Съвети към студентите по органична химия. Органична химия Органична химия

Методите за получаване на различни органични вещества са известни от древността. Египтяните и римляните са използвали индигови багрила и ализарин, открити в растителната материя. Много нации познаваха тайните на производството на алкохолни напитки и оцет от суровини, съдържащи захар и нишесте.

Продуктите, изолирани от животински или растителни суровини, имат много общо помежду си, но се различават от неорганичните съединения. В същото време се смяташе, че тези вещества могат да бъдат получени само в живи организми поради " жизненост". И така, през 1753 г. известният шведски натуралист Валериус в предговора към колекция от трудове на друг виден шведски учен, Йерне, заявява: „... следователно нито животни, нито тела на растения, нито техните части могат да бъдат възпроизведени чрез химическо изкуство ”: 7. В първия том на книгата си „Лекции по химия на животните“ („Föreläsningar i Djurkemien“), публикувана през 1828 г., J. J. Berzelius за първи път въвежда понятието „органична химия“ (на шведски organisk Kemi), определяйки я като „част от физиологията който описва състава на живите тела заедно с химичните процеси, протичащи в тях.

Идеята за "жизнена сила" беше разклатена от синтеза на вещества, образувани в живи организми от неорганични, извършен през първата половина на 19 век: 15-16, един от тях беше извършен през 1828 г., когато Фридрих Вьолер за първи път получава органична материя - урея - в резултат на изпаряване на воден разтвор на амониев цианат (NH 4 OCN).

Важна стъпка беше развитието на теорията на валентността от Купър и Кекуле в G., както и теорията за химическата структура на Butlerov в G. Тези теории се основават на тетравалентността на въглерода и способността му да образува вериги. В първия том на своя труд по органична химия, публикуван през 1859 г., Кекуле за първи път въвежда дефиниция на понятието "органична химия", близка до съвременната - това е "химията на въглеродните съединения", която вече е отразено в самото заглавие на тази работа, което се превежда като „Учебник по органична химия или химия на въглеродните съединения. През 1865 г. Кекуле предлага структурната формула на бензена, едно от най-важните открития в органичната химия. В G. van't Hoff и Le Bel предложиха тетраедричен модел на въглеродния атом, според който валенциите на въглерода са насочени към върховете на тетраедъра, ако въглеродният атом е поставен в центъра на този тетраедър. През 1917 г. Луис предлага химическото свързване да се разглежда от гледна точка на електронни двойки.

Правила и особености на класификация

Класификацията се основава на структурата на органичните съединения. Основата за описание на структурата е структурната формула. Атомите на елементите се обозначават с латински символи, както са посочени в периодичната таблица на химичните елементи (таблицата на Менделеев). Водородните и електрон-дефицитните връзки са обозначени с пунктирана линия, йонните връзки са обозначени с посочването на зарядите на частиците, които изграждат молекулата. Тъй като по-голямата част от органичните молекули включват водород, той обикновено не се посочва при изобразяване на структурата. По този начин, ако един от атомите има недостатъчна валентност в структурата, това означава, че един или повече водородни атоми са разположени близо до този атом.

Атомите могат да образуват циклични и ароматни системи.

Основни класове органични съединения

• Въглеводородите са химични съединения, състоящи се само от въглеродни и водородни атоми. В зависимост от топологията на структурата на въглеродния скелет въглеводородите се делят на ациклични и карбоциклични. В зависимост от множествеността на въглерод-въглеродните връзки, въглеводородите се разделят на маргинален (алканиили богат), които не съдържат множествени връзки в структурата си и неограниченили ненаситени- съдържат поне една двойна и/или тройна връзка (алкени, алкини, диени). От своя страна цикличните въглеводороди се разделят на алициклични (с отворена верига) и циклоалкани (ограничени със затворена верига), ароматни въглеводороди (ненаситени, съдържащи цикъл).

• Съединения с хетероатоми във функционални групи са съединения, в които въглеродният радикал R е свързан към функционална група. По естеството на функционалните групи се разделят на:
  • Халогенирани
  • Алкохоли, феноли. алкохоли(остарял алкохоли, Английски алкохоли; от лат. spiritus - дух) - органични съединения, съдържащи една или повече хидроксилни групи (хидроксил, − ), директно свързан с наситен (в състояние на sp³ хибридизация) въглероден атом. Алкохолите могат да се разглеждат като производни на водата ( Х-О-Х), в която един водороден атом е заменен с органична функционална група: Р-О-Х. В номенклатурата на IUPAC за съединения, в които хидроксилната група е свързана с ненаситен (в състояние на въглероден атом на sp 2 хибридизация), имената "еноли" (хидроксилът е свързан с винилова C \u003d C връзка) и "феноли" (хидроксилът е свързан с бензен или друг ароматен цикъл).
  • Етери (етери) - органични вещества с формула R- -R 1, където R и R 1 са въглеводородни радикали. Трябва да се има предвид, че такава група може да бъде част от други функционални групи от съединения, които не са прости етери (например кислородсъдържащи органични съединения).
  • Естери (естери) - производни на оксо киселини (както карбоксилни, така и минерални) R k E (= O) l (OH) m, (l ≠ 0), които формално са продукти на заместване на водородни атоми на хидроксилни -OH на киселинната функция за a въглеводороден остатък (алифатен, алкенилов, ароматен или хетероароматен); също се считат за ацилови производни на алкохоли. В номенклатурата на IUPAC естерите включват също ацилови производни на халкогенидни аналози на алкохоли (тиоли, селеноли и телуроли). Те се различават от етери, в които два въглеводородни радикала са свързани с кислороден атом (R 1 -O-R 2).
  • Съединения, съдържащи карбонилна група
    • Алдехиди(от лат. алалкохол дехидрогенатум- алкохол, лишен от водород) - клас органични съединения, съдържащи карбонилна група (C \u003d O) с един алкилов или арилов заместител.
    • Кетони- Това са органични вещества, в молекулите на които карбонилната група е свързана с два въглеводородни радикала. Общата формула на кетоните: R 1 -CO-R 2. Наличието в кетоните на точно два въглеродни атома, директно свързани с карбонилната група, ги отличава от карбоксилните киселини и техните производни, както и от алдехидите.
    • Хинони- напълно конюгирани циклохексадиенони и техните анулирани аналози. Има два класа хинони: пара-хинони с пара-подреждане на карбонилни групи (1,4-хинони) и орто-хинони с орто-подреждане на карбонилни групи (1,2-хинони). Поради способността да се редуцират обратимо до двувалентни феноли, някои производни на парахиноните участват в процесите на биологично окисление като коензими на редица оксидоредуктази.
  • Съединения, съдържащи карбоксилна група (карбоксилни киселини, естери)
  • Серни съединения
  • Азотни съединения

• Хетероциклични - съдържат хетероатоми в състава на пръстена. Те се различават по броя на атомите в цикъла, по вида на хетероатома, по броя на хетероатомите в цикъла.

• Органичен произход - като правило, съединения с много сложна структура, често принадлежат към няколко класа органични вещества наведнъж, често полимери. Поради това те са трудни за класифициране и са изолирани в отделен клас вещества.

• Полимерите са вещества с много голямо молекулно тегло, които се състоят от периодично повтарящи се фрагменти - мономерни единици.

Структурата на органичните молекули

Органичните молекули се образуват главно от ковалентни неполярни C-C облигации, или ковалентен полярен Тип C-O, C-N, C-Hal. Според октетната теория на Люис и Косел, една молекула е стабилна, ако външните орбитали на всички атоми са напълно запълнени. За елементи като , , , халогени са необходими 8 електрона за запълване на външните валентни орбитали, за водорода са необходими само 2 електрона. Полярността се обяснява с изместването на електронната плътност към по-електроотрицателния атом.

Реакциите могат да протичат по много сложен начин и на няколко етапа, не непременно по начина, по който реакцията е конвенционално изобразена на диаграмата. Карбокатиони R + , карбаниони R - , радикали R · , карбени CX 2 , радикални катиони , радикални аниони и други активни или нестабилни частици, обикновено живеещи за части от секундата, могат да се появят като междинни съединения. Подробно описаниена всички трансформации, които се случват на молекулярно ниво по време на реакция, се нарича механизъм на реакция.

Реакциите се класифицират в зависимост от методите за разкъсване и образуване на връзки, методите за възбуждане на реакцията, нейната молекулност.

Определяне структурата на органичните съединения

През цялото съществуване на органичната химия като наука важна задача е била да се определи структурата на органичните съединения. Това означава да разберете кои атоми са част от съединението, в какъв ред тези атоми са свързани помежду си и как са разположени в пространството.

