Најважније из лекције
Органска хемија: Хемија једињења угљеника. Изузеци који спадају у неорганска једињења су оксиди угљеника (\(\text{CO}\), \(\text{CO}_2\)), угљена киселина (\(\text{H}_2\text{CO}_3\)) и њени карбонати/хидрогенкарбонати.
Витализам и прекретница: Фридрих Велер (1828) синтетисао је уреу из неорганских супстанци и тиме оповргао постојање „животне силе”.
Својства угљеника у органским једињењима:
Витализам и прекретница: Фридрих Велер (1828) синтетисао је уреу из неорганских супстанци и тиме оповргао постојање „животне силе”.
Својства угљеника у органским једињењима:
- Увек је четворовалентан (гради 4 ковалентне везе).
- Гради једноструке, двоструке и троструке везе.
- Формира отворене низове (неразгранате и разгранате) и цикличне структуре (прстенове).
Органска хемија је област хемије која проучава једињења угљеника. Супстанце које улазе у састав живих бића највећим делом су органска једињења.
Поједина једињења угљеника се традиционално класификују као неорганска једињења. То су:
- оксиди угљеника: угљеник(II)-оксид (\(\text{CO}\)) и угљеник(IV)-оксид (\(\text{CO}_2\)),
- угљена киселина (\(\text{H}_2\text{CO}_3\)),
- соли угљене киселине: карбонати (нпр. \(\text{CaCO}_3\)) и хидрогенкарбонати (нпр. \(\text{NaHCO}_3\)).
Виталистичка теорија тврдила је да органска једињења настају искључиво у живим организмима под дејством „животне силе” (лат. vis vitalis). Ову теорију је 1828. године оповргао немачки хемичар Фридрих Велер, синтетисавши уреу (органско једињење) из неорганских супстанци.
Да ли су сода бикарбона (\(\text{NaHCO}_3\)) и угљеник(IV)-оксид (\(\text{CO}_2\)) органска једињења?
Одговор: Нису. Иако садрже атом угљеника, оксиди угљеника и соли угљене киселине спадају у неорганска једињења угљеника.
Органска једињења броје више десетина милиона познатих супстанци и знатно су бројнија од неорганских једињења захваљујући специфичним својствима атома угљеника.
У свим органским једињењима атом угљеника је увек четворовалентан, што значи да увек формира укупно четири ковалентне везе (четири заједничка електронска пара).
Узроци разноврсности органских молекула:
- Стална четворовалентност: Сваки атом угљеника прави тачно четири ковалентне везе.
- Врсте ковалентних веза: Атоми угљеника се могу међусобно (и са другим атомима) повезивати:
- једноструком везом (\(\text{C}-\text{C}\)),
- двоструком везом (\(\text{C}=\text{C}\)),
- троструком везом (\(\text{C}\equiv\text{C}\)).
- Облици угљеничних низова:
- Отворени (ациклични) низови: могу бити неразгранати (линијски) или разгранати.
- Затворени (циклични) низови: атоми угљеника граде прстенове.
Колико ковалентних веза гради атом угљеника у молекулу где је са суседним угљеником повезан троструком везом?
Одговор: Гради укупно 4 везе. Ако је са једним атомом повезан троструком везом (\(3\)), преостаје му још једна једнострука веза са неким другим атомом (\(3 + 1 = 4\)).
Присуство угљеника у органским једињењима може се експериментално доказати њиховим непотпуним сагоревањем или загревањем без присуства довољне количине кисеоника.
Ако се изнад пламена парафинске свеће кратко држи хладно сахатно стакло, на његовој доњој површини формираће се црни талог - чађ. Чађ представља аморфни угљеник, што је директан доказ да парафин садржи угљеник и да је органског порекла.
Која супстанца се издваја на сахатном стаклу при сагоревању парафинске свеће и шта она доказује?
Одговор: Издваја се чађ (аморфни угљеник црне боје). Њена појава доказује да парафин у свом хемијском саставу садржи угљеник.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Која је валенца атома угљеника у органским једињењима? Колико укупно цртица (веза) мора полазити од сваког симбола \(\text{C}\) у структурној формули органског једињења?
У свим органским једињењима угљеник је четворовалентан (валенца је IV). Према томе, од сваког атома угљеника у структурној формули мора полазити тачно четири везе (цртице).
Задатак 2 (средњи): Разврстај следеће супстанце на органска и неорганска једињења:
\(\text{CO}\), \(\text{CH}_4\), \(\text{K}_2\text{CO}_3\), уреа, \(\text{H}_2\text{CO}_3\), парафин.
\(\text{CO}\), \(\text{CH}_4\), \(\text{K}_2\text{CO}_3\), уреа, \(\text{H}_2\text{CO}_3\), парафин.
- Неорганска једињења: \(\text{CO}\) (угљеник(II)-оксид), \(\text{K}_2\text{CO}_3\) (калијум-карбонат), \(\text{H}_2\text{CO}_3\) (угљена киселина).
- Органска једињења: \(\text{CH}_4\) (метан), уреа, парафин.
Задатак 3 (средњи): Због чега је синтеза урее коју је 1828. године извео Фридрих Велер била прекретница у развоју хемије?
Пре Велеровог открића сматрало се да органска једињења могу настати искључиво у живим бићима деловањем тзв. „животне силе” (виталистичка теорија). Велер је синтетисао уреу (органско једињење присутно у урину) полазећи од неорганских супстанци у лабораторији, чиме је доказао да животна сила није неопходна за стварање органских материја и поставио темеље модерне органске хемије.
Задатак 4 (тежак): Наведите три главна структурна разлога зашто постоји више десетина милиона органских једињења, а знатно мање неорганских једињења свих осталих елемената заједно.
Главни разлози су специфична својства атома угљеника:
- Стална четворовалентност: Атом угљеника увек гради четири ковалентне везе, што омогућава спајање са многим другим атомима у различитим просторним комбинацијама.
- Различите врсте веза: Угљеникови атоми међусобно могу градити једноструке (\(\text{C}-\text{C}\)), двоструке (\(\text{C}=\text{C}\)) и троструке (\(\text{C}\equiv\text{C}\)) везе.
- Разноврсност низова (скелета): Атоми угљеника имају јединствену способност да се повезују у стабилне ланце који могу бити отворени (неразгранати или разгранати) или затворени (циклични - прстенови).
