Презентація на тему:
Органічна хімія

Способи здобуття різних органічних речовин були відомі ще із старовини. Єгиптяни і римляни використовували фарбники індиго і алізарин, що містяться в рослинних речовинах. Багато народів знали секрети виробництва спиртних напоїв і оцту з сахар- і крохмальвмісної сировини. За часів середньовіччя до цих знань нічого не додалося, деякий прогрес почався лише в 16-17 в: були отримані деякі продукти, в основному шляхом перегонки деяких рослинних продуктів. У 1769-1785 р. Шекелі виділив декілька органічнВиділені з тварини або рослинної сировини продукти мали між собою багато загального, але відрізнялися від неорганічних з'єднань. Так виник термін «Органічна хімія» - розділ хімії, що вивчає речовини, виділені з організмів (визначення Берцеліуса, 1807 р.). При цьому вважали, що ці речовини можуть бути отримані лише в живих організмах завдяки «життєвій силі». Як прийнято вважати, органічна хімія як наука з'явилася в 1828 році коли Фрідріх Велер вперше отримав органічну речовину - сечовину - в результаті упарювання водного розчину ціанату амонія (NH4OCN). Важливим етапом стала розробка теорії валентності Купером і Кекуле в 1857 р., а також теорії хімічної будови Бутлеровим в 1861 р. У основу цих теорій були покладені чотиривалентність вуглецю і його здібність до утворення ланцюгів. У 1865 році Кекуле запропонував структурну формулу бензолу, що стало одним з найважливіших відкриттів в органічній хімії. У 1875 р. Вант-Гофф і Ле Бель запропонували модель тетраедра атома вуглецю, по якій валентності вуглецю направлені до вершин тетраедра, якщо атом вуглецю помістити в центр цього тетраедра. У 1917 році Люіс запропонував розглядати хімічний зв'язок за допомогою електронних пар. У 1931 р. Хюккель застосував квантову теорію для пояснення властивостей ароматичних вуглеців, чим заснував новий напрям в органічній хімії - квантову хімію. У 1933 р. Інгольд провів вивчення кінетики реакції заміщення в насиченого атома вуглецю, що привело до масштабного вивчення кінетики більшості органічних реакцій. их кислот, таких як яблучна, винна, лимонна, галова, молочна і щавлева. У 1773 р. Руель виділив з людської сечі сечовину.

У основі класифікації лежить структура органічних сполук. Основа опису структури - структурна формула. Атоми елементів позначаються латинськими символами, як вони позначені в періодичній таблиці хімічних елементів (таблиці Менделєєва). Ковалентні зв'язки позначаються прямою рисою, кількість зв'язків характеризується валентністю елементів. Водневі і электронодефицитные зв'язки позначаються пунктирною лінією, іонні зв'язки позначаються вказівкою зарядів часток, що входять до складу молекули. Оскільки в переважну більшість органічних молекул входить водень, його зазвичай не позначають при зображенні структури. Таким чином, якщо в структурі в одного з атомів змальована недостатня валентність, значить, біля цього атома розташований один або декілька атомів водню. Атоми можуть утворювати циклічні і ароматичні системи.

Вуглеводні - з'єднання, що складаються лише з атомів вуглецю і водню. Вони у свою чергу діляться на: Насичені - максимальна кількість атомів водню на один атом вуглецю. Ненасичені - мають в своєму складі хоч би один подвійний зв'язок. З відкритим ланцюгом Із замкнутим ланцюгом - містять цикл До них відносяться алканы, алкены, алкіни, диены, циклоалканы, арени. З'єднання з гетероатомами у функціональних групах - з'єднання, в яких вуглецевий радикал R пов'язаний з функціональною групою. По характеру функціональних груп діляться на: Галогенсодержащие Спирти, феноли Прості ефіри (этеры) Складні ефіри (естери) З'єднання, що містять карбонільну групу Альдегіди Кетон Хинони З'єднання, що містять карбоксильну групу (Карбонові кислоти, складні ефіри) Сірковмісні з'єднання Азотвмісні з'єднання Металоорганічні сполуки Гетероциклічні - містять гетероатоми у складі кільця. Розрізняються по числу атомів в циклі, по вигляду гетероатома, по кількості гетероатомів в циклі. Органічного походження - як правило з'єднання дуже складної структури, частенько належать відразу до декількох класів органічних речовин, часто полімери. Через це їх складно класифікувати і їх виділяють в окремий клас речовин. Полімери - речовини дуже великої молекулярної маси, які складаються з фрагментів, що періодично повторюються, - мономерів

Органічні молекули в основному утворені ковалентними неполярними зв'язками C-C, або ковалентними полярними типа C-O, C-N, C-Hal. Згідно октетної теорії Люіса і Косселя молекула є стійкою, якщо зовнішні орбіталі всіх атомів повністю заповнені. Для таких елементів як C, N, O, Галогени необхідно 8 електронів, аби заповнити зовнішні валентні орбіталі, для водню необхідно лише 2 електрони. Полярність пояснюється зсувом електронної щільності убік більш електронегативного атома. Класична теорія валентних зв'язків не в змозі пояснити всіх типів зв'язків, що існують в органічних сполуках, тому сучасна теорія використовує методи молекулярних орбіталей і квантовохимические методи.

Властивості органічних речовин визначаються не лише будовою їх молекул, але і числом і характером їх взаємодій з сусідніми молекулами, а також взаємним просторовим розташуванням. Найяскравіше ці чинники виявляються у відмінності властивостей речовин, що знаходяться в різних агрегатних станах. Так, речовини, що легко взаємодіють у вигляді газу, можуть абсолютно не реагувати в твердому стані, або наводити до інших продуктів. У твердих органічних речовинах, в яких найяскравіше виявляються ці чинники, розрізняють органічні кристали і аморфні тіла. Їх описом займається наука "хімія органічного твердого тіла", підставу якої пов'язують з ім'ям радянського фізика-кристалографа А.І. Китайгородського. Приклади корисних органічних твердих тіл - органічні люмінофори, всілякі полімери, сенсори, каталізатори, електропровідники, магніти і ін.

У неорганічних реакціях зазвичай беруть участь іони, вони проходят швидко і до кінця при кімнатній температурі. У органічних реакціях часто відбуваються розриви ковалентних зв'язків з утворенням нових. Як правило, ці процеси вимагають особливих умов: певної температури, часу реакції, і часто наявність каталізатора. Зазвичай протікає не одна, а відразу декілька реакцій, тому вихід цільової речовини частенько не перевищує 50%. Тому при зображенні органічних реакцій використовують не рівняння, а схеми без розрахунку стехиометрии. Реакції можуть протікати дуже складним чином і в декілька стадій, не обов'язково так, як реакція умовно змальована на схемі. Як проміжні з'єднання можуть виникати карбкатионы R+, карбанионы R, радикали R·, карбени CX2, катіон-радикали, аніон-радикали, і інші активні або нестабільні частки, долі секунди, що зазвичай живуть. Детальний опис всіх перетворень, що відбуваються на молекулярному рівні під час реакції, називається механізмом реакції. Реакції класифікуються залежно від способів розриву і утворення зв'язків, способів збудження реакції, її молекулярности.

За весь час існування органічної хімії як науки важливим завданням було визначити структуру органічних сполук. Це означає взнати, які атоми входять до складу з'єднання, в якому порядку ці атоми зв'язані між собою і як розташовані в просторі. Існує декілька методів вирішення цих завдань. Елементний аналіз. Полягає в тому, що речовина розкладається на простіші молекули, по кількості яких можна визначити кількість атомів, що входить до складу з'єднання. За допомогою цього методу неможливо встановити порядок зв'язків між атомами. Часто використовується лише для підтвердження передбаченої структури. Інфрачервона спектроскопія і спектроскопія комбінаційного розсіяння (Гик-спектроскопія і КР-спектроскопия). Речовина взаємодіє з електромагнітним випромінюванням (світлом) інфрачервоного діапазону (у гик-спектроскопії спостерігають поглинання, в КР-спектроскопии - розсіяння випромінювання). Це світло при поглинанні збуджує коливальні і обертальні рівні молекул. Опорними даними є число, частота і інтенсивність коливань молекули, пов'язаних із зміною дипольного моменту (Гик-спектроскопія) або поляризуемости (КР-спектроскопия). Методи дозволяють встановити наявність певних функціональних груп в молекулі. Часто використовуються і для того, щоб підтвердити ідентичність досліджуваної речовини з деякою вже відомою речовиною шляхом порівняння спектрів. Метод ядерного магнітного резонансу (ЯМР). Заснований на взаємодії ядер, що володіють власним магнітним моментом (спином) і поміщених в зовнішнє постійне магнітне поле, з електромагнітним випромінюванням радіочастотного діапазону. Один з головних методів, який може бути використаний для визначення хімічної структури. Метод використовують також для вивчення просторової будови молекул, динаміки молекул.