PODSTAWY CHEMII ORGANICZNEJ

Chemia organiczna - chemia związków węgla (def. w dużym uproszczeniu, ponieważ CO₂ , CO nie są związkami organicznymi);

• niektóre zw. węgla jak np. węgliki metali czy cyjanki zaliczane są do obu działów chemii;

• Obecnie poznanych jest dużo więcej zw. organicznych i niż nieorganicznych

• Nazwa „chemia organiczna” utrzymywana jest ze względów praktycznych.

Właściwości węgla jako pierwiastka

1. Rozpatrzenie położenia węgla w układzie okresowym

Atomy pierwiastków leżących po lewej stronie od węgla są donorami elektronowymi tzn. tworząc wiązanie, oddają elektrony, a same przechodzą w kationy. Natomiast atomy pierwiastków po prawej stronie od węgla są akceptorami elektronów tj. tworząc związki uzupełniają swoje powłoki walencyjne elektronami (przechodzą w aniony).

Atomy węgla mają w połowie uzupełnioną powłokę walencyjną, dlatego mogą tworzyć związki a atomami po prawej i po lewej stronie (od grupy 14), oddając bądź przyjmując elektrony. Atom węgla może utworzyć wiązki z pierwiastkami na takim samym stopniu utlenienia np. german, krzem. Szczególnym przypadkiem jest tworzenie wiązań między atomami węgla, wiązania takie są kowalencyjne, a wiec nie podatne na działanie czynników polarnych.

Właściwości węgla jako pierwiastka:

1. Węgiel w związkach organicznych jest czterowartościowy i wszystkie jego wartościowości są równocenne.

2. Atomy węgla są zdolne do połączeń z innymi pierwiastkami.

3. Węgiel może tworzyć wiązania atomowe, atomowe spolaryzowane i jonowe.

4. Atomy węgla wykazują zdolność łączenia się ze sobą, tworząc struktury łańcuchowe lub pierścieniowe.

Specyficzne właściwości węgla nadające jego cząsteczką cechy odróżniające je od cząsteczek nieorganicznych:

1. Większość zw. organicznych, oprócz węgla i wodoru zawiera inne pierwiastki: np. S,N,P,O,F etc.

2. Większość zw. organicznych ma budowę cząsteczkową (jonową mają z reguły zw. nieorganiczne).

3. Większość związków organicznych ulega rozkładowi już poniżej temp. 300 st. C, a górną granicę rozkładu stanowi 600 st. C. Podczas spalania całkowitego, produktami reakcji jest tlenek węgla (II) oraz tlenek wodoru (woda).

4. Niewielkie powinowactwo chemiczne powoduje, że reakcje przebiegają często nie jednoznacznie (mogą występować reakcje poboczne, a ich kierunek zależy w dużym stopniu od warunków w których przeprowadzamy reakcję; np. od temperatury, stężenie substratów, od tego czy zaw. probówki ogrzewamy czy też nie).

Budowa związków organicznych:

1. Budowa elementarna

Budowa elementarna, czyli skład cząsteczki, określana jest metodami chemii analitycznej. Analiza powinna określać skład ilościowy i jakościowy.

Reakcja 1.

CuO + zw. organiczny Cu + CO₂ + inny zw. organiczny.

Obecność węgla można wykryć poprzez prażenie zw. organicznego z dodatkiem tlenku miedzi (II). Gazowe produkty rozkładu wprowadza się do wody wapienne, co skutkuje jej zmętnieniem.

Wzór empiryczny- najprostszy wzór zw. organicznego pokazujący zależność ilości poszczególnych atomów miedzy sobą.

Wzór rzeczywisty -jest wielokrotność wzoru empirycznego.

ZADANIE 1.

Związek organiczny zawiera 48,65% węgla i 8,16% wodoru. Gęstość par tego związku w warunkach normalnych wynosi 3,28 g/dm³. Znajdź wzór rzeczywisty

ZADANIE 2.

Związek organiczny zawiera 63,2% węgla, 8,8% wodoru. 0,0702g tego związku rozpuszczono w 0,804g kamfory obniżając temperaturę krzepnięcia do 15,5 st. C. Stała krioskopowa kamfory wynosi 40. Znaleźć wzór rzeczywisty tego związku.

1. Budowa konstytucyjna

Wzór sumaryczny nie określa jednoznacznie budowy związku. Jednemu wzorowi sumarycznemu może odpowiadać kilka wzorów strukturalnych np. C₃H₆O:

Wśród wzorów strukturalnych wyróżniamy w chemii organicznej wzory rozwinięte i uproszczone. Wzory rozwinięte ukazują wszystkie wiązania w cząsteczce.