Классификация органических соединений
Органическая химия - это химия углеводородов и их производных.
Углеводороды
Углеводороды (УВ) - это простейшие органические вещества, молекулы которых состоят из атомов только двух элементов: С и Н. Например: СН4, С2Н2 и др.
Органические соединения делятся на ациклические (нециклические) и циклические.
Ациклические в свою очередь делятся на предельные и непредельные:
1. Предельные УВ - это органические соединения, состоящие только из атомов углерода и водорода, в которых все связи между углеродами являются одинарными. Их называют предельными, потому что они полностью насыщены водородом присоединить к ним еще атомы, не разрушая углеродный скелет, невозможно.
К предельным углеводородам относятся алканы.
Алканы
Алканы - это УВ, в молекулах которых все атомы углерода находятся в состоянии sp3-гибридизации и связаны друг с другом только σ-связями.
Общая формула: СnH2n+2. Примеры:
CH4 - метан
С10Н22 - декан и др.
2. Непредельные УВ - это органические соединения, в молекулах которых есть хотя бы одна двойная или тройная связь между атомами углерода.
Их называют непредельными, потому что они содержат меньше водорода, чем могли бы. Из-за наличия кратных связей они химически очень активны и легко вступают в реакции присоединения (будто раскрывают лишнюю связь, чтобы добрать атомы).
Основные классы непредельных УВ:
1) Алкены - это УВ, в молекулах которых два атома углерода находятся в состоянии sp2-гибридизации и связаны друг с другом двойной связью.
Общая формула: СnH2n. Примеры:
CH2=CH2 - этен, этилен
СH3-CH=CH2 - пропен, пропилен и др.
2) Алкадиены - это УВ, в молекулах которых между атомами углерода имеются две двойные связи.
Общая формула: СnH2n-2.
3) Алкины - это УВ, в молекулах которых два атома углерода находятся в состоянии sp-гибридизации и связаны друг с другом тройной связью.
Общая формула: СnH2n-2.
Главное отличие от предельных: они обесцвечивают бромную воду и раствор марганцовки — это качественные реакции, которые показывают наличие кратной связи.
4) Ароматические УВ (арены) - это УВ, молекулы которых содержат одно или несколько бензольных колец.
Общая формула моноциклических аренов: СnH2n-6.
В отличие от других непредельных УВ арены не обесцвечивают бромную воду и раствор марганцовки, так как их бензольное кольцо является крайне устойчивой ароматической системой.
Производные углеводородов
Производные углеводородов - это органические соединения, которые можно рассматривать как продукты замещения одного или нескольких атомов водорода в молекулах углеводородов на другие атомы или группы атомов (их называют функциональными группами).
1. Галогеналканы
Галогеналканы — это производные насыщенных углеводородов (алканов), в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены на атомы галогенов (F, Cl, Br, I). Они содержат связь «углерод-галоген» и широко используются в органическом синтезе, например, для получения более сложных углеводородов.
2. Спирты
Спирты (алкоголи) - это производные углеводородов, содержащие в молекуле одну или несколько гидроксильных групп -ОН у насыщенных атомов углерода.
Общая формула: СnH2n-1OH (для одноатомных спиртов).
3. Простые эфиры
Простые эфиры - это органические соединения, в которых атом кислорода соединен с двумя углеводородными радикалами.
Общая формула: R-O-R', где R и R' - алкильные радикалы с общей формулой -C2H2n+1.
4. Альдегиды
Альдегиды - это органические соединения, молекулы которых содержат альдегидную группу, связанную с углеводородным радикалом.
Общая формула предельных альдегидов: CnH2n+1-CHO
5. Кетоны
Кетоны - это органические соединения, содержащие карбонильную группу, связанную с двумя углеводородными радикалами.
Общая формула предельных кетонов R-С(O)-R', где R и R' - алкильные радикалы с общей формулой -C2H2n+1.
Альдегиды и кетоны являются карбонильными соединениями (оксосоединениями), т.е. производными УВ, содержащими в молекуле карбонильную группу >C=O.
6. Карбоновые кислоты
Карбоновые кислоты - это производные УВ, содержащие функциональную карбоксильную группу -СООН.
Общая формула предельных одноосновных карбоновых кислот: СnH2n+1-COOH.
7. Сложные эфиры
Сложные эфиры - это вещества, которые образуются в результате взаимодействия органических или кислородсодержащих неорганических кислот со спиртами (реакции этерификации).
8. Нитросоединения
Нитросединения - это органические соединения, содержащие одну или несколько нитрогрупп (-NO2).
9. Амины
Амины - это органические соединения, в молекулах которых один, два или все три атома водорода замещены на углеводородные радикалы.
Общие формулы R-NH2, R-NH-R', R-N(R')-R''.
10. Аминокислоты
Аминокислоты - органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы.