ТЕМА 6. БАГАТОМАНІТНІСТЬ ТА ЗВ'ЯЗКИ МІЖ КЛАСАМИ ОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН

Пригадайте: взаємозв'язок між вуглеводнями (за § 12).

Багатоманітність органічних сполук

Протягом цього навчального року ви вивчали сполуки різних класів органічних речовин. Ще на початку ми зазначили, що органічних сполук існує значно більше за неорганічні й вони набагато різноманітніші. І ви вже могли у цьому переконатися.

Причинами багатоманітності органічних сполук є:

• утворення атомами Карбону гомоланцюгів — ланцюгів з атомів одного хімічного елемента. Карбон — унікальний хімічний елемент, що може утворювати енергетично стабільні гомоланцюги. Існують також інші елементи, для яких характерні гомоланцюги, але не настільки стабільні й довгі, як у Карбону;

• існування сполук з простими та кратними зв’язками. Можливість утворення подвійного чи потрійного зв’язку в молекулах збільшує число можливих органічних речовин та урізноманітнює класи сполук;

• існування ізомерів. Чим більше атомів (однакових чи різних) міститься в молекулі, тим більше існує можливих комбінацій їх сполучення. Так, не всі ізомери можуть існувати тривалий час, і не всі вони матимуть цінність для людини. Але ізомерія — дуже суттєвий чинник, що сприяє урізноманітненню й збільшенню числа органічних сполук;

• існування сполук з різними характеристичними групами. Характеристичні групи можуть утворювати атоми майже будь-яких хімічних елементів, навіть металічних, що зумовлює існування величезного числа класів органічних сполук, значно більшого, ніж вивчають у школі;

• хімічні реакції в живих організмах. На перший погляд здається, що в живих організмах сполук не так уже й багато (білки, вуглеводи тощо). Але це не так. Наприклад, лише білків існує велика кількість різновидів: майже 20 амінокислот можуть утворювати по-ліпептидні ланцюги різної довжини, з різним амінокислотним складом, різною їх послідовністю. Це також стосується інших органічних сполук у живих організмах.

Отже, число органічних сполук може бути майже нескінченним, і навіть передбачити це число неможливо. Можна тільки сказати, що, за даними хімічної реферативної служби (CAS), на початок 2018 року зареєстровано понад 110 млн органічних сполук і кожного дня синтезують нові.

Взаємозв'язок між органічними та неорганічними сполуками

Ще на початку вивчення органічної хімії ми зазначали, що органічними є речовини на основі атомів Карбону, і досить складно провести межу між органічними та неорганічними сполуками. Певним чином це зумовлено можливістю їх взаємного перетворення. Неорганічні речовини (чадний та вуглекислий гази, сажа тощо) утворюються під час повного чи неповного згоряння органічних речовин. Органічні речовини також можна добути з неорганічних, зокрема, такими перетвореннями:

Взаємозв'язок між класами органічних сполук

Ви вже вивчили, які взаємозв’язки існують між вуглеводнями. Ці взаємозв’язки ґрунтуються на способах взаємоперетворень вуглеводнів різних гомологічних рядів. За цим принципом також можна виявити взаємозв’язки між класами органічних сполук. Певна річ, класів сполук існує дуже багато, і взаємозв’язки між ними дуже

різноманітні, але для вивчених вами класів сполук схему їх взаємозв’язків можна зобразити так:

Ґрунтуючись на знаннях про взаємозв’язки між різними класами сполук, про їхні властивості та методи добування, можна спланувати й здійснити майже будь-які перетворення. Цим користуються хімі-ки-органіки для синтезу нових, ще невідомих сполук. Наприклад, ураховуючи наведену схему можна виявити такі генетичні зв’язки між класами органічних сполук:

Американське хімічне товариство (American Chemical Society, ACS) починаючи від 1907 року видає реферативний журнал «Хімічні реферати» (Chemical Abstracts), де зібрано реферати всіх наукових публікацій світу. Це товариство також має підрозділ «Хімічна реферативна служба» (Chemical Abstracts Service, CAS), що веде облік усіх відомих хімічних сполук. За даними цієї служби, 1990 року було відомо близько 8 млн органічних сполук, 1999 року їх кількість збільшилася до 12 млн, а 2014 року — до 87 млн. На початок 2018 року відомо 137 млн хімічних речовин, з яких близько 115 млн — органічні.

Ключова ідея

У природі може існувати безліч органічних речовин, між якими існують

складні взаємозв'язки, що характеризують властивості та методи добування класів органічних сполук.

Контрольні запитання

539. Наведіть причини багатоманітності органічних сполук.

540. Схарактеризуйте взаємозв'язок між органічними та неорганічними речовинами, між класами органічних сполук.

Завдання для засвоєння матеріалу

541. Складіть рівняння реакцій для ілюстрації схеми взаємозв'язку органічних та неорганічних сполук, наведеної у параграфі.

542. Складіть схеми генетичних зв'язків А, Б і В (с. 217) на прикладі конкретних сполук та складіть рівняння реакцій для їх здійснення.

Завдання з розвитку критичного мислення

543. Проаналізуйте, як можна зіставити причини багатоманітності органічних сполук, перелічених у цьому параграфі, з такими: а) існування гомологів; б) різний характер карбонових ланцюгів: нерозгалужені, розгалужені та циклічні; в) різноманітність елементів, що містяться у складі органічних сполук (N, O, P, S тощо).

Це матеріал з підручника Хімія 10 клас Григорович