Изабери решење задатка:

Задатак 1 (бесплатан)

Кратко решење

Функционална група је атом или група атома у молекулу органског једињења, различита од дела изграђеног од \( \text{C} \) и \( \text{H} \) атома повезаних једноструким везама. Може да садржи и двоструку или троструку \( \text{C}-\text{C} \) везу. Пример: етанол \( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{OH} = \text{R}-\text{OH} \), функционална група је \( -\text{OH} \). Важна је јер: - на основу ње се једињења разврставају на класе једињења са сличним својствима (\( -\text{OH} \) – алкохоли, \( -\text{O}- \) – етри, \( -\text{CHO} \) – алдехиди, \( -\text{CO}- \) – кетони, \( -\text{COOH} \) – карбоксилне киселине, \( -\text{COOR} \) – естри); - условљава својства једињења; - представља центар реактивности молекула.

Детаљно решење

Корак 1: Шта је функционална група

Молекул органског једињења састоји се од дела изграђеног од атома угљеника и водоника повезаних једноструким везама и од атома или групе атома који се од тог дела разликује. Тај атом или група атома је функционална група. Функционална група може да садржи и атоме угљеника повезане двоструком или троструком везом. У молекулу може бити једна функционална група или више њих. Пример је етанол, \( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{OH} \). Функционална група је хидроксилна група \( -\text{OH} \), а остатак молекула се може означити са \( \text{R} \): \[ \text{R}-\text{OH} \]

Корак 2: Функционалне групе и класе једињења

Једињења која имају исту функционалну групу припадају истој класи: \[ -\text{OH} \;\; \text{(алкохоли)}, \quad -\text{O}- \;\; \text{(етри)}, \quad -\text{CHO} \;\; \text{(алдехиди)} \] \[ -\text{CO}- \;\; \text{(кетони)}, \quad -\text{COOH} \;\; \text{(карбоксилне киселине)} \] \[ -\text{COOR} \;\; \text{(естри)}, \quad -\text{N}- \;\; \text{(амини)} \] Алкани немају функционалну групу. Код алкена је функционална група двострука веза \( \text{C}=\text{C} \), а код алкина тростука веза \( -\text{C}\equiv\text{C}- \).

Корак 3: Зашто је функционална група важна

1. Органских једињења има веома много, па се својства и структура сваког једињења не могу проучавати појединачно. Зато се једињења разврставају на класе према функционалним групама. Једињења исте класе имају слична својства. 2. Функционална група условљава својства једињења. Молекули \( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\text{OH} \) и \( \text{CH}_3-\text{CH}(\text{OH})-\text{CH}_3 \) имају исту групу \( -\text{OH} \) и слична су својства. Етар \( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{O}-\text{CH}_3 \) има другу функционалну групу и друкчија својства. 3. Функционалне групе су најчешће центри реактивности молекула. 4. Присуство функционалних група и њихов положај у молекулу утичу на својства једињења.

Кратак запис решења:

Функционална група је атом или група атома у молекулу која се разликује од \( \text{C}-\text{H} \) дела са једноструким везама (нпр. \( -\text{OH} \) у \( \text{R}-\text{OH} \)). Важна је јер: одређује класу једињења, условљава својства и представља центар реактивности молекула.

Најважније из лекције

Функционална група: Атом, група атома или вишеструка веза која одређује припадност класи и карактеристична својства једињења (центри реактивности).
Главне класе и групе: Алкени (\(\text{C}=\text{C}\)), Алкини (\(\text{C}\equiv\text{C}\)), Алкохоли (\(-\text{OH}\)), Етри (\(-\text{O}-\)), Алдехиди (\(-\text{CHO}\)), Кетони (\(-\text{CO}-\)), Карбоксилне киселине (\(-\text{COOH}\)), Естри (\(-\text{COOR}\)), Амини (\(-\text{N}<\)).
Зависност својстава: Једињења са истом функционалном групом имају слична хемијска својства. Различите функционалне групе значајно мењају физичка својства (нпр. водоничне везе код алкохола и киселина знатно подижу температуру кључања).
Функционална група је атом, група атома или карактеристична вишеструка веза у молекулу органског једињења која одређује његову припадност одређеној класи и диктира његова карактеристична хемијска и физичка својства.
Центар реактивности: Функционална група представља део молекула на коме се најчешће одигравају хемијске реакције.
Органска једињења се састоје од угљоводоничног низа (означеног са \( \text{R}- \)) и функционалне групе (нпр. \( \text{R}-\mathbf{OH} \)). Молекули могу имати једну функционалну групу (монофункционална) или више истих или различитих функционалних група (полифункционална једињења, попут тестостерона).
Упоређивање молекула према функционалној групи:
  • \( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{CH}_2-\mathbf{OH} \) (1-пропанол) и \( \text{CH}_3-\text{CH}(\mathbf{OH})-\text{CH}_3 \) (2-пропанол) имају исту функционалну хидроксилну групу (\(-\text{OH}\)) и припадају класи алкохола (имају слична хемијска својства).
  • \( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\mathbf{O}-\text{CH}_3 \) (етил-метил-етар) има етарску групу (\(-\text{O}-\)) и припада класи етара, те показује другачија својства.
Која је функционална група у молекулу етанола (\( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} \)) и којој класи једињења он припада?
Функционална група је хидроксилна група (\(-\text{OH}\)), а једињење припада класи алкохола.
На основу присутне функционалне групе, органска једињења се разврставају у класе:
Класа једињења Функционална група Формула / Ознака групе Пример једињења
Алкани Немају (само једноструке везе) \( \text{C}-\text{C} \text{, } \text{C}-\text{H} \) \( \text{CH}_3-\text{CH}_3 \) (етан)
Алкени Двострука веза \( >\text{C}=\text{C}< \) \( \text{CH}_2=\text{CH}_2 \) (етен)
Алкини Трострука веза \( -\text{C}\equiv\text{C}- \) \( \text{CH}\equiv\text{CH} \) (етин)
Алкохоли Хидроксилна група \( -\text{OH} \) \( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{OH} \) (етанол)
Етри Етарска група \( -\text{O}- \) \( \text{CH}_3-\text{O}-\text{CH}_3 \) (метоксиметан)
Алдехиди Алдехидна група \( -\text{CHO} \) \( \text{CH}_3\text{CHO} \) (етанал)
Кетони Кето (карбонилна) група \( -\text{CO}- \) \( \text{CH}_3-\text{CO}-\text{CH}_3 \) (пропанон)
Карбоксилне киселине Карбоксилна група \( -\text{COOH} \) \( \text{CH}_3\text{COOH} \) (сирћетна киселина)
Естри Естарска група \( -\text{COOR} \) \( \text{CH}_3-\text{COOCH}_3 \) (метил-ацетат)
Амини Амино-група \( -\text{N}< \) или \( -\text{NH}_2 \) \( \text{CH}_3-\text{NH}-\text{CH}_3 \) (\(N\)-метилметанамин)
Одреди којој класи једињења припадају следећи молекули:
а) \( \text{CH}_3-\text{CH}=\text{CH}_2 \)
б) \( \text{CH}_3-\text{CO}-\text{CH}_3 \)
в) \( \text{CH}_3-\text{COOH} \)
а) Алкен (садржи двоструку везу \( \text{C}=\text{C} \))
б) Кетон (садржи карбонилну/кето групу \( -\text{CO}- \))
в) Карбоксилна киселина (садржи карбоксилну групу \( -\text{COOH} \))
Једињења која имају исту функционалну групу припадају истој класи и показују слична хемијска својства.
Једињења са различитим функционалним групама имају различита физичка и хемијска својства (различита реактивност, тачке кључања, растворљивост).
Чак и када једињења имају исту молекулску формулу и исте функционалне групе, различит међусобни положај и распоред атома и група у простору условљава разлике у физичким особинама (нпр. линалоол има мирис лаванде, а гераниол мирис руже).
Утицај различите функционалне групе код исте молекулске формуле (\( \text{C}_2\text{H}_6\text{O} \)):
  • Етанол (\( \text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH} \)) – алкохол: течност, гради водоничне везе (виша температура кључања), меша се са водом, реагује са алкалним металима.
  • Диметил-етар (\( \text{CH}_3\text{O}\text{CH}_3 \)) – етар: лако испарљив гас, не гради водоничне везе међу својим молекулима (нижа температура кључања), знатно мање реактиван.
Зашто карбоксилна киселина (\( \text{CH}_3(\text{CH}_2)_4\text{COOH} \)) има знатно вишу температуру кључања од кетона сличне моларне масе?
Карбоксилна група (\(-\text{COOH}\)) омогућава молекулима киселине да међусобно граде јаке водоничне везе, што знатно повећава температуру кључања у односу на кетоне чији молекули не граде водоничне везе међу собом.

Задаци за вежбање

Задатак 1 (лак): Повежи сваку од наведених формула са одговарајућом класом органских једињења:
1) \( \text{CH}_3-\text{CHO} \)
2) \( \text{CH}_3-\text{C}\equiv\text{CH} \)
3) \( \text{CH}_3-\text{O}-\text{CH}_3 \)
4) \( \text{CH}_3-\text{COOCH}_3 \)
1) Алдехид (функционална група \( -\text{CHO} \))
2) Алкин (функционална група \( -\text{C}\equiv\text{C}- \))
3) Етар (функционална група \( -\text{O}- \))
4) Естар (функционална група \( -\text{COOR} \))
Задатак 2 (средњи): На основу датих кондензованих структурних формула одреди којим класама једињења припадају молекули:
а) \( (\text{CH}_3)_2\text{CH}-\text{CH}(\text{OH})-\text{CH}_3 \)
б) \( (\text{CH}_3)_3\text{C}-\text{CHO} \)
а) Молекул садржи хидроксилну групу (\(-\text{OH}\)), па припада класи алкохола.
б) Молекул садржи алдехидну групу (\(-\text{CHO}\)), па припада класи алдехида.
Задатак 3 (средњи): Напиши рационалне структурне формуле за два различита органска једињења чија је заједничка молекулска формула \( \text{C}_3\text{H}_6\text{O}_2 \), тако да припадају различитим класама једињења, и именуј те класе.
1) Карбоксилна киселина: \( \text{CH}_3-\text{CH}_2-\text{COOH} \) (пропанска киселина, функционална група \(-\text{COOH}\))
2) Естар: \( \text{CH}_3-\text{COO}-\text{CH}_3 \) (метил-етаноат / метил-ацетат, функционална група \(-\text{COOR}\))
Задатак 4 (тежак): Молекул одређеног органског једињења има следећу структуру: \[ \text{CH}_2=\text{CH}-\text{CH}(\text{OH})-\text{COOH} \] Идентификуј све функционалне групе присутне у овом молекулу и наведи за које су класе једињења оне карактеристичне.
Овај молекул је полифункционалан и садржи три функционалне групе:
1) Двострука веза (\( \text{C}=\text{C} \)) – карактеристична за алкене.
2) Хидроксилна група (\( -\text{OH} \)) – карактеристична за алкохоле.
3) Карбоксилна група (\( -\text{COOH} \)) – карактеристична за карбоксилне киселине.

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: