ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ
Общая характеристика органических соединений. Соединения углерода (за исключением некоторых наиболее простых) издавна получили название органических соединений, так как в природе они встречаются почти исключительно в организмах животных и растений, являясь их обязательной и главной составной частью. В отличие от органических соединений такие вещества, как песок, глина, различные минералы, вода, углекислый газ и другие, встречающиеся в «неживой природе», получили название неорганических или минеральных.
Деление веществ на органические и неорганические вызвано было тем, что долгое время считали принципиально невозможным получить органические вещества путем синтеза из простых веществ. Образование органических веществ приписывалось влиянию особой «жизненной силы», действующей только в живых организмах и не принимающей никакого участия в образовании неорганических соединений. Сторонники этого учения получили название виталистов (от латинского vis vitalis — жизненная сила). Виталисты пытались в явлениях живой природы найти доказательство существования в мире каких-то таинственных сил, не поддающихся учету и изучению и не подчиняющихся общим физико-химическим законам. Во главе виталистов стоял один из самых авторитетных химиков первой половины XIX в. — шведский ученый Берцелиус.
Первый удар витализму был нанесен открытием немецкого химика Велера. В 1828 г. Велер получил в лаборатории мочевину из так называемой циановоаммониевой соли NH4CNO, которая, в свою очередь, может быть синтезирована из простых веществ. Мочевина, как один из продуктов жизнедеятельности животных, безусловно являлась «органическим» веществом и, по прежним воззрениям, могла быть выработана только под влиянием «жизненной силы». Теперь же мочевина была получена искусственным путем в лаборатории. Однако виталистические воззрения были настолько распространены среди ученых, что открытию Велера не придали должного значения.
Освобождение химии от виталистических идей произошло лишь в середине прошлого столетия, после того как французский химик Бертло осуществил синтез ряда простых органических соединений (углеводородов, спиртов и т. д.), а А. М. Бутлеров впервые синтезировал вещество, относящееся к группе Сахаров. Таким образом, было доказано, что никакой таинственной жизненной силы не существует и что образование органических соединений происходит согласно тем же законам, что и образование неорганических веществ.
Отсюда, однако, не следует, что живой организм можно рассматривать как систему, целиком определяемую одними только физико-химическими законами. Биологические процессы, совершающиеся в живых организмах, представляют собой высшие, более сложные формы движения материи и не могут быть целиком сведены к тем формам движения материи, которые составляют предмет изучения физики и химии.
После синтеза органических веществ исчезла грань, отделявшая эти вещества от неорганических, однако название «органические вещества» сохранилось. Под этим названием теперь понимают вообще все углеродсодержащие соединения; большая часть этих соединений в организмах даже и не встречается, а получена искусственным путем в лаборатории.
Одной из важных особенностей органических соединений, которая накладывает отпечаток на все их химическое поведение, является характер связей между атомами в их молекулах. В подавляющем большинстве случаев эти связи имеют ярко выраженный атомный характер. Поэтому органические соединения, как правило, не диссоциируют на ионы и сравнительно медленно взаимодействуют друг с другом. В то время как реакции между электролитами в растворах протекают почти мгновенно, время, необходимое для завершения той или иной реакции между органическими веществами, обычно измеряется часами, а иногда и днями. Вот почему в органической химии большое значение имеет применение различных катализаторов.
Другая характерная черта органических соединений заключается в их склонности подвергаться при нагревании глубоким изменениям, в результате которых образуются новые вещества, обладающие совершенно иными свойствами. Так, например, при нагревании древесины или каменного угля без доступа воздуха получается ряд новых, очень важных в практическом отношении продуктов. Если же вести нагревание при доступе воздуха или в присутствии окислителей, то органические вещества сгорают, причем входящие в их состав углерод и водород целиком превращаются в углекислый газ и воду, а азот обычно выделяется в свободном состоянии. На этом основан элементарный анализ органических веществ: содержание углерода и водорода в сгоревшем веществе определяют по количеству образовавшихся углекислого газа и воды, выделившийся азот измеряют непосредственно, а содержание кислорода устанавливают по разности между весом сгоревшего вещества и весом содержавшихся в нем остальных элементов.
Данные анализа и определение молекулярного веса позволяют вывести молекулярную формулу органического вещества. Однако, в отличие от неорганических соединений, молекулярная формула органического вещества еще не дает представления ни о его характере, ни о его свойствах. Дело в том, что известно очень много органических соединений, которые обладают одинаковым составом и одинаковым молекулярным весом, но совершенно различными физическими и даже химическими свойствами. Так, например, состав этилового спирта и диметилового эфира выражается одной и той же молекулярной формулой С2Н6О, тем не менее это два совершенно различных вещества. Этиловый спирт — жидкость, кипящая при 78°, смешивающаяся с водой в любых отношениях, а диметиловый эфир — газ, почти нерастворимый в воде; их химические свойства также имеют мало общего.
Это явление, широко распространенное среди органических соединений, получило название изомерии, а вещества, отвечающие одной и той же молекулярной формуле, но различающиеся по своим свойствам, называются изомерными веществами или изомерами.
Объяснение различных случаев изомерии дает теория строения органических соединений, созданная в 60-х годах прошлого столетия А. М. Бутлеровым.
Вы читаете, статья на тему Органические соединения