Органическая химия, свойства органических и неорганических соединений

| 2 октября, 2021 | Химия

Органическая химия занимается соединением, содержащим атомы углерода, которые соединены в цепочку, за исключением оксидов углерода, карбонатной соли и цианидов. В 1806 году Берцелиус классифицировал соединения на органические и неорганические соединения. Он считал, что органические соединения получают из живых организмов. Организмы , они образованы жизненной силой, которая содержится в живых клетках.

Теория жизненной силы

Теория жизненной силы (Берцелиус) предполагала, что органические соединения образуются внутри клеток живых организмов под действием жизненной силы, они не могут быть получены в промышленности из других соединений, и их невозможно синтезировать в лаборатории.

Органические соединения — это соединения, которые, как считалось, извлекаются только из растений и животных. Неорганические соединения — это соединения, которые извлекаются из минеральных источников земли.

Эксперимент Велера (приготовление мочевины)

Велер разрушил теорию жизненной силы, он провел эксперимент, который считался началом конца теории Берцелиуса, Велер смог получить мочевину, которая представляет собой органическое соединение, путем нагревания водного раствора двух неорганических соединений (хлорида аммония и серебра. цианатный раствор).

Если цианат аммония является неорганическим соединением, а мочевина — органическим соединением, которое рассматривается как компонент (мочи млекопитающих), с того времени ученые пытались синтезировать органическое вещество в лаборатории, где эти соединения широко используются во всех сферах. области нашей жизни.

NH 4 Cl (водн.) + AgCNO (водн.) → AgCl (s) + NH 4 CNO (водн.)

NH 4 CNO (водн.) → H 2 NCONH 2 (т.)

Итак, органические соединения могут быть получены в промышленности. Неспособность теории жизненной силы объяснить образование органических соединений, потому что мочевина (органическое соединение) получается путем нагревания водного раствора хлорида аммония и цианата серебра (неорганических соединений).

Органические соединения

Не все соединения, содержащие атомы углерода, считаются органическими соединениями, такими как оксид углерода (CO), диоксид углерода (CO 2 ), карбонаты (CO 3 ), бикарбонаты (HCO 3 ), цианиды (CN), цианаты (CNO) и карбиды. не считаются органическими соединениями, поскольку их свойства отличаются от свойств органических соединений.

Обилие органических соединений обусловлено способностью атома углерода связываться с самим собой или с другими несколькими способами посредством одинарных, двойных или тройных ковалентных связей, образующих прямые цепи, разветвленные и неразветвленные цепи или гетероциклические или гомоциклические соединения.

Гомоциклические соединения представляют собой органические соединения, в которых все углы кольца содержат только атомы углерода. Гетероциклические соединения представляют собой органические соединения, в которых один угол кольца содержит атомы углерода и другие атомы различных элементов.

Количество органических соединений больше, чем количество неорганических соединений. Количество органических соединений превышает 10 миллионов, в то время как количество неорганических соединений составляет около ½ миллиона, поэтому соотношение между органическими и неорганическими соединениями составляет примерно 20: 1, Неорганическая химия связаны с другими 111 элементами или более.

Органические материалы становятся известными в соответствии с их структурой, а не в соответствии с их источниками, потому что большинство органических соединений, которые получают в лабораториях, не образуются в живых организмах . Первое органическое соединение, полученное вне живых клеток, — это мочевина.

Органические соединения используются в лекарствах, детергентах, красителях, пластмассах, удобрениях и инсектицидах. Они в основном содержат атомы углерода. Большинство из них нерастворимы в воде, но растворимы в органических растворителях, таких как бензол. характерный запах. Они горючие и выделяют CO 2 и H 2 O.

Вид связей в молекуле ковалентные связи ,  органические соединения , не проводят электричество , потому что они не являются электролитические ковалентные соединения, скорость химической реакции происходит медленно , так как это имеет место между не-ионизированных молекул, они могут быть полимеризованы и многие органические соединения обладают изомерией.

Молекулярная и структурная формула органических соединений

Молекулярная формула — это формула, которая указывает количество и вид атомов, образующих химическое соединение, и не показывает вид связи между атомами в молекуле.

Структурная формула — это формула, которая показывает тип и количество атомов в дополнение к типу связи между атомами ковалентными связями , а также показывает валентность каждого элемента в соединении, которая равна общему количеству окружающих связей. его атом.

Структурная формула предпочтительнее, чем молекулярная формула для выражения органического соединения, потому что молекулярная формула указывает количество и тип элементов, которые образуют только химическое соединение, но структурная формула указывает тип связи между атомами.

Число ковалентных связей вокруг атома указывает на его валентность. Каждая простая ковалентная связь представляет одну валентность. Каждый элемент в органических соединениях имеет определенную и постоянную валентность , причем он четырехвалентен по атому углерода (4), одновалентен по водороду (1). , двухвалентный по кислороду (2) и трехвалентный по азоту (3).

Этиловый спирт и диметиловый эфир имеют разные свойства, хотя они имеют одинаковую молекулярную формулу (C 2 H 6 O) из-за разницы в их структурной формуле. Этиловый спирт заменяет водород гидроксильной группы, а диметил не вступает в реакцию.

Свойства органических соединений

  1. Изомерия — это наличие многих органических соединений, которые могут иметь одну и ту же молекулярную формулу, но они различаются по своим физическим и химическим свойствам из-за разницы в связях (различаются структурной формулой).
  2. Полимеризация представляет собой комбинацию огромного количества ненасыщенных простых молекул (мономеров), которые содержат небольшое количество атомов углерода, их количество колеблется от 100 до 1000000 с образованием большой молекулы (полимера), которая имеет ту же эмпирическую формулу исходного соединения и он имеет большое количество атомов углерода.

Углеводороды

Основа органического соединения состоит в основном из углерода и водорода, образующих так называемые углеводороды, а остальные соединения известны как производные углеводородов. Углеводороды — это органические соединения, содержащие только углерод и водород, они являются алифатическими [открытыми цепями (ациклическими) и циклическими насыщенными] и Ароматический (циклический ненасыщенный),

Открытая цепочка состоит из:

  • Насыщенные соединения представляют собой алифатические углеводороды с открытой цепью, характеризующиеся наличием одинарных связей в углеродной цепи.
  • Ненасыщенные соединения представляют собой алифатические углеводороды с открытой цепью, характеризующиеся наличием двойных или тройных связей или более в углеродной цепи.

Алканы (парафины) представляют собой алифатические углеводороды с открытой цепью, в которых атомы углерода объединены вместе одинарной связью сигма-типа, их общая формула (C n H 2n + 2 ).

Алкены (олефины) представляют собой алифатические углеводороды с открытой цепью, их общая формула (C n H 2n ), и между атомами углерода их молекул обнаруживается одна двойная связь или более.

Алкины (ацетилены) представляют собой ненасыщенные углеводороды с открытой цепью, которые содержат по крайней мере одну тройную связь в углеродной цепи. Они образуют гомологичный ряд, их общая молекулярная формула (C n H 2n-2 ).

Алканы являются насыщенными соединениями, в то время как алкены являются ненасыщенными, алканы являются насыщенными, потому что все атомы углерода соединяются вместе одинарными связями, в то время как алкены являются ненасыщенными из-за наличия двойной связи или более между их атомами углерода.

Циклопентан является насыщенным соединением, в то время как ароматический бензол является ненасыщенным, циклопентан является насыщенным соединением, потому что его атомы углерода объединены вместе одинарными ковалентными связями, в то время как ароматический бензол является ненасыщенным из-за наличия 3 двойных связей между его атомами углерода.

Обнаружение углерода и водорода в органическом соединении

Шаги:

  1. Поместите небольшое количество органического вещества (ткань — кожа — бумага — пластик), смешанного с оксидом меди (CuO), в стеклянную трубку, устойчивую к нагреванию.
  2. Сильно нагрейте пробирку, затем пропустите образовавшиеся газы над безводным белым сульфатом меди (CuSO 4), а затем через известковую воду.

Наблюдение :

  1. Белый цвет безводного сульфата меди (II) превращается в синий, что указывает на поглощение (CuSO 4) водяным паром, который образуется из комбинации кислорода оксида меди (II) с водородом органического соединения.
  2. Известковая вода становится мутной из-за выделения диоксида углерода (CO 2), который образуется при сочетании кислорода оксида меди (II) с углеродом органического соединения.

Вывод: органическое соединение содержит углерод и водород, углерод окисляется до CO 2, что делает известковую воду молочной, водород окисляется до воды, которая превращает белый безводный CuSO 4 в голубой гидратированный CuSO 4 · 5H 2 O.

C + 2 CuO (т) → CO 2 (г) ↑ + 2Cu (т)

2H + CuO (т.) → H 2 O (об.) + Cu ( т. Е. )

Обнаружение углерода и водорода в органическом соединении осуществляется путем его нагревания с оксидом меди, поскольку углерод органического вещества окисляется CuO до CO 2, а водород окисляется CuO до H 2 O, что может быть обнаружено известковой водой и безводным CuSO 4 соответственно.