Kwasy organiczne. Funkcjonalna grupa kwasów organicznych

Ogromna liczba związków znanych współczesnemu światu to kwasy organiczne. W naturze są one otrzymywane głównie z cukrów w wyniku złożonych reakcji biochemicznych. Ich rola we wszystkich procesach życiowych jest nieoceniona. Na przykład w biosyntezie glikozydów, aminokwasów, alkaloidów i innych substancji biologicznie reaktywnych; w metabolizmie węglowodanów, tłuszczów i białek ... Istnieje wiele ważnych procesów z udziałem kwasów organicznych.

Co jest w nich specjalnego? Kwasy organiczne nabywają unikalne właściwości chemiczne i biologiczne dzięki swojej własnej elementarnej i funkcjonalnej kompozycji cząsteczek. Pewna sekwencja związków atomów o różnym charakterze i swoistość ich kombinacji nadaje substancji indywidualną charakterystykę i szczególne cechy interakcji z innymi.

Jakościowy skład substancji organicznych

Główną cegłą, rodzajem monometru wszystkich żywych istot, jest węgiel lub, jak to się nazywa, węgiel. Z niego budowane są wszystkie "szkielety" - podstawowe struktury, szkielety - związków organicznych i kwasów. Wodór jest drugim w stopniu obfitości, wodór to nazwa innego pierwiastka. Wypełnia ona wartościowości węgla wolne od wiązania z innymi atomami, dając objętość i gęstość cząsteczek.

Trzeci to tlen lub tlen, który łączy się z węglem w grupach atomów, dając prostej alifatycznej lub aromatycznej substancji zupełnie nową charakterystykę, na przykład zdolność utleniającą. Ponadto, w serii obfitości - azotu, jego udział w właściwościach kwasów organicznych jest szczególny, istnieje osobna klasa związków zawierających grupę aminową. Również w związki organiczne siarka, fosfor, halogeny i niektóre inne pierwiastki występują w znacznie mniejszych ilościach.

W oddzielnej klasie, a inne są podświetlone. materia organiczna. Kwasy nukleinowe to fosforowe i zawierające azot biologiczne polimery zbudowane z monomerów - nukleotydów - które składają się na najbardziej złożone struktury DNA i RNA.

Uzasadnienie indywidualności chemicznej

Czynnikiem decydującym o różnicy w stosunku do innych substancji jest obecność w związku takiego połączenia atomów, posiadająca ścisły ciąg ich wzajemnego wiązania i posiadający rodzaj kod genetyczny klasa jako funkcjonalna grupa kwasów organicznych. Nazywa się go karboksylem, składa się z jednego atomu węgla, wodoru i dwóch atomów tlenu, a w rzeczywistości łączy grupy karbonylowe (-C = O) i hydroksylowe (-OH).

Składniki wchodzą w interakcje na poziomie elektronicznym, generując indywidualne właściwości kwasów. W szczególności reakcje addycji karbonylowej nie są w nich właściwe, a zdolność do wytwarzania protonu jest kilkakrotnie wyższa niż w przypadku alkoholi.

Funkcje strukturalne

Co dzieje się na poziomie elektronicznym wzajemnego oddziaływania w grupie funkcyjnej klasy kwasów organicznych? Atom węgla ma częściowo dodatni ładunek z powodu przyciągania gęstości wiązania do tlenu, którego zdolność do utrzymywania jest znacznie wyższa. Tlen z części hydroksylowej ma nierozdzieloną parę elektronów, która zaczyna być przyciągana do węgla. Zmniejsza to gęstość wiązania tlen-wodór, w wyniku czego wodór staje się bardziej mobilny. Dysocjacja typu kwasowego staje się możliwa dla związku. Zmniejszenie ładunku dodatniego węgla powoduje zakończenie przepływu procesów łączących, jak już wspomniano powyżej.

Rola określonych fragmentów

Każda grupa funkcjonalna ma indywidualne właściwości i podaje im substancję, która zawiera. Obecność kilku w jednym wyklucza możliwość podania jednej lub drugiej reakcji, która wcześniej oddzielnie różniła się konkretnymi fragmentami. Jest to ważna cecha charakteryzująca chemię organiczną. Kwasy mogą zawierać grupy zawierające azot, siarkę, fosfor, chlorowce itp.

Klasa kwasów karboksylowych

Najbardziej znana grupa substancji z całej rodziny. Nie należy zakładać, że jedynie związkami tej klasy są wszystkie kwasy organiczne. Przedstawiciele węgla są największą grupą, ale nie jedyną. Są na przykład kwasy sulfonowe, mają inny funkcjonalny fragment. Spośród nich szczególny status charakteryzuje się aromatycznymi pochodnymi, które są aktywnie zaangażowane w chemiczną produkcję fenoli.

Istnieje inna znacząca klasa, która należy do takiej sekcji chemii, jak materia organiczna. Kwasy nukleinowe są oderwane i wymagają indywidualnego rozpatrzenia i opisu związku. O nich krótko wspomniano powyżej.

Przedstawiciele węgla materia organiczna zawierają w swoim składzie charakterystyczną grupę funkcyjną. Nazywa się to karboksylem, specyfikę jego struktury elektronowej opisano wcześniej. Jest to grupa funkcyjna, która określa obecność silnych właściwości kwasowych, dzięki ruchowi komórkowemu, łatwo oddzielając się podczas dysocjacji protonu wodoru. Słabością tego zakresu jest tylko octan (kwas octowy).

Klasyfikacja kwasów karboksylowych

W zależności od rodzaju struktury szkieletu węglowodorowego rozróżnia się alifatyczne (prostoliniowe) i cykliczne. Na przykład, kwasy organiczne propionowy, heptanowy, benzoesowy, trimetylobenzoesowy karboksylowy. Przez obecność lub brak wiązań wielokrotnych - ograniczających i nienasyconych - olej, kwas octowy, akryl, heksen itp. W zależności od długości szkieletu występują niższe i wyższe (tłuszczowe) kwasy karboksylowe, a kategoria ta zaczyna się od łańcucha dziesięciu atomów węgla.

Ilościowa zawartość jednostki strukturalnej, takiej jak grupa funkcyjna kwasów organicznych, jest również zasadą klasyfikacji. Istnieje jeden, dwa, trzy i wiele zasad. Na przykład, formic carbonic kwas, szczawiowy, cytryna i inne. Przedstawiciele, którzy zawierają, oprócz głównej grupy, określone grupy nazywane są heterofunkcjonalnymi.

Nowoczesna nomenklatura

Dziś w chemii istnieją dwa sposoby nazywania związków. Racjonalne i systematyczne nazewnictwo ma w zasadzie te same zasady, ale różnią się niektórymi szczegółami kompilacji nazw. Historycznie, obecność trywialnych "nazw" związków, które zostały podane substancjom, w oparciu o ich nieodłączne właściwości chemiczne, są w naturze i w innych momentach. Na przykład kwas butanowy nazywany jest kwasem masłowym, kwas propenowy nazywany jest kwasem akrylowym, kwas diureidooctowy nazywany jest kwasem omotowym, kwas pentanowy nazywany jest kwasem walerianowym itp. Niektóre z nich można obecnie stosować w racjonalnej i systematycznej nomenklaturze.

Phased Algorithm

Sposób budowania nazw substancji, w tym takich jak kwasy organiczne, jest następujący. Najpierw musisz znaleźć najdłuższy łańcuch węglowodorowy i go numerować. Pierwsza liczba powinna znajdować się w bliskim sąsiedztwie rozgałęzienia końca, aby podstawniki atomów wodoru w szkielecie mogły uzyskać najmniejsze locanty - liczby wskazujące liczbę atomów węgla, z którymi są związane.

Następnie musisz wykryć główną grupę funkcyjną, a następnie zidentyfikować pozostałe, jeśli takie istnieją. Tak więc nazwa składa się z: wymienionych w kolejności alfabetycznej i podstawników z odpowiednimi locantami, główna część mówi o długości szkieletu węglowego i nasyceniu go atomami wodoru; Na przykład dla karboksylu jest to "-s", a słowo kwas jest napisane na końcu. Etan, metanodiowy, propenowy, kwas butynowy, hydroksyoctowy, pentanodiowy, 3-hydroksy-4-metoksybenzoesowy, 4-metylopentanowy i tak dalej.

Główne funkcje i ich znaczenie

Wiele kwasów, organicznych i nieorganicznych, jest nieocenionych dla ludzi i ich działalności. Działając z zewnątrz lub będąc wytwarzanym wewnątrz, inicjują wiele procesów, uczestniczą w reakcjach biochemicznych, zapewniają prawidłowe funkcjonowanie ludzkiego ciała, a także wykorzystują je w wielu innych dziedzinach.

Chlorowodorek (lub kwas chlorowodorowy) jest podstawą soku żołądkowego i neutralizatorem większości niepotrzebnych i niebezpiecznych bakterii w przewodzie pokarmowym. Kwas siarkowy jest nieodzownym surowcem w przemyśle chemicznym. Organiczna część przedstawicieli tej klasy jest jeszcze bardziej znacząca - mleczna, askorbinowa, octowa i wiele innych. Kwasy zmieniają pH układu trawiennego w kierunku zasadowym, co jest niezbędne do utrzymania prawidłowej mikroflory. W wielu innych aspektach mają one nieodzowny pozytywny wpływ na zdrowie człowieka. Przedstawienie branży bez użycia kwasów organicznych jest absolutnie niemożliwe. Wszystko to działa tylko dzięki ich grupom funkcyjnym.