Química bioorgánica

HOC es una ciencia que estudia la función biológica de las sustancias orgánicas en el cuerpo.

BOH surgió en la segunda mitad del siglo XX. Los objetos de su estudio son biopolímeros, biorreguladores y metabolitos individuales.

Los biopolímeros son compuestos naturales de alto peso molecular que son la base de todos los organismos. Se trata de péptidos, proteínas, polisacáridos, ácidos nucleicos (NA), lípidos, etc.

Los biorreguladores son compuestos que regulan químicamente el metabolismo. Se trata de vitaminas, hormonas, antibióticos, alcaloides, medicamentos, etc.

El conocimiento de la estructura y propiedades de los biopolímeros y biorreguladores nos permite comprender la esencia de los procesos biológicos. Así, el establecimiento de la estructura de las proteínas y las NA hizo posible desarrollar ideas sobre la biosíntesis de proteínas de la matriz y el papel de las NA en la preservación y transmisión de información genética.

BOX juega un papel importante en el establecimiento del mecanismo de acción de enzimas, fármacos, visión, respiración, memoria, conducción nerviosa, contracción muscular, etc.

El principal problema de BOX es dilucidar la relación entre la estructura y el mecanismo de acción de los compuestos.

BOX se basa en material de química orgánica.

Conferencia 1.

Isomería de compuestos orgánicos.

Actualmente, existen ~16 millones de sustancias orgánicas.

Razones de la diversidad de sustancias orgánicas.

1. Compuestos de átomos de C entre sí y con otros elementos del sistema periódico de D. Mendeleev. En este caso se forman cadenas y ciclos:

Cadena recta Cadena ramificada

2. Hibridación– alineación de nubes de electrones en forma y energía. El átomo de C puede estar en tres estados híbridos: sp – configuración lineal, sp 2 – configuración triangular, sp 3 – configuración tetraédrica.

3. Homología- es la existencia de sustancias con propiedades similares, donde cada miembro de la serie homóloga se diferencia del anterior en un grupo
–CH 2 –. Por ejemplo, la serie homóloga de hidrocarburos saturados:

4. Isomería- esta es la existencia de sustancias que tienen la misma composición cualitativa y cuantitativa, pero diferentes estructuras.

SOY. Butlerov (1861) creó una teoría de la estructura de los compuestos orgánicos, que hasta el día de hoy sirve como base científica de la química orgánica.

Principios básicos de la teoría de la estructura de compuestos orgánicos:

1) los átomos de las moléculas están conectados entre sí mediante enlaces químicos de acuerdo con su valencia;

2) los átomos de las moléculas de compuestos orgánicos están conectados entre sí en una secuencia determinada, lo que determina la estructura química de la molécula;

3) las propiedades de los compuestos orgánicos dependen no sólo del número y la naturaleza de los átomos que los constituyen, sino también de la estructura química de las moléculas;

4) en las moléculas existe una influencia mutua de los átomos, tanto conectados como no directamente entre sí;

5) la estructura química de una sustancia se puede determinar estudiando sus transformaciones químicas y, a la inversa, sus propiedades se pueden caracterizar por la estructura de una sustancia.

Consideremos algunas disposiciones de la teoría de la estructura de los compuestos orgánicos.

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Respuesta de Podsolnushki[gurú]
Razones de la diversidad de sustancias orgánicas: estructura química, composición elemental (cualitativa). Ejemplos de compuestos orgánicos que contienen hidrocarburos y oxígeno.
Las sustancias orgánicas incluyen sustancias que contienen carbono, formadas principalmente en organismos vivos. Hoy en día, muchas sustancias orgánicas se pueden obtener artificialmente en el laboratorio. Se ha sintetizado una gran cantidad de compuestos orgánicos que no se encuentran en la naturaleza.
El número total de sustancias orgánicas conocidas supera los 10 millones, mientras que las sustancias inorgánicas rondan los 100 mil. Esta diversidad de compuestos orgánicos está asociada con la capacidad de los átomos de carbono para conectarse en cadenas de diferentes longitudes. Los enlaces entre átomos de carbono pueden ser simples o múltiples: dobles, triples. En este caso, las sustancias pueden tener la misma fórmula molecular, pero diferente estructura y propiedades (este fenómeno se llama isomería).
Las sustancias orgánicas incluyen carbono, hidrógeno, oxígeno, así como nitrógeno, fósforo y azufre. Además, se puede incluir casi cualquier elemento.
Los hidrocarburos son sustancias formadas por dos elementos: carbono e hidrógeno.
Metano (también se le llama gas de pantano, gas de mina, porque se forma durante la descomposición de residuos orgánicos en el fondo de los pantanos y también se libera de las vetas de carbón en las minas). Consta de un átomo de carbono conectado por enlaces covalentes a cuatro átomos de hidrógeno. Fórmula molecular CH4. La fórmula estructural muestra el orden de enlace de los átomos en una molécula:
h
yo
H-C-H
yo
H El ángulo entre los enlaces es de 120º (los pares de electrones que forman el enlace se repelen y están ubicados a la distancia máxima entre sí).
El acetileno C2H2 contiene un triple enlace:
H – C ≡ C – H
Un ejemplo de sustancias orgánicas que contienen oxígeno es el alcohol metílico (de madera) CH3OH (nombre sistemático metanol),
alcohol etílico C2H5OH (etanol),
ácido acético CH3COOH
Respuesta lista en clase.

Responder de Yoidor Sidorov[gurú]
El hecho es que incluso en condiciones terrestres, las moléculas pueden combinarse entre sí en un número inimaginablemente grande de combinaciones. ¿Y si tomamos sus capacidades en nuestro Sol no muy caliente? ¿Es esto miles de millones de veces más inimaginable? ¿Qué pasa si tomamos los soles calientes de otras galaxias? ¿Qué pasa si hay soles aún más calientes de otros universos? ¿A? Eso es todo.

Responder de -=TeRNoL=-[novato]
La razón está en diferentes cadenas moleculares como)

La lección examinará tipos de redes cristalinas, tipos de estados agregados de la materia y sólidos con estructura cristalina. Se introduce el concepto de polimorfismo y alotropía.

I. Repetición

Repetir desde el curso de 8º grado:

II. La variedad de sustancias en el mundo circundante.

Actualmente se conocen más de 100 elementos químicos. Forman más de 400 sustancias simples y varios millones de una amplia variedad de compuestos químicos complejos. ¿Cuáles son las razones de esta diversidad?

1. Isotopía de elementos y sus compuestos.

Isótopos - una variedad de átomos de un mismo elemento químico, que se diferencian entre sí únicamente en su masa.

Por ejemplo, el átomo de hidrógeno tiene tres isótopos: 1 1 H - protio, 1 2 H (D) - deuterio y 1 3 H (T) - tritio. Ellos y el oxígeno forman una sustancia compleja: agua de diversas composiciones: agua natural ordinaria - H 2 O, agua pesada - D 2 O (contenida en agua natural en la proporción H: D = 6900: 1).

isobaras , átomos de diferentes elementos químicos con el mismo número másico A.

Los núcleos isobáricos (en química) contienen el mismo número de nucleones, pero diferente número de protones Z y neutrones N.

Por ejemplo, los átomos 4 10 Be, 5 10 B, 6 10 C representan tres isobaras (en química) con A = 10.

2. Alotropía

Alotropía - el fenómeno de la existencia de un elemento químico en forma de varias sustancias simples (modificaciones alotrópicas o modificaciones alotrópicas).

Por ejemplo, el átomo de oxígeno se presenta en forma de oxígeno y ozono.

Definición de audio: "Alotropía"

La alotropía se explica por la diferente composición de una sustancia o la diferencia en su red cristalina. El ácido y el ozono son mo-di-fi-ka-ciones a-lo-trópicas de hi-mi-che-sko-go element-men-ta sour-lo-ro-da. Coal-le-rod ob-ra-zu-et graph-fit, diamante, full-le-ren, car-bin. La distribución de los átomos en su red cristalina es diferente y es por eso que manifiestan sus diferentes -stva. El fósforo tiene sustancias totalmente tropicales: fósforo rojo, blanco y negro. Al-lo-tro-piya ha-rak-ter-na y para metales. Por ejemplo, el hierro puede existir en forma de α, β, δ, γ.

Te-ku-honor de las sustancias amorfas

Una de las propiedades por las que se distinguen los cuerpos amorfos de los líquidos es su fluidez. Si coloca un trozo de resina sobre una superficie calentada, se esparcirá gradualmente sobre esta superficie.

Viscosidad- es la capacidad de resistir el movimiento de unas partes del cuerpo respecto de otras, de líquidos y gases: cuanto más alto es, más difícil es cambiar la forma del cuerpo. El vidrio de ventana es una sustancia amorfa típica. Theo-re-ti-che-ski, deberían fluir hacia abajo gradualmente. Pero la viscosidad del vidrio es alta y se puede ignorar su deformación. La viscosidad del vidrio es aproximadamente 1000 veces mayor que la viscosidad de la resina. En el transcurso de un año, la deformación del vidrio llega a ser del 0,001%. A lo largo de 1.000 años, la deformación del vidrio llega a ser del 1%.

Dependencia del estado de agregación del orden de disposición a largo y corto plazo

Dependiendo de la presión y la temperatura, todas las sustancias pueden existir en diferentes ag-res -gat-nyh with-sto-ya-ni-yah: sólido, líquido, a base de gas o en forma de plasma. A bajas temperaturas y alta presión, todas las sustancias existen en un ag-re-gat sólido. Las sustancias sólidas y líquidas se denominan kon-den-si-ro-van-nym.

En los cuerpos sólidos, las piezas están distribuidas de forma compacta, en una determinada fila. Dependiendo del grado de concentración de partículas en sólidos, se determinan las condiciones de 2 fases sto-i-niya: cristal-li-che-che-skoe y amorfa. Si las partes están distribuidas de tal manera que exista algún tipo de tope entre las partes vecinas, adecuación en carrera, a saber: distancia exacta y ángulos entre ellos, tal fenómeno se llama close-in-a-row en la misma dis-posición. Arroz. A.

ab

Arroz. 1. ¿Hay cerca y lejos en fila en la distribución de partículas?

Si las partes se distribuyen de tal manera que el énfasis esté en el azul y entre cerca-si-si-mi, y a las mayores distancias, esto es lo que llaman muy lejos en una fila. Arroz. b.

Ejemplos de sustancias amorfas

cuerpo amorfo(del griego A - no, morphe - forma) - sustancias informes. En ellos sólo hay una fila cercana y ninguna fila más.

En la figura 2 se muestran ejemplos de cuerpos amorfos. 2.

Arroz. 2. Cuerpos amorfos

Estos son cera, vidrio, plastilina, resina, chocolate.

Propiedades de las sustancias amorfas.

• Sólo tienen un orden cercano (como en los líquidos).
• Ag-re-gat-noe sólido en condiciones normales.
• No hay una temperatura de fusión clara. Nadar en el inter-va-le temp-pe-ra-tour.

Sustancias cristalinas

EN llorar-se-ha-convertido-che-skom el cuerpo existe tanto cerca como lejos en una fila. Si conectas mentalmente los puntos que representan las líneas, obtendrás un marco espacial que se ha convertido en una parrilla. Los puntos en los que se encuentran las partículas (iones, átomos o moléculas) se denominan nudos de cristales: red che-skoy (Fig. 3). Las piezas no están fijadas rígidamente en los nodos, pueden moverse un poco sin salirse de estos puntos. Dependiendo de las partes que se encuentren en los nodos de la red cristal-acero, se distinguen sus tipos (Tabla 1).

Arroz. 3. Llorar-se-ha-convertido-re-shet-ka

Dependencia de las propiedades del tipo de red cristalina.

Propiedades físicas de sustancias con diferentes tipos de cristales.

Tabla 1. Propiedades físicas de las sustancias.

Hay varios subtipos de corrientes cry-ste-che-re-she-corrientes, diferentes razas -comen átomos en el espacio.

En sustancias con una red atómica, iónica, metálica-li-che-cry-acero, no hay mo-le-kuls: esto Sustancias silenciosas.Sustancias moleculares- con un mo-le-ku-lyar-cry-ste-li-grid.

Polimorfismo

Polimorfismo - este es un fenómeno en el que sustancias complejas de la misma composición tienen cristales diferentes -shet-ki.

Por ejemplo, pirita y mar-ka-sita. Su forma es FeS2 pero se ven diferentes y tienen una física diferente -stva-mi. Ana-lo-gic-pero, diferentes-personales-mi-fi-zi-che-ski-mi propiedades-mi-la-da-yut mi-ne-ra-ly so-sta-va CaCO3: ara-go- liendre, mármol, espato islandés, tiza.

Las sustancias orgánicas incluyen sustancias que contienen carbono, formadas principalmente en organismos vivos. Hoy en día, muchas sustancias orgánicas se pueden obtener artificialmente en el laboratorio. Se ha sintetizado una gran cantidad de compuestos orgánicos que no se encuentran en la naturaleza.

El número total de sustancias orgánicas conocidas supera los 10 millones, mientras que las sustancias inorgánicas rondan los 100 mil. Esta diversidad de compuestos orgánicos está asociada con la capacidad de los átomos de carbono para unirse en cadenas de diferentes longitudes. Los enlaces entre átomos de carbono pueden ser simples o múltiples: dobles, triples. En este caso, las sustancias pueden tener la misma fórmula molecular, pero diferente estructura y propiedades (este fenómeno se llama isomería).

Las sustancias orgánicas incluyen carbono, hidrógeno, oxígeno, así como nitrógeno, fósforo y azufre. Además, se puede incluir casi cualquier elemento.

Hidrocarburos- sustancias formadas por dos elementos: carbono e hidrógeno.

Metano (también llamado gas de pantano, gas de mina, porque se forma durante la descomposición de residuos orgánicos en el fondo de los pantanos y también se libera de las vetas de carbón en las minas). Consta de un átomo de carbono conectado por enlaces covalentes a cuatro átomos de hidrógeno. Fórmula molecular CH4. La fórmula estructural muestra el orden de enlace de los átomos en una molécula:
h
yo
H-C-H
yo
h

Para componer correctamente las fórmulas estructurales de sustancias orgánicas, es necesario recordar que Los átomos de carbono forman 4 enlaces., representado por guiones (es decir, la valencia del carbono por el número de enlaces es igual a cuatro. En química orgánica, la valencia por el número de enlaces se utiliza predominantemente).

En los grados 10 y 11, se estudia que la molécula de metano tiene la forma de una pirámide triangular, un tetraedro, como las famosas pirámides egipcias.

El etileno C 2 H 4 consta de dos átomos de carbono conectados por un doble enlace:

El ángulo entre los enlaces es de 120º (los pares de electrones que forman el enlace se repelen y se sitúan a la máxima distancia entre sí).

El acetileno C 2 H 2 contiene un triple enlace:
H – C ≡ C – H

como ejemplo que contiene oxígeno Las sustancias orgánicas pueden denominarse alcohol metílico (de madera) CH 3 OH (nombre sistemático metanol),

alcohol etílico C 2 H 5 OH (etanol),

ácido acético CH 3 COOH

(el residuo ácido del ácido acético CH 3 COO suele estar al final de la tabla de solubilidad, por lo que si olvida la fórmula, tome la tabla de solubilidad (debería estar en el examen) y agregue hidrógeno al residuo ácido)

Razones de la gran variedad de sustancias. Gracias a la existencia de más de 100 tipos de átomos y su capacidad de combinarse entre sí en diferentes cantidades y secuencias, se formaron millones de sustancias. Entre ellos se encuentran sustancias de origen natural. Estos son agua, oxígeno, aceite, almidón, sacarosa y muchos otros.

Gracias a los avances de la química, ha sido posible crear nuevas sustancias incluso con propiedades predeterminadas. También conoces este tipo de sustancias. Se trata de polietileno, la gran mayoría de los medicamentos y caucho artificial, la sustancia principal en la composición del caucho con el que se fabrican los neumáticos para bicicletas y automóviles. Como hay tantas sustancias, era necesario dividirlas de alguna manera en grupos separados.

Las sustancias se dividen en dos grupos: simples y complejas.

Sustancias simples. Hay sustancias en cuya formación participa sólo un tipo de átomo, es decir, un elemento químico. Usemos la tabla de referencia. 4 (ver p. 39) y considere ejemplos. La sustancia simple aluminio se forma a partir de los átomos del elemento químico aluminio que contiene. Esta sustancia contiene sólo átomos de aluminio. Al igual que el aluminio, la sustancia simple hierro se forma únicamente a partir de átomos de un elemento químico: el hierro. Tenga en cuenta que los nombres de las sustancias se suelen escribir con letra minúscula y los elementos químicos con letra mayúscula.

Las sustancias formadas por átomos de un solo elemento químico se llaman simples.

El oxígeno también es una sustancia simple. Sin embargo, esta sustancia simple se diferencia del aluminio y el hierro en que los átomos de oxígeno a partir de los cuales se forma están conectados de dos en dos en una molécula. La principal sustancia del Sol es el hidrógeno. Se trata de una sustancia simple cuyas moléculas están formadas por dos átomos de hidrógeno.

Las sustancias simples contienen átomos o moléculas. Moléculas de sustancias simples formadas a partir de dos o más átomos de un elemento químico.

Sustancias complejas. Hay varios cientos de sustancias simples, mientras que existen millones de sustancias complejas. Están formados por átomos de diferentes elementos. De hecho, la molécula de la sustancia compleja agua contiene átomos de hidrógeno y oxígeno. El metano está formado por átomos de hidrógeno y carbono. Tenga en cuenta que las moléculas de ambas sustancias contienen átomos de hidrógeno. Hay un átomo de oxígeno en una molécula de agua, pero un átomo de carbono en una molécula de metano.

¡Una diferencia tan pequeña en la composición de las moléculas y diferencias tan grandes en las propiedades! El metano es una sustancia altamente inflamable e inflamable; el agua no arde y se utiliza para extinguir incendios.

La posterior división de sustancias en grupos es la división en sustancias orgánicas e inorgánicas.

Sustancias orgánicas. El nombre de este grupo de sustancias proviene de la palabra organismo y se refiere a sustancias complejas que se obtuvieron por primera vez de organismos.

Hoy en día se conocen más de 10 millones de sustancias orgánicas y no todas son de origen natural. Ejemplos de sustancias orgánicas son las proteínas, las grasas y los carbohidratos, que son ricos en productos alimenticios (Fig. 20).

Muchas sustancias orgánicas fueron creadas por humanos en laboratorios. Pero se ha conservado el nombre de “sustancias orgánicas”. Ahora se extiende a casi todas las sustancias complejas que contienen átomos de carbono.

Las sustancias orgánicas son sustancias complejas cuyas moléculas contienen átomos de carbono.

Sustancias inorgánicas. El resto de sustancias complejas que no son orgánicas se denominan sustancias inorgánicas. Todas las sustancias simples se clasifican como inorgánicas. Las sustancias inorgánicas son el dióxido de carbono, el bicarbonato de sodio y algunos otros.

En los cuerpos de la naturaleza inanimada predominan las sustancias inorgánicas; en los cuerpos de la naturaleza viva, la mayoría de las sustancias son orgánicas. En la figura. 21 representa cuerpos de naturaleza inanimada y cuerpos creados por el hombre. Se forman a partir de sustancias inorgánicas (Fig. 21, a-d) o a partir de sustancias orgánicas de origen natural creadas artificialmente por el hombre (Fig. 21, d-f).

Una molécula de sacarosa consta de 12 átomos de carbono, 22 átomos de hidrógeno y 11 átomos de oxígeno. La composición de su molécula se indica con la notación C12H22O11. Cuando se quema, la sacarosa se vuelve negra. Esto sucede porque la molécula de sacarosa se descompone en la sustancia simple carbono (que es negra) y la sustancia compleja agua.

ser conservacionista

Las sustancias orgánicas (polietileno) se utilizan para fabricar diversos materiales de embalaje, como botellas de agua para el césped, bolsas y vajillas desechables. Son duraderos, livianos, pero no están sujetos a destrucción en la naturaleza y, por lo tanto, contaminan el medio ambiente. La quema de estos productos es especialmente dañina, ya que durante su combustión se forman sustancias tóxicas.

Proteja la naturaleza de dicha contaminación: arroje productos de plástico al fuego y recójalos en áreas especialmente designadas. Aconseje a sus familiares y amigos que utilicen biobolsas y bioware, que se descomponen con el tiempo sin dañar la naturaleza.