Σημασία της Οργανικής Χημείας
Η οργανική χημεία είναι ένα πεδίο της χημείας που μελετά τη δομή, τα χαρακτηριστικά και τις αντιδράσεις οργανικών ενώσεων, οι οποίες έχουν ομοιοπολικούς δεσμούς άνθρακα-άνθρακα. Μελετώνται τα φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά, καθώς και η χημική αντιδραστικότητα, για την καλύτερη κατανόηση της συμπεριφοράς τους. Η μελέτη των οργανικών αντιδράσεων καλύπτει τη χημική σύνθεση φυσικών προϊόντων, φαρμάκων και πολυμερών, καθώς και την εργαστηριακή και θεωρητική (σε silico) μελέτη μεμονωμένων οργανικών μορίων.
Τα οργανικά μόρια είναι τα βασικά συστατικά όλης της ζωής στη Γη και αποτελούν τη συντριπτική πλειοψηφία των γνωστών χημικών ουσιών. Πολλά εμπορικά αγαθά, όπως φάρμακα, πετροχημικά και αγροχημικά, καθώς και προϊόντα που προέρχονται από αυτά, όπως λιπαντικά, διαλύτες, πλαστικά, καύσιμα και εκρηκτικά, κατασκευάζονται από αυτά.
Ταξινόμηση οργανικών ενώσεων
Λειτουργικές ομάδες
Οι λειτουργικές ομάδες είναι σημαντικές στην οργανική χημεία επειδή μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ταξινόμηση δομών και την πρόβλεψη χαρακτηριστικών. Μια λειτουργική ομάδα είναι μια μοριακή μονάδα της οποίας η αντιδραστικότητα αναμένεται να είναι η ίδια σε μια ποικιλία μορίων, εντός ορισμένων ορίων. Τα χημικά και φυσικά χαρακτηριστικά των οργανικών ενώσεων μπορούν να επηρεαστούν σημαντικά από λειτουργικές ομάδες. Οι λειτουργικές ομαδοποιήσεις χρησιμοποιούνται για την ταξινόμηση μορίων.
Αλιφατικές ενώσεις
Σύμφωνα με την κατάσταση κορεσμού τους, οι αλειφατικοί υδρογονάνθρακες ομαδοποιούνται σε τρεις τύπους ομόλογων σειρών:αλκάνια, αλκένια και αλκίνια.
Η υπόλοιπη ομάδα χωρίζεται ανάλογα με τις υπάρχουσες λειτουργικές ομάδες. Οι ενώσεις ευθείας αλυσίδας, διακλαδισμένης αλυσίδας και κυκλικές ενώσεις είναι όλες παραδείγματα τέτοιων ενώσεων. Στη χημεία του πετρελαίου, χαρακτηριστικά όπως ο αριθμός οκτανίου ή ο αριθμός κετανίου επηρεάζονται από τον βαθμό διακλάδωσης.
Αρωματικές ενώσεις
Οι συζευγμένοι διπλοί δεσμοί βρίσκονται στους αρωματικούς υδρογονάνθρακες. Αυτό δείχνει ότι κάθε άτομο άνθρακα στον δακτύλιο είναι υβριδισμένο sp2, γεγονός που αυξάνει τη σταθερότητα του δακτυλίου. Το πιο διάσημο παράδειγμα είναι το βενζόλιο, του οποίου η δομή προτάθηκε από τον Kekulé, ο οποίος ήταν ο πρώτος που πρότεινε την αρχή της μετεγκατάστασης ή του συντονισμού για να το εξηγήσει.
Ετεροκυκλικές ενώσεις
Τα χαρακτηριστικά των κυκλικών υδρογονανθράκων μεταβάλλονται και πάλι εάν υπάρχουν ετεροάτομα, τα οποία μπορεί να υπάρχουν είτε ως υποκαταστάτες συνδεδεμένοι εξωτερικά στον δακτύλιο (εξωκυκλικοί) είτε ως μέλος του ίδιου του δακτυλίου (ενδοκυκλικά). Στην τελευταία περίπτωση, ο δακτύλιος αναφέρεται ως ετερόκυκλος. Το οξυγόνο, το θείο ή το άζωτο είναι τα πιο διαδεδομένα ετεροάτομα σε ετεροκυκλικά μόρια, με τα τελευταία να είναι ιδιαίτερα άφθονα σε βιολογικά συστήματα.
