Органикалық химияға кіріспе

Органикалық химияның басталуы және дамуы

• Органикалық химия адамдардың практикалық қажеттіліктерінен туындаған, олар табиғи көздерден органикалық заттарды алуды үйренді.
• Адамдар ертеде шараптан сірке қышқылын, өсімдіктерден эфир майларын, қант қамысынан қант алуды, сондай-ақ маталарды бояу, сабын қайнату, тері илеу және тағам дайындауды білген.
• Сонымен қатар, адамдар ауруларды емдеу үшін табиғи заттарды медициналық мақсатта пайдаланған.
• "Органикалық химия" терминін ғылымға 1807 жылы швед ғалымы Й.Я. Берцелиус енгізді.
• Бұл термин тек тірі организмдерден бөлінген заттарға ғана қолданылды.
• Химия ғылымының дамуымен органикалық заттарды табиғи көздерден алумен қатар химиялық өңдеу арқылы өндіру мүмкіндігі туды.
• Қазіргі таңда табиғатта кездеспейтін көптеген жаңа заттар бар, мысалы, пластмассалар, синтетикалық талшықтар, дәрі-дәрмектер, жарылғыш заттар, бояғыштар және т.б.

Органикалық химияның негізгі түсініктері

• Органикалық химия көмірсутектер мен олардың туындыларын зерттейді.
• Көмірсутектер көміртек пен сутектен тұратын қосылыстар болып табылады (мысалы, СH₄, C₂H₆, C₃H₈).
• Көмірсутек туындылары көмірсутек молекулаларындағы сутек атомдарының орнын басқа атомдар немесе атомдар тобы басқан өнімдер.
• Органикалық заттардың құрамына көбінесе оттек, азот және галогендер, кейде фосфор, күкірт және басқа элементтер кіреді.
• Бұл элементтер органогендер деп аталады, яғни органикалық молекуланы тудырушы элементтер.

Органикалық және бейорганикалық заттардың салыстырмалы сипаттамасы

• Органикалық заттарда полюссіз және әлсіз полюсті коваленттік байланыстар басым болады, ал бейорганикалық заттарда иондық және полюсті коваленттік байланыстар тән.
• Органикалық заттардың негізін көміртек құрайды, ал бейорганикалық заттарда жалпы элемент жоқ.
• Органикалық заттар - бейэлектролиттер, ал бейорганикалық заттар - электролиттер.
• Органикалық заттардың балқу температуралары төмен, ал бейорганикалық заттардың балқу температуралары жоғары.
• Қыздырғанда органикалық заттар айырылып, CO₂ бөледі немесе көмірленеді, ал бейорганикалық заттар балқығанда айырылмайды.
• Органикалық заттар ауада тотығады және жанғыш, ал бейорганикалық заттар ауада тотықпайды және жанғыш емес.
• Органикалық заттар суда нашар ериді, ал бейорганикалық заттар суда ериді.

Органикалық химияның маңызы

• Жасанды полимерлік заттар (пластмассалар, талшықтар, полимерлік жабындар) табиғи материалдардың орнын басып, өнеркәсіпті өзгертті.
• Органикалық қосылыстар ауыл шаруашылығында мол өнім алуға және өнімнің өзіндік құнын төмендетуге көмектеседі.
• Медициналық синтездік дәрілік препараттар адамдардың әртүрлі аурулардан айығуына септігін тигізіп, орташа өмір жасын ұзартты.
• Адам ағзасының 30%-ы органикалық қосылыстардан тұрады (нәруыздар, көмірсулар, майлар, гормондар, ферменттер, ДНҚ).
• Қазақстанның органикалық химия өнеркәсібі экономиканың жас әрі жылдам дамып келе жатқан салаларының бірі болып табылады.
• Республикада минералды тыңайтқыштар, пластмассалар, жіптер, талшықтар және резеңкелер өндіріледі.
• Мұнай өңдейтін үш зауытта отынның әр түрі шығарылады.
• Химиялық-фармацевтикалық өнеркәсіп жылдам дамып келеді, бірақ өндірілген дәрі-дәрмек жалпы қажеттіліктің 10%-ын ғана өтейді.
• Органикалық химияның негіздерін білу мұнай өнімдерін экологиялық сауатты қолдануға мүмкіндік береді.

Молекулалық, эмпирикалық және құрылымдық формулалар

• Молекулалық формула молекуладағы атомдардың сапалық және сандық құрамын көрсетеді.
• Эмпирикалық формула (қарапайым формула) молекуладағы атомдардың санын және құрылысын көрсетпейді, тек элементтердің мольдік қатынасын көрсетеді.
• Құрылымдық (кеңістіктік) формулалар молекуладағы атомдардың байланысу ретін көрсетеді.

Көмірсутектердің электрондық және құрылымдық формулалары

• Коваленттік байланыс түзілу кезінде жұптасатын электрондық бұлтты қос нүктемен белгілеп, көмірсутектерді электрондық формуламен көрсетуге болады.
• Атомдардың байланысу тәртібін сызықшалармен көрсететін формула құрылымдық формула деп аталады.
• Құрылымдық формуланың қысқартылған түрі (жартылай құрылымдық) валенттілік сызықтармен көміртек-көміртек байланысын ғана белгілейді (мысалы, CH₃-CH₃).
• Көміртек атомдары арасындағы химиялық байланысты ғана көрсететін молекуланың көміртектік қаңқасы деп аталады.
• Көмірсутек молекуласындағы көміртек атомдары ирек тәрізді орналасады, себебі валенттік байланыстары тетраэдрлік бағытта орналасқан.
• Метан молекуласындағы тізбекте көміртек атомдарын байланыстыратын коваленттік байланыстар арасындағы бұрыш 109°28′.

Изомерлер және изомерлену

• Химиялық формуласы бірдей, бірақ әртүрлі қасиеттер көрсететін заттар изомерлер деп аталады.
• Молекулалық құрамы бірдей, бірақ құрылысы мен қасиеттері әртүрлі заттар изомерлер деп аталады.
• Қосылыстардың изомерлерге ие болу құбылысы изомерлену деп аталады.
• Изомерлердің болуы органикалық қосылыстардың көп болуына себеп болады.
• Молекуладағы көміртек атомдарының саны артқан сайын изомерлер саны да артады.
• Изомерленудің 2 түрі бар: құрылымдық және кеңістіктік.

Органикалық қосылыстардың номенклатурасы

• Номенклатура - заттар атауларының жүйесі.
• Органикалық қосылыстарды атауда номенклатураның 3 түрі қолданылады: тривиалды, рационалды және жүйелік (ИЮПАК).
• Тривиалды (тарихи) номенклатура қосылыстарға алыну көзіне, түсіне, иісіне немесе қасиеттеріне байланысты берілген кездейсоқ атаулар.
• Рационалды номенклатура бойынша көмірсутектер құрамындағы бір немесе бірнеше сутек атомдары радикалдарға алмастырылған метан туындылары ретінде қарастырылады.
• Жүйелік номенклатура (ИЮПАК) қосылыстың кеңістіктік және химиялық құрылымын, құрамын ғылыми тұрғыда көрсетеді.
• Жүйелік номенклатурада көбейткіш префикстер (ди, три, тетра және т.б.) және локанттар (орынбасушылардың орнын көрсететін сандар) қолданылады.
• Көміртек атомдары басқа көміртек атомдарымен әртүрлі сандармен байланыса алады: біріншілік, екіншілік, үшіншілік және төртіншілік.