Применение органических веществ

Органические соединения — это химические вещества, в составе которых присутствует углерод. Они находят широкое применение в лабораторных исследованиях, производстве лекарств, агрохимии, и других сферах. В данной теме мы рассмотрим основные разновидности органических соединений и их применение в лабораторной практике.

Алканы (парафины)

Алканы — нециклические углеводороды (УВ), в молекулах которых все атомы углерода находятся в состоянии sp³-гибридизации и связаны друг с другом только σ-связями.

Применение:

Галогенпроизводные алканов RHal (атом водорода замещен на атом галогена)

Применение:

Циклоалканы(циклопарафины)

Циклоалканы — насыщенные УВ, содержащие 3,4,5,6 и более атомов углерода.

Применение:

Алкены (олефины, этиленовые УВ)

Алкены — нециклические углеводороды (УВ), в молекулах которых два атома углерода находятся в состоянии sp²-гибридизации и связаны друг с другом двойной связью.

Применение:

Диеновые углеводороды (алкадиены). Каучуки.

Алкадиены — УВ, в молекулах которых между атомами углерода имеются две двойные связи.

Применение:

Алкины (олефины, этиленовые УВ)

Алкины -УВ, в молекулах которых два атома углерода находятся в состоянии sp-гибридизации и связаны друг с другом тройной связью.

Применение: 

Ароматические УВ (арены)

Арены — УВ, молекулы которых содержат одно или несколько бензольных колец.

Арены ряда бензола (моноциклические арены): CnH2n-6, n ≥ 6

Применение: 

Ключевые свойства, определяющие применение

Углеводороды

1. Высокая теплота сгорания: УВ являются отличным топливом из-за выделяющегося количества теплоты; Важный источник энергии
2. Разнообразные физические свойства: это позволяет использовать алканы как растворители, топливо, смазочные материалы
3. Реакционная способность: УВ могут вступать в различные химические реакции (например, алкены — реакция присоединения, алкины — реакция полимеризации)

Спирты (алкоголи)

Спирты — производные углеводородов, содержащие в молекулах одну или несколько гидроксильных групп -ОН у насыщенных атомов углерода. 

Применение одноатомных спиртов:

Применение многоатомных спиртов:

Фенолы

Фенолы — производные ароматических углеводородов, содержащие в молекулах одну или несколько гидроксильных групп -ОН у насыщенных атомов углерода бензольного кольца.
Применение: 

Ключевые свойства, определяющие применение

Спирты

1. Полярность: OH- группа делает спирты полярными молекулами
2. Растворимость: благодаря полярности, хорошо растворимы в полярных растворителях
3. Реакционная способность: реакционно способный центр — OH- группа
4. Кислотность: слабые кислоты

Фенолы

1. Реакционная способность: реакции электрофильного замещения
2. Кислотность: более кислые, чем спирты
3. Образование водородных связей: следствие — увеличение растворимость в полярных растворителях
4. Делокализация электронной плотности: следствие — увеличение устойчивости и уменьшение склонности к окислению

Оксосоединения

Карбонильные соединения (оксосоединения) — производные УВ, содержащие в молекуле карбонильную группу:

Альдегиды — органические соединения, молекулы которых содержат альдегидную группу, связанную с углеродным радикалом.

Кетоны — органические соединения, молекулы которых содержат кето-группу, связанную с двумя углеродными радикалами.

Применение:

Применение важнейших альдегидов:

Ключевые свойства, определяющие применение

Альдегиды

1. Окисление: окисление до карбоновых кислот
2. Присоединение: реакция присоединения с нуклеофилами
3. Реакционная способность: реакционно способный центр — карбонильная группа
4. Полимеризация: следствие — полимерные материалы

Кетоны

1. Хорошие растворители: хорошо растворяют многие неорганические соединения
2. Легкость в обработке: не трудоемкое очищение
3. Низкая точка кипения: легко перегонять и очищать
4. Приятный аромат: применимы косметике
5. Стабильность: стабильны при комнатной температуре

Карбоновые кислоты

Карбоновые кислоты — производные УВ, содержащие функциональную карбоксильную группу -COOH.

По основности кислоты делят на:

1. Одноосновные (монокарбоновые) — одна карбоксильная группа
2. Двухосновные (дикарбоновые) — две карбоксильные группы
3. Трехосновные (трикарбоновые) — три карбоксильные группы и т.д.

Применение важнейших насыщенных монокарбоновых кислот:

Ненасыщенные монокарбоновые кислоты — производные алкенов, алкинов, алкадиенов и других ненасыщенных УВ. Большое значение имеют непредельные кислоты с двойными связями.

Применение ненасыщенных монокарбоновых кислот:

Ключевые свойства, определяющие применение

Карбоновые кислоты

1. Кислотность: наличие карбоксильной группы, делает кислоты донорами протонов. Благодаря этому свойству кислоты участвуют во многих реакциях, ценных для синтеза
2. Образование солей: получение солей различных свойств (ацетатов, формиатов, бензоатов)
3. Реакционная способность: подходят для синтеза полимеров, лекарственных средств, пищевых добавок, красителей
4. Точка кипения: высокие точки кипения по сравнению со спиртами и альдегидами; необходимо учитывать данное свойство при перегонки и очистки
5. Растворимость: низшие карбоновые кислоты — хорошо растворимы в воде (из-за образующихся водородных связей); с увеличением молекулярной массы растворимость снижается.

Сложные эфиры

Сложные эфиры — вещества которые образуются в результате взаимодействия органических или кислородсодержащих неорганических кислот со спиртами (реакция этерификации).

Применение: 

Жиры

Жиры — смесь сложных эфиров глицерина и высших карбоновых кислот (ВКК).

Применение:

Углеводы

Углеводы — природные соединения, которые играют важную роль в жизни человека, животных и растений. Формально являются соединениями углерода и воды.

Простые углеводы (моносахариды) — простейшие углеводы, не гидролизующиеся с образованием более простых углеводов.

Сложные углеводы — углеводы, молекулы которых состоят из двух или большего числа остатков моносахаридов и разлагаются на эти моносахариды при гидролизе.

Применение углеводов:

Полисахариды — высокомолекулярные несахароподобные углеводы, содержат от десяти до сотен тысяч остатков моносахаридов, связанных гликозидными связями. 

Применение:

Амины

Амины — производные аммиака, в молекуле которого один, два или три атома водорода замещены углеводородными радикалами. 

Применение:

Аминокислоты

Аминокислоты — производные углеводородов, содержащие аминогруппы (-NH2) и карбоксильную группы.

Применение:

Вам доступна инфографика для скачивания на ПК или мобильное устройство.

После изучения данной темы, Вы можете проверить себя и закрепить знания, пройдя тест: