Хімія. 9 клас. Попель

3 розділ. Найважливіші органічні сполуки

Розвиток людства нерозривно пов'язаний з органічними речовинами, їх добуванням і використанням. Ще в давнину люди вміли вилучати олію з насіння і плодів деяких рослин, пізніше навчилися виготовляти цукор із тростини і цукрового буряка, крохмаль із картоплі. Вони випікали хліб, варили пиво, виготовляли сир, вино, оцет, несвідомо здійснюючи хімічні реакції за участю органічних речовин.

У цьому розділі ви ознайомитеся з найбільш важливими й поширеними органічними сполуками, дізнаєтеся про завдання, які розв'язують учені-хіміки, і переконаєтеся, що без багатьох органічних речовин, які випускає хімічна промисловість, неможливо уявити життя сучасної людини.

§ 18. Органічні сполуки. Органічна хімія

Матеріал параграфа допоможе вам:

  • з'ясувати відмінності органічних речовин від неорганічних;
  • зрозуміти причини численності органічних сполук;
  • дізнатися про практичне значення досягнень у галузі органічної хімії.

Органічні речовини. На уроках хімії в 7 класі ви дізналися, що всі речовини поділяють на органічні й неорганічні.

Неорганічні речовини дуже поширені в природі. Вони входять до складу мінералів, металічних руд, гірських порід, ґрунту, містяться в повітрі, річках, морях, океанах. Багато сполук цього типу добуто в лабораторіях. Їх утворюють майже всі хімічні елементи.

Інша, численніша група речовин міститься в рослинах, організмах тварин і людини, продуктах їхньої життєдіяльності. Такі речовини назвали органічними. Серед них — білки, жири, цукор, глюкоза, крохмаль, вітаміни, ефірні олії, барвники (мал. 40).

Мал. 40. Органічні речовини, які добувають із рослин

Органічні сполуки містяться не тільки в живій природі. Вони становлять основу горючих копалин — нафти, природного газу, вугілля.

Разом з тим, відомо багато органічних сполук, яких у природі немає. Їх добувають учені в лабораторіях, інженери і технологи на заводах, здійснюючи різні хімічні реакції.

Органічні речовини — це сполуки Карбону1.

1 Чадний і вуглекислий гази, карбонатна кислота, її солі належать до неорганічних сполук.

До складу молекул органічних сполук, крім атомів Карбону, входять атоми Гідрогену, часто — ще й Оксигену, Нітрогену, іноді — атоми Сульфуру, Фосфору, галогенів.

Органічних речовин набагато більше, ніж неорганічних, — понад 20 мільйонів. Їх численність і різноманітність зумовлені здатністю чотиривалентних атомів Карбону сполучатися між собою простим ковалентним зв'язком (C-C) або кратними зв'язками — подвійним (C=C), потрійним (C≡C), а також іншими чинниками. Приклади хімічних і структурних формул1 органічних сполук:

1 Так називають в органічній хімії графічні формули молекул.

Майже всі органічні сполуки складаються з молекул і тому мають невисокі температури плавлення й кипіння; деякі є леткими. Не випадково квіти, фрукти, ягоди, овочі, харчові продукти мають різноманітні запахи.

Значна кількість органічних речовин розчиняється у спирті, ацетоні, гасі, бензині, але не розчиняється у воді (мал. 41). Це зумовлено наявністю в їхніх молекулах неполярних або малополярних ковалентних зв'язків.

Мал. 41. Олія не розчиняється у воді

При нагріванні багато органічних речовин загоряється або розкладається, а деякі — обвуглюються1 (мал. 42).

1 Вугілля, як відомо, складається переважно з атомів Карбону.

Мал. 42. Обвуглення вати (целюлози)

Хімічні реакції за участю органічних речовин відбуваються доволі повільно, тоді як, наприклад, реакції обміну між неорганічними сполуками — лугами, кислотами, солями — миттєво. Склад продуктів реакцій між органічними речовинами часто залежить від умов — температури, каталізаторів, тиску, освітлення.

Органічна хімія. Довгий час вважали, що добути органічні речовини в лабораторії за допомогою хімічних реакцій неможливо. Однак у 1828 р. німецький хімік Ф. Велер довів, що це не так. Він уперше з неорганічної речовини добув органічну речовину — сечовину. Відкриття вченого започаткувало новий етап розвитку хімії. Вилучення органічних сполук із природної сировини перестало бути для хіміків головною метою. Нині вчені синтезують дедалі більше органічних речовин, «невідомих» природі, досліджують їхні властивості, надають рекомендації щодо їх практичного використання.

Галузь хімії, предметом якої є вивчення органічних сполук та їх перетворень, називають органічною хімією.

Застосовуючи досягнення органічної хімії, промисловість випускає нові матеріали, різноманітні полімери і пластмаси, лікарські препарати, засоби захисту рослин, багато інших речовин, які ми використовуємо в нашій діяльності й повсякденному житті (схема 1).

Схема 1

Органічна хімія — людині

Дослідження в галузі органічної хімії сприяють розвитку хімічної технології, харчової та легкої промисловості, медицини. Знання можливостей взаємоперетворень органічних речовин допомагає розкривати таємниці, пов'язані з виникненням та існуванням життя на нашій планеті.

Перед ученими, які працюють у галузі органічної хімії, поставлено чимало практичних завдань. Серед них — пошук методів добування нових органічних сполук, створення на їх основі матеріалів із необхідними властивостями, синтетичних тканин і барвників, ефективних ліків, харчових добавок, розроблення різних технологічних процесів тощо.

Досягнення органічної хімії використовують для вирішення таких важливих екологічних проблем, як очищення водойм (мал. 43), зменшення забруднення повітря викидами промислових підприємств і транспортних засобів, утилізація хімічної зброї, перероблення побутових відходів.

Мал. 43. Наслідки забруднення води нафтою

ВИСНОВКИ

Органічні речовини — це сполуки Карбону. До складу їхніх молекул, крім атомів Карбону, Гідрогену, можуть входити атоми Оксигену, Нітрогену, деяких інших елементів.

Органічні речовини плавляться й киплять за невисоких температур, є леткими, горючими, розчиняються в органічних розчинниках.

Галузь хімії, предметом якої є вивчення органічних сполук та їх перетворень, називають органічною хімією. Вона значною мірою забезпечує прогрес нашої цивілізації, допомагає у здійсненні природоохоронних заходів.

  • 138. Які сполуки називають органічними? Які елементи можуть бути у складі органічних сполук?
  • 139. Чому органічних речовин набагато більше, ніж неорганічних?
  • 140. Серед наведених формул укажіть ті, які належать органічним речовинам: С, CH3NH2, Na2CO3, НСl, CO2, C2H6, C3H7Cl.
  • 141. Порівняйте органічні й неорганічні речовини, записавши їхні характерні особливості в таблицю:

Органічні речовини

Неорганічні речовини

Якісний склад

Будова

Фізичні властивості

...

  • 142. Зобразіть структурні формули молекул органічних сполук із такими хімічними формулами: C2H2, CH3OH, CHCl3, C2H3Br, CH3NH2.
  • 143. Назвіть нові матеріали, поява яких пов'язана, на вашу думку, з досягненнями органічної хімії.
  • 144. Обчисліть масові частки елементів:

а) у мурашиній кислоті НСООН;

б) у метиловому спирті СН3ОН.

  • 145. Яку хімічну формулу має галогеновмісна органічна сполука з відносною молекулярною масою 121, якщо її молекула містить два атоми Хлору і два атоми іншого галогену? Зобразіть структурну формулу молекули сполуки.