Отправлено: 16.01.12 17:46. Заголовок: Органическая химия

Органическая химия, наука, изучающая соединения углерода с другими элементами (органические соединения), а также законы их превращений. Название "органическая химия" возникло на ранней стадии развития науки, когда предмет изучения ограничивался соединениями углерода растительного и животного происхождения. Не все соединения углерода классифицируются как органические. Например, СО2, HCN, CS2 традиционно относят к неорганическим. Условно можно считать, что прототипом органических соединений является метан СН4.


К настоящему времени число известных органических соединений превышает 10 млн. и увеличивается каждый год на 250-300 тыс. Многообразие органических соединений определяется уникальной способностью атомов углерода соединяться друг с другом простыми и кратными связями, образовывать соединения с практически неограниченным числом атомов, связанных в цепи, циклы, бициклы, трициклы, полициклы, каркасы и др., образовывать прочные связи почти со всеми элементами периодической системы, а также явлением изомерии - существованием разных по свойствам веществ, обладающих одним и тем же составом и молекулярной массой.


Многообразие и громадное число органических соединений определяет значение органической химии как крупнейшего раздела современной химии. Окружающий нас мир построен главным образом из органических соединений; пища, топливо. одежда, лекарства, краски, моющие средства, взрывчатые вещества, материалы, без которых невозможно создание транспорта, книгопечатания, проникновение в космос и прочее, - все это состоит из органических соединений. Важнейшую роль органические соединения играют в процессах жизнедеятельности. На стыке органической химия с неорганической химией и биохимией возникли химия металлоорганических соединений и биоорганическая химия соответственно, широко использующие методы и представления органической химии. Отдельный раздел органической химии составляет химия высокомолекулярных соединений: по величине молекул органические вещества делятся на низкомолекулярные (с молекулярной массой от нескольких десятков до нескольких сотен, редко до тысячи) и высокомолекулярные (макромолекулярные; с молекулярной массой порядка 104-106 и более).


Основным методом органической химии является синтез. Развитие методов синтеза в первую очередь способствовало установлению строения самых сложных соединений. Идеальным завершением процесса определения структуры молекул органических соединений является полный синтез (тотальный синтез), т.е. получение с помощью совершенно однозначных химических методов соединения, структура которого была предложена на основании изучения другими методами. Органический синтез - очень тонкое искусство, и химику, приступающему к синтезу, необходимо совершенное сочетание теоретических и практических знаний с интуитивным подбором средств, наиболее подходящих для построения самых сложных молекул (см. также Органический синтез).


Органическая химия изучает не только соединения, получаемые из растительных и животных организмов (так называемые природные вещества), но в основном соединения, созданные искусственно с помощью лабораторного или промышленного органического синтеза. Более того, объектами изучения компьютерной органической химии являются соединения, не только не существующие в живых организмах, но которые, по-видимому, нельзя получить искусственно (например, гипотетический аналог метана, имеющий не природное тетраэдрическое строение, а форму плоского квадрата, в центре которого лежит атом С, а в вершинах - атомы Н).


Органический синтез связывает органическую химию с химической промышленностью, как малотоннажной (тонкий органический синтез, производство лекарств, витаминов, жидких кристаллов, ферментов, феромонов и др.), так и крупнотоннажной (основной органический синтез, производство искусственного волокна, пластмасс, переработка нефти и газа и др.).


Строение органических соединений устанавливают с помощью методов анализа органических соединений, включающих помимо элементного анализа такие физические методы, как ЯМР, масс-спектрометрия, ИК-спектроскопия, рентгеновский структурный анализ, электронография и др.; развиваются также методы выделения, очистки и разделения органических веществ, например различные виды хроматографии.


Классификация органических соединений
Основу органических соединений составляет незамкнутая (открытая) или замкнутая цепь углеродных атомов; одно или несколько звеньев цепи может быть заменено на атомы, отличные от углерода, - так называемые гетероатомы, чаще всего О, N, S. По структуре органических соединений подразделяют на алифатические соединения - углеводороды и их производные, имеющие открытую углеродную цепь; карбоциклические соединения с замкнутой углеродной цепью (см. Алициклические соединения, Ароматические соединения); гетероциклические соединения. Углеводороды и их производные, не содержащие кратных связей, относятся к насыщенным соединениям, с кратными связями - к ненасыщенным.


От каждого углеводорода путем замены атомов водорода на различные функциональные группы может быть образован так называемый генетический ряд, например этан - этилхлорид - этанол - ацетальдегид - уксусная кислота. В зависимости от типа функциональной группы органические соединения разделяются на классы: углеводороды RH (функциональная группа отсутствует), их галогензамещенные RHal, спирты ROH, альдегиды RCHO, кетоны R2CO, карбоновые кислоты RCOOH, первичные, вторичные и третичные амины RNH2, R2NH и R3N, нитросоединения RNO2; тиолы (меркаптаны) RSH, сульфиды R2S и др. К функциональным группам относят также кратные углерод-углеродные связи. Группы органических соединений однотипной структуры с одинаковыми функциональными группами, отличающимися друг от друга по количеству групп СН2 в углеродной цепи, составляют гомологический ряд.


Соединения, в молекулах которых кроме атомов С и Н и атомов-органогенов (Hal, О, N, S) содержатся атомы других элементов, образующих связи с углеродом, относятся к элементоорганическим соединениям (см., например, Металлоорганические соединения, Мышьякорганические соединения, Фосфорорганические соединения). О правилах наименования органических соединений см. в статье Номенклатура химическая.