Bioorganska kemija

HOH je znanost koja proučava biološku funkciju organskih tvari u tijelu.

HOB je nastao u drugoj polovici dvadesetog stoljeća. Objekti njegovog proučavanja su biopolimeri, bioregulatori i pojedinačni metaboliti.

Biopolimeri su visokomolekularni prirodni spojevi koji su osnova svih organizama. To su peptidi, proteini, polisaharidi, nukleinske kiseline (NA), lipidi itd.

Bioregulatori su spojevi koji kemijski reguliraju metabolizam. To su vitamini, hormoni, antibiotici, alkaloidi, lijekovi itd.

Poznavanje strukture i svojstava biopolimera i bioregulatora omogućuje razumijevanje suštine bioloških procesa. Stoga je uspostavljanje strukture proteina i NA omogućilo razvoj ideja o biosintezi matriksnih proteina i ulozi NA u očuvanju i prijenosu genetskih informacija.

HOC ima važnu ulogu u uspostavljanju mehanizma djelovanja enzima, lijekova, procesa vida, disanja, pamćenja, živčane provodljivosti, kontrakcije mišića itd.

Glavni problem HOC-a je razjasniti odnos između strukture i mehanizma djelovanja spojeva.

HBO se temelji na materijalu organske kemije.

Predavanje 1

Izomerija organskih spojeva

Trenutno postoji oko 16 milijuna organskih tvari.

Razlozi raznolikosti organskih tvari.

1. Veze C atoma međusobno i drugih elemenata periodnog sustava D. Mendeljejeva. U ovom slučaju nastaju lanci i ciklusi:

Ravni lanac Razgranati lanac

2. Hibridizacija– poravnanje elektronskih oblaka u obliku i energiji. C atom može biti u tri hibridna stanja: sp je linearna konfiguracija, sp 2 je trokutasta konfiguracija, sp 3 je tetraedarska konfiguracija.

3. Homologija- to je postojanje tvari sličnih svojstava, gdje se svaki član homolognog niza razlikuje od prethodnog po skupini
-CH 2 -. Na primjer, homologni niz zasićenih ugljikovodika