Органическое вещество¶
Органическое вещество (органика) — совокупность химических соединений, молекулы которых содержат углерод, связанный с водородом и другими элементами. К органическим веществам относятся углеводы, белки, жиры, нуклеиновые кислоты, а также множество синтетических полимеров. Органическая химия как наука изучает строение, свойства и превращения этих соединений.
¶История
Термин «органические вещества» возник в XVIII веке, когда считалось, что их синтез возможен только в живых организмах («органах») при участии некоей жизненной силы. Эта концепция, известная как витализм, была опровергнута в 1828 году немецким химиком Фридрихом Вёлером, синтезировавшим мочевину из неорганических реагентов — цианата аммония. Позднее были получены уксусная кислота, жирные кислоты и другие органические соединения без участия живых организмов.
В России органическая химия развивалась благодаря работам А. М. Бутлерова, сформулировавшего в 1861 году теорию химического строения, согласно которой свойства вещества определяются порядком соединения атомов в молекуле. Значительный вклад внесли А. М. Зайцев, Н. Н. Зинин (синтез анилина), М. Г. Кучеров и другие учёные.
¶Строение и классификация
Основу органических молекул составляет углерод, способный образовывать четыре ковалентные связи и соединяться с самим собой, образуя цепи, кольца и разветвлённые структуры. К органическим веществам относятся также соединения, в которых углерод связан с водородом, кислородом, азотом, серой, фосфором и галогенами.
Классификация органических веществ основана на характерных функциональных группах:
| Класс | Функциональная группа | Пример |
|---|---|---|
| Алканы | C–H, C–C | Метан, бутан |
| Алкены | C=C | Этилен |
| Алкины | C≡C | Ацетилен |
| Спирты | –OH | Этанол |
| Альдегиды | –CHO | Ацетальдегид |
| Кетоны | >C=O | Ацетон |
| Карбоновые кислоты | –COOH | Уксусная кислота |
| Эфиры | –O– | Диэтиловый эфир |
| Амины | –NH₂ | Метиламин |
| Аминокислоты | –NH₂ и –COOH | Глицин |
¶Органические вещества в живой природе
Живые организмы построены преимущественно из четырёх классов органических соединений:
- Белки — полимеры аминокислот, выполняющие каталитическую (ферменты), транспортную, структурную и защитную функции. Синтезируются на рибосомах по матрице мРНК.
- Углеводы — основной источник энергии; к ним относятся моносахариды (глюкоза), дисахариды (сахароза) и полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза).
- Жиры (липиды) — сложные эфиры глицерина и жирных кислот, выполняют энергетическую и запасающую функции, входят в состав клеточных мембран.
- Нуклеиновые кислоты — ДНК и РНК, хранят и передают наследственную информацию.
¶Синтетические органические вещества
Промышленный синтез органических соединений начался в XIX веке с производства анилина из каменного угля. В XX веке получили развитие нефтехимия и полимерная промышленность: синтезированы полиэтилен, полипропилен, полистирол, нейлон, синтетические каучуки. Нефть и природный газ служат основным сырьём для нефтехимии, из которого получают мономеры, растворители, удобрения, фармацевтические препараты.
¶Применение
Органические вещества используются практически во всех отраслях: в медицине (лекарственные препараты), сельском хозяйстве (пестициды, удобрения), пищевой промышленности (консерванты, красители), производстве пластмасс, волокон, резины, топлива. Многие органические соединения — основа современной фармакологии: антибиотики, анальгетики, анестетики.
¶Экологические аспекты
Сжигание органического топлива (уголь, нефть, газ) приводит к выбросу углекислого газа и способствует накоплению парниковых газов в атмосфере. Разложение органических отходов без доступа кислорода сопровождается выделением метана. Пластиковые отходы, представляющие собой синтетические органические полимеры, разлагаются десятилетиями и накапливаются в окружающей среде.
¶Источники
- Некрасов Л. А. «Органическая химия»
- Канторович И. Н. «Органическая химия»
- Грандберг И. И. «Органическая химия»
- Биологический энциклопедический словарь