Молекулярная масса органических веществ гораздо меньше чем неорганических

§ 1. Предмет органической химии

Вы приступаете к изучению органической химии, с которой только немного ознакомились в 9 классе. Почему «органической»? Обратимся к истории.

Еще на рубеже IX—X вв. арабский алхимик Абу Бакр ар-Рази (865—925) впервые разделил все химические вещества по их происхождению на три царства: минеральные, растительные и животные вещества. Эта уникальная классификация просуществовала почти тысячу лет. Тем не менее в начале XIX в. возникла необходимость объединить химию веществ растительного и животного происхождения в единую науку. Такой подход покажется вам логичным, если вы имеете хотя бы элементарные представления о составе живых организмов.

Из курса естествознания и начальных курсов биологии вы знаете, что в состав любой живой клетки, как растительной, так и животной, обязательно входят белки, жиры, углеводы и другие вещества, которые принято называть органическими. По предложению шведского химика Й. Я. Берцелиуса с 1808 г. науку, изучающую органические вещества, стали называть органической химией.

Идея химического единства живых организмов на Земле так восхитила ученых, что они даже создали красивое, но ложное учение — витализм, согласно которому считалось, что для получения (синтеза) органических соединений из неорганических необходима особая «жизненная сила» (vis vitalis). Ученые полагали, что жизненная сила обязательный атрибут только живых организмов. Отсюда следовал и ложный вывод о том, что синтез органических соединений из неорганических вне живых организмов — в пробирках или промышленных установках — невозможен.

Виталисты резонно утверждали, что важнейший основополагающий синтез на нашей планете — фотосинтез (рис. 1) невозможен вне зеленых растений. Упрощенно процесс фотосинтеза описывают уравнением

Невозможны, по утверждению виталистов, и любые другие синтезы органических соединений вне живых организмов. Однако дальнейшее развитие химии и накопление новых научных фактов доказало, что виталисты глубоко заблуждались.

В 1828 г. немецкий химик Ф. Вёлер синтезировал органическое соединение мочевину из неорганического вещества цианата аммония. Французский ученый М. Бертло в 1854 г. получил в пробирке жир. В 1861 г. русский химик А. М. Бутлеров синтезировал сахаристое вещество. Витализм потерпел крах.

Сейчас органическая химия представляет собой бурно развивающуюся отрасль химической науки и производства. В настоящее время насчитывается более 25 миллионов органических соединений, среди которых есть и такие вещества, которые до сегодняшнего дня не были обнаружены в живой природе. Получение этих веществ стало возможным благодаря результатам научной деятельности химиков-органиков.

Все органические соединения по происхождению можно условно разделить на три типа: природные, искусственные и синтетические.

Природные органические соединения — это продукты жизнедеятельности живых организмов (бактерий, грибов, растений, животных). Это хорошо известные вам белки, жиры, углеводы, витамины, гормоны, ферменты, натуральный каучук и др. (рис. 2).

Синтетические органические соединения получают синтетическим путем, т. е. соединением более простых молекул в более сложные. К ним относятся, например, синтетические каучуки, пластмассы, лекар-

Синтетические органические соединения получают синтетическим путем, т. е. соединением более простых молекул в более сложные. К ним относятся, например, синтетические каучуки, пластмассы, лекарственные препараты, синтетические витамины, стимуляторы роста, средства защиты растений и др. (рис. 4).

Несмотря на огромное многообразие, все органические соединения имеют в своем составе атомы углерода. Поэтому органическую химию можно назвать химией соединений углерода.

Наряду с углеродом, в состав большинства органических соединений входят атомы водорода. Эти два элемента образуют ряд классов органических соединений, которые так и называют — углеводороды (приложение 1). Все остальные классы органических соединений можно рассматривать как производные углеводородов (приложение 2). Это позволило немецкому химику К. Шорлеммеру дать классическое определение органической химии, которое не потеряло своего значения и более 120 лет спустя.

Например, при замене одного атома водорода в молекуле этана С₂Н₆ на гидроксильную группу —ОН образуется хорошо знакомый вам этиловый спирт С₂Н₅ОН, а при замене атома водорода в молекуле метана СН₄ на карбоксильную группу — СООН образуется уксусная кислота СН₃СООН.

Почему же из более чем ста элементов Периодической системы Д. И. Менделеева именно углерод стал основой всего живого? Многое вам станет понятно, если вы прочтете следующие слова Д. И. Менделеева, написанные им в учебнике «Основы химии»: «Углерод встречается в природе как в свободном, так и в соединительном состоянии, в весьма различных формах и видах. Способность атомов углерода соединяться между собой и давать сложные частицы проявляется во всех углеродистых соединениях. Ни в одном из элементов. способности к усложнению не развито в такой степени, как в углероде. Ни одна пара элементов не дает столь много соединений, как углерод с водородом ».

Химические связи атомов углерода между собой и с атомами других элементов (водорода, кислорода, азота, серы, фосфора), входящих в состав органических соединений, могут разрушаться под влиянием природных факторов. Поэтому углерод совершает непрерывный круговорот в природе: из атмосферы (углекислый газ) — в растения (фотосинтез), из растений — в животные организмы, из живого — в неживое, из неживого — в живое (рис. 5).

И в заключение отметим ряд особенностей, характеризующих органические соединения.

Так как молекулы всех органических соединений содержат атомы углерода, а практически все — и атомы водорода, то большинство из них горючи и в результате горения образуют оксид углерода (IV) (углекислый газ) и воду.

В отличие от неорганических веществ, которых насчитывается около 500 тысяч, органические соединения более многообразны, поэтому их число насчитывает сейчас более 25 миллионов.

Многие органические соединения построены более сложно, чем неорганические вещества, и многие из них имеют огромную молекулярную массу, например белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, т. е. вещества, благодаря которым происходят жизненные процессы.

Органические соединения образованы, как правило, за счет ковалентных связей и потому имеют молекулярное строение, а следовательно, обладают невысокими температурами плавления и кипения, термически неустойчивы.

1. Используя знания по курсу биологии, сравните химический состав растительной и животной клеток. Какие органические соединения входят в их состав? Чем отличаются органические соединения растительной и животной клеток?

2. Опишите круговорот углерода в природе.

3. Объясните, почему возникло учение витализм и как оно потерпело крах.

4. Какие типы органических соединений (по происхождению) вы знаете? Приведите примеры и укажите области их применения.

5. Вычислите объем кислорода (н. у.) и массу глюкозы, образующиеся в результате фотосинтеза из 880 т углекислого газа.

Источник

Разница между органическими и неорганическими веществами

В химии традиционно принято выделять 2 типа веществ — органические и неорганические. В чем заключается их специфика?

Что представляют собой органические вещества?

Понятие «органические вещества» в химии соответствует соединениям, которые в большинстве своем характеризуются:

Распространенные органические вещества — белки, углеводы, липиды. Всего в современной химии классифицировано порядка 18 млн соответствующих соединений. Как считают исследователи, именно по причине наличия в молекулах органических веществ углерода возможно столь огромное их разнообразие. Данный химический элемент способен образовывать самый широкий спектр связей с другими элементами.

Главным образом только органическим веществам свойственна изомерия — формирование соединений с одинаковым набором атомов в молекулах, но разным их расположением, вследствие чего образуются фактически различные вещества с точки зрения физических и химических свойств.

Так, в числе самых распространенных изомеров — глюкоза и фруктоза. Они состоят из молекул с одинаковым набором атомов, но с разным расположением. По основным свойствам глюкоза и фруктоза совпадают, но и различий между ними также довольно много, и потому они рассматриваются как 2 разных вещества.

Что представляют собой неорганические вещества?

Понятие «неорганические вещества» в химии соответствует соединениям, которые характеризуются, в свою очередь:

Углерод и водород присутствуют далеко не во всех неорганических соединениях. Не всегда соответствующие вещества имеют биологическое происхождение.

Неорганических соединений в современной химии классифицировано ощутимо меньше, чем органических, — порядка 100 тыс. Изомерия для данных веществ не свойственна.

Одно из самых распространенных в мире неорганических веществ — вода. Ее молекула состоит из атомов кислорода и водорода, которые по отдельности — как газы — также могут рассматриваться как неорганические вещества. Другие часто встречающиеся типы соответствующих веществ — металлы, соли, различные бинарные соединения.

Сравнение

Есть не одно отличие органических веществ от неорганических. Разницу между ними можно проследить с точки зрения:

Общее количество неорганических веществ — 100 тыс. — заметно уступает числу органических — 18 млн, если следовать распространенным в современной химии классификациям.

Определив, в чем разница между органическими и неорганическими веществами, отразим выводы в небольшой таблице.

Источник

Молекулярная масса органических веществ гораздо меньше чем неорганических

Органическое вещество представляет собой жидкость с резким запахом. При сжигании 25,3 г этого вещества было получено 31,36 л углекислого газа, 4,48 л хлороводорода (объёмы измерены при н. у.) и 10,8 г воды. Установите молекулярную формулу вещества и определите его строение, если известно, что оно содержит бензольное кольцо, а при взаимодействии вещества с водным раствором гидроксида натрия образуется органическое соединение, не имеющее в своём составе атомов хлора. Напишите уравнение реакции данного вещества с бензолом (в уравнении используйте структурные формулы органических веществ).

1. Найдем молекулярную формулу вещества:

Атомы водорода содержатся в воде и в хлороводороде. Найдем их количество вещества:

Теперь проверим, имеются ли в соединении другие элементы:

Отсюда следует, что в соединении отсутствуют атомы других элементов.

Далее определим соотношение элементов:

Следовательно, простейшая формула — Вероятнее всего, она совпадает с молекулярной, потому что вещество с 14 атомами и 2 атомами было бы твёрдым. Молекулярная формула вещества —

2. При взаимодействии с водной щёлочью атом хлора уходит из молекулы, следовательно, он находился не в кольце, а в боковой цепи. Неизвестное вещество — бензилхлорид:

3. С бензолом происходит реакция алкилирования:

Источник

Органические и неорганические вещества

Органические и неорганические вещества или соединения.

Органические и неорганические вещества или соединения – это две большие химические группы, которые в основном отличаются наличием или отсутствием углеводородов и их производных.

Органические вещества:

Органические вещества включают в себя химические соединения с содержанием углерода и водорода. По составу их можно разделить на: углеводороды, кислородосодержащие и азотосодержащие вещества.

Органические вещества характеризуются в основном своей легкой плавкостью, ковалентной связью, соединениями (у которых похожий состав и молекулярная масса, но при этом разные физико-механические свойства), горючестью и явлением гомологии.

Органические соединения между собой отличаются строением углеродной цепи, и могут быть построены, как с открытой цепью атомов, так и с замкнутой. Те, что имеют строение с замкнутой цепью, относят к циклическим соединениям, которое подразделяются на предельные и непредельные, другие – к ациклическим, которые в свою очередь могут быть карбоциклическими и гетероциклическими.

Циклические соединения характеризуются кольцеобразной формой, при связи трех или более атомов. Ациклические соединения отличаются от циклических тем, что атомы углерода в них выстроены в прямые или разветвленные цепи.

Для того чтобы понять, к какому классу отнести то или иное органическое соединение, ориентируются на старшую функциональную группу – структурный фрагмент органической молекулы, который способствует определению химического состава данной молекулы.

В зависимости от типа функциональной группы они подразделяются на классы соединений: углеводороды, галогеноводороды, спирты, фенолы, простые эфиры, амины, нитросоединения, альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты, сложные эфиры, амиды карбоновых кислот, тиолы и сульфоновые кислоты.

Неорганические вещества:

Неорганические вещества в основном в своем составе не имеют углеродного строения, как органические, но исключением являются вещества, содержащие углерод, которые традиционно относят к неорганическим: карбиды, карбонаты, некоторые оксиды углерода, цианиды и другие.

Неорганические вещества в большей своей массе характеризуются высокими температурами плавления, ионной связью, сложным разложением, отсутствием углеродного скелета и небольшой молекулярной массой.

Неорганические соединения делятся на простые вещества, которые в своем составе имеют атомы одного элемента и сложные вещества, состоящие из атомов двух или более элементов.

К группе простых веществ относятся: металлы, неметаллы, аморфные простые вещества и благородные газы. Кстати, периодическая таблица Менделеева позволяет быстро сориентироваться по веществам, относящимся к металлам и неметаллам.

Группа сложных веществ включает в себя: оксиды, гидроксиды, соли и бинарные соединения. Они в свою очередь имеют подразделение:

Химическая промышленность:

Отрасли химической промышленности могут в себя включать обработку, как органических, так и неорганических химических соединений.

Химическая промышленность в целом подразделяется на: горно-химическую промышленность, основную химию, химию органического синтеза, химико-фармацевтическую промышленность и бытовую химию.

Источник

В чем отличия между органическими веществами и неорганическими соединениями

В химии все соединения традиционно делят на 2 основных типа – органические и неорганические. Каждая из категорий отличается своей спецификой. Тем чем конкретно отличаются органические вещества от неорганических? Главная разница кроется в том, что в органических средствах всегда имеется углеродные компоненты. Причем, для неорганики это не характерно. Еще одной особенностью органики считается наличие углерод-водородных или СН-связей.

Что представляют собой органические вещества?

Такими элементами называют класс химических соединений, которые включают углерод. Исключением считаются карбиды, карбонаты, угольная кислота.

Для органики характерно следующее:

К распространенным элементам относятся белки, липиды, углеводы. В общей сложности современная химическая наука выделяет около 18 миллионов таких соединений. Исследователи считают, что такое разнообразие элементов связано с наличием углерода. Это вещество способно формировать очень широкий спектр связей с другими веществами.

Исключительно для органики характерна изомерия. Под этим термином понимают образование составов с одним и тем же набором атомов в молекулах, но разным их расположением. В результате формируются разные элементы с точки зрения химических и физических свойств.

Примеры соединений или молекул

Органикой называются молекулы, которые связаны с живыми организмами. К ним относятся жиры, нуклеиновые кислоты, белки, сахара. Также в эту группу входят ферменты и углеводородное топливо. Перечисленные молекулы включают углерод. Практически все они содержат водород. К тому же многие включают кислород.

К примерам таких составов стоит отнести следующее:

Соединения без связей CH

В отдельных органических составах нет углерод-водородных связей. В качестве примера стоит привести следующее:

Что представляют собой неорганические вещества?

Неорганические соединения представляют собой химические элементы, которые нельзя отнести к органике. Это означает, что они не включают углеродных компонентов. Для неорганики характерны следующие особенности:

Углерод и водород имеются далеко не во всех разновидностях неорганики. Не всегда такие составы характеризуются биологической природой. Неорганических элементов в современной химии существует намного меньше, чем органических, – около 100 тысяч. Для них не характерна изомерия.

Примеры неорганических соединений

В качестве примеров таких составов стоит привести металлы, соли и другие. При этом стоит отметить, что некоторые виды неорганики включают это вещество. В качестве примера таких соединений стоит привести следующее:

Почему углекислый газ не считается органическим соединением

Формирование углекислого газа носит естественный характер. Это вещество образуется вследствие процессов, которые нельзя считать органическими. Он выделяется из вулканов, минералов и прочих неживых объектов.

Чем отличаются

К главным отличиям относят следующее:

Сравнительная таблица

Главные особенности рассматриваемых понятий представлены в таблице:

Итоги

Рассматриваемые понятия характеризуются целым рядом отличий. Разница касается структуры, состава молекул, типа кристаллической решетки. Также вещества отличаются по распространенности на планете.

Источник