Има няколко метода за решаване на тези проблеми.

• Елементен анализ. Състои се във факта, че веществото се разлага на по-прости молекули, по броя на които е възможно да се определи броят на атомите, които съставят съединението. Използвайки този метод, е невъзможно да се установи редът на връзките между атомите. Често се използва само за потвърждаване на предложената структура.

• Инфрачервена спектроскопия и раманова спектроскопия (IR спектроскопия и раманова спектроскопия). Веществото взаимодейства с електромагнитно излъчване (светлина) от инфрачервения диапазон (абсорбцията се наблюдава при инфрачервената спектроскопия, а разсейването на радиацията се наблюдава при рамановата спектроскопия). Тази светлина, когато се абсорбира, възбужда вибрационните и ротационните нива на молекулите. Референтни данни са броят, честотата и интензитетът на вибрациите на молекулата, свързани с промяната на диполния момент (ИЧ спектроскопия) или поляризуемостта (Раманова спектроскопия). Методите ви позволяват да установите наличието на определени функционални групи в молекулата. Те често се използват за потвърждаване на идентичността на тестваното вещество с някакво вече известно вещество чрез сравняване на спектрите.

• Масспектроскопия. Веществото при определени условия (електронен удар, химическа йонизация и др.) се превръща в йони без загуба на атоми (молекулни йони) и със загуба (фрагментация). Позволява ви да определите молекулното тегло и понякога ви позволява да установите наличието на различни функционални групи.

• Метод на ядрено-магнитен резонанс (ЯМР). Основава се на взаимодействието на ядра, които имат собствен магнитен момент (спин) и са поставени във външно постоянно магнитно поле, с електромагнитно излъчване в радиочестотния диапазон. Един от основните методи, които могат да се използват за определяне на химичната структура. Методът се използва и за изследване на пространствената структура на молекулите, динамиката на молекулите. В зависимост от ядрата, взаимодействащи с радиацията, има например:

• • Метод на протонен магнитен резонанс (PMR). Позволява ви да определите позицията на водородните атоми 1 H в молекулата.
  • 19F NMR метод. Позволява ви да определите наличието и позицията на флуорните атоми в молекулата.

Органичната химия е дял от химията, който изучава въглеродните съединения, тяхната структура, свойства, методи за синтез.Органичните съединения се наричат ​​въглеродни съединения с други елементи. Въглеродът образува най-голям брой съединения с така наречените органогенни елементи: H, N, O, S, P. Способността на въглерода да се комбинира с повечето елементи и да образува молекули с различен състав и структура определя разнообразието от органични съединения (чрез края на 20-ти век техният брой надхвърля 10 милиона, сега повече от 20 милиона [източникът не е посочен 229 дни]). Органичните съединения играят ключова роля в съществуването на живите организми.

Предметът на органичната химия включва следните цели, експериментални методи и теоретични концепции:

Изолиране на отделни вещества от растителни, животински или изкопаеми суровини

Синтез и пречистване на съединения

Определяне на структурата на веществата

Изследване на механизми химична реакция

Идентифициране на зависимости между структурата на органичните вещества и техните свойства

История

Методите за получаване на различни органични вещества са известни от древността. Египтяните и римляните са използвали багрила индиго и ализарин, открити в растителната материя. Много нации знаеха тайните на производството на алкохолни напитки и оцет от суровини, съдържащи захар и нишесте.През Средновековието нищо не е добавено към това знание, известен напредък започва едва през 16-17 век: някои вещества са получени, главно чрез дестилация на определени растителни продукти. През 1769-1785 г. Шееле изолира няколко органични киселини, като ябълчена, винена, лимонена, галова, млечна и оксалова киселина. През 1773 г. Рюел изолира урея от човешка урина Продуктите, изолирани от животински или растителни суровини, имат много общи неща, но се различават от неорганичните съединения. Така възниква терминът "Органична химия" - дял от химията, който изучава вещества, изолирани от организми (дефиниция на Берцелиус, 1807 г.). В същото време се смяташе, че тези вещества могат да бъдат получени само в живите организми благодарение на "жизнената сила". Както обикновено се смята, органичната химия като наука се появява през 1828 г., когато Фридрих Вьолер за първи път получава органично вещество - урея - в резултат на изпаряване на воден разтвор на амониев цианат ( NH4OCN).Важна стъпка е развитието на теорията за валентността от Купър и Кекуле през 1857 г., както и теорията химическа структураБутлеров през 1861 г. Тези теории се основават на четиривалентността на въглерода и способността му да образува вериги. През 1865 г. Кекуле предлага структурната формула на бензена, едно от най-важните открития в органичната химия. През 1875 г. Вант Хоф и Льо Бел предлагат тетраедричен модел на въглеродния атом, според който валентностите на въглерода са насочени към върховете на тетраедъра, ако въглеродният атом е поставен в центъра на този тетраедър. През 1917 г. Луис предлага да се разглежда химическата връзка с помощта на електронни двойки.През 1931 г. Хюкел прилага квантовата теория, за да обясни свойствата на алтернативните ароматни въглероди, като по този начин установява ново направление в органичната химия - квантовата химия. През 1933 г. Инголд изучава кинетиката на реакцията на заместване при наситен въглероден атом, което води до широкомащабно изследване на кинетиката на повечето видове органични реакции.Прието е историята на органичната химия да се представя във връзка с направените открития в областта на структурата на органичните съединения обаче такова представяне е по-скоро свързано с историята на химията като цяло. Много по-интересно е да се разгледа историята на органичната химия от гледна точка на материалната база, т.е. действителният предмет на изучаване на органичната химия.В зората на органичната химия предметът на изучаване бяха предимно вещества от биологичен произход. Именно на този факт органичната химия дължи името си. Научният и технологичният прогрес не спря и с течение на времето основната материална база на органичната химия стана каменовъглен катран, който се отделя при производството на кокс чрез калциниране на въглища. Именно на основата на преработката на въглищен катран в края на 19 век възниква основният органичен синтез. През 50-60-те години на миналия век основният органичен синтез се прехвърля на нова основа - маслото. Така се появи нова област на химията - нефтохимията. Огромният потенциал, заложен в новите суровини, предизвика бум в органичната химия и химията като цяло. Появата и интензивното развитие на такава област като полимерната химия се дължи преди всичко на нова суровинна база.Въпреки факта, че съвременната органична химия все още използва суровини от биологичен произход и каменовъглен катран като материална база, обемът на преработката на тези видове химически суровини е малък в сравнение с рафинирането на нефт. Промяната в материалната и суровинната база на органичната химия се дължи главно на възможността за увеличаване на производствените обеми.

Класификация на органичните съединения

Правила и характеристики на класификацията:

Класификацията се основава на структурата на органичните съединения. Основата на описанието на структурата е структурната формула. Атомите на елементите се обозначават с латински символи, както са посочени в периодичната таблица на химичните елементи (таблицата на Менделеев). Водородните и електрон-дефицитните връзки са обозначени с пунктирана линия, йонните връзки са обозначени с посочването на зарядите на частиците, които изграждат молекулата. Тъй като по-голямата част от органичните молекули включват водород, той обикновено не се посочва при изобразяване на структурата. Така, ако в структурата на един от атомите е показана недостатъчна валентност, тогава един или повече водородни атоми са разположени близо до този атом.Атомите могат да образуват циклични и ароматни системи.

Основни класове органични съединения

Въглеводородите са химични съединения, състоящи се само от въглеродни и водородни атоми. В зависимост от топологията на структурата на въглеродния скелет въглеводородите се делят на ациклични и карбоциклични. В зависимост от множеството въглерод-въглеродни връзки, въглеводородите се делят на наситени (алкани или наситени), несъдържащи множество връзки в структурата си и ненаситени или ненаситени - съдържат поне една двойна и/или тройна връзка (алкени, алкини, диени). ) . От своя страна цикличните въглеводороди се разделят на алициклични (с отворена верига) и циклоалкани (ограничени със затворена верига), ароматни въглеводороди (ненаситени, съдържащи цикъл). Ацикличен (отворена верига) Карбоцикличен (затворена верига)

ограничаващ неограничен ограничаващ неограничен

с единична връзка с двойна връзка с тройна връзка с две двойни връзки с единична връзка с бензенов пръстен

метанова серия (алкани) етиленова серия (алкени) ацетиленова серия (алкини) серия от диенови въглеводороди серия от полиметилени (нафтени) серия от бензен (ароматни въглеводороди или арени) Съединения с хетероатоми във функционални групи - съединения, в които въглероден радикал R е свързан към функционална група. По естеството на функционалните групи се разделят на:

