასადგენად და მათი ფრაგმენტაციის მიზნით.

NMR ბირთვული მაგნიტურ-რეზონანსული სპექტროსკოპია.

ულტრაიისფერი სპექტროსკოპია (UV): გამოიყენება სისტემაში კონიუგაციის ხარისხის დასადგენად.