Οι ετερόκυκλοι μπορούν να βρεθούν σε μια ποικιλία αντικειμένων, συμπεριλαμβανομένων βαφών ανιλίνης και φαρμάκων. Βρίσκονται επίσης σε μια ποικιλία βιοχημικών ενώσεων όπως αλκαλοειδή, βιταμίνες, στεροειδή και νουκλεϊκά οξέα.
Σημασία της Οργανικής Χημείας
Η οργανική χημεία είναι σημαντική γιατί μελετά τη ζωή και όλες τις χημικές αντιδράσεις της. Γιατροί, κτηνίατροι, οδοντίατροι, φαρμακολόγοι, χημικοί μηχανικοί και χημικοί είναι μεταξύ των επαγγελματιών που εφαρμόζουν την κατανόηση της οργανικής χημείας. Η συνάφεια της οργανικής χημείας μπορεί να φανεί στην τεράστια ποικιλία ουσιών που χρησιμοποιούμε σε καθημερινή βάση. Μερικές κοινές χρήσεις των οργανικών ενώσεων είναι-
- Τρόφιμα:Οι υδατάνθρακες, οι πρωτεΐνες και τα λίπη είναι οι ενώσεις άνθρακα που αποτελούν τη βάση των υλικών τροφίμων. Οι βιταμίνες είναι επίσης βιολογικής φύσης.
- Μέσα καθαρισμού:Οι οργανικοί διαλύτες χρησιμοποιούνται συχνά σε βιομηχανίες και εργαστήρια για την απομάκρυνση των ρύπων. Για παράδειγμα, στην εξαγωγή φαρμάκων από φυτά, χρησιμοποιείται πετρελαϊκός αιθέρας για τον διαχωρισμό των λιπαρών υλικών από τον πολτό. Ως αποτέλεσμα της γνώσης της οργανικής χημείας σχετικά με την πολικότητα, τη διαλυτότητα και τους παράγοντες κατανομής, οι διαλύτες χρησιμοποιούνται για τον διαχωρισμό των συστατικών για καλύτερη χρήση.
- Αποστειρωτικά μέσα:- Η πλειοψηφία των αποστειρωτικών και απολυμαντικών παραγόντων, όπως η φαινόλη και η φορμαλδεΰδη, είναι ενώσεις άνθρακα. Μπορούν να σκοτώσουν μικροοργανισμούς και ακόμη και κύτταρα του ανθρώπινου σώματος λόγω των χαρακτηριστικών τους όπως η διαλυτότητα και το pH. Αυτά καταστρέφουν βακτήρια και άλλα μικρόβια διαλύοντας το κυτταρικό τοίχωμα ή καταστρέφοντας το πρωτεϊνικό στρώμα, μεταξύ άλλων.
- Αναλυτικές ουσίες:- Η πλειονότητα των ουσιών που χρησιμοποιούμε, όπως φάρμακα και εντομοκτόνα, ελέγχονται ποιοτικά και ποσοτικά χρησιμοποιώντας διάφορες τιτλοδοτήσεις, μεθόδους χρωματογραφίας και φασματοφωτομετρία. Στην περίπτωση αυτή, τα αντιδραστήρια που χρησιμοποιούνται, όπως οξέα ή βάσεις ή αναγωγικά οξειδωτικά είδη, είναι οργανικής φύσεως. Επιπλέον, η οργανική χημεία είναι υπεύθυνη για την ανάπτυξη δεικτών τελικού σημείου στην τιτλοδότηση.
- Τιμήτες:- Οι ενώσεις άνθρακα, είναι ενδιαφέρον, αποδεδειγμένα ότι είναι πολύ πολύτιμες, ανθεκτικές και πιο σκληρές στον κόσμο. Το διαμάντι και ο γραφίτης είναι και οι δύο ενώσεις που περιέχουν άνθρακα και δεν περιέχουν άλλα στοιχεία. Είναι και τα δύο ευρέως χρησιμοποιούμενα και ακριβά. Το πετρέλαιο είναι ο άλλος πιο πολύτιμος πόρος στον κόσμο για την κάλυψη των παγκόσμιων απαιτήσεων καυσίμων. Αυτά τα προϊόντα πετρελαίου διαφοροποιούνται περαιτέρω για μια ποικιλία εφαρμογών.
Σημασία των Ετεροκυκλικών Ενώσεων
Εφαρμογές των Αρωματικών Ετεροκυκλών στη Γεωργία - Παράσιτα όπως τρωκτικά, έντομα, μικρόβια και ζιζάνια καταναλώνουν ή καταστρέφουν την πλειονότητα των τροφίμων που προορίζονται για τον άνθρωπο. Οι τεχνικές βιολογικής φυτοπροστασίας έχουν πολλές δυνατότητες, αλλά ο χημικός έλεγχος εξακολουθεί να είναι ο πιο διαδεδομένος τρόπος. Τα φυτοφάρμακα, τα οποία περιλαμβάνουν ζιζανιοκτόνα (ζιζανιοκτόνα), εντομοκτόνα, μυκητοκτόνα και τρωκτικοκτόνα, χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο των παρασίτων με χημικά μέσα. Οι διεγέρτες και οι ρυθμιστές ανάπτυξης των φυτών είναι επίσης αρκετά σημαντικοί. Επειδή οι ετεροκυκλικές χημικές ουσίες εμπλέκονται σε τόσα πολλά βιολογικά συστήματα, δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος των φυτοφαρμάκων.
Φθορισμός – Ο φθορισμός ορίζεται ως η απορρόφηση ακτινοβολίας από άτομα ή μόρια, ακολουθούμενη από την άμεση εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας όταν τα σωματίδια μετακινούνται σε καταστάσεις χαμηλότερης ενέργειας. Οι φθορίζουσες ετεροκυκλικές ενώσεις διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο σε μια ποικιλία πεδίων, συμπεριλαμβανομένων των εκπομπών για συσκευές ηλεκτροφωταύγειας.
Pharma – Τα ετερόκυκλα είναι κοινά θραύσματα της μεγάλης πλειοψηφίας των εμπορικά διαθέσιμων φαρμάκων και διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη σύγχρονη σύνθεση φαρμάκων. Η κοινή χρήση των ετεροκυκλικών ενώσεων βρίσκεται σε φάρμακα κατά της ελονοσίας, σε αντιφλεγμονώδη φάρμακα κ.λπ.
Συμπέρασμα
Η οργανική χημεία είναι η μελέτη της δομής, των χαρακτηριστικών, της σύνθεσης, των αντιδράσεων και της παρασκευής ενώσεων που περιέχουν άνθρακα. Τα πιο κοινά συστατικά σε οργανικές ενώσεις είναι ο άνθρακας και το υδρογόνο, αν και μπορούν επίσης να περιέχουν μια ποικιλία πρόσθετων στοιχείων (π.χ. άζωτο, οξυγόνο, αλογόνα, φώσφορο, πυρίτιο, θείο). Η οργανική χημεία είναι ένας πολύ δημιουργικός τομέας στον οποίο οι επιστήμονες είναι σε θέση να αναπτύξουν και να εξερευνήσουν μόρια και ενώσεις. Οι οργανικοί χημικοί αφιερώνουν σημαντικό μέρος της δουλειάς τους στην ανάπτυξη νέων χημικών ουσιών και στην επέκταση των υπαρχόντων. Οι οργανικές ενώσεις αποτελούν τουλάχιστον ένα μέρος πολλών σύγχρονων υλικών. Είναι απαραίτητα για την οικονομική ανάπτυξη και είναι θεμελιώδη για τη βιοχημεία, τη βιοτεχνολογία και την ιατρική.