Алкохоли, феноли. Алкохолите (остарели алкохоли, английски алкохоли; от латински spiritus - дух) са органични съединения, съдържащи една или повече хидроксилни групи (хидроксил, −OH), директно свързани с наситен (намиращ се в състояние на sp³ хибридизация) въглероден атом. Алкохолите могат да се разглеждат като производни на водата (H-O-H), в които един водороден атом е заменен с органична функционална група: R-O-H. В номенклатурата на IUPAC, за съединения, в които хидроксилната група е свързана с ненаситен (sp2 хибридизиран) въглероден атом, имената "еноли" (хидроксил, свързан с винилова C=C връзка) и "феноли" (хидроксил, свързан с бензен или друг ароматен пръстен) се препоръчват. ).

Етерите (етери) са органични вещества с формула R-O-R1, където R и R1 са въглеводородни радикали. Трябва да се има предвид, че такава група може да бъде част от други функционални групи от съединения, които не са прости етери (например кислородсъдържащи органични съединения).

Естерите (естери) са производни на оксо киселини (както карбоксилни, така и минерални) RkE (= O) l (OH) m, (l ≠ 0), които формално са продукти на заместване на водородни атоми на хидроксилни -OH на киселинната функция за въглеводороден остатък (алифатен, алкенилов, ароматен или хетероароматен); също се считат за ацилови производни на алкохоли. В номенклатурата на IUPAC естерите включват също ацилови производни на халкогенидни аналози на алкохоли (тиоли, селеноли и телуроли). Те се различават от етери, в които два въглеводородни радикала са свързани с кислороден атом (R1-O-R2).

Съединения, съдържащи карбонилна група

Алдехиди (от латински алкохол dehydrogenatum - алкохол, лишен от водород) - клас органични съединения, съдържащи карбонилна група (C \u003d O) с един алкилов или арилов заместител.

Кетоните са органични вещества, в молекулите на които карбонилната група е свързана с два въглеводородни радикала. Обща формула на кетоните: R1–CO–R2. Наличието в кетоните на точно два въглеродни атома, директно свързани с карбонилната група, ги отличава от карбоксилни киселинии техните производни, както и алдехиди.

Хиноните са напълно конюгирани циклохексадиенони и техните анелирани аналози. Има два класа хинони: пара-хинони с пара-подреждане на карбонилни групи (1,4-хинони) и орто-хинони с орто-подреждане на карбонилни групи (1,2-хинони). Поради способността да се редуцират обратимо до двувалентни феноли, някои производни на парахиноните участват в процесите на биологично окисление като коензими на редица оксидоредуктази.

Съединения, съдържащи карбоксилна група (карбоксилни киселини, естери)

Органометални съединения

Хетероциклични - съдържат хетероатоми в състава на пръстена. Те се различават по броя на атомите в цикъла, по вида на хетероатома, по броя на хетероатомите в цикъла.

Органичен произход - като правило, съединения с много сложна структура, често принадлежат към няколко класа органични вещества наведнъж, често полимери. Поради това те са трудни за класифициране и са изолирани в отделен клас вещества.

Полимерите са вещества с много голямо молекулно тегло, които се състоят от периодично повтарящи се фрагменти - мономерни единици.

Структурата на органичните молекули

Органичните молекули се образуват главно от ковалентни неполярни връзки C-C или ковалентен полярен тип C-O, C-N, C-Hal. Според октетната теория на Люис и Косел, една молекула е стабилна, ако външните орбитали на всички атоми са напълно запълнени. Елементи като C, N, O, халогени се нуждаят от 8 електрона, за да запълнят външните валентни орбитали, водородът се нуждае само от 2 електрона. Полярността се обяснява с изместването на електронната плътност към по-електроотрицателния атом.

Класическата теория за валентните връзки не е в състояние да обясни всички видове връзки, които съществуват в органичните съединения, така че съвременната теория използва методите на молекулярните орбитали и квантово-химичните методи.

