Настоящее пособие представляет собой краткое изложение ответов на экзаменационные вопросы. Структура пособия соответствует общегосударственному образовательному стандарту по дисциплине «Органическая химия». Настоящее издание поможет систематизировать полученные ранее знания, а также подготовиться к экзамену или зачету по данному предмету и успешно сдать их.
Пособие предназначено для студентов высших, среднеспециальных и средних образовательных учреждений.
1. Предмет органической химии
Органические вещества в своем составе наряду с другими элементами всегда содержат углерод. Изучение соединений углерода – их строения, химических превращений – и составляет предмет органической химии.
Вещества органические и неорганические.
Наряду с углеродом в состав органических веществ чаще всего входят водород, кислород и азот, сравнительно реже – сера, фосфор, галогены и другие элементы. Известно несколько миллионов органических соединений, неорганических же веществ значительно меньше. Из всех химических элементов только углерод образует такое большое число органических соединений.
С органическими веществами мы встречаемся на каждом шагу. Они содержатся во всех растительных и животных организмах, входят в состав нашей пищи, служат материалом для изготовления одежды, образуют различные виды топлива, используются нами в качестве лекарств, красителей, средств защиты урожая и т. д.
Резкой грани между органическими и неорганическими веществами не существует. Оксиды углерода, угольная кислота, ее соли и некоторые другие вещества по наличию в них углерода должны считаться органическими, но по свойствам они близки к неорганическим соединениям подобного типа и изучаются обычно в неорганической химии.
С органическими веществами человек знаком с давних времен. Наши далекие предки применяли природные красители для окраски тканей, использовали в качестве продуктов питания растительные масла, животные жиры, тростниковый сахар, получали уксус брожением спиртовых жидкостей.
В настоящее время синтезированы многие органические вещества, не только имеющиеся в природе, но и не встречающиеся в ней: многочисленные пластмассы, различные виды каучуков, всевозможные красители, взрывчатые вещества, лекарственные препараты.
Синтетически полученных веществ сейчас известно даже больше, чем найденных в природе, и число их быстро растет. Осуществляются синтезы самых сложных органических веществ – белков.
Название науки «органическая химия», утратив первоначальный смысл, приобрело в связи с этим более широкое толкование.
Можно сказать, что такое название получило и новое подтверждение, так как ведущей познавательной задачей современной органической химии является глубокое изучение процессов, происходящих в клетках организмов на молекулярном уровне, выяснение тех тонких механизмов, которые составляют материальную основу явлений жизни.
Изучение химии органических веществ, таким образом, расширяет наши знания о природе.
2. Предпосылки теории строения
Подобно тому как в неорганической химии при изучении элементов и их соединений необходимо постоянно руководствоваться периодическим законом и Периодической системой химических элементов Д.И. Менделеева, в органической химии при изучении веществ необходимо опираться на теорию химического строения.
Основные особенности предпосылок химического строения:
1) теория химического строения в своей основе была создана в 60-е гг. XIX в.;
2) основная задача органической химии того времени состояла в изучении состава и свойств природных соединений;
3) также основная задача состояла в разработке способов рационального использования состава и свойств природных соединений для практических нужд;
4) в связи с развитием промышленности, торговли, ростом городов к органической химии стали предъявляться большие требования;
5) текстильная промышленность нуждалась в разнообразных красителях;
6) для развития пищевой промышленности требовались более совершенные методы переработки сельскохозяйственных продуктов;
7) необходимо было решить проблему освещения растущих городов на основе использования природных материалов;
8) нужно было также удовлетворить потребность населения в лекарственных веществах и т. д.
Дальнейшее развитие органической химии стало замедляться из-за отставания в ней теоретических представлений.
Новые теоретические воззрения:
1) открывшиеся в процессе исследования веществ новые явления требовали систематизации и объяснения их с единой точки зрения, но теория того времени оказывалась для этого недостаточной;
2) органическая химия должна была создавать новые вещества, но теоретические знания не могли указать пути их целенаправленного синтеза;
3) необходимость новых теоретических воззрений в органической химии становится более понятной, если знать некоторые известные факторы.