Органическая химия, ее познавательное и народнохозяйственное значение

Вещества неорганические и органические. Состав органических веществ, особенности их

Свойств

При изучении неорганических веществ было установлено их многообразие. Действительно, все элементы периодической сис­темы способны к взаимному соединению в самых различных со­четаниях. При этом образуются как простые, так и сложные ве­щества. Для многих простых веществ известны их аллотропные формы существования: углерод — в форме графита и алмаза и т.д. В настоящее время известно около 400 аллотропных видоизмене­ний простых веществ.

Многообразие сложных веществ обусловлено их различным качественным и количественным составом. Например, известно для азота пять форм оксидов: N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₅; для водорода две формы: Н₂О и Н₂О₂ и др. С точки зрения теории строения атома количественный состав неорганических соедине­ний определяется количеством электронов в электронной оболоч­ке атома и количеством протонов и нейтронов в атомном ядре. Так, установлено существование разновидностей атомов хими­ческих элементов, ядра которых при одном и том же заряде обла­дают различной массой. Такие разновидности атомов названы изотопами. Например, для атомов калия известны три изотоп­ные разновидности: ³⁹₁₉K; ⁴⁰₁₉K; ⁴¹₁₉K. Итак, явления аллотропии и изотопии служат формами проявления многообразия неоргани­ческих соединений.

Органических веществ в настоящее время описано около двух миллионов, и ежегодно ученые-химики всего мира синтезируют около 30000 новых веществ, в то время как неорганических ве­ществ насчитывается несколько сотен тысяч. В этой связи возни­кает вопрос: как объяснить такое многообразие органических ве­ществ?

Объясняется это следующим. Так как в состав молекул орга­нических веществ в качестве обязательного элемента входит угле­род, то, очевидно, он и определяет многообразие, свойства и осо­бенности органических веществ. Углерод в периодической системе занимает положение между типичными металлами и неметалла­ми. Как по отношению к кислороду, так и к водороду он одинаково четырехвалентен. Его атомы способны соединяться с атомами большого числа других химических элементов. Кроме того, атомы углерода способны к взаимному соединению с образованием ли­нейных, разветвленных и кольчатых цепочек, например:

При этом углеродные атомы связываются друг с другом с помощью простых (одинарных), двойных и тройных химических связей, например:

Химические связи в молекулах органических соединений преимущественно ковалентные. В состав молекул органических соединений входит водород, связь которого с атомом углерода ковалентна, а также кислород, азот, сера и другие элементы. Атомы водорода, непосредственно связанные с атомом углерода С—Н, менее реакционноспособны, чем связанные с кислородом или азотом: О—Н, N—Н и др. Поэтому химические превращения органических соединений в сравнении с неорганическими проте­кают значительно медленнее.

Углеродистые соединения обильно распространены в окру­жающей нас природе. Они входят в состав растительного и живот­ного мира, а значит, обеспечивают одежду, обувь, топливо, лекар­ство, пищу, красители и др.

Повседневный опыт показывает, что почти все органические вещества, например растительные масла, животные жиры, ткани, древесина, бумага, природные газы и др., не выдерживают повышенных температур и относительно легко разлагаются или

горят, в то время как большинство неорганических веществ не горят, выдерживают высокие температуры без разложения. Таким образом, органические вещества менее прочны, чем неор­ганические.

Однако, несмотря на различие в свойствах органических и неорганических соединений, резкой грани между ними не суще­ствует. Ярким примером является первый в истории органичес­кой химии синтез органических веществ из неорганических.

В 1828 году немецкому химику Ф. Вёлеру удалось искусствен­но получить мочевину. Исходным веществом при этом была неор­ганическая соль — цианид калия, при окислении которого обра­зуется цианат калия:

KCN+О®KOCN

Обменным разложением KOCN с сульфатом аммония получа­ется цианат аммония, который при нагревании превращается в мочевину:

В 1842 г. русский ученый Н. Н. Зинин синтезировал анилин, который получали раньше только из природного красителя. В 1854 г. французский ученый Бертло получил вещество, сходное с жирами, а в 1861 г. выдающийся русский химик А. М. Бутлеров — сахаристое вещество.

Органическая химия, ее познавательное и народнохозяйственное значение

Органическая химия свое название получила в начале XIX века после того, как было установлено, что углеродсодержащие вещества являются составной частью растительных и животных организмов.

Углеродистые соединения занимают особо важное место в по­строении и жизнедеятельности растительных и животных орга­низмов. Так, к органическим соединениям относятся, например, белки, с которыми связан обмен веществ.

В древности занимались переработкой природных органичес­ких веществ: животных шкур в кожу, из растительных волокон получали ткани, из растений добывали дубильные, лекарствен­ные и красящие вещества, из сахарной свеклы выделяли сахар, природный каучук превращали в резину, из древесины добывали скипидар и много других полезных веществ.

Со второй половины XX века в качестве сырья для органичес­кой промышленности стали использовать каменный уголь, точ­нее, продукты сухой перегонки угля. Это основное сырье для со­здания на их основе промышленности органического синтеза.

Переработкой органических веществ заняты многие отрасли промышленности: нефтяная и газовая, нефте- и коксохимичес­кая, текстильная, кожевенная, сахарная, пищевая, фармацевтическая, лакокрасочная.

В настоящее время получило развитие производство синтети­ческих высокомолекулярных соединений — полимеров.