Структурата на органичната материя

Свойствата на органичните вещества се определят не само от структурата на техните молекули, но и от броя и характера на взаимодействията им със съседните молекули, както и от взаимното им пространствено разположение. Най-ясно тези фактори се проявяват в разликата в свойствата на веществата в различни агрегатни състояния. Така че веществата, които лесно взаимодействат под формата на газ, може изобщо да не реагират под формата на газ. в твърдо състояние, или водят до други продукти.

В твърдите органични вещества, в които тези фактори са най-силно изразени, се разграничават органични кристали и аморфни тела. С тяхното описание се занимава науката "органична химия на твърдото тяло", чиято основа е свързана с името на съветския физик-кристалограф А. И. Китайгородски. Примери за полезни органични твърди вещества са органични фосфори, различни полимери, сензори, катализатори, електрически проводници, магнити и др.

Характеристики на органичните реакции

Неорганичните реакции обикновено включват йони, протичат бързо и завършват при стайна температура. При органичните реакции ковалентните връзки често се разкъсват с образуването на нови. Обикновено тези процеси изискват специални условия: определена температура, време за реакция и често наличие на катализатор. Обикновено не се случва една, а няколко реакции наведнъж, така че добивът на целевото вещество често не надвишава 50%. Следователно, когато се изобразяват органични реакции, не се използват уравнения, а схеми без изчисляване на стехиометрията.

Реакциите могат да протичат по много сложен начин и на няколко етапа, не непременно по начина, по който реакцията е конвенционално изобразена на диаграмата. Карбокатиони R+, карбаниони R−, радикали R·, карбени CX2, радикални катиони, радикални аниони и други активни или нестабилни видове, обикновено живеещи за части от секундата, могат да се появят като междинни съединения. Подробно описание на всички трансформации, които се случват на молекулярно ниво по време на реакцията, се нарича реакционен механизъм , Реакциите се класифицират в зависимост от методите за разрушаване и образуване на връзки, методите за възбуждане на реакцията и нейната молекулност.

Определяне структурата на органичните съединения

През цялото съществуване на органичната химия като наука важна задача е била да се определи структурата на органичните съединения. Това означава да разберете кои атоми са част от съединението, в какъв ред тези атоми са свързани помежду си и как са разположени в пространството.

Има няколко метода за решаване на тези проблеми.

елементен анализ. Състои се във факта, че веществото се разлага на по-прости молекули, по броя на които е възможно да се определи броят на атомите, които съставят съединението. Използвайки този метод, е невъзможно да се установи редът на връзките между атомите. Често се използва само за потвърждаване на предложената структура.

Инфрачервена спектроскопия и раманова спектроскопия (IR спектроскопия и раманова спектроскопия). Веществото взаимодейства с електромагнитно излъчване (светлина) от инфрачервения диапазон (абсорбцията се наблюдава при инфрачервената спектроскопия, а разсейването на радиацията се наблюдава при рамановата спектроскопия). Тази светлина, когато се абсорбира, възбужда вибрационните и ротационните нива на молекулите. Референтни данни са броят, честотата и интензитетът на вибрациите на молекулата, свързани с промяната на диполния момент (ИЧ спектроскопия) или поляризуемостта (Раманова спектроскопия). Методите ви позволяват да установите наличието на определени функционални групи в молекулата. Те често се използват за потвърждаване на идентичността на тестваното вещество с някакво вече известно вещество чрез сравняване на спектрите.

Масспектроскопия. Веществото при определени условия (електронен удар, химическа йонизация и др.) се превръща в йони без загуба на атоми (молекулни йони) и със загуба (фрагментация). Позволява ви да определите молекулното тегло и понякога ви позволява да установите наличието на различни функционални групи.

Метод на ядрено-магнитен резонанс (ЯМР). Основава се на взаимодействието на ядра, които имат собствен магнитен момент (спин) и са поставени във външно постоянно магнитно поле, с електромагнитно излъчване в радиочестотния диапазон. Един от основните методи, които могат да се използват за определяне на химичната структура. Методът се използва и за изследване на пространствената структура на молекулите, динамиката на молекулите. В зависимост от ядрата, взаимодействащи с радиацията, има например: Метод на протонния магнитен резонанс (PMR). Позволява ви да определите позицията на 1H водородни атоми в молекула 19F NMR метод. Позволява ви да определите наличието и позицията на флуорни атоми в молекула 31P NMR метод. Позволява ви да определите присъствието, позицията и валентното състояние на фосфорните атоми в молекула 13C NMR метод. Позволява ви да определите броя и видовете въглеродни атоми в една молекула. Използва се за изследване на формата на въглеродния скелет на молекула.

За разлика от първите три, последният метод използва второстепенен изотоп на елемента, тъй като ядрото на основния въглероден изотоп, 12С, има нулево въртене и не може да се наблюдава чрез ядрено-магнитен резонанс, точно както ядрото 16O, единственият естествен изотоп на кислорода , Ултравиолетова спектроскопия (UV-спектроскопия) или Спектроскопия на електронни преходи. Методът се основава на абсорбцията на електромагнитно излъчване в ултравиолетовите и видимите области на спектъра по време на прехода на електроните в молекулата от горните запълнени нива към свободните нива (възбуждане на молекулата). Най-често се използва за определяне наличието и характеристиките на спрегнати π-системи Методи аналитична химия. Те позволяват да се определи наличието на някои функционални групи чрез специфични химични реакции, чийто факт може да бъде фиксиран визуално или с помощта на други методи.

Методите, описани по-горе, като правило са напълно достатъчни за определяне на структурата на неизвестно вещество.

Органична химия - това е наука за въглеродсъдържащите съединения и начините за техния синтез. Тъй като разнообразието от органични вещества и техните трансформации е необичайно голямо, изучаването на този основен клон на науката изисква специален подход.

Ако имате някаква несигурност относно възможността за успешно усвояване на предмета, не се притеснявайте! 🙂 По-долу има няколко съвета, които ще ви помогнат да разсеете тези страхове и да успеете!

• Обобщаващи схеми

Запишете всички химични трансформации, които срещате, когато изучавате определен клас органични съединения, в обобщени диаграми. Можете да ги нарисувате по ваш вкус. Тези схеми, в които са събрани основните реакции, ще ви служат като ръководства, за да намерите лесно начини за трансформиране на едно вещество в друго. Схемите могат да бъдат окачени близо до работното ви място, за да хващат окото по-често и така е по-лесно да ги запомните. Възможно е да се състави една голяма схема, съдържаща всички класове органични съединения. Например тези: или тази схема:

Стрелките трябва да бъдат номерирани и по-долу (под диаграмата) дават примери за реакции и състояния. Възможни са няколко реакции, оставете много място предварително. Обемът ще е голям, но ще ви помогне много при решаването на задачи 32 USE по химия „Реакции, потвърждаващи връзката на органичните съединения“ (бивш C3).

• Карти за преглед

Когато изучавате органична химия, е необходимо да научите голям брой химични реакции, ще трябва да запомните и разберете колко трансформации протичат. Специални карти могат да ви помогнат в това.

Вземете пакет карти с размер около 8 X 12 см. Напишете реактивите от едната страна на картата, а продуктите на реакцията от другата:

Можете да носите тези карти със себе си и да ги разглеждате няколко пъти на ден. По-полезно е да разглеждате картите няколко пъти за 5-10 минути, отколкото веднъж, но за дълъг период от време.

Когато се въвеждат много такива карти, те трябва да бъдат разделени на две групи:

група номер 1 - тези, които познавате добре, преглеждате ги веднъж на 1-2 седмици и

група номер 2 - тези, които създават затруднения, преглеждате ги всеки ден, докато не се „изпомпват“ до група номер 1.

Този метод може да се използва и за изучаване на чужд език, от едната страна на картата пишете дума, отзад нейния превод, за да можете бързо да попълните речников запас. В някои езикови курсове такива карти се издават готови. Така че това е доказан метод!

• осева таблица

Тази таблица трябва да бъде пренаписана или отпечатана (копирането е достъпно след разрешение на сайта), ако реакцията не е типична за този клас на свързване, поставете минус, а ако е типична, тогава знак плюс и число по ред , и напишете примери, съответстващи на номерацията под таблицата. Това също е много добър начинсистематизирайте органичните знания!

• Постоянно повторение

Органичната химия, подобно на чуждия език, е кумулативна дисциплина. Материалът, който следва, надгражда наученото досега. Затова се връщайте периодично към разгледаните теми.

• Молекулни модели

Тъй като формата и геометрията на молекулите имат голямо значениев органичната химия е добре ученикът да разполага с набор от молекулярни модели. Такива модели, които могат да се държат в ръцете, ще помогнат при изследването на стереохимичните характеристики на молекулите.

Не забравяйте, че вниманието към новите думи и термини е също толкова важно в органичната химия, колкото и в други дисциплини. Имайте предвид това четене научна литературавинаги по-бавно от четенето на художествена литература. Не се опитвайте да обхванете всичко бързо. За да се разбере добре представеният материал, е необходимо бавно, замислено четене. Можете да го прочетете два пъти: първия път за бегъл преглед, втория за по-задълбочено проучване.

Късмет! Ти ще успееш!

Ако сте влезли в университета, но до този момент не сте разбрали тази трудна наука, ние сме готови да ви разкрием няколко тайни и да ви помогнем да научите органичната химия от нулата (за "манекени"). Просто трябва да четете и слушате.

Основи на органичната химия

Органичната химия се отделя като отделен подвид поради факта, че обектът на нейното изучаване е всичко, което съдържа въглерод.

Органичната химия е клон на химията, който се занимава с изучаването на въглеродни съединения, структурата на такива съединения, техните свойства и методи на свързване.

Както се оказа, въглеродът най-често образува съединения със следните елементи - H, N, O, S, P. Между другото, тези елементи се наричат органогени.

Органичните съединения, чийто брой днес достига 20 милиона, са много важни за пълното съществуване на всички живи организми. Въпреки това, никой не се съмняваше, в противен случай човек просто би хвърлил изследването на това неизвестно на заден план.

Целите, методите и теоретичните концепции на органичната химия са представени, както следва:

• Разделяне на изкопаеми, животински или растителни суровини в отделни вещества;
• Пречистване и синтез на различни съединения;
• Разкриване структурата на веществата;
• Определяне на механиката на протичане на химичните реакции;
• Намиране на връзката между структурата и свойствата на органичните вещества.

Малко от историята на органичната химия

Може да не ви се вярва, но още в древността жителите на Рим и Египет са разбирали нещо от химия.

Както знаем, те са използвали естествени багрила. И често те трябваше да използват не готово естествено багрило, а да го извлекат, като го изолират от цяло растение (например ализарин и индиго, съдържащи се в растенията).

Можем да си припомним и културата на пиене на алкохол. Тайните на производството на алкохолни напитки са известни във всяка нация. Нещо повече, много древни народи са знаели рецепти за приготвяне на "топла вода" от продукти, съдържащи нишесте и захар.

Така продължи дълго време дълги години, и едва през 16-17 век започват някои промени, малки открития.

През 18 век някой си Шееле се научил да изолира ябълчена, винена, оксалова, млечна, галова и лимонена киселини.

Тогава на всички стана ясно, че продуктите, които могат да бъдат изолирани от растителни или животински суровини, имат много общи черти. В същото време те се различават значително от неорганичните съединения. Затова слугите на науката спешно трябваше да ги отделят в отделен клас и се появи терминът „органична химия“.

Въпреки факта, че самата органична химия като наука се появява едва през 1828 г. (тогава г-н Wöhler успява да изолира урея чрез изпаряване на амониев цианат), през 1807 г. Берцелиус въвежда първия термин в номенклатурата на органичната химия за чайници:

Клон на химията, който изучава вещества, получени от организми.

Следващата важна стъпка в развитието на органичната химия е теорията за валентността, предложена през 1857 г. от Кекуле и Купър, и теорията за химическата структура на г-н Бутлеров от 1861 г. Още тогава учените започнаха да откриват, че въглеродът е четиривалентен и може да образува вериги.

Като цяло оттогава науката редовно преживява катаклизми и вълнения поради нови теории, открития на вериги и съединения, което позволи на органичната химия също да се развива активно.

Самата наука се появи поради факта, че научно-техническият прогрес не можеше да стои неподвижен. Той продължи да върви, изисквайки нови решения. И когато въглищният катран вече не беше достатъчен в индустрията, хората просто трябваше да създадат нов органичен синтез, който в крайна сметка прерасна в откриването на невероятно важно вещество, което все още е по-скъпо от златото - петрол. Между другото, благодарение на органичната химия се роди нейната "дъщеря" - наука, наречена "нефтохимия".

Но това е съвсем различна история, която можете да изучавате сами. След това ви предлагаме да гледате научно-популярно видео за органичната химия за манекени:

Е, ако нямате време и спешно се нуждаете от помощ професионалисти, винаги знаете къде да ги намерите.