Szerves vegyületek , szerves anyagok [1] [2] - a vegyszerek egy osztálya, amely szinte az összes kémiai vegyületet egyesíti, beleértve a más kémiai elemek atomjaihoz kapcsolódó szénatomokat. A szerves kémiában tanulmányozzák őket , és fejlődésének kezdeti szakaszában csak a növényi és állati eredetű szénvegyületeket minősítették szervesnek . Ezen történelmi okok miatt számos széntartalmú vegyületet, például szén-monoxidot , szén-dioxidot , hidrogén-cianidot , szén-diszulfidot , fém-karbonilokat , karbonátokat , cianidokat , rodanidokat hagyományosan nem szervesnek, hanem szervetlennek tekintik. . Hagyományosan feltételezhetjük, hogy a szerves vegyületek szerkezeti prototípusai a szénhidrogének [2] . A szerves vegyületek a szénnel (C) együtt leggyakrabban (külön vagy különféle kombinációkban) tartalmaznak hidrogént (H), oxigént (O), nitrogént (N), sokkal ritkábban ként (S), foszfort (P), halogéneket . ( F , Cl , Br , I ), bór (B) és néhány fém [3] .
A szerves vegyületek sokkal ritkábban fordulnak elő a földkéregben, mint a szervetlenek , de nagy jelentőséggel bírnak, mivel kulcsfontosságú anyagok a Földön ismert összes életforma életében . Számos szerves vegyület (például a talajban található) részt vesz a fő biogeokémiai körfolyamatokban ( szénciklus , nitrogénciklus ), a bioszféra-folyamatok kiindulási anyagai ( Krebs-ciklus ) és termékei ( fotoszintézis ), amelyek térfogatát becsülik. [4] 380 milliárd tonna. Számos szerves vegyület egyik fő építőeleme (többek között szénforrásként is) a kőolajpárlatok [5] .
A szerves anyagok elnevezés a kémia fejlődésének korai szakaszában jelent meg a vitalista nézetek uralkodása idején , amely folytatta Arisztotelész és Idősebb Plinius hagyományát, amely szerint a világot élőre és élettelenre osztották fel. 1807-ben Jakob Berzelius svéd kémikus javasolta, hogy az organizmusokból nyert anyagokat nevezzék szervesnek, az ezeket vizsgáló tudományt pedig szerves kémiának. Úgy tartották, hogy a szerves anyagok szintéziséhez speciális „életerő” ( lat. vis vitalis ), amely csak az élőlényekben rejlik, szükséges, ezért a szerves anyagok szintézise szervetlenekből lehetetlen. Ezt az elképzelést Friedrich Wöhler , Berzelius tanítványa cáfolta meg 1829-ben azzal, hogy az "ásványi" ammónium-cianátból "szerves" karbamidot állított elő , de az anyagok szervesre és szervetlenre való felosztását a kémiai terminológia a mai napig megőrizte.
Az ismert szerves vegyületek száma több mint 186 millió, így a szerves vegyületek a kémiai vegyületek legkiterjedtebb osztálya . A szerves vegyületek sokfélesége a szén azon egyedülálló tulajdonságával függ össze, hogy atomláncokat képez, ami viszont a nagy stabilitású (azaz energia ) szén-szén kötésnek köszönhető . A szén-szén kötés lehet egyszeres vagy többszörös – kettős , hármas . A szén-szén kötés többszörösének növekedésével nő az energiája, vagyis a stabilitás, és csökken a hossza. A szén legmagasabb vegyértéke - 4, valamint a többszörös kötés kialakításának képessége lehetővé teszi különböző méretű (lineáris, lapos, ömlesztett) struktúrák kialakítását.
A biológiai eredetű szerves vegyületek fő osztályai - fehérjék , lipidek , szénhidrátok , nukleinsavak - a szén mellett főleg hidrogént , nitrogént , oxigént , ként és foszfort tartalmaznak . Éppen ezért a „klasszikus” szerves vegyületek elsősorban hidrogént , oxigént , nitrogént és ként tartalmaznak – annak ellenére, hogy a szerves vegyületeket alkotó elemek a szénen kívül szinte bármilyen elem lehet.
A szén más elemekkel alkotott vegyületei a szerves vegyületek egy speciális osztályát alkotják – az organoelemvegyületek . A fémorganikus vegyületek fém- szén kötést tartalmaznak, és a szerves elemvegyületek kiterjedt alosztályát alkotják.
Számos fontos tulajdonság különbözteti meg a szerves vegyületeket a kémiai vegyületek külön osztályába, minden mástól eltérően.
A szerves nómenklatúra a szerves anyagok osztályozására és megnevezésére szolgáló rendszer. Az IUPAC-nómenklatúra jelenleg általános .
A szerves vegyületek osztályozása egy fontos elven alapul, amely szerint a szerves vegyületek fizikai és kémiai tulajdonságait az első közelítésben két fő kritérium határozza meg - a vegyület szénvázának szerkezete és funkciós csoportjai .
A szénváz természetétől függően a szerves vegyületeket aciklikusra és ciklikusra oszthatjuk . Az aciklusos vegyületek között korlátozó és telítetlen vegyületeket különböztetünk meg . A ciklikus vegyületeket karbociklusos (aliciklusos és aromás) és heterociklusos vegyületekre osztják .
Az alifás vegyületek olyan szerves anyagok, amelyek szerkezetükben nem tartalmaznak aromás rendszereket.
Szénhidrogének - Alkánok - Alkének - Diének vagy Alkadiének - Alkinek - Halogénezett szénhidrogének - Alkoholok - Tiolok - Éterek - Aldehidek - Ketonok - Karbonsavak - Észterek - Szénhidrátok vagy cukrok - Naftének - Amidok - Aminok - Lipidek - Nitrilek
Az aromás vegyületek vagy arének olyan szerves anyagok, amelyek szerkezete egy (vagy több) aromás ciklusos rendszert foglal magában (lásd Aromás ).
Benzol – Toluol – Xilol – Anilin – Fenol – Acetofenon – Benzonitril – Halogenarének – Naftalin – Antracén – Fenantrén – Benzpirén – Koronén – Azulén – Bifenil – Ionol
Heterociklusos vegyületek - olyan anyagok, amelyek molekulaszerkezetében legalább egy ciklus van egy (vagy több) heteroatommal .
Pirrol - Tiofén - Furán - Piridin
A polimerek speciális anyagok, más néven nagy molekulatömegű vegyületek . Szerkezetük általában számos kisebb szegmensből (kapcsolatból) áll. Ezek a szegmensek lehetnek azonosak, és akkor homopolimerről beszélünk . A polimerek a makromolekulák közé tartoznak - az anyagok egy osztálya, amely nagyon nagy méretű és tömegű molekulákból áll. A polimerek lehetnek szerves ( polietilén , polipropilén , plexi stb.) vagy szervetlenek ( szilikon ); szintetikus ( polivinil-klorid ) vagy természetes ( cellulóz , keményítő ).
Jelenleg számos módszer létezik a szerves vegyületek jellemzésére:
| A szerves vegyületek osztályai | |
|---|---|
| szénhidrogének | |
| Oxigén tartalmú | |
| Nitrogén tartalmú | |
| Kén | |
| Foszfor tartalmú | |
| haloorganikus | |
| szerves szilícium |
|
| Szerves elem | |
| További fontos osztályok | |
| Szerves kémia | |
|---|---|