Organiskās vielas. Viss par organisko vielu

ORGANISKĀ ĶĪMIJA

Mācību grāmata specialitāšu studentiem 271200 “Speciāliem mērķiem paredzētu pārtikas produktu un sabiedriskās ēdināšanas tehnoloģija”, 351100 “Preču izpēte un preču ekspertīze”

Ievads

Organisko vielu izmantošanu cilvēkiem un to ieguvi no dabīgiem avotiem jau kopš seniem laikiem noteica praktiskas vajadzības.

Kā īpaša zinātnes nozare organiskā ķīmija radās 19. gadsimta sākumā un šobrīd ir sasniegusi diezgan augstu augsts līmenis attīstību. No milzīgā daudzuma ķīmisko savienojumu lielākā daļa (vairāk nekā 5 miljoni) satur oglekli, un gandrīz visas no tām ir organiskas vielas. Lielākā daļa organisko savienojumu ir vielas, kas iegūtas, izmantojot jaunas zinātniskas metodes. Dabiskie savienojumi mūsdienās ir pietiekami pētītas vielas un atrod jaunas pielietojuma jomas cilvēka dzīvības uzturēšanā.

Pašlaik praktiski nav nekādas nozares tautsaimniecība, kas nav saistīts ar organisko ķīmiju: medicīna, farmakoloģija, elektroniskās tehnoloģijas, aviācija un kosmoss, vieglā un pārtikas rūpniecība, lauksaimniecība u.c.

Dabisko organisko vielu, piemēram, tauku, ogļhidrātu, olbaltumvielu, vitamīnu, fermentu un citu, padziļināta izpēte ir pavērusi iespēju traucēt vielmaiņas procesus, piedāvāt sabalansētu uzturu un regulēt fizioloģiskos procesus. Mūsdienu organiskā ķīmija, pateicoties ieskatam pārtikas produktu uzglabāšanas un pārstrādes laikā notiekošo reakciju mehānismos, ir ļāvusi tās kontrolēt.

Organiskās vielas ir atradušas pielietojumu vairumā patēriņa preču ražošanā, tehnoloģijās, krāsvielu, kultūrpreču, smaržu ražošanā, tekstilrūpniecībā u.c.

Organiskā ķīmija ir svarīga teorētiskā bāze bioķīmijas, fizioloģijas, pārtikas tehnoloģiju, preču zinātnes u.c.

Organisko savienojumu klasifikācija

Visi organiskie savienojumi ir sadalīti pēc oglekļa skeleta struktūras:

1. Acikliskie (alifātiskie) savienojumi, ar atvērtu oglekļa ķēdi, gan taisnu, gan sazarotu.

2-metilbutāns

stearīnskābe

2. Karbocikliskie savienojumi- tie ir savienojumi, kas satur oglekļa atomu gredzenus. Tie ir sadalīti alicikliskajos un aromātiskajos.

Alicikliskie savienojumi ietver savienojumus ar ciklisku struktūru, kam nav aromātisku īpašību.

ciklopentāns

Aromātiskās vielas ietver vielas, kuru molekulā ir benzola gredzens, piemēram:
toluols

3. Heterocikliskie savienojumi– vielas, kas satur ciklus, kas sastāv no oglekļa atomiem un heteroatomiem, piemēram:

furāns piridīns

Katras sadaļas savienojumi savukārt ir sadalīti klasēs, kas ir ogļūdeņražu atvasinājumi, to molekulās ūdeņraža atomi ir aizstāti ar dažādām funkcionālām grupām:

halogēna atvasinājumi CH 3 –Cl; spirti CH 3 –OH; nitroatvasinājumi CH 3 –CH 2 –NO 2; amīni CH3 –CH2 –NH2; sulfonskābes CH 3 –CH 2 –SO 3 H; aldehīdi CH 3 –HC=O; karbonskābes
un citi.

Funkcionālās grupas nosaka ķīmiskās īpašības organiskie savienojumi.

Atkarībā no ogļūdeņražu radikāļu skaita, kas saistīti ar konkrētu oglekļa atomu, to sauc par primāro, sekundāro, terciāro un ceturtējo.

Organisko savienojumu klases

Izomērisms

Izomērisms- tā ir parādība, kad vielas, kurām ir vienādas kvantitatīvās un augstas kvalitātes kompozīcija, atšķiras pēc struktūras, fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām.

Izomērijas veidi:

1. Strukturālā izomērija:

a) Oglekļa skeleta izomērisms.

2-metilpropāns (izobutāns)

b) Divkāršās (trīskāršās) saites pozīcijas izomērija.

1-butēns 2-butēns

c) Funkcionālās grupas pozīcijas izomērisms.

1-propanols 2-propanols

2. Stereoizomerisms (telpiskā):

a) Ģeometriski: cis-, trans-izomerisms. To izraisa atšķirīgs aizvietotāju telpiskais izvietojums attiecībā pret dubultsaites plakni; rodas rotācijas trūkuma dēļ ap dubultsaiti.

cisbutēns-2-transbutēns-2

b) Optiskā jeb spoguļizomērija ir telpiskās izomērijas (stereoizomērijas) veids, atkarībā no molekulas asimetrijas, t.i. no četru dažādu atomu vai atomu grupu telpiskā izvietojuma ap asimetrisku oglekļa atomu. Optiskie izomēri (stereoizomēri) ir saistīti viens ar otru tāpat kā objekts ar tā spoguļattēlu. Šādus optiskos izomērus sauc par antipodiem, un to maisījumus vienādos daudzumos no abiem sauc par racēmiskajiem maisījumiem. Šajā gadījumā tās ir optiski neaktīvas vielas, jo katrs no izomēriem griež gaismas polarizācijas plakni pretējā virzienā. Pienskābei ir 2 antipodi, kuru skaitu nosaka pēc formulas 2 n = izomēru skaits, kur n ir asimetrisko oglekļa atomu skaits.

Daudzi organisko vielu(hidroksiskābes) ir optiski aktīvas vielas. Katrai optiski aktīvajai vielai ir sava specifiskā polarizētās gaismas rotācija.

Vielu optiskās aktivitātes fakts attiecas uz visām organiskajām vielām, kas satur asimetriskus oglekļa atomus (hidroksiskābes, ogļhidrātus, aminoskābes utt.).

Video pamācība:

Lekcija: Organisko vielu klasifikācija. Organisko vielu nomenklatūra (triviāla un starptautiska)

Organisko vielu klasifikācija

Organisko vielu klasifikācija ir balstīta uz teoriju A.M. Butlerovs. Tabulā parādīta organisko vielu klasifikācija atkarībā no oglekļa ķēdes struktūras veida, t.i. pēc oglekļa skeleta veida:

Acikliskie savienojumi- tās ir organiskas vielas, kuru molekulās oglekļa atomi ir saistīti viens ar otru taisnās un arī sazarotās atvērtās ķēdēs.

Piemēram, etāns ir aciklisks:

vai acetilēns:

Citādi šādus savienojumus sauc par alifātiskajiem jeb taukainajiem savienojumiem, jo ​​pirmie šīs organisko vielu sērijas savienojumi tika iegūti no augu vai dzīvnieku taukiem. Acikliskie savienojumi ietver:

Ierobežojums (vai piesātināts) - šie savienojumi oglekļa karkasā satur vienu kovalentu nepolāru oglekļa-oglekļa C-C un vāji polāru S-N savienojumi, Šis alkāni.

Alkānu vispārējā molekulārā formula ir C n H 2n+2, kur n ir oglekļa atomu skaits ogļūdeņraža molekulā. Tie ietver atvērtas ķēdes, kā arī slēgtus (cikliskos) ogļūdeņražus. Visiem alkānos esošajiem oglekļa atomiem ir sp 3 - hibridizācija. Atcerieties šādus alkānus:

Metāns - CH 4

Etāns - C2H6: CH3-CH3

Propāns - C3H8: CH3-CH2-CH3

Butāns - C4H10: CH3-(CH2)2-CH3

Pentāns - C5H12: CH3-(CH2)3-CH3

Heksāns - C6H14: CH3-(CH2)4-CH3

Heptāns - C7H16: CH3-(CH2)5-CH3

Oktānskaitlis - C8H18: CH3-(CH2)6-CH3

Nonāns - C9H20: CH3-(CH2)7-CH3

Dekāns — C10H22: CH3-(CH2)8-CH3

Nepiesātināts (vai nepiesātināts) - satur vairākas - dubultās (C=C) vai trīskāršās (C≡C) saites, tie ir alkēni, alkīni un alkadiēni:

1) Alkens- satur vienu oglekļa-oglekļa saiti, kas ir dubultā C=C. Vispārējā formula - CnH2n.Šajos savienojumos esošajiem oglekļa atomiem ir sp 2 - hibridizācija. C=C saitei ir π saite un σ saite, tāpēc alkēni ir reaktīvāki nekā alkāni. Atcerieties šādus alkēnus:

Etēns (etilēns) - C2H4: CH2=CH2

Propēns (propilēns) — C3H6: CH2 = CH-CH3

Butēns - C4H8: butēns-1 CH3-CH2-CH=CH, butēns-2-CH3-CH=CH-CH3, izobutēns [CH3]2C=CH2

Penten - C 5 H 10: 1-pentēns CH 3 - CH 2 - CH 2 -CH=CH 2, 2-pentēns C 2 H 5 CH= CHCH 3

Heksēns - C6H12: 1-heksēns CH2 =CH-CH2-CH2-CH2-CH3, cis - heksēns-2-CH3-CH=CH-CH2-CH2-CH3 un citi izomēri.

Heptēns - C7H14: 1-heptēns CH2 =CH-CH2-CH-CH2-CH2-CH3, 2-heptēns CH3-CH=CH-CH2-CH2-CH2-CH3 utt.

Oktēns - C8H16: 1-oktēns CH2 =CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3, 2-oktēns CH3-CH=CH-CH2-CH2-CH 2-CH2-CH3 utt.

Nonenēns - C9H18: 3-nonēns CH3-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3, 5-nonēns CH3-CH2-CH2-CH2- CH=CH-CH2-CH2-CH3 utt.

Decēns - C 10 H 20: 2-decēns CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH=CH-CH 3 utt.

Kā jūs pamanījāt, alkēnu nosaukumi ir līdzīgi alkānu nosaukumiem, ar atšķirību piedēklī. Alkānu nosaukumiem ir sufikss -ane, bet alkēnu nosaukumiem ir sufikss -ene. Turklāt starp uzskaitītajiem alkēniem nav metēna. Atcerieties, ka metāns neeksistē, jo metānam ir tikai viens ogleklis. Un alkēnu veidošanai ir nepieciešama dubultsaišu veidošanās.

Divkāršās saites atrašanās vietu norāda ar skaitli, piemēram, 1-butēns: CH 2 =CH–CH 2 –CH 3 vai 1-heksēns: CH 3 –CH 2 –CH 2 –CH 2 –CH=CH 2 . Lūdzu, ņemiet vērā šo noteikumu: ogļūdeņražu ķēžu numerācija jāveic tā, lai dubultās saites būtu vismazākajā skaitā, piemēram, 2-heksēns:

2) Alkins– molekulas satur vienu trīskāršo C≡C saiti. Vispārējā formula - CnH2n-2. IN alkīnu nosaukumi sufiksu -an aizstāj ar -in. Piemēram, 3-heptīns: CH3 –CH2 –CH2 –C≡C–CH2 –CH3. Etīnam HC≡CH ir iespējams arī triviālais nosaukums acetilēns. Trīskāršās saites pozīcija tiek norādīta tāpat kā iepriekšējā gadījumā ar alkēniem. Ja savienojumā ir vairāk nekā viena trīskāršā saite, tad nosaukumam pievieno sufiksu -diyne vai -triyne. Ja savienojums satur gan dubultās, gan trīskāršās saites, tad to numerāciju nosaka dubultsaite, tāpēc tās vispirms sauc par dubultsaiti, pēc tam par trīskāršām saitēm. Piemēram, heksadiēns-1,3-in-5: CH 2 =CH–CH2 =CH2 –C≡CH.

3) Alcadienes – molekulas satur divas dubultās C=C saites. Vispārējā formula - CnH2n-2,tāds pats kā alkīniem. Alkīni un alkadiēni pieder pie starpklases izomēriem.Piemēram, 1,3-butadiēns vai divinilgrupa C4H6: CH2=CH-CH=CH2.

Cikliskie savienojumi-Šo organisko vielu, kuras molekulas satur trīs vai vairāk atomus, kas savienoti slēgtā gredzenā, veidojot ciklus.

Piesātinātos cikliskos ogļūdeņražus sauc par cikloalkāniem. Par tiem vispārējā formula - CnH 2n. Molekulas satur slēgtu ķēdi vai gredzenus. Piemēram, ciklopropāns (C 3 H 6):

un ciklobutāns (C 4 H 8):

Atkarībā no tā, kuri atomi veidoja ciklus, šis tips savienojumus iedala karbocikliskajos un heterocikliskajos.

Karbociklisks , ko citādi sauc par homocikliskiem, ciklos satur tikai oglekļa atomus. Savukārt tos iedala alifātiskajos un aromātiskajos.

Alicikliskie (alifātiskie) savienojumi atšķiras ar to, ka oglekļa atomus var savienot viens ar otru taisnās, sazarotās ķēdēs vai gredzenos, izmantojot vienas, dubultās vai trīskāršās saites.

Tipisks alifātisks savienojums ir cikloheksēns:

Aromātiskie savienojumi savu nosaukumu ieguva vielas aromātiskās smaržas dēļ. Citādi sauc par arēnām. Tie atšķiras ar benzola gredzena klātbūtni savienojumā:

Sastāvā var būt vairāki šādi gredzeni. Piemēram, naftalīns:

Arī šī grupa savienojumi satur aromātisku sistēmu, kas raksturo savienojuma augsto stabilitāti un stabilitāti. Aromātiskā sistēma gredzenā satur 4n+2 elektronus (kur n = 0, 1, 2, ...). Šai organisko vielu grupai ir tendence iziet aizvietošanas reakcijas, nevis pievienošanas reakcijas.

Aromātiskajiem savienojumiem var būt funkcionāla grupa, kas pievienota tieši gredzenam. Piemēram, toluols:

Heterocikliskie savienojumi ogļūdeņraža ciklā vienmēr satur vienu vai vairākus heteroatomus, kas ir skābekļa, slāpekļa vai sēra atomi. Ja ir pieci heteroatomi, tad savienojumus sauc par pieclocekļiem, ja seši, tad par sešlocekļiem. Heterocikliskā savienojuma piemērs ir piridīns:

Ogļūdeņražu atvasinājumu klasifikācija

Citas organiskās vielas tiek uzskatītas tikai par ogļūdeņražu atvasinājumiem, kas veidojas, kad ogļūdeņražu molekulās tiek ievadītas funkcionālās grupas, kas ietver citus ķīmiskos elementus. Savienojumu formulu ar vienu funkcionālo grupu var uzrakstīt kā R-X. Kur R ir ogļūdeņraža radikālis (ogļūdeņraža molekulas fragments bez viena vai vairākiem ūdeņraža atomiem; X ir funkcionāla grupa. Pamatojoties uz funkcionālo grupu klātbūtni, ogļūdeņražus iedala:

Halogēna atvasinājumi - spriežot pēc nosaukuma, ir skaidrs, ka šajos savienojumos ūdeņraža atomi ir aizstāti ar kāda halogēna atomiem.

Alkoholi un fenoli. Spirtos ūdeņraža atomi tiek aizstāti ar hidroksilgrupu -OH. Pēc šādu grupu skaita spirtus iedala vienvērtīgos un daudzatomiskajos, tostarp divatomiskajos, trīsatomiskajos utt.

Vienvērtīgo spirtu formula: CnH2n+1OH vai CnH2n+2O.

Formula daudzvērtīgie spirti: C n H 2n +2O x; x ir spirta atomitāte.

Alkoholi var būt arī aromātiski. Vienvērtīgo aromātisko spirtu formula: CnH2n-6O.

Jāatceras, ka aromātisko ogļūdeņražu atvasinājumi, kuros viens/vairāki ūdeņraža atomi ir aizstāti ar hidroksilgrupām, nepieder pie spirtiem. Šis tips pieder pie fenolu klases. Iemesls, kāpēc fenoli netiek klasificēti kā spirti, ir to specifisko ķīmisko īpašību dēļ. Vienvērtīgie fenoli ir izomēri līdz vienvērtīgajiem aromātiskajiem spirtiem. Tas ir, tiem ir arī vispārīga molekulārā formula CnH2n-6O.

Amīni- amonjaka atvasinājumi, kuros viens, divi vai trīs ūdeņraža atomi ir aizstāti ar ogļūdeņraža radikāli. Amīni, kuros tikai viens ūdeņraža atoms ir aizstāts ar ogļūdeņraža radikāli, tas ir, kam ir vispārējā formula R-NH 2 , sauc par primārajiem amīniem. Amīnus, kuros divi ūdeņraža atomi ir aizstāti ar ogļūdeņražu radikāļiem, sauc par sekundāriem. Viņu formula ir R-NH-R'. Jāatceras, ka radikāļi R un R’ var būt vienādi vai atšķirīgi. Ja visi trīs amonjaka molekulas ūdeņraža atomi tiek aizstāti ar ogļūdeņraža radikāli, tad amīni ir terciāri. Šajā gadījumā R, R’, R’’ var būt pilnīgi identiski vai atšķirīgi. Primāro, sekundāro un terciāro piesātināto amīnu vispārējā formula ir CnH2n+3N. Aromātiskajiem amīniem ar vienu nepiesātinātu aizvietotāju ir formula CnH2n-5N.

Aldehīdi un ketoni. Aldehīdos primārajā oglekļa atomā divi ūdeņraža atomi tiek aizstāti ar vienu skābekļa atomu. Tas ir, to struktūra satur aldehīdu grupu - CH=O. Vispārējā formula - R-CH=O. Ketonos pie sekundārā oglekļa atoma divi ūdeņraža atomi tiek aizstāti ar skābekļa atomu. Tas ir, tie ir savienojumi, kuru struktūra satur karbonilgrupu –C(O)-. Vispārējā ketonu formula: R-C(O)-R'. Šajā gadījumā radikāļi R, R’ var būt vienādi vai atšķirīgi. Aldehīdi un ketoni pēc struktūras ir diezgan līdzīgi, taču tos joprojām izšķir kā klases, jo tiem ir būtiskas atšķirības ķīmiskajās īpašībās. Piesātināto ketonu un aldehīdu vispārējā formula ir: CnH2nO.

Karbonskābes satur karboksilgrupu –COOH. Ja skābe satur divas karboksilgrupas, skābi sauc par dikarbonskābi. Piesātinātajām monokarbonskābēm (ar vienu -COOH grupu) ir vispārīgā formula - CnH2nO 2 . Aromātiskajām monokarbonskābēm ir vispārīgā formula CnH2n-8O 2 .

Ēteri– organiskie savienojumi, kuros divi ogļūdeņraža radikāļi ir netieši saistīti caur skābekļa atomu. Tas ir, viņiem ir šāda formula: R-O-R'. Šajā gadījumā radikāļi R un R’ var būt vienādi vai atšķirīgi. Ierobežojošo ēteru formula - CnH2n+1OH vai C n H 2n +2O.

Esteri– savienojumu klase uz organisko karbonskābju bāzes, kurā ūdeņraža atoms hidroksilgrupā ir aizstāts ar ogļūdeņraža radikāli R.

Nitro savienojumi – ogļūdeņražu atvasinājumi, kuros viens vai vairāki ūdeņraža atomi ir aizstāti ar nitrogrupu –NO 2. Piesātinātiem nitro savienojumiem ar vienu nitrogrupu ir formula C n H 2n +1NO 2 .

Aminoskābes to struktūrā vienlaikus ir divas funkcionālās grupas - amino NH 2 un karboksilgrupa - COOH. Piemēram: NH 2 -CH 2 -COOH. Piesātinātās aminoskābes ar vienu karboksilgrupu un vienu aminogrupu ir izomēras attiecīgajiem piesātinātajiem nitro savienojumiem, tas ir, tām ir vispārīgā formula C n H 2n +1NO 2 .

Organisko savienojumu nomenklatūra

Savienojumu nomenklatūra ir sadalīta 2 veidos:

triviāls un

sistemātiski.

Triviāls vēsturiski ir pirmā nomenklatūra, kas radās pašā organiskās ķīmijas attīstības sākumā. Vielu nosaukumiem bija asociatīvs raksturs, piemēram, skābeņskābe, urīnviela, indigo.

Sistemātiskas, t.i. Starptautiskā nomenklatūra sākās 1892. gadā. Tad tika aizsākta Ženēvas nomenklatūra, kuru no 1947. gada līdz pat mūsdienām turpina IUPAC (IUPAC – starptautiskā vienotā ķīmiskā nomenklatūra). Saskaņā ar sistemātisko nomenklatūru organisko savienojumu nosaukumus veido sakne, kas norāda galvenās ķēdes garumu, t.i. oglekļa atomi, kas savienoti nesazarotā ķēdē, kā arī prefiksi un sufiksi, kas norāda uz aizvietotāju, funkcionālo grupu un vairāku saišu klātbūtni un atrašanās vietu.

Zināms, ka organisko vielu īpašības nosaka to sastāvs un ķīmiskā struktūra. Tāpēc nav pārsteidzoši, ka organisko savienojumu klasifikācijas pamatā ir struktūras teorija - L. M. Butlerova teorija. Organiskās vielas klasificē pēc atomu klātbūtnes un savienojuma secības to molekulās. Organiskās vielas molekulas izturīgākā un vismazāk mainīgā daļa ir tās skelets – oglekļa atomu ķēde. Atkarībā no oglekļa atomu savienojuma secības šajā ķēdē vielas tiek iedalītas acikliskajās, kas nesatur slēgtas oglekļa atomu ķēdes molekulās, un karbocikliskajās, kas satur šādas ķēdes (ciklus) molekulās.
Papildus oglekļa un ūdeņraža atomiem organisko vielu molekulās var būt arī citu vielu atomi ķīmiskie elementi. Vielas, kuru molekulās šie tā sauktie heteroatomi ir iekļauti slēgtā ķēdē, tiek klasificētas kā heterocikliskie savienojumi.
Heteroatomi (skābeklis, slāpeklis u.c.) var būt daļa no molekulām un acikliskiem savienojumiem, veidojot tajos funkcionālās grupas, piemēram, hidroksilgrupu - OH, karbonilgrupu, karboksilgrupu, aminogrupu -NH2.
Funkcionālā grupa- atomu grupa, kas nosaka vielas raksturīgākās ķīmiskās īpašības un tās piederību noteiktai savienojumu klasei.

Ogļūdeņraži- Tie ir savienojumi, kas sastāv tikai no ūdeņraža un oglekļa atomiem.

Atkarībā no oglekļa ķēdes struktūras organiskos savienojumus iedala atvērtās ķēdes savienojumos - aciklisks (alifātisks) un ciklisks- ar slēgtu atomu ķēdi.

Cikliskie ir sadalīti divās grupās: karbocikliskie savienojumi(ciklus veido tikai oglekļa atomi) un heterociklisks(ciklos ietilpst arī citi atomi, piemēram, skābeklis, slāpeklis, sērs).

Savukārt karbocikliskie savienojumi ietver divas savienojumu sērijas: aliciklisks un aromātisks.

Aromātiskajiem savienojumiem, kuru pamatā ir molekulārā struktūra, ir plakani oglekli saturoši gredzeni ar īpašu slēgta sistēma p-elektroni, kas veido kopīgu π-sistēmu (vienu π-elektronu mākoni). Aromātiskums ir raksturīgs arī daudziem heterocikliskiem savienojumiem.

Visi pārējie karbocikliskie savienojumi pieder alicikliskajai sērijai.

Gan acikliskie (alifātiskie), gan cikliskie ogļūdeņraži var saturēt vairākas (dubultās vai trīskāršās) saites. Šādus ogļūdeņražus sauc par nepiesātinātiem (nepiesātinātiem), atšķirībā no piesātinātajiem (piesātinātajiem), kas satur tikai atsevišķas saites.

Piesātinātie alifātiskie ogļūdeņraži sauca alkāni, tiem ir vispārīgā formula C n H 2 n +2, kur n ir oglekļa atomu skaits. Mūsdienās bieži tiek lietots viņu vecais nosaukums - parafīni.

Kas satur viena dubultsaite, ieguva nosaukumu alkēni. Viņiem ir vispārīgā formula C n H 2 n.

Nepiesātinātie alifātiskie ogļūdeņražiar divām dubultsaitēm sauca alkadiēni

Nepiesātinātie alifātiskie ogļūdeņražiar vienu trīskāršo saiti sauca alkīni. To vispārējā formula ir C n H 2 n - 2.

Piesātinātie alicikliskie ogļūdeņraži - cikloalkāni, to vispārīgā formula ir C n H 2 n.

Īpaša ogļūdeņražu grupa, aromātisks, vai arēnas(ar slēgtu kopējo π-elektronu sistēmu), kas pazīstams no ogļūdeņražu piemēra ar vispārīgo formulu C n H 2 n -6.

Tādējādi, ja to molekulas satur vienu vai lielāks skaitsūdeņraža atomi tiek aizstāti ar citiem atomiem vai atomu grupām (halogēniem, hidroksilgrupām, aminogrupām utt.), veidojas ogļūdeņražu atvasinājumi: halogēna atvasinājumi, skābekli saturoši, slāpekli saturoši un citi organiskie savienojumi.

Halogēna atvasinājumi ogļūdeņražus var uzskatīt par produktiem, kas rodas, aizvietojot vienu vai vairākus ūdeņraža atomus ogļūdeņražos ar halogēna atomiem. Saskaņā ar to var pastāvēt piesātinātie un nepiesātinātie mono-, di-, tri- (vispārējā gadījumā poli-) halogēna atvasinājumi.

Piesātināto ogļūdeņražu monohalogēna atvasinājumu vispārīgā formula:

un sastāvu izsaka ar formulu

C n H 2 n +1 G,

kur R ir piesātinātā ogļūdeņraža (alkāna) atlikums, ogļūdeņraža radikāls (šo apzīmējumu lieto tālāk, apsverot citas organisko vielu klases), G ir halogēna atoms (F, Cl, Br, I).

Alkoholi- ogļūdeņražu atvasinājumi, kuros viens vai vairāki ūdeņraža atomi ir aizstāti ar hidroksilgrupām.

Alkoholus sauc monatomisks, ja tiem ir viena hidroksilgrupa, un ierobežojot, ja tie ir alkānu atvasinājumi.

Piesātināto vienvērtīgo spirtu vispārīgā formula:

un to sastāvu izsaka ar vispārīgo formulu:
C n H 2 n +1 OH vai C n H 2 n +2 O

Ir zināmi daudzvērtīgu spirtu piemēri, tas ir, spirti ar vairākām hidroksilgrupām.

Fenoli- aromātisko ogļūdeņražu atvasinājumi (benzola sērija), kuros viens vai vairāki ūdeņraža atomi benzola gredzenā ir aizstāti ar hidroksilgrupām.

Vienkāršāko pārstāvi ar formulu C 6 H 5 OH sauc par fenolu.

Aldehīdi un ketoni- ogļūdeņražu atvasinājumi, kas satur atomu karbonilgrupu (karbonilgrupu).

Aldehīda molekulās viena karbonilsaite savienojas ar ūdeņraža atomu, otra ar ogļūdeņraža radikāli.

Ketonu gadījumā karbonilgrupa ir saistīta ar diviem (parasti atšķirīgiem) radikāļiem.

Piesātināto aldehīdu un ketonu sastāvu izsaka ar formulu C n H 2l O.

Karbonskābes- ogļūdeņražu atvasinājumi, kas satur karboksilgrupas (-COOH).

Ja skābes molekulā ir viena karboksilgrupa, tad karbonskābe ir vienbāziska. Piesātināto vienbāzisko skābju (R-COOH) vispārīgā formula. To sastāvu izsaka ar formulu C n H 2 n O 2.

Ēteri ir organiskas vielas, kas satur divus ogļūdeņraža radikāļus, kas savienoti ar skābekļa atomu: R-O-R vai R1 -O-R2.

Radikāļi var būt vienādi vai atšķirīgi. Ēteru sastāvu izsaka ar formulu C n H 2 n +2 O

Esteri- savienojumi, kas veidojas, aizvietojot karboksilgrupas ūdeņraža atomu karbonskābēs ar ogļūdeņraža radikāli.

Nitro savienojumi- ogļūdeņražu atvasinājumi, kuros viens vai vairāki ūdeņraža atomi ir aizstāti ar nitrogrupu -NO 2.

Piesātināto mononitro savienojumu vispārīgā formula:

un sastāvu izsaka ar vispārīgo formulu

C n H 2 n +1 NO 2 .

Amīni- savienojumi, kas tiek uzskatīti par amonjaka (NH 3) atvasinājumiem, kuros ūdeņraža atomi ir aizstāti ar ogļūdeņraža radikāļiem.

Atkarībā no radikāļa rakstura amīni var būt alifātisksun aromātisks.

Atkarībā no ūdeņraža atomu skaita, kas aizstāti ar radikāļiem, izšķir:

Primārie amīni ar vispārīgo formulu: R-NNH 2

Sekundārais - ar vispārējo formulu: R1 -NН-R2

Terciārais - ar vispārējo formulu:

Konkrētā gadījumā sekundārajiem un terciārajiem amīniem var būt vienādi radikāļi.

Primāros amīnus var uzskatīt arī par ogļūdeņražu (alkānu) atvasinājumiem, kuros viens ūdeņraža atoms ir aizstāts ar aminogrupu -NH2. Piesātināto primāro amīnu sastāvu izsaka ar formulu C n H 2 n +3 N.

Aminoskābes satur divas funkcionālās grupas, kas savienotas ar ogļūdeņraža radikāli: aminogrupa -NH2 un karboksilgrupa -COOH.

Piesātināto aminoskābju sastāvu, kas satur vienu aminogrupu un vienu karboksilgrupu, izsaka ar formulu C n H 2 n +1 NO 2.

Ir zināmi arī citi svarīgi organiskie savienojumi, kuriem ir vairākas atšķirīgas vai identiskas funkcionālās grupas, garas lineāras ķēdes, kas saistītas ar benzola gredzeniem. Šādos gadījumos nav iespējams stingri noteikt, vai viela pieder noteiktai klasei. Šos savienojumus bieži klasificē īpašās vielu grupās: ogļhidrāti, olbaltumvielas, nukleīnskābes, antibiotikas, alkaloīdi utt.

Organisko savienojumu nosaukšanai tiek izmantotas divas nomenklatūras: racionālie un sistemātiskie (IUPAC) un triviālie nosaukumi.

Nosaukumu sastādīšana pēc IUPAC nomenklatūras

1) Savienojuma nosaukums ir balstīts uz vārda sakni, kas apzīmē piesātinātu ogļūdeņradi ar tādu pašu atomu skaitu kā galvenajā ķēdē.

2) Saknei tiek pievienots sufikss, kas raksturo piesātinājuma pakāpi:

An (galīgais, bez vairākiem savienojumiem);
-lv (dubultsaites klātbūtnē);
-in (trīskāršās saites klātbūtnē).

Ja ir vairākas daudzkārtējas saites, tad sufikss norāda šādu saišu skaitu (-diēns, -triēns utt.), un aiz sufiksa ir jānorāda daudzkārtējās saites pozīcija skaitļos, piemēram:
CH3-CH2-CH=CH2CH3-CH=CH-CH3
butēns-1 butēns-2

CH2=CH–CH=CH2
butadiēns-1,3

Prefiksā tiek ievietotas tādas grupas kā nitro-, halogēni, ogļūdeņražu radikāļi, kas nav iekļauti galvenajā ķēdē. Tie ir uzskaitīti alfabētiskā secībā. Aizvietotāja atrašanās vieta ir norādīta ar skaitli pirms prefiksa.

Nosaukuma piešķiršanas secība ir šāda:

1. Atrodiet garāko C atomu ķēdi.

2. Numurējiet galvenās ķēdes oglekļa atomus secīgi, sākot no atzaram tuvākā gala.

3. Alkāna nosaukums sastāv no sānu radikāļu nosaukumiem, kas sakārtoti alfabēta secībā, norādot pozīciju galvenajā ķēdē, un galvenās ķēdes nosaukumu.

Dažu organisko vielu nomenklatūra (triviāla un starptautiska)

Ir vairākas definīcijas par to, kas ir organiskās vielas un kā tās atšķiras no citas savienojumu grupas - neorganiskām. Viens no visizplatītākajiem skaidrojumiem nāk no nosaukuma "ogļūdeņraži". Patiešām, visu organisko molekulu pamatā ir oglekļa atomu ķēdes, kas saistītas ar ūdeņradi. Ir arī citi elementi, ko sauc par “organogēniem”.

Organiskā ķīmija pirms urīnvielas atklāšanas

Kopš seniem laikiem cilvēki ir lietojuši daudzas dabas vielas un minerālvielas: sēru, zeltu, dzelzs un vara rūdu, galda sāli. Visā zinātnes pastāvēšanas laikā – no seniem laikiem līdz pirmajiem 19. gadsimta puse gadsimtiem – zinātnieki nespēja pierādīt saikni starp dzīvo un nedzīvā daba mikroskopiskās struktūras līmenī (atomi, molekulas). Tika uzskatīts, ka organiskās vielas ir parādā savu izskatu mītiskam dzīvības spēkam - vitālismam. Pastāvēja mīts par iespēju izaudzināt cilvēka “homunculus”. Lai to izdarītu, mucā bija jāieliek dažādi atkritumi un jāgaida noteikts laiks, līdz radīsies dzīvības spēks.

Satriecošu triecienu vitālismam deva Vellera darbs, kurš no neorganiskiem komponentiem sintezēja organisko vielu urīnvielu. Tādējādi tika pierādīts, ka dzīvības spēka nav, daba ir viena, organismus un neorganiskos savienojumus veido vienu un to pašu elementu atomi. Urīnvielas sastāvs bija zināms pirms Vellera darba, pētīt šo savienojumu tajos gados nebija grūti. Ievērojams bija pats fakts, ka tika iegūta vielmaiņai raksturīga viela ārpus dzīvnieka vai cilvēka ķermeņa.

A. M. Butlerova teorija

Krievu ķīmiķu skolas loma organisko vielu izpētes zinātnes attīstībā ir liela. Veseli organiskās sintēzes attīstības laikmeti ir saistīti ar Butlerova, Markovņikova, Zeļinska un Ļebedeva vārdiem. Savienojumu struktūras teorijas pamatlicējs ir A. M. Butlerovs. Slavenais ķīmiķis 19. gadsimta 60. gados skaidroja organisko vielu sastāvu, to struktūras daudzveidības cēloņus un atklāja attiecības, kas pastāv starp vielu sastāvu, struktūru un īpašībām.

Balstoties uz Butlerova secinājumiem, bija iespējams ne tikai sistematizēt zināšanas par jau esošajiem organiskajiem savienojumiem. Kļuva iespējams paredzēt īpašības vēl nav zinātnei zināms vielas, radīt tehnoloģiskās shēmas to ražošanai rūpnieciskos apstākļos. Mūsdienās tiek pilnībā realizētas daudzas vadošo organisko ķīmiķu idejas.

Ogļūdeņražu oksidēšanās rezultātā rodas jaunas organiskās vielas - citu klašu pārstāvji (aldehīdi, ketoni, spirti, karbonskābes). Piemēram, etiķskābes ražošanai izmanto lielu daudzumu acetilēna. Daļu no šī reakcijas produkta pēc tam patērē, lai iegūtu sintētiskās šķiedras. Skābes šķīdums (9% un 6%) ir atrodams katrā mājā - tas ir parasts etiķis. Organisko vielu oksidēšana kalpo par pamatu ļoti daudzu rūpnieciski, lauksaimniecībā un medicīnā nozīmīgu savienojumu ražošanai.

Aromātiskie ogļūdeņraži

Aromātiskums organisko vielu molekulās ir viena vai vairāku benzola kodolu klātbūtne. 6 oglekļa atomu ķēde noslēdzas gredzenā, tajā parādās konjugētā saite, tāpēc šādu ogļūdeņražu īpašības nav līdzīgas citiem ogļūdeņražiem.

Aromātiskajiem ogļūdeņražiem (vai arēniem) ir liela praktiska nozīme. Daudzi no tiem tiek plaši izmantoti: benzols, toluols, ksilols. Tos izmanto kā šķīdinātājus un izejvielas zāļu, krāsvielu, gumijas, gumijas un citu organiskās sintēzes produktu ražošanai.

Skābekli saturoši savienojumi

Liela organisko vielu grupa satur skābekļa atomus. Tie ir daļa no aktīvākās molekulas daļas, tās funkcionālās grupas. Alkoholi satur vienu vai vairākas hidroksilgrupas -OH. Alkoholu piemēri: metanols, etanols, glicerīns. Karbonskābes satur vēl vienu funkcionālu daļiņu - karboksilgrupu (-COOOH).

Citi skābekli saturoši organiskie savienojumi ir aldehīdi un ketoni. Karbonskābes, spirti un aldehīdi lielos daudzumos atrodas dažādos augu orgānos. Tie var būt avoti dabisko produktu (etiķskābes, etilspirts, mentols).

Tauki ir karbonskābju un trīsvērtīgā spirta glicerīna savienojumi. Papildus spirtiem un lineārajām skābēm ir organiski savienojumi ar benzola gredzenu un funkcionālo grupu. Aromātisko spirtu piemēri: fenols, toluols.

Ogļhidrāti

Svarīgākās ķermeņa organiskās vielas, kas veido šūnas, ir olbaltumvielas, fermenti, nukleīnskābes, ogļhidrāti un tauki (lipīdi). Vienkāršie ogļhidrāti – monosaharīdi – ir atrodami šūnās ribozes, dezoksiribozes, fruktozes un glikozes veidā. Pēdējais ogļhidrāts šajā īsajā sarakstā ir galvenā vielmaiņas viela šūnās. Riboze un dezoksiriboze ir ribonukleīnskābes un dezoksiribonukleīnskābju (RNS un DNS) sastāvdaļas.

Glikozes molekulām sadaloties, izdalās dzīvībai nepieciešamā enerģija. Pirmkārt, tas tiek uzglabāts sava veida enerģijas nesēja - adenozīntrifosforskābes (ATP) veidošanās laikā. Šī viela tiek transportēta ar asinīm un nogādāta audos un šūnās. Secīgi izvadot trīs fosforskābes atlikumus no adenozīna, tiek atbrīvota enerģija.

Tauki

Lipīdi ir dzīvo organismu vielas, kurām ir specifiskas īpašības. Tie nešķīst ūdenī un ir hidrofobas daļiņas. Ar šīs šķiras vielām īpaši bagātas ir dažu augu sēklas un augļi, nervu audi, aknas, nieres, dzīvnieku un cilvēku asinis.

Cilvēku un dzīvnieku ādā ir daudz mazu tauku dziedzeru. To izdalītais noslēpums tiek nogādāts ķermeņa virsmā, ieeļļo to, pasargā no mitruma zuduma un mikrobu iekļūšanas. Zemādas tauku slānis pasargā no bojājumiem iekšējie orgāni, kalpo kā rezerves viela.

Vāveres

Olbaltumvielas veido vairāk nekā pusi no visām šūnā esošajām organiskajām vielām atsevišķos audos to saturs sasniedz 80%. Visu veidu olbaltumvielām ir raksturīga liela molekulmasa un primāro, sekundāro, terciāro un ceturkšņu struktūru klātbūtne. Sildot, tie tiek iznīcināti – notiek denaturācija. Primārā struktūra ir milzīga aminoskābju ķēde mikrokosmosam. Īpašu enzīmu ietekmē dzīvnieku un cilvēku gremošanas sistēmā proteīna makromolekula sadalīsies tā sastāvdaļās. Tie nokļūst šūnās, kur notiek organisko vielu sintēze – citas katrai dzīvai radībai raksturīgās olbaltumvielas.

Fermenti un to loma

Reakcijas šūnā notiek ar ātrumu, ko grūti sasniegt rūpnieciskos apstākļos, pateicoties katalizatoriem – fermentiem. Ir fermenti, kas iedarbojas tikai uz olbaltumvielām – lipāzes. Cietes hidrolīze notiek, piedaloties amilāzei. Lipāzes ir nepieciešamas, lai sadalītu taukus to sastāvdaļās. Procesi, kuros iesaistīti fermenti, notiek visos dzīvajos organismos. Ja cilvēka šūnās nav fermentu, tas ietekmē viņa vielmaiņu un vispārējo veselību.

Nukleīnskābes

Vielas, kas pirmo reizi atklātas un izolētas no šūnu kodoliem, veic iedzimtu īpašību pārnešanas funkciju. Galvenais DNS daudzums atrodas hromosomās, un RNS molekulas atrodas citoplazmā. Kad DNS tiek redublēta (dubultojoties), kļūst iespējams pārnest iedzimto informāciju uz dzimumšūnām - gametām. Kad tie saplūst, jaunais organisms saņem ģenētisko materiālu no saviem vecākiem.

Organiskās vielas ir ķīmisks savienojums, kas satur oglekli. Vienīgie izņēmumi ir ogļskābe, karbīdi, karbonāti, cianīdi un oglekļa oksīdi.

Stāsts

Pats termins "organiskās vielas" parādījās zinātnieku ikdienas dzīvē posmā agrīna attīstībaķīmija. Tolaik dominēja vitalistiski pasaules uzskati. Tas bija Aristoteļa un Plīnija tradīciju turpinājums. Šajā periodā eksperti bija aizņemti, sadalot pasauli dzīvajā un nedzīvajā. Turklāt visas vielas bez izņēmuma tika skaidri sadalītas minerālās un organiskās. Tika uzskatīts, ka "dzīvu" vielu savienojumu sintezēšanai ir nepieciešams īpašs "spēks". Tas ir raksturīgs visām dzīvajām būtnēm, un bez tā nevar veidoties organiskie elementi.

Tas ir smieklīgi priekš mūsdienu zinātne apgalvojums valdīja ļoti ilgi, līdz 1828. gadā Frīdrihs Vēlers to eksperimentāli atspēkoja. Viņš varēja iegūt organisko urīnvielu no neorganiskā amonija cianāta. Tas virzīja ķīmiju uz priekšu. Taču vielu dalījums organiskajās un neorganiskajās ir saglabājies tagadnes formā. Tas veido klasifikācijas pamatu. Ir zināmi gandrīz 27 miljoni organisko savienojumu.

Kāpēc ir tik daudz organisko savienojumu?

Organiskās vielas ar dažiem izņēmumiem ir oglekļa savienojums. Tas patiesībā ir ļoti interesants elements. Ogleklis spēj veidot ķēdes no saviem atomiem. Ir ļoti svarīgi, lai savienojums starp tiem būtu stabils.

Turklāt organiskajās vielās esošajam ogleklim piemīt valence - IV. No tā izriet, ka šis elements spēj veidot ne tikai vienkāršās, bet arī dubultās un trīskāršās saites ar citām vielām. Palielinoties to daudzveidībai, ķēde, kas sastāv no atomiem, kļūs īsāka. Tajā pašā laikā savienojuma stabilitāte tikai palielinās.

Ogleklim ir arī iespēja veidot plakanas, lineāras un trīsdimensiju struktūras. Tāpēc dabā ir tik daudz dažādu organisko vielu.

Savienojums

Kā minēts iepriekš, organiskās vielas ir oglekļa savienojumi. Un tas ir ļoti svarīgi. rodas, ja tas ir saistīts ar gandrīz jebkuru periodiskās tabulas elementu. Dabā visbiežāk to sastāvā (papildus ogleklim) ir skābeklis, ūdeņradis, sērs, slāpeklis un fosfors. Pārējie elementi ir daudz retāk sastopami.

Īpašības

Tātad organiskā viela ir oglekļa savienojums. Tomēr tam ir jāatbilst vairākiem svarīgiem kritērijiem. Visām organiskās izcelsmes vielām ir kopīgas īpašības:

1. Atšķirīgā saišu tipoloģija, kas pastāv starp atomiem, noteikti izraisa izomēru parādīšanos. Pirmkārt, tie veidojas, apvienojoties oglekļa molekulām. Izomēri ir dažādas vielas, kurām ir viena molekulmasa un sastāvs, bet dažādas ķīmiskās un fizikālās īpašības. Šo parādību sauc par izomerismu.

2. Vēl viens kritērijs ir homoloģijas fenomens. Tās ir organisko savienojumu sērijas, kurās blakus esošo vielu formula atšķiras no iepriekšējām par vienu CH 2 grupu. Šo svarīgo īpašību izmanto materiālu zinātnē.

Kādas organisko vielu klases pastāv?

Organiskie savienojumi ietver vairākas klases. Tie ir zināmi visiem. lipīdi un ogļhidrāti. Šīs grupas var saukt par bioloģiskajiem polimēriem. Tie ir iesaistīti vielmaiņas procesos šūnu līmenis jebkurā organismā. Šajā grupā ietilpst arī nukleīnskābes. Tātad mēs varam teikt, ka organiskā viela ir tas, ko mēs ēdam katru dienu, no kā mēs esam izgatavoti.

Vāveres

Olbaltumvielas sastāv no strukturālām sastāvdaļām – aminoskābēm. Tie ir viņu monomēri. Olbaltumvielas sauc arī par proteīniem. Ir zināmi aptuveni 200 aminoskābju veidi. Visi no tiem ir atrodami dzīvos organismos. Bet tikai divdesmit no tiem ir olbaltumvielu sastāvdaļas. Tos sauc par pamata. Bet literatūrā var atrast arī mazāk populārus terminus - proteinogēnās un proteīnu veidojošās aminoskābes. Šīs klases organiskās vielas formula satur amīna (-NH 2) un karboksilgrupas (-COOH) sastāvdaļas. Tie ir savienoti viens ar otru ar vienādām oglekļa saitēm.

Olbaltumvielu funkcijas

Olbaltumvielas augu un dzīvnieku ķermenī veic daudzas svarīgas funkcijas. Bet galvenais ir strukturāls. Olbaltumvielas ir galvenās šūnu membrānas sastāvdaļas un šūnu organellu matrica. Mūsu organismā visas artēriju sienas, vēnas un kapilāri, cīpslas un skrimšļi, nagi un mati sastāv galvenokārt no dažādām olbaltumvielām.

Nākamā funkcija ir fermentatīva. Olbaltumvielas darbojas kā fermenti. Tie katalizē plūsmu organismā ķīmiskās reakcijas. Viņi ir atbildīgi par barības sastāvdaļu sadalīšanos gremošanas traktā. Augos fermenti fiksē oglekļa stāvokli fotosintēzes laikā.

Daži transportē organismā dažādas vielas, piemēram, skābekli. Arī organiskās vielas spēj tām pievienoties. Tas darbojas šādi transporta funkcija. Olbaltumvielas satur metālu jonus, taukskābes, hormonus un, protams, oglekļa dioksīds un hemoglobīns. Transports notiek arī starpšūnu līmenī.

Olbaltumvielu savienojumi - imūnglobulīni - ir atbildīgi par aizsargfunkcijas veikšanu. Tās ir asins antivielas. Piemēram, trombīns un fibrinogēns aktīvi piedalās koagulācijas procesā. Tādējādi tie novērš lielu asins zudumu.

Olbaltumvielas ir arī atbildīgas par kontraktilās funkcijas veikšanu. Sakarā ar to, ka miozīna un aktīna protofibrilas pastāvīgi veic slīdošas kustības viena pret otru, muskuļu šķiedras saraujas. Bet līdzīgi procesi notiek arī vienšūnu organismos. Baktēriju flagellas kustība ir tieši saistīta arī ar mikrotubulu slīdēšanu, kam pēc būtības ir proteīns.

Organisko vielu oksidēšanās rezultātā izdalās liels enerģijas daudzums. Bet, kā likums, olbaltumvielas enerģijas vajadzībām tiek tērētas ļoti reti. Tas notiek, kad visas rezerves ir izsmeltas. Vislabāk šim nolūkam ir piemēroti lipīdi un ogļhidrāti. Tāpēc olbaltumvielas var veikt enerģētisko funkciju, bet tikai noteiktos apstākļos.

Lipīdi

Organiskā viela ir arī taukiem līdzīgs savienojums. Lipīdi pieder pie vienkāršākajām bioloģiskajām molekulām. Tie nešķīst ūdenī, bet sadalās nepolāros šķīdumos, piemēram, benzīnā, ēterī un hloroformā. Tie ir daļa no visām dzīvajām šūnām. Ķīmiski lipīdi ir spirti un karbonskābes. Slavenākie no tiem ir tauki. Dzīvnieku un augu organismā šīs vielas veic daudzas svarīgas funkcijas. Daudzus lipīdus izmanto medicīnā un rūpniecībā.

Lipīdu funkcijas

Tie ir organiski ķīmiskās vielas kopā ar olbaltumvielām šūnās tie veido bioloģiskās membrānas. Bet to galvenā funkcija ir enerģija. Kad tauku molekulas tiek oksidētas, tiek atbrīvots milzīgs enerģijas daudzums. Tas iet uz ATP veidošanos šūnās. Lipīdu veidā organismā var uzkrāties ievērojams daudzums enerģijas rezervju. Dažreiz to ir pat vairāk, nekā nepieciešams normālām dzīves aktivitātēm. Ar patoloģiskām metabolisma izmaiņām ir vairāk “tauku” šūnu. Lai gan godīgi jāatzīmē, ka šādas pārmērīgas rezerves ir vienkārši nepieciešamas dzīvnieku un augu pārziemošanai. Daudzi cilvēki uzskata, ka aukstajā sezonā koki un krūmi barojas ar augsni. Patiesībā viņi iztērē eļļas un tauku rezerves, ko viņi ieguva vasarā.

Cilvēka un dzīvnieku organismā var darboties arī tauki aizsardzības funkcija. Tie tiek nogulsnēti zemādas audos un ap orgāniem, piemēram, nierēm un zarnām. Tādējādi tie kalpo kā laba aizsardzība pret mehāniski bojājumi, tas ir, sitieni.

Turklāt taukiem ir zems siltumvadītspējas līmenis, kas palīdz saglabāt siltumu. Tas ir ļoti svarīgi, jo īpaši aukstā klimatā. Jūras dzīvniekiem zemādas tauku slānis arī veicina labu peldspēju. Bet putniem lipīdi pilda arī ūdeni atgrūdošas un eļļojošas funkcijas. Vasks pārklāj viņu spalvas un padara tās elastīgākas. Dažiem augu veidiem ir vienāds pārklājums uz lapām.

Ogļhidrāti

Organiskās vielas C n (H 2 O) m formula norāda, ka savienojums pieder pie ogļhidrātu klases. Šo molekulu nosaukums norāda uz to, ka tās satur skābekli un ūdeņradi tādā pašā daudzumā kā ūdens. Papildus šiem ķīmiskajiem elementiem savienojumi var saturēt, piemēram, slāpekli.

Ogļhidrāti šūnā ir galvenā organisko savienojumu grupa. Tie ir primārie produkti, kas ir arī citu vielu, piemēram, spirtu, organisko skābju un aminoskābju, sintēzes produkti. Ogļhidrāti ir atrodami arī dzīvnieku un sēnīšu šūnās. Tie ir atrodami arī starp galvenajām baktēriju un vienšūņu sastāvdaļām. Tādējādi dzīvnieku šūnā to ir no 1 līdz 2%, un augu šūnā to daudzums var sasniegt 90%.

Mūsdienās ir tikai trīs ogļhidrātu grupas:

Vienkāršie cukuri (monosaharīdi);

Oligosaharīdi, kas sastāv no vairākām virknē savienotām vienkāršu cukuru molekulām;

Polisaharīdi, tie satur vairāk nekā 10 monosaharīdu un to atvasinājumu molekulas.

Ogļhidrātu funkcijas

Visas organiskās vielas šūnā veic noteiktas funkcijas. Piemēram, glikoze ir galvenais enerģijas avots. Tas tiek sadalīts šūnās, kas notiek šūnu elpošanas laikā. Glikogēns un ciete veido galvenās enerģijas rezerves, pirmā dzīvniekos un otrā augos.

Ogļhidrāti veic arī strukturālu funkciju. Celuloze ir augu šūnu sieniņu galvenā sastāvdaļa. Un posmkājiem hitīns veic to pašu funkciju. Tas ir atrodams arī augstāko sēņu šūnās. Ja kā piemēru ņemam oligosaharīdus, tie ir daļa no citoplazmas membrānas – glikolipīdu un glikoproteīnu veidā. Arī šūnās bieži tiek konstatēts glikokalikss. Sintēzē nukleīnskābes ir iesaistītas pentozes. Kad ir iekļauts DNS, un riboze ir iekļauta RNS. Šīs sastāvdaļas ir atrodamas arī koenzīmos, piemēram, FAD, NADP un NAD.

Ogļhidrāti spēj veikt arī aizsargfunkciju organismā. Dzīvniekiem viela heparīns aktīvi novērš ātru asins recēšanu. Tas veidojas audu bojājumu laikā un bloķē asins recekļu veidošanos asinsvados. Heparīns lielos daudzumos ir atrodams tuklo šūnās granulās.

Nukleīnskābes

Olbaltumvielas, ogļhidrāti un lipīdi nav visas zināmās organisko vielu klases. Ķīmija ietver arī nukleīnskābes. Tie ir fosforu saturoši biopolimēri. Tie, kas atrodas visu dzīvo būtņu šūnas kodolā un citoplazmā, nodrošina ģenētisko datu pārraidi un uzglabāšanu. Šīs vielas tika atklātas, pateicoties bioķīmiķim F. Mišeram, kurš pētīja laša spermu. Tas bija "nejaušs" atklājums. Nedaudz vēlāk RNS un DNS tika atklātas visos augu un dzīvnieku organismos. Nukleīnskābes tika izolētas arī sēnīšu un baktēriju, kā arī vīrusu šūnās.

Kopumā dabā konstatētas divu veidu nukleīnskābes - ribonukleīnskābes (RNS) un dezoksiribonukleīnskābes (DNS). Atšķirība ir skaidra no nosaukuma. dezoksiriboze ir piecu oglekļa cukurs. Un riboze ir atrodama RNS molekulā.

Pētīt nukleīnskābes organiskā ķīmija. Tēmas pētījumiem diktē arī medicīna. DNS kodi slēpj daudzas ģenētiskas slimības, kuras zinātniekiem vēl ir jāatklāj.