§ 2. Отличительные признаки органических соединений

Какие соединения относятся к органическим? Приведите примеры.
Почему элемент углерод образует множество соединений?
Проанализируйте качественный состав следующих органических веществ: С₂Н₆; С₂Н₅—ОН; С_бН₅—NO₂; СН₃—Cl; CH₃—NH₂. Атомы каких элементов входят в состав этих соединений и сколько их? К какому классу органических соединений они относятся?

При знакомстве с соединениями углерода в 9 классе вы узнали, что они состоят из малого числа элементов, одним из которых обязательно является углерод. Вы изучали соединения углерода, относящиеся к неорганическим и органическим веществам.

Проблема. Как различить эти соединения, относящиеся к разным областям химии? Есть ли признаки, раскрывающие их особенности?

Как уже отмечалось, при всем многообразии органических соединений, которых изучено уже более десяти миллионов, они обычно состоят из небольшого числа элементов. В их состав кроме углерода почти всегда входит водород, часто кислород, азот, а иногда сера, фосфор. Эти элементы названы органогенами.

Органогенами называют химические элементы, из атомов которых образованы молекулы органических веществ, составляющих основу жизни: белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот, витаминов и др.

Органогены (С, Н, N, Р, О, S) являются неметаллическими элементами, где водород относится к s-элементам, а все остальные — p-элементам. Каждый из этих химических элементов имеет свои особенности. Дадим краткую характеристику некоторым органогенам.

Водород в живых системах проявляет степень окисления +1 и встречается либо связанным ковалентной полярной связью с другими органогенными элементами, либо в виде катиона Н⁺. Катион водорода является носителем кислотных свойств и активно участвует в окислительно-восстановительных реакциях, происходящих в организме.

Углерод в органических соединениях образует достаточно прочные ковалентные связи как между своими атомами, так и с атомами других элементов. В углеродсодержащих соединениях элемент углерод — главный органоген.

Азот как элемент, атомы которого имеют на внешнем энергетическом уровне три неспаренных электрона, высокое значение энергии ионизации и небольшой радиус, образует прочную молекулу азота N₂. Из-за высокой стабильности молекулярного азота большинство живых существ его не усваивают. В то же время атомы азота — необходимый компонент аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, а также других органических веществ.

Задание. Вспомните, как происходит усвоение азота живыми организмами и как называется этот процесс.

Процесс фиксации молекулярного азота в природе осуществляется двумя путями:

а) за счет жизнедеятельности синезеленых водорослей (основной путь) и азотфиксирующих бактерий в симбиозе с бобовыми растениями;
б) за счет электрических, в том числе грозовых, разрядов, при которых атмосферные азот и кислород взаимодействуют с последующим образованием нитратов.

Фосфор в природе встречается в основном в составе минералов в горных породах в виде фосфатов. Процессы природного выветривания выщелачивают фосфор из горных пород, и тот попадает в почву, где используется растениями и бактериями. В живых организмах фосфаты играют две важные роли: служат структурными компонентами скелета, клеточных мембран и нуклеиновых кислот, а также аккумулируют и переносят энергию к протекающим в организме реакциям и процессам.

С развитием химии стали получать органические соединения, содержащие и многие другие элементы (практически все элементы периодической системы). Соединения, в которых атом углерода связан ковалентной химической связью с атомами металлов или некоторых неорганогенных элементов, были названы элементоорганическими.

Итак, небольшое число химических элементов образуют великое множество органических соединений. Обязательными химическими элементами в этих соединениях являются углерод и, как правило, водород.

Продолжение >>>