organic chemistry

Organic Chemistry

Definition and Scope

• Study of carbon-containing compounds and their properties
• Encompasses a vast range of substances, from simple molecules to complex biomolecules
• Focuses on the structure, properties, and reactions of organic compounds

Branches of Organic Chemistry

• Structural Organic Chemistry: deals with the structure and bonding of organic molecules
• Physical Organic Chemistry: studies the physical properties and reactions of organic compounds
• Synthetic Organic Chemistry: focuses on the synthesis of organic compounds
• Mechanistic Organic Chemistry: explores the mechanisms of organic reactions
• Bioorganic Chemistry: combines organic chemistry and biochemistry to understand biological processes

Functional Groups

• Alkyl Halides (R-X): halogen atom bonded to an alkyl group
• Alcohols (R-OH): hydroxyl group bonded to an alkyl group
• Ethers (R-O-R'): oxygen atom bonded to two alkyl groups
• Aldehydes (R-CHO): carbonyl group bonded to a hydrogen atom and an alkyl group
• Ketones (R-CO-R'): carbonyl group bonded to two alkyl groups
• Carboxylic Acids (R-COOH): carboxyl group bonded to an alkyl group
• Amines (R-NH2): amino group bonded to an alkyl group

Reaction Types

• Substitution Reactions: replacement of one functional group with another
• Elimination Reactions: removal of a functional group to form a new bond
• Addition Reactions: addition of a functional group to a multiple bond
• Rearrangement Reactions: reorganization of atoms within a molecule

Important Concepts

• Stereochemistry: study of the three-dimensional arrangement of atoms in molecules
• Isomerism: existence of multiple molecules with the same molecular formula but different structures
• Resonance: delocalization of electrons in molecules, leading to multiple contributing structures

有機化學

定義和範圍

• 研究碳含化合物的性質和反應
• 涵蓋從簡單分子到複雜生物分子的廣泛化合物
• 重點研究有機化合物的結構、性質和反應

有機化學分支

• 結構有機化學: 研究有機分子的結構和鍵結
• 物理有機化學: 研究有機化合物的物理性質和反應
• 合成有機化學: 研究有機化合物的合成
• 機理有機化學: 探討有機反應的機理
• 生物有機化學: 結合有機化學和生物化學以理解生物過程

功能基團

• 烷基鹵化物 (R-X): 鹵素原子與烷基團鍵結
• 醇 (R-OH): 氫氧基團與烷基團鍵結
• 醚 (R-O-R'): 氧原子與兩烷基團鍵結
• 醛 (R-CHO): 碳氧基團與氫原子和烷基團鍵結
• 酮 (R-CO-R'): 碳氧基團與兩烷基團鍵結
• 羧酸 (R-COOH): 羧基團與烷基團鍵結
• 胺 (R-NH2): 胺基團與烷基團鍵結

反應類型

• 取代反應: 換置一個功能基團以另一個
• 消除反應: 去除一個功能基團以形成新鍵結
• 加成反應: 向多重鍵結添加一個功能基團
• 重排反應: 在分子內重排原子

重要概念

• 立體化學: 研究分子內原子的三維排列
• 同分異構: 同一分子式但不同結構的多種分子存在
• 共振: 分子內電子雲的去Localization，導致多個共振結構

化学分支

• 无机化学：研究不含碳的化合物，如矿物和金属
• 有机化学：研究含碳的化合物，如生物和化石燃料
• 物理化学：研究物质在分子和原子水平上的物理性质和行为
• 分析化学：研究物质的化学组成的分析和鉴定
• 生化学：研究生物体內的化学过程

原子结构

• 质子：原子核中的正电荷粒子
• 中子：原子核中的无电荷粒子
• 电子：围绕原子核的负电荷粒子
• 原子编号：原子核中的质子数，每种元素都不同
• 质量数：原子核中的质子数和中子数的总和

化学键

• 共价键：两个原子共享一个或多个电子对形成的键
• 离子键：一个或多个电子从一个原子转移到另一个原子形成的键
• 氢键： HIGHLY electronegative 原子与氢原子键形成的弱键

化学反应

• 化学方程式：使用化学式和符号表示化学反应
• 反应物：在化学反应中发生变化的物质
• 生成物：化学反应的结果生成的物质
• 活化能：化学反应发生所需的最小能量
• 催化剂：加速化学反应而不被消耗或改变的物质

投料学

• 摩尔：物质的量单位，等于6.022 x 10^23个粒子
• 摩尔质量：一个摩尔物质的质量，以克每摩尔（g/mol）表示
• 实用公式：化合物中原子的最简单整数比
• 分子公式：化合物中原子实际数目