7.1. Органическая химия
ЧТО ТАКОЕ ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ?
Органической химией называют химию соединений, в которых содержится элемент углерод. Помимо углерода в эти соединения входит также водород, а во многих из них содержатся, кроме того, кислород и другие элементы. Впрочем, существуют немногочисленные углеродсодержащие соединения, которые не принято относить к органическим (например, моноксид углерода, диоксид углерода и карбонаты металлов).
Хотя такие органические вещества, как сахара, спирт и уксус, были известны человечеству уже тысячи лет назад, только в XIX в. впервые удалось выделить органические соединения. Одним из первых ученых, изучавших органические соединения, был химик-самоучка Карл Вильгельм Шееле (1742-1786). Он сумел получить в чистом виде несколько органических кислот и других органических соединений из веществ растительного и животного происхождения. В частности, он выделил из молока
-гидроксипропановую молочную кислоту и показал, что эта кислота является причиной свертывания молока. Шееле, кроме того, впервые получил хлор и ряд других элементов и неорганических соединений.
Химики XVIII в. полагали, что органические соединения могут синтезироваться только под действием некой «жизненной силы», заключенной в клетках живых существ. Эта точка зрения лежала в основе теории витализма, распространенной в органической химии. Однако в 1828 г. немецкий химик Фридрих Вёлер (1800-1882) получил мочевину (карбамид), нагревая водный раствор неорганического вещества - цианата аммония;
Это был первый синтез органического соединения. Он означал поражение теории витализма. В настоящее время для обозначения химии живых существ и процессов, протекающих в живых организмах, используется термин биохимия.
Обратим внимание на то, что в химических уравнениях, описывающих органические реакции, не принято указывать агрегатное состояние реагентов и продуктов. Обозначения этих состояний играют важную роль в физической и неорганической химии, где реакции нередко осуществляются с участием ионов и протекают в водных растворах. Например, важно провести различие между электролитом
и неэлектролитом
. В отличие от этого органические реакции чаще всего осуществляются в неводных растворителях.
Чем важна органическая химия?
В этой и следующих главах мы познакомимся с многочисленными примерами, раскрывающими важную роль органической химии в разных сферах нашей жизни. Органические вещества содержатся во всех живых организмах. Многие современные продукты и материалы, без которых мы не можем обходиться, тоже принадлежат к органическим соединениям (табл. 17.1).
О важной роли органической химии в жизни современного человечества можно судить и по приблизительно экспоненциальному росту числа органических соединений, ставших известными химикам за последнее столетие (табл. 17.2).
Какова же причина того, что углерод способен образовывать такое огромное количество разнообразнейших природных и синтетических соединений? Причина этого заключается в уникальной способности углерода к катенации, т.е. к образованию связей между его атомами, что приводит к возникновению многообразныч разветвленных
и циклических структур. Кроме того, атомы углерода способны образовывать простые, двойные и тройные связи не только друг с другом, но также и с другими элементами. Эта уникальная способность углерода обсуждалась в разд. 15.2.
Таблица 17.1. Некоторые органические вещества
Таблица 17.2. Рост числа известных органических соединений