16. Органическая химия (1097084)
Текст из файла
16. Органическая химияК началу XXI века химики выделили в чистом виде миллионы веществ. При этомизвестно более 18 миллионов соединений углерода и меньше миллиона соединений всехостальных элементов.Соединения углерода в основном относят к органическим соединениям.Более точное современное определение – органические соединения – этоуглеводороды и их производные.Простейший углеводород – это метан. Атомы углерода способны соединяться другс другом, образуя цепи любой длины. Если в таких цепях углерод связан еще и сводородом – соединения называются углеводородами. Известны десятки тысячуглеводородов.Рисунок 14.
Модели молекул метана СН4, этанаС2Н6, пентана С5Н12Производные углеводородов – это углеводороды, в которых один или несколькоатомов водорода замещены атомом или группой атомов других элементов.Например, один из атомов водорода в метане можно заместить на хлор, или нагидроксильную группу ОН, или на аминогруппу NH2.В состав органических соединений, кроме атомов углерода и водорода, могутвходить атомы кислорода, азота, серы, фосфора, реже галогенов.Рисунок 15. Метан CH4, хлорметан CH3Cl, метиловый спирт CH3OH, метиламин CH3NH2Органических веществ так много из-за особенностей образования химическихсвязей атомами углерода.
Эти небольшие атомы способны образовывать прочныековалентные связи друг с другом и с неметаллами-органогенами.Важной особенностью органических соединений является наличие разных видовизомерии. Изомеры – это вещества, имеющие одинаковый количественный состав, норазную структуру и, соответственно, разные свойства.Примеры структурных изомеров:Вещества состава C2H6O :H HH H| |||H-C-C-O-HH-C-O-C-H| |||H HH Hэтиловый спиртдиметиловый эфир0кипит при +78,5 С кипит при -230Схорошо растворим нерастворим в водев воде40Пример более сложной изомерии – аминокислота аланинДанный тип изомерии возникает в связи с тем, что атом углерода с четырьмяодинарными связями образует со своими заместителями симметричнуюпространственную структуру – тетраэдр.
Если в молекуле есть хотя бы один углеродныйатом, связанный с четырьмя разными заместителями, возникает оптическая изомерия.Такие молекулы не совпадают со своим зеркальным изображением. Это свойствоназывается хиральностью – от греческого сhier – рука.Оптическая изомерия называется также энантиомерией (от греческого enantios –противоположный и meros – часть), а оптические изомеры – энантиомерами.Особенности изображения молекул в органической химииДля упрощения написания часто повторяющихся фрагментов молекул ворганической химии используют специальные приемы.
Например, во многие молекулывходит шестичленный цикл из атомов углерода с чередующимися одинарными идвойными связями. Простейшей молекулой с такой структурой является бензол:HHCCCHHCCCHHС учетом особенностей строения бензольного кольца и для простоты написанияиспользуют формулу без обозначения разных связей и водородов:Иногда углеводородные цепи, содержащие только одинарные связи, изображают ломанойлинией. Например, пентан можно изобразить следующими способами:СН3-СН2-СН2-СН2-СН3 илиКаждый угол и конец линии в правом изображении означает четырехвалентный углерод сприсоединенными водородами.К органическим соединениям относятся и большинство веществ, влияющих напсихику. Обычно в них входит азот.17.
Элементы жизни. АзотПринятое в России и Франции название «азот» (безжизненный) (франц. azote отгреч. an- - не-, без- и zōtikos - дающий жизнь) возникло в связи с тем, что азот,составляющий по объему 4/5 воздуха, не поддерживает дыхание.41Однако, в отличие от газообразного азота N2, элемент азот очень важен длярастений и животных, а также для технических применений. Поэтому в мире созданамощная промышленность, производящая «связанный», т.е. входящий в состав химическихсоединений, азот.В мире ежегодно производится свыше 100 млн.
т. аммиака NH3 по реакции:N2 + 3 H2 = 2 NH3 + 92 кДжИз аммиака получают другие соединения азота.Аммиак сжижается при 200С при давлении 8,46 атм. Температура плавления при 1атм -77,70; температура кипения -33,40С. Благодаря большой теплоте испарения (23,5кДж/моль) и удобным параметрам сжижения широко используется в крупныххолодильных установках (промышленные пищевые холодильники, катки с искусственнымльдом).В водных растворах аммиак проявляет слабые основные свойства. Водный раствораммиака называют «нашатырный спирт».
При этом соединение NH4OH не существует,ионы аммония находятся в равновесии с комплексом NH3*H2O [ 1 ]:NH3*H2O ↔ NH4+ + OH–При смешивании газообразных хлороводорода и аммиака идет обратимая реакция:NH3 + HCl ↔ NH4ClПри нагревании большинство солей аммония “дымят” благодаря сдвигу равновесия влево(диссоциативная возгонка).Хлорид аммония – ионное соединение, состоящее из катиона NH4+ и аниона Cl-.Ионы образуются из ковалентных полярных молекул аммиака NH3 и хлороводорода HClпо донорно-акцепторному механизму.
В молекуле аммиака имеется свободнаяэлектронная пара, на которую переходит водород в виде протона. Аммиак в этом процессе– донор электронной пары, а протон – ее акцептор:[2]Рисунок 16. Присоединение протона к молекуле аммиакаОбратимое возникновение электрического заряда на трехвалентном азотечрезвычайно важно для передачи информации в живых организмах – многиеорганические соединения, содержащие азот, включают и выключают различныефизиологические процессы.Большое практическое значение имеет азотная кислота HNO3 и ее соли – нитраты.Например, нитрат калия KNO3 входит в состав древнейшего взрывчатого вещества –черного или дымного пороха. Нитрат аммония NH4NO3 – важное азотное удобрение.Соль азотистой кислоты HNO2 – нитрит натрия NaNO2 добавляют в в колбасы имясные продукты для сохранения розового цвета.Азот входит в состав всех современных взрывчатых веществ, например, гексогена:1.
см., например, Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия: Учебн. для химико-технол. вузов. – 2-е изд.– М.: Высш. школа, 1988. – 640 с., с.3332Плакаты и таблицы по общей химииhttp://www.labstend.ru/site/index/uch_tech/index_full.php?mode=full&id=369&id_cat=150642В живых организмах азот входит в состав белков и нуклеиновых кислот, а также всостав психоактивных веществ.Например, опиаты (морфин и его аналоги) действуют как структурные аналогинебольших белков – энкефалинов.
В природе энкефалины снижают активность и болевуючувствительность детенышей млекопитающих после кормления материнским молоком.Рисунок 17. Энкефалин – из книги Химия и Общество, “Мир”, 1995, с.482Рисунок 18. Нейтральный (2а), ионизированный (2b) морфин и рецептор синапса – местаконтакта нервных клеток (нейронов). Бензольное кольцо морфина устраивается в плоскойобласти рецептора, а соседние с бензольным кольцом углеродные атомы находятся натаком расстоянии и имеют такую ориентацию, что они великолепно укладываются вуглубление. За углублением находится отрицательно заряженная группа, которая можетпритягивать положительно заряженный атом азота. Благодаря такому высокомусоответствию их форм молекула морфина связывается с рецептором очень прочно иблокирует его функции.Из книги П.Эткинс "Молекулы", перевод с англ., издательство "Мир", 1991Сильное, разнообразное и во многом загадочное действие на психику оказываетприродное вещество, синтезируемое в организме – нейромедиатор серотонин, который впопулярной литературе называют «гормон счастья».43Рисунок 19.
Серотонин (5-окситриптамин)В нем тоже присутствует трехвалентный азот, способный к ионизации. Насеротониновые рецепторы воздействует одно из самых сильных психоактивных веществ –диэтиламид d-лизергиновой кислоты (ЛСД-25, “кислота”), обладающее сходнымстроением.Трехвалентный азот содержат и важные гормоны – адреналин и норадреналин.
Онивзаимодействуют с рецепторами благодаря ионизации азота.Рисунок 20. Адреналин, норадреналин и их взаимодействие с рецептором.Из книги Химия и Общество, “Мир”, 1995, с.482Синтетическими аналогами адреналина являются амфетамины (α-метил-βфенилэтиламины) и фенэтиламины (β-фенилэтиламины).44.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
