Оцтовий альдегід: властивості, отримання, застосування
Вступ"На сьогоднішній день відомі мільйони хімічних сполук. І більшість з них відноситься до органічних. Ці речовини…
Існує кілька визначень, що таке органічні речовини, чим вони відрізняються від іншої групи сполук - неорганічних. Одне з найбільш поширених пояснень випливає з назви «вуглеводні». Дійсно, в основі всіх органічних молекул знаходяться ланцюжка атомів вуглецю, пов`язані з воднем. Присутні й інші елементи, які отримали найменування «біогенні».
З давніх-давен люди користуються багатьма пріродниміе речовинами і мінералами: сірої, золотом, залізної і мідної рудою, кухонною сіллю. За весь час існування науки - з найдавніших часів і до першої половини XIX століття - вчені не могли довести зв`язок живої і неживої природи на рівні мікроскопічної будови (атомів, молекул). Вважалося, що своєю появою органічні речовини зобов`язані міфічної життєву силу - витализму. Побутував міф про можливість виростити чоловічка «гомункулуса». Для цього треба було скласти в бочонок різні продукти життєдіяльності, почекати певний час, поки зародиться життєва сила.
Нищівний удар по витализму завдали роботи Веллера, який синтезував органічну речовину сечовину з неорганічних компонентів. Так було доведено, що ніякої життєвої сили немає, природа єдина, організми і неорганічні сполуки утворені атомами одних і тих же елементів. Склад сечовини був відомий і до робіт Веллера, вивчення цього з`єднання не становило в ті роки великих труднощів. Чудовим був сам факт отримання речовини, характерного для обміну речовин, поза тіла тварини або людини.
Велика роль російської школи хіміків у становленні науки, що вивчає органічні речовини. З іменами Бутлерова, Марковникова, Зелінського, Лебедєва пов`язані цілі епохи в розвитку органічного синтезу. Основоположником теорії будови сполук є А. М. Бутлеров. Знаменитий учений-хімік в 60-х роках XIX століття пояснив склад органічних речовин, причини різноманіття їх будови, розкрив взаємозв`язок, що існує між складом, будовою і властивостями речовин.
На основі висновків Бутлерова вдалося не тільки систематизувати знання про вже існуючих органічних сполуках. З`явилася можливість передбачити властивості ще невідомих науці речовин, створити технологічні схеми для їх отримання в промислових умовах. Повною мірою втілюються в життя багато ідей провідних хіміків-органіків в наші дні.
На основі коксу, кам`яного вугілля, природного газу і нафтової сировини в промисловості отримують дуже багато видів продукції. Поставлено на потік масове виробництво штучних і синтетичних матеріалів, що знаходять застосування у всіх сферах життя. Кіноплівка, шкільна ручка, деталі автомобіля - якщо продовжити список всього, що дає органічний синтез, то він виходить дуже довгим.
Подібність елементарного складу характерно для всіх відомих речовин, але відмінні ознаки все-таки присутні. Хоча немає жодного хімічного елемента в неживій природі, якого б не було в складі організмів. Справа в кількості різних атомів. Органічні речовини складаються в основному з вуглецю, водню, кисню, азоту. Саме ці хімічні елементи є органогенних. Порівняємо їх процентний вміст в живій клітині:
Перераховані елементи і органічні речовини клітини в цілому складають приблизно 98% від загальної маси живого організму. Атомів фосфору, сірки, натрію, калію, заліза, хлору містяться десяті частки відсотка. Ще менше хрому, бору, літію, кобальту. Всі елементи за кількістю і значенням для живих істот об`єднали в групи: макро- і мікроелементи. Їх важливість визначається не тільки кількістю, а й впливом на функції.
Помітно, що за змістом атомів вуглецю живі організми набагато перевершують навколишні тіла неживої природи, наприклад, грунт. Цей факт став одним з вирішальних, коли народжувалося назва цілої групи речовин. Але спочатку дуже багато углеродосодержащие з`єднання отримали загальну назву «органічні речовини». Клітини містять основні групи таких сполук і похідні. Чіткої межі між неорганічної природою і органічними сполуками немає. Вчені виробили критерії, на підставі яких відносять речовини до різних класів. Небаченими темпами зростає в останні десятиліття число знову синтезованих органічних сполук. Їх загальна кількість сягає кількох мільйонів (за різними даними, від 7 до 10 млн).
Живі клітини містять найпоширеніше і загадкова речовина на нашій планеті - воду. Це неорганічне з`єднання одного атома кисню і двох атомів водню (органогенних елементів). Вміст води в організмі дорослої людини становить близько 65%, але з віком кількість чудових молекул Н2Про в тканинах зменшується. З цим пов`язана втрата тургору шкіри і інші вікові зміни.
Вода є середовищем, в якій відбуваються всі складні біохімічні реакції в організмі. У порівнянні з фабриками і заводами, процеси в клітинах людини протікають в «м`яких» умовах: при температурі всього 36,6 ° С, хоча на виробництві ті ж речовини довелося б нагрівати до 100 або більше градусів. Секрет ефективності роботи організму, як «живої машини», - наявність біологічних каталізаторів. До цієї групи належать ферменти. Формули органічних речовин цього класу дуже складні, в їх складі присутні вітаміни, атоми металів і інші частинки (коферменти).
Вода бере участь у розщепленні органічних сполук клітини. Цей процес отримав назву «гідроліз», що в перекладі означає «розкладання водою». Всі харчові речовини, що надходять в живі організми, розщеплюються на складові частини, з них, як з цеглинок, потім будуються власні молекули органічних речовин.
Існує поділ на граничні і ненасичені класи органічних речовин. Перші утворені ланцюжками атомів вуглецю, з`єднаними простими «сигма» -зв`язків. У молекулах друге присутня подвійна зв`язок, що складається з однієї «сигма» - і однієї «пі»-зв`язку. Є ще потрійний зв`язок (одна «сигма» - і дві «пі»-зв`язку). Граничні вуглеводні є насиченими, а ненасичені - ненасиченими. Це означає, що в них не зв`язку атомів вуглецю витрачаються або насичуються за рахунок приєднання водню.
До граничним вуглеводнів відносяться алкани- найважливіші представники цього класу: метан, етан, пропан, інші газоподібні і рідкі вуглеводні. Вони входять до складу природного газу, нафти. Так, деякі родовища природного газу містять до 95% метану. Нафта переробляють шляхом крекінгу (розщеплення). Поділяють цю суміш вуглеводнів на легкі газові фракції, середні (рідкі), важкі (мазут, гудрон).
Для різних класів вуглеводневих сполук характерна певна структура «скелета», набір пов`язаних з ним функціональних груп. Тому прийнято говорити про гомології або схожості речовин одного класу між собою.
Розглянемо деякі формули органічних речовин - вуглеводнів (УВ).
При згорянні органічного речовини, яке відноситься до класу вуглеводнів, серед продуктів реакції знаходяться вуглекислий газ і вода. При цьому виділяється тепло, запасеної в хімічних зв`язках молекул. Такий же результат можна отримати, спалюючи деревину, рослинні залишки. Енергія органічних речовин - природного газу, торфу, нафти, горючих сланців - здавна служить для опалення житлових і виробничих приміщень.
В останні роки визнано недоцільним витрачати виснажені запаси нафти і газу на цілі опалення. Набагато важливіше використовувати їх як сировину для хімічної промисловості. Отримали розвиток альтернативні види пального, джерела енергії - біопаливо, вітрові двигуни, приливні електростанції.
При окисленні вуглеводнів виходять нові органічні речовини - представники інших класів (альдегідів, кетонів, спиртів, карбонових кислот). Наприклад, великі обсяги ацетилену йдуть на виробництво оцтової кислоти. Частина цього продукту реакції в подальшому витрачається для отримання синтетичних волокон. Розчин кислоти (9% і 6%) є в кожному будинку - це звичайний оцет. Окислення органічних речовин служить основою для отримання дуже великого числа з`єднань, що мають промислове, сільськогосподарське, медичне значення.
Ароматичность в молекулах органічних речовин - це присутність одного або декількох бензольних ядер. Ланцюжок з 6 атомів вуглецю замикається в кільце, в ньому виникає сполучена зв`язок, тому властивості таких вуглеводнів не схожі на інші УВ.
Ароматичні вуглеводні (або арени) мають величезне практичне значення. Широко застосовуються багато з них: бензол, толуол, ксилол. Вони використовуються як розчинники і сировину для виробництва ліків, барвників, каучуку, гуми та інших продуктів органічного синтезу.
У складі великої групи органічних речовин присутні атоми кисню. Вони входять в найбільш активну частину молекули, її функціональну групу. Спирти містять одну або кілька гідроксильних часток ОН. приклади спиртів: метанол, етанол, гліцерин. У карбонових кислотах присутня інша функціональна частка - карбоксил (-СОООН).
Інші кислородосодержащие органічні сполуки - альдегіди і кетони. Карбонові кислоти, спирти і альдегіди в великих кількостях присутнє в складі різних органів рослин. Вони можуть бути джерелами для отримання натуральних продуктів (оцтової кислоти, етилового спирту, ментолу).
Жири є сполуками карбонових кислот і трехатомного спирту гліцерину. Крім спиртів і кислот лінійної будови, є органічні сполуки з бензольні кільцем і функціональною групою. Приклади ароматичних спиртів: фенол, толуол.
Найважливіші органічні речовини організму, що входять до складу клітин, - білки, ферменти, нуклеїнові кислоти, вуглеводи і жири (ліпіди). Прості вуглеводи - моносахариди - зустрічаються в клітинах у вигляді араб, дезоксирибози, фруктози і глюкози. Останній в цьому короткому списку вуглевод - основна речовина обміну речовин в клітинах. Рибоза і дезоксирибоза - складові частини рибонуклеїнової і дезоксирибонуклеїнової кислот (РНК і ДНК).
При розщепленні молекул глюкози виділяється енергія, необхідна для життєдіяльності. Спочатку вона запасається при утворенні своєрідного переонсчіка енергії - аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ). Ця речовина переноситься кров`ю, доставляється в тканини і клітини. При послідовному відщепленні від аденозину трьох залишків фосфорної кислоти енергія освобождатеся.
Ліпіди - речовини живих організмів, що володіють специфічними властивостями. Вони не розчиняються у воді, є гідрофобними частинками. Особливо багаті речовинами цього класу насіння і плоди деяких рослин, нервова тканина, печінка, нирки, кров тварин і людини.
Шкіра людини і тварин містить безліч дрібних сальних залоз. Виділений ними секрет виводиться на поверхню тіла, змащує її, захищає від втрати вологи і проникнення мікробів. Шар підшкірної жирової клітковини оберігає від пошкоджень внутрішні органи, служить запасним речовиною.
Протеїни складають більше половини всіх органічних речовин клітини, в деяких тканинах їх зміст доходить до 80%. Для всіх видів білків характерні високі молекулярні маси, наявність первинної, вторинної, третинної і четвертинної структур. При нагріванні вони руйнуються - відбувається денатурація. Первинна структура - це величезна для мікросвіту ланцюжок амінокислот. Під дією особливих ферментів в травній системі тварин і людини протеїнових макромолекула розпадеться на складові частини. Вони потрапляють в клітини, де відбувається синтез органічних речовин - інших білків, специфічних для кожної живої істоти.
Реакції в клітці протікають зі швидкістю, яка в виробничих умовах важко досяжна, завдяки катализаторам - ферментам. Розрізняють ферменти, що діють тільки на білки, - ліпази. Гідроліз крохмалю відбувається за участю амілази. Для розкладання на складові частини жирів необхідні ліпази. Процеси за участю ферментів йдуть вов всіх живих організмах. Якщо у людини немає в клітинах будь-якого ферменту, то це позначається на обміні речовин, в цілому на здоров`я.
Речовини, вперше виявлені і виділені з ядер клітин, виконують функцію передачі спадкових ознак. Основна кількість ДНК міститься в хромосомах, а молекули РНК розташовані в цитоплазмі. При редуплікації (подвоєння) ДНК з`являється можливість передати спадкову інформацію статевим клітинам - гамет. При їх злитті новий організм отримує генетичний матеріал від батьків.
Вступ"На сьогоднішній день відомі мільйони хімічних сполук. І більшість з них відноситься до органічних. Ці речовини…
Всі живі організми, за винятком вірусів, складаються з клітин. Давайте ж розберемося, що це таке і яка її структура.Що…
Граничні вуглеводні - це такі сполуки, які представляють собою молекули, що складаються з атомів вуглецю, що…
Обмін речовин - це все хімічні реакції, що відбуваються в клітинах живих організмів, його ще називають метаболізмом.…
Метаболізм, тобто сукупність всіх хімічних реакцій, що відбуваються в організмі, включає в себе енергетичний і…
Хімія - дуже захоплююча наука. Вона вивчає всі речовини, які існують в природі, а їх безліч. Вони поділяються на…
Організм живих істот полягає не просто з молекул і атомів, а з сукупності таких елементів, які дозволяють йому…
До неорганічних сполук відносять всі поєднання хімічних елементів, які не містять вуглець. Більшість відомих сполук є…
Є на Землі кілька хімічних елементів, без яких життя було б неможливе. Один з них - це вуглець. Він міститься в кожній…
Вперше хімічні речовини класифікував в кінці IX століття арабський учений Абу Бакр ар-Рази. Він, спираючись на…
Всі речовини, які містять вуглецевий атом, крім карбонатів, карбідів, ціанідів, тіоціонат і вугільної кислоти, являють…
Величезне число з`єднань, відомих сучасному світові, відносяться до органічних кислот. У природі вони виходять в…
Спирти - велика група органічних хімічних речовин. Вона включає підкласи одноатомних і багатоатомних спиртів, а також…
Хімічні сполуки, які складаються в тому числі і з карбоксильної групи COOH, отримали від вчених назву карбонові…
Серед кисневмісних органічних сполук величезне значення мають цілих два класи речовин, які завжди вивчають разом за…
Ароматичні вуглеводні складають важливу частину циклічного ряду органічних сполук. Найпростішим представником таких…
Органічні кисень з`єднання, одними з яких є різні спирти, є важливими функціональними похідними вуглеводнів. Вони…
Досить тривалий час вчені створювали теорії і моделі, які б допомагали пояснити основні властивості речовин і матерій,…