§ 2. Отличительные признаки органических соединений (окончание)

Другая причина многообразия органических веществ заключается в том, что одну и ту же молекулярную формулу могут иметь несколько органических соединений. Например, одинаковую молекулярную формулу (С₂Н_бО) и одинаковую молекулярную массу (М_r = 46,07) могут иметь два вещества: этиловый спирт (жидкость с температурой кипения 78,4 °С, смешивающаяся с водой в любых соотношениях) и диметиловый эфир (газ, малорастворимый в воде, с температурой кипения -24 °С). Оба этих вещества существенно отличаются и по своим химическим свойствам — это изомеры (от греч. isos — «равный» и meros — «доля, часть»).

Вещества, имеющие одинаковый состав, одинаковые молекулярную формулу и массу, но различное строение, а следовательно, и разные свойства, называются изомерами, а само явление — изомерией.

Чем сложнее по составу органическое вещество, тем большее число изомеров оно имеет. Так, например, молекулярную формулу C₄H₈O имеет 21 вещество, а С₂₀Н₄₂ уже 336 319 веществ!

Явление изомерии является одной из причин многообразия органических соединений.

Проблема. В чем причина такого явления, в каком направлении надо ее искать?

Причину надо искать в характере связей атомов в веществе и в особенностях его строения.

Задание. Раскройте механизм образования ковалентной связи и дайте ее описание.

Рассмотрим некоторые особенности органических соединений

Важной особенностью органических соединений является то, что они образуются с помощью химических связей, имеющих ярко выраженный ковалентный характер и обладающих большой прочностью. Характер связей атомов в молекулах вещества накладывает отпечаток на все его свойства, особенно химические.

Одна из отличительных особенностей органических соединений заключена в их своеобразном отношении к нагреванию. Их температуры плавления, в отличие от многих неорганических соединений, низкие, они легко плавятся.

У многих органических соединений молекулы неполярные. Такие соединения плохо растворимы в воде и хорошо — в неполярных растворителях, также они, как правило, не являются электролитами. Есть среди органических веществ и такие, которые относятся к электролитам (например, карбоновые кислоты и их соли).

И наконец, необходимо еще раз отметить важную биологическую роль органических соединений. Часть из них является непосредственными носителями, участниками или продуктами процессов, протекающих в живых организмах. Они также могут быть ферментами, гормонами, витаминами — биологическими катализаторами, инициаторами и регуляторами этих процессов. Биологические функции органических соединений также обусловлены строением и реакционной способностью биологически значимых органических соединений.

В живом организме протекает множество химических реакций. Совокупность этих реакций называется обменом веществ, или метаболизмом. Вещества, образующиеся в клетках, тканях и органах растений и животных в процессе метаболизма, называются метаболитами. Тесная связь химии, особенно органической, с биологией и медициной имеет длительную историю. Глубокое взаимопроникновение этих наук на современном уровне их развития приводит к появлению новых направлений их взаимодействия, многих новых веществ (биополимеров, биорегуляторов и др.), новых наук интегративного характера.

Выводы

1. Многообразие органических соединений обеспечивается небольшим числом элементов-органогенов.

2. Атомы углерода как центрального для органических соединений элемента способны связываться друг с другом, образуя цепи разного типа, или углеродный скелет соединения.

3. Среди органических соединений особенно распространено явление изомерии.

4. Органические соединения имеют прочные ковалентные связи, обусловливающие химическую природу этих соединений и их свойства.

5. Органические соединения легкоплавки, а при более сильном нагревании, как правило, полностью разлагаются, происходит их обугливание.

6. Большинство органических веществ малополярны, неэлектролиты, плохо растворяются в воде и хорошо — в неполярных неводных растворителях (бензине, бензоле и др.).

Основные понятия

Органогены. Изомеры. Изомерия. Особенности органических соединений

Вопросы и задания

1. Раскройте особенности состава и строения органических веществ.

2. Как экспериментально можно установить элементарный состав и молекулярную формулу органических соединений? Опишите прибор и методику проведения опыта.

3. Укажите отличительные особенности органических соединений и причины их проявления.

4. Какие вещества называются изомерами? Напишите структурные формулы всех изомеров гексана.

5. Предложите способ экспериментального определения качественного состава дихлорэтана в условиях школьной лаборатории.

6. Опираясь на знания особенностей органических веществ, предложите способ удаления пятна от смолы с одежды из хлопчатобумажной ткани.

7. При сгорании алкана массой 4,4 г образовался оксид углерода (IV) объемом 6,72 л (н. у.) и 7,2 л водяных паров. Плотность этого вещества равна 1,97 г/л. Найдите молекулярную формулу этого алкана. Соотнесите эту задачу с той, которая дана в параграфе.

<<< К началу