Најважније из лекције
Органска хемија: Хемија једињења угљеника (изузеци су \(\text{CO}, \text{CO}_2, \text{H}_2\text{CO}_3\) и карбонати).
Атом угљеника: Увек четворовалентан (\(\text{IV}\)); гради једноструке, двоструке и троструке везе; образује отворене (неразгранате/разгранате) ланце и затворене прстенове.
Угљоводоници: Једињења састављена само од атома \(\text{C}\) и \(\text{H}\).
Функционална група: Атом или група атома одговорна за физичка и хемијска својства једињења, на основу које се органска једињења сврставају у класе (нпр. алкохоли са \(-\text{OH}\) групом, карбоксилне киселине са \(-\text{COOH}\) групом).
Атом угљеника: Увек четворовалентан (\(\text{IV}\)); гради једноструке, двоструке и троструке везе; образује отворене (неразгранате/разгранате) ланце и затворене прстенове.
Угљоводоници: Једињења састављена само од атома \(\text{C}\) и \(\text{H}\).
Функционална група: Атом или група атома одговорна за физичка и хемијска својства једињења, на основу које се органска једињења сврставају у класе (нпр. алкохоли са \(-\text{OH}\) групом, карбоксилне киселине са \(-\text{COOH}\) групом).
Органска хемија је грана хемије која се бави проучавањем једињења угљеника (органских једињења).
Поједина једињења угљеника сврставају се у неорганска једињења: угљеник(II)-оксид (\(\text{CO}\)), угљеник(IV)-оксид (\(\text{CO}_2\)), угљена киселина (\(\text{H}_2\text{CO}_3\)), као и њене соли - карбонати и хидрогенкарбонати.
Према некадашњој виталистичкој теорији, веровало се да органска једињења могу настати само у живим организмима деловањем „животне силе” (vis vitalis). Ову теорију оповргао је немачки хемичар Фридрих Велер 1828. године, када је из неорганских супстанци у лабораторији синтетисао органско једињење - уреу.
Доказивање угљеника у органским супстанцама врши се непотпуним сагоревањем (нпр. држањем сахатног стакла изнад пламена парафинске свеће), при чему се на стаклу издваја црна супстанца - чађ (аморфни угљеник).
Органска једињења су изузетно бројна (познато је више десетина милиона) због специфичних својстава атома угљеника:
- Четворовалентност: Валенца атома угљеника у органским једињењима увек је четири (\(\text{IV}\)).
- Разноврсност веза: Атоми угљеника се међусобно и са другим атомима могу повезивати:
- једноструким ковалентним везама (\(\text{C}-\text{C}\)),
- двоструким ковалентним везама (\(\text{C}=\text{C}\)),
- троструким ковалентним везама (\(\text{C}\equiv\text{C}\)).
- Различите структуре низова: Атоми угљеника могу градити:
- отворене низове (ланце) - неразгранате или разгранате,
- затворене низове (цикличне структуре / прстенове).
У свим структурним формулама органских једињења, укупан број цртица (ковалентних веза) око сваког атома угљеника увек мора бити тачно 4.
Поред угљеника, готово сви органски молекули садрже и водоник. Атоми других елемената у органским молекулима називају се хетероатоми (најчешће кисеоник, азот, сумпор, фосфор, халогени елементи), а понекад у састав улазе и јони метала.
Угљоводоници су најједноставнија органска једињења чији се молекули састоје искључиво од атома угљеника и атома водоника.
Према присуству хетероатома, остала органска једињења се деле на:
- органска једињења са кисеоником,
- органска једињења са азотом,
- органска једињења са сумпором итд.
Функционална група је специфичан део молекула (атом или група атома) који одређује карактеристична физичка и хемијска својства органског једињења.
Према функционалним групама које садрже, органска једињења се класификују у класе органских једињења. Једињења са истом функционалном групом имају слична хемијска својства.
Иако и етанол и сирћетна киселина садрже по два атома угљеника, припадају различитим класама и имају различита својства због различитих функционалних група:
- Етанол (\(\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}\)): садржи хидроксилну групу (\(-\text{OH}\)) и припада класи алкохола.
- Сирћетна киселина (\(\text{CH}_3\text{COOH}\)): садржи карбоксилну групу (\(-\text{COOH}\)) и припада класи карбоксилних киселина.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Колика је валенца атома угљеника у свим органским једињењима и које врсте веза угљеник може градити са другим атомима угљеника?
У свим органским једињењима валенца угљеника је увек четири (\(\text{IV}\)). Атоми угљеника међусобно могу градити једноструке (\(\text{C}-\text{C}\)), двоструке (\(\text{C}=\text{C}\)) и троструке (\(\text{C}\equiv\text{C}\)) ковалентне везе.
Задатак 2 (средњи): Која од наведених једињења спадају у органска, а која у неорганска:
а) угљеник(IV)-оксид (\(\text{CO}_2\)),
б) метан (\(\text{CH}_4\)),
в) калцијум-карбонат (\(\text{CaCO}_3\)),
г) етанол (\(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}\))?
а) угљеник(IV)-оксид (\(\text{CO}_2\)),
б) метан (\(\text{CH}_4\)),
в) калцијум-карбонат (\(\text{CaCO}_3\)),
г) етанол (\(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}\))?
- Неорганска једињења: \(\text{CO}_2\) (оксид угљеника) и \(\text{CaCO}_3\) (со угљене киселине).
- Органска једињења: \(\text{CH}_4\) (угљоводоник) и \(\text{C}_2\text{H}_5\text{OH}\) (алкохол).
Задатак 3 (средњи): Шта је функционална група и како она утиче на класификацију и особине молекула етанола и сирћетне киселине?
Функционална група је карактеристичан део молекула који одређује његова физичка и хемијска својства.
Етанол и сирћетна киселина имају исти број угљеникових атома (два), али се значајно разликују по мирису, реактивности и агрегатном стању јер етанол садржи хидроксилну групу (\(-\text{OH}\)) и спада у алкохоле, док сирћетна киселина садржи карбоксилну групу (\(-\text{COOH}\)) и спада у карбоксилне киселине.
Етанол и сирћетна киселина имају исти број угљеникових атома (два), али се значајно разликују по мирису, реактивности и агрегатном стању јер етанол садржи хидроксилну групу (\(-\text{OH}\)) и спада у алкохоле, док сирћетна киселина садржи карбоксилну групу (\(-\text{COOH}\)) и спада у карбоксилне киселине.
Задатак 4 (тежак): Објасни зашто се број органских једињења мери десетинама милиона, док је неорганских једињења знатно мање, иако у њихов састав улази велики број различитих елемената Периодног система.
Органска једињења су многобројна захваљујући јединственој способности атома угљеника да:
- Буде увек четворовалентан, што му омогућава везивање са до четири друга атома;
- Гради стабилне једноструке, двоструке и троструке везе са другим атомима угљеника или хетероатомима;
- Формира међусобно повезане структуре практично неограничене дужине: отворене неразгранате ланце, разгранате ланце и цикличне прстенове.
