Хімія. 10 клас

Мы завяршылі вывучэнне курса арганічнай хіміі. Падвядзём кароткі вынік. Арганічная хімія — хімія злучэнняў вугляроду. Дзякуючы ўнікальнай будове атама, у якім валентны ўзровень запоўнены роўна напалавіну, атамы вугляроду лёгка злучаюцца паміж сабой дастаткова трывалымі кавалентнымі сувязямі з утварэннем лінейных, разгалінаваных ланцугоў і цыклаў. Гэтыя структуры могуць змяшчаць толькі адзінарныя сувязі, а таксама ўключаць кратныя (двайныя і трайныя) сувязі. Асаблівы выпадак уяўляюць сабой араматычныя злучэнні, што змяшчаюць цыклы з адзінарнымі і двайнымі сувязямі, якія чаргуюцца (спалучанымі сувязямі). Калі вугляродны шкілет дапаўняецца атамамі вадароду, мы маем справу з вуглевадародамі, якіх невычэрпнае мноства.

Нягледзячы на велізарную разнастайнасць структур вуглевадародаў, уласцівасці іх даволі нешматлікія. Вуглевадароды гараць, гэтым абумоўлена іх практычнае прымяненне ў якасці энерганосьбітаў. Найбольш устойлівыя вуглевадароды — алканы і арэны — уступаюць у рэакцыі замяшчэння, у выніку якіх вугляродны шкілет захоўваецца, а атамы вадароду могуць быць замешчаны на іншыя атамы, у прыватнасці на атамы галагенаў. Малекулы алканаў пры высокіх тэмпературах і цісках могуць быць расшчэплены на малекулы вуглевадародаў з меншымі малекулярнымі масамі. Гэтыя працэсы шырока выкарыстоўваюцца пры перапрацоўцы прыроднай вуглевадароднай сыравіны.

У адрозненне ад алканаў і арэнаў, вуглевадароды, малекулы якіх змяшчаюць двайныя і трайныя сувязі (алкены, алкадыены і алкіны) лёгка ўступаюць у рэакцыі далучэння, якія прыводзяць да атрымання алканаў (гідрыраванне), галагенвытворных (галагенаванне, гідрагалагенаванне), спіртоў (гідратацыя), палімераў (полімерызацыя). Араматычныя вуглевадароды таксама ўступаюць у рэакцыі далучэння, утвараючы цыклаалканы.

Гэтымі ўласцівасцямі на дадзеным этапе вывучэння арганічнай хіміі абмяжоўваецца хімія вуглевадародаў. Значна больш разнастайныя хімічныя ўласцівасці арганічных злучэнняў, малекулы якіх уключаюць, акрамя атамаў вугляроду і вадароду, атамы іншых элементаў. Атамы кіслароду ў саставе арганічных злучэнняў з’яўляюцца састаўной часткай функцыянальных груп: гідраксільнай ОН, альдэгіднай СНО, карбаксільнай СООН. Спірты і фенолы, малекулы якіх змяшчаюць гідраксільныя групы, праяўляюць слабыя кіслотныя ўласцівасці, што дазваляе ім узаемадзейнічаць са шчолачнымі металамі (спірты) і нават шчолачамі (фенолы).

Самымі сапраўднымі кіслотамі з’яўляюцца карбонавыя кіслоты, малекулы якіх змяшчаюць карбаксільныя групы. Яны змяняюць афарбоўку індыкатараў, рэагуюць са шчолачамі, актыўнымі металамі, солямі, аксідамі металаў. Кіслоты таксама ўступаюць у рэакцыю этэрыфікацыі са спіртамі з утварэннем складаных эфіраў. Прадстаўнікамі складаных эфіраў з’яўляюцца тлушчы, яны ўтвораны трохатамным спіртам гліцэрынай і вышэйшымі тлустымі кіслотамі, важнейшыя з якіх — пальміцінавая, стэарынавая, алеінавая, лінолевая і ліналенавая.

Альдэгіды, малекулы якіх змяшчаюць групу СНО, з’яўляюцца важным класам арганічных злучэнняў, але на дадзеным этапе вывучэння арганічнай хіміі мы абмежаваліся знаёмствам са здольнасцю альдэгідаў акісляцца да карбонавых кіслот (рэакцыя «сярэбранага люстра») і аднаўляцца да спіртоў. Альдэгідную групу змяшчаюць малекулы многіх вугляводаў, у прыватнасці глюкозы. Вугляводы — біфункцыянальныя арганічныя злучэнні, іх малекулы ўключаюць, нараўне з альдэгіднай, гідраксільныя групы. Глюкоза з’яўляецца пяціатамным альдэгідаспіртам і праяўляе хімічныя ўласцівасці, характэрныя для мнагаатамных спіртоў і альдэгідаў. На гэтым прыкладзе бачна, што веданне будовы малекул арганічных злучэнняў дазваляе тлумачыць і нават прадказваць іх уласцівасці, што робіць магчымым мэтанакіраваны сінтэз рэчываў.

Малекулы найпрасцейшых вугляводаў (монацукрыдаў) лёгка падвяргаюцца ўнутрымалекулярнай цыклізацыі. Цыклы, у сваю чаргу, за кошт міжмалекулярнай дэгідратацыі ўтвараюць малекулы дыцукрыдаў (мальтоза, цукроза) і макрамалекулы поліцукрыдаў (цэлюлоза, крухмал).

Вывучаючы кіслародзмяшчальныя арганічныя злучэнні, мы ўбачылі сярод іх рэчывы, якія ўваходзяць у састаў жывых арганізмаў. Гэта карбонавыя кіслоты, тлушчы і вугляводы, якія з’яўляюцца асновай расліннага і жывёльнага свету. Пашырыла рамкі знаёмства з «хіміяй жывога» вывучэнне азотзмяшчальных арганічных злучэнняў, якое прывяло нас да бялкоў — рэчываў, з якіх пабудаваны аб’екты жывёльнага свету, у тым ліку чалавек. Мы ўбачылі, што атам азоту ў саставе амінагрупы надае рэчывам асноўныя ўласцівасці. Амінакіслоты — арганічныя амфатэрныя злучэнні, малекулы якіх змяшчаюць асноўную NH₂ і кіслотную СООН групы. Міжмалекулярная дэгідратацыя амінакіслот прыводзіць да пептыдаў, якімі з’яўляюцца бялкі.

Веданне асноў арганічнай хіміі дазволіла нам разабрацца з асновамі хіміі высокамалекулярных злучэнняў, якія ўтвараюцца ў выніку рэакцый полімерызацыі і полікандэнсацыі арганічных рэчываў.

Кароткі агляд вывучанага матэрыялу паказвае, што арганічная хімія займае асаблівае месца не толькі сярод хімічных, але і сярод усіх прыродазнаўчых навук. Яна дазваляе нам меркаваць аб будове і ўласцівасцях рэчываў, з якіх складаецца навакольны свет жывой прыроды, а таксама зразумець значэнне дасягненняў хімічнай навукі для задавальнення патрэб сучаснага грамадства ў рэчывах, без якіх яно проста не зможа існаваць.

Пазнаёміцца на практыцы з некаторымі сінтэтычнымі палімерамі, а таксама з пытаннямі і заданнямі павышанага ўзроўню складанасці вы можаце, перайшоўшы па спасылках у QR-кодах.