многообразие органических соединений связано с тем что атом углерода
Многообразие органических соединений связано с тем что атом углерода
Углерод — особый элемент. Ни один другой химический элемент не способен образовывать такое многообразие соединений. Причина этого многообразия в том, что атомы углерода способны:
1) соединяться друг с другом в цепи различного строения: открытые (неразветвленные, разветвленные), замкнутые:
2) образовывать не только простые (одинарные), но и кратные (двойные, тройные) связи:
3) образовывать прочные связи почти с любым другим элементом.
Эти уникальные свойства углерода объясняются сочетанием двух факторов:
— наличие на внешнем энергетическом уровне (2s и 2p) четырех электронов (поэтому атом углерода не склонен ни терять, ни приобретать свободные электроны с образованием ионов);
— малый размер атома (в сравнении с другими элементами IV группы).
Вследствие этого углерод образует главным образом ковалентные, а не ионные связи, и проявляет валентность, равную 4.
Многообразие углеводородов
В силу особенностей строения и свойств углерода его соединения с водородом очень многочисленны и разнообразны:
1. Атомы углерода способны соединяться между собой в цепи различного строения:
2. При одинаковом количестве атомов углерода в молекулах углеводороды могут отличаться числом атомов водорода.
Например, соединения с 4-мя атомами углерода могут содержать от 10-ти до 2-х атомов водорода:
3. Одному и тому же элементному составу молекул (одной молекулярной формуле) может соответствовать несколько различных веществ – изомеров. Например, молекулярную формулу С4Н8 имеют 6 изомерных соединений:
Ответы к тестам по органике
1. Многообразие органических соединений обусловлено
A) Окислительно-восстановительными свойствами углерода.
B) Способностью образовывать различные функциональные группы.
C) Строением ядра атома углерода.
E) Способностью атома углерода образовывать донорно-акцепторные связи.
2. Функциональная группа альдегидов называется
3. Группу атомов, определяющих характерные химические свойства данного класса веществ, называют
B) Гомологической разностью.
D) Структурным звеном.
4. Расположите в генетический ряд вещества
1. пропаналь 2. пропан 3. пропанол 4. 1-хлорпропан 5. пропановая кислота
6. Теория химического строения органических соединений была создана:
А) М.В.Ломоносовым Б) Д.И.Менделеевым
С) А.М.Бутлеровым D ) Я.Берцелиусом
7.Названия «органические вещества» и «органическая химия» ввел в науку:
A ) М.В.Ломоносов B ) Д.И.Менделеев
C ) А.М.Бутлеров D ) Я.Берцелиус
8. В каком ряду органических соединений находятся только углеводороды:
9. В каком ряду органических соединений находятся только алканы:
10. Длина связи С-С и валентный угол в молекулах алканов
11.Карбоксильную группу содержат молекулы
A ) сложных эфиров B ) альдегидов C ) многоатомных спиртов D ) карбоновых кислот
1. Вид гибридизации электронных облаков атомов углерода в алканах
1) sp- 2) –sp 2 3) –sp 3 4) s-s и p-p
2.Геометрическая форма молекулы метана
1) тетраэдрическая 2) линейная 3) объемная 4) плоская
3. Общая формула гомологического ряда аренов
4.Общая формула гомологов ряда алкадиенов
1) в составе 2) в строении 3) в свойствах 4) в способах получения
6. Гомологи отличаются друг от друга:
1) числом атомов углерода 2) химической структурой
3) качественным и количественным составом
4) общей формулой гомологического ряда
1) гептан 2) 3,3-диметилпентан 3) 3-метил-3-этилбутан 4) 2-метил-2-этилбутан
1) бензол и толуол 2) пропанол и пропановая кислота
3) этанол и диметиловый эфир 4) этанол и фенол
1) пентан и пентадиен 2) уксусная кислота и метилформиат
3) этан и ацетилен 4) этанол и этаналь
1) сложных эфиров 2) альдегидов 3) карбоновых кислот 4) спиртов
1) альдегидов 2) сложных эфиров 3) спиртов 4) простых эфиров
1. Вид гибридизации электронных облаков атомов углерода в алканах
1) sp- 2) –sp 2 3) –sp 3 4) s-s и p-p
2.Вещество, структурная формула которого
1) гептан 2) 3,3-диметилпентан 3) 3-метил-3-этилбутан 4) 2-метил-2-этилбутан
3. Изомерами являются
1) бензол и толуол 2) пропанол и пропановая кислота
3) этанол и диметиловый эфир 4) этанол и фенол
4. Группу атомов, определяющих характерные химические свойства данного класса веществ, называют
2) Гомологической разностью.
4 ) Структурным звеном.
5. Расположите в генетический ряд вещества
1. пропаналь 2. пропан 3. пропанол 4. 1-хлорпропан 5. пропановая кислота
6.Названия «органические вещества» и «органическая химия» ввел в науку:
1) М.В.Ломоносов 2) Д.И.Менделеев
3) А.М.Бутлеров 4) Я.Берцелиус
7. В каком ряду органических соединений находятся только углеводороды:
8. В каком ряду органических соединений находятся только алканы:
1) бензол и толуол 2) пропанол и пропановая кислота
3) этанол и диметиловый эфир 4) этанол и фенол
1) пентан и пентадиен 2) уксусная кислота и метилформиат
3) этан и ацетилен 4) этанол и этаналь
11. Гомологи отличаются друг от друга:
2) химической структурой
3) качественным и количественным составом
4) общей формулой гомологического ряда
1. Дайте название веществу:
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс повышения квалификации
Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС
Курс повышения квалификации
Современные педтехнологии в деятельности учителя
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Номер материала: ДБ-732000
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки
Время чтения: 11 минут
В России утвердили новый порядок формирования федерального перечня учебников
Время чтения: 1 минута
Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки
Время чтения: 11 минут
Московские школьники победили на международной олимпиаде по информатике
Время чтения: 1 минута
В Думу внесли законопроект об обязательном образовании для находящихся в СИЗО подростков
Время чтения: 2 минуты
В Минпросвещения рассказали о формате обучения школьников после праздников
Время чтения: 1 минута
Рособрнадзор разрешил провести ВПР по некоторым предметам на компьютерах
Время чтения: 0 минут
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Многообразие органических веществ объясняется
Многообразие органических соединений, их классификация
Органические вещества живой природы. Уровни организации органических веществ. Природный и сопутствующие нефтяные газы, нефть, каменный уголь.
Многообразие органических соединений определяется уникальной способностью атомовуглерода 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 (формирование как функциональных групп, так и различного рода соединений иного порядка), а также явлением изомерии и гомологии — существованием разных по свойствам веществ, обладающих одним и тем же составом и молекулярной массой.
Органические вещества можно разделить на две основные группы циклические и ациклические.
Ациклические также называют алифатическими. Ациклические разделяют на прямые и разветвлённые. Циклические на карбоциклические и ароматические. Особое значение имеет при этом наличие и характер функциональной группы.
Разнообразие органических соединений, усложнение их строения и функций от метана да ДНК, связано преимущественно с неограниченными возможностями комбинирования структур, взаиморасположения атомов и фрагментов молекул при условии одного и того же состава.
Трудно вообразить себе число возможных органических соединений по этому поводу. Можно, конечно, попробовать, рассчитать (как звёзды на небе ) число возможных типов соединений, комбинаций и перекомбинаций. Это непосредственно будет связано с такой областью знаний как математика, а именно комбинаторика. (это Ваша вероятность выигрыша в азартной игре, лотерее и т.д.)
Формулы для вычисления:
Имеется n последовательно расположенных неодинаковых элементов. Требуется найти количество способов, которыми их можно переставить (построение изомеров, например, из атомов углерода и атомов функциональных групп теоретический расчёт построения и возможности существования аминокислот, например при этом, в результате невозможно будет осуществить синтез некоторых аминокислот ввиду термодинамических и стереохимических проблем и т.д.):
(восклицательным знаком обозначается факториал), где n количество неодинаковых элементов.
Это относительно расположения элементов
Имеется n различных (неодинаковых, неповторяющихся) элементов. Требуется выбрать из них m элементов, безразлично, в каком порядке (построение первичной структуры белковых цепочек из суммы возможных аминокислот, при этом часть структур в реальности существовать не будет, иные не будут иметь структур последующих порядков, а ещё часть будет нефункциональна «теория отбора в биологии» )
имеется n различных элементов. Нужно выбрать из них m элементов, причем порядок расположения элементов важен! (к примеру, синтез белка, или синтез нуклеиновой кислоты осуществляется с выбором определённой аминокислоты или нуклеотида соответственно)
Стоит также отметить, что органические вещества способны к взаимопревращениям, что является основой искусственных синтезов веществ. При этом можно синтезировать вещества с заранее заданными свойствами. При этом стоит отметить, что строение, в особенности пространственное будет определять специфические функции белков, в особенности полимеров, действие лекарственных веществ.
Молекулярный уровень является продолжением атомарного и в то же время предшественником полимерного уровня.
Для многих органических веществ, составляющих организмы, присущ не только молекулярный, но и полимерный уровень организации.
Молекулярный уровень организации имеет ряд особенностей:
— ковалентная связь между атомами в молекулах
— постоянный состав молекул
— постоянная молекулярная масса
Стоит отметить два понятия
Изменение конфигурации жиров при жарке приводит к такому изменению конфигурации ненасыщенных карбоновых кислот, что образуются транс-жиры, которые содержат остатки элаидиновой кислоты, вредной при встраивании её в состав плазматической оболочки клеток. (деструктуризация, нарушение обменных процессов, запуск свободнорадикальных процессов) Изменение пространственной конфигурации приводит к тому, что белки утрачивают свою активность, изменяется состав клеточных мембран, нарушаются их функции.
Конформация — (от лат. conformatio форма, построение, расположение) молекул, геометрические формы, которые могут принимать молекулы органических соединений при вращении атомов или групп атомов (заместителей) вокруг простых связей при сохранении неизменными порядка химической связи атомов (химического строения), длины связей и валентных углов. Внутримолекулярное движение обуславливает изменение конформаций.
Крахмал. Полимер. Степени полимеризации. Характер Связей. ( водородные, гидрофильные и т.д.)
Природный газ. Нефть. Каменный уголь.
Нефть маслянистая жидкость темного (от бурого до черного) цвета с характерным запахом, нерастворимая в воде. Ее плотность меньше, чем у воды, поэтому, попадая в нее, нефть растекается по поверхности, препятствуя растворению кислорода и других газов воздуха в воде. Очевидно, что, попадая в природные водоемы, нефть вызывает гибель микроорганизмов и животных, приводя к экологическим бедствиям и даже катастрофам. Существуют бактерии, способные использовать компоненты нефти в качестве пищи, преобразуя ее в безвредные продукты своей жизнедеятельности.
Как и попутный нефтяной, природный газ используется и как топливо, и в качестве сырья для получения разнообразных органических и неорганических веществ. В качестве топлива природный газ используют на электростанциях, в котельных системах водяного отопления жилых домов и промышленных зданий, в доменном и мартеновском производствах.
Чиркая спичкой и зажигая газ в кухонной газовой плите городского дома, вы «запускаете» цепную реакцию окисления алканов, входящих в состав природного газа., Кроме нефти, природного и попутного нефтяного газов, природным источником углеводородов является каменный уголь.
0н образует мощные пласты в земных недрах, его разведанные запасы значительно превышают запасы нефти. Как и нефть, каменный уголь содержит большое количество различных органических веществ. Кроме органических, в его состав входят и неорганические вещества, такие, например, как вода, аммиак, сероводород и конечно же сам углерод уголь. Одним из основных способов переработки каменного угля является коксование прокаливание без доступа воздуха.
Число: известное органическое соединение
Число известных органических соединений ( около 3 миллионов) значительно превышает число соединений всех остальных элементов периодической системы Менделеева.
В настоящее время известно несколько более ста пятидесяти тысяч неорганических соединений, примерно такое же число новых органических соединений получают сейчас в один год. Это происходит не только потому, что химики особенно интенсивно занимаются получением и исследованием органических веществ, но и вследствие особой способности элемента углерода давать соединения, содержащие практически неограниченное число атомов углерода, связанных в цепи и циклы.
Число известных органических соединений ( около 6 млн) значительно превышает число соединений всех остальных элементов периодической системы Менделеева.
Число известных органических соединений ( более 3 миллионов) значительно превышает число соединений всех остальных элементов периодической системы Менделеева.
В настоящее время число известных органических соединений уже перевалило за 4 миллиона, и буквально день за днем химики синтезируют или выделяют все новые и новые вещества.
В основе классификации органических соединений лежит их структура. За основу наиболее рационального описания структуры до сих, пор берется структурная формула или формула строения, В пей все ковалеитиые связи чисто формально изображаются валентной чертой с учетом того, что каждому элементу присуща определенная валентность.
Органические вещества почти всегда наряду с углеродом содержат атомы водорода, за исключением таких, например, соединений, как четыреххлористый углерод и тетранитрометан. Углеводороды составляют первый основной класс органических соединений.
Если в настоящее время известно несколько более пятидесяти тысяч неорганических соединений, то число известных органических соединений превышает миллион. Это произошло не только потому, что химики особенно интенсивно занимались получением и исследованием органических веществ, но и вследствие особой способности элемента углерода давать соединения, содержащие практически неограниченное число атомов углерода в молекуле.
Органические соединения значительно более многочисленны, чем неорганические вещества. Число известных органических соединений уже превышает два миллиона.
Количество соединений углерода столь велико, что для их описания потребовалось выделить самостоятельное направление в химии — органическую химию. Число известных органических соединений углерода превышает 10 миллионов, тогда как число соединений всех остальных элементов составляет примерно 120 тысяч.
Велер писал, что органическая химия представляется ему огромной чащей без выхода, без конца, куда не осмеливаешься проникнуть…
Что же сказать сегодня, когда число известных органических соединений приближается к пяти миллионам. Прежде всего то, что, несмотря на свой огромный объем, органическая химия уже не кажется огромной чащей без выхода, без конца: она представляется, скорее, величественным зданием со строгой, ясной планировкой.
Органическая химия изучает соединения, которые содержат углерод и водород и могут также содержать другие элементы, такие, как кислород, азот, галогены, сера, фосфор и некоторые металлы. Замечательная особенность органической химии состоит в том, что число известных органических соединений огромно и неограниченно число таких, которые могут существовать.
В настоящее время известно свыше одного миллиона различных органических соединений.
Многообразие органических веществ
Ежегодно тысячи новых соединений либо открываются в природе, либо синтезируются в лаборатории. Показателем развития данной области может служить количество соединений, которые были известны на различных этапах времени.
Свинец в большинстве его органических соединений проявляет валентность, равную четырем. Однако в некоторых свинецорганических соединениях он остается двухвалентным. Число известных органических соединений с двухвалентным свинцом невелико [158], и оно включает главным образом диарпльные производные этого металла.
Органических соединений насчитывается ныне около 5 млн., и каждое из них имеет свое название.
Непрерывно синтезируются или открываются в природе новые вещества. Считают, что ежегодно число известных органических соединений увеличивается примерно на 200 тыс.; следовательно, каждый год появляется такое же число новых названий. Химики давно уже поняли, что научное название должно быть построено по определенным правилам.
Женевская — из 62 правил на 10 страницах. Большой объем правил ШРАС частично связан с ростом разнообразия и числа известных органических соединений, однако прежде всего он вызван упоминавшимся уже желанием составителей кодифицировать существующую практику во всем ее многообразии.
Теоретические основы органической химии
Кроме углерода, они почти всегда содержат водород, довольно часто – кислород, азот и галогены, реже – фосфор, серу и другие элементы.
Однако сам углерод и некоторые простейшие его соединения, такие как оксид углерода(II), оксид углерода (IV), угольная кислота, карбонаты, карбиды и т.п., по характеру свойств относятся к неорганическим соединениям.
Поэтому часто используется другое определение:
Благодаря особым свойствам углерода, органические соединения очень многочисленны. Сейчас они составляют подавляющее большинство из 136 миллионов соединений, зарегистрированных к началу 2018 года, и их число постоянно возрастает
10 млн. за 2017 год. (см. динамический счётчик «ORGANIC AND INORGANIC SUBSTANCES TO DATE» на сайте CAS Chemical Abstracts Service).
Динамика роста числа новых соединений
Сырьевые источники органических веществ: нефть, природный газ, попутные нефтяные газы, каменный и бурый угли, горючие сланцы, сланцевый газ, торф, древесина и сельскохозяйственные растения.Видео (из фонда советских научно-популярных фильмов)
К органическим веществам относят углеродсодержащие вещества, преимущественно образующиеся в живых организмах. На сегодня, многие органические вещества могут быть получены искусственно в лаборатории. Синтезировано большое количество органических соединений, не встречающихся в природе.
Общее число известных органических веществ превышает 10 миллионов, в то время как неорганических — около 100 тысяч.
Такое многообразие органических соединений связано со способностью атомов углерода соединяться в цепи различной длины.
Связи между атомами углерода могут быть одинарными и кратными: двойными, тройными. При этом вещества могут иметь одинаковую молекулярную формулу, но разное строение и свойства (это явление получило название изомери́и).
В состав органических веществ входят углерод, водород, кислород, а также азот, фосфор, сера.
Кроме того, могут входить практически любые элементы.
Углеводороды — вещества, состоящие из двух элементов: углерода и водорода.
Метан (его также называют болотный, рудничный газ, т. к. он образуется при разложении органических остатков на дне болот, а также выделяется из пластов каменного угля в рудниках). Состоит из одного атома углерода, соединенного ковалентными связями с четырьмя атомами водорода.
Молекулярная формула CH4. Структурная формула показывает порядок связи атомов в молекуле:
H
l
H – C – H
l
H
Чтобы правильно составлять структурные формулы органических веществ, нужно помнить, что атомы углерода образуют по 4 связи, изображаемые черточками (т.е. валентность углерода по числу связей равна четырем. В органической химии преимущественно используется именно валентность по числу связей).
В 10–11 классах изучается, что молекула метана имеет форму треугольной пирамиды — тетраэдра, подобно знаменитым египетским пирамидам.
Этилен C2H4 состоит из двух атомов углерода, соединенных двойной связью:
Угол между связями составляет 120º (электронные пары,образующие связь отталкиваются и располагаются на максимальном расстоянии друг от друга).
Ацетилен C2H2 содержит тройную связь:
H – C ≡ C – H
В качестве примера кислородсодержащих органических веществ можно назвать метиловый (древесный) спирт CH3OH (систематическое название метанол),
этиловый спирт C2H5OH (этанол),
уксусную кислоту CH3COOH
(кислотный остаток уксусной кислоты CH3COO− обычно находится в нижней строчке таблицы растворимости, поэтому если забудете формулу, возьмите таблицу растворимости — она должна быть на экзамене — и добавьте к кислотному остатку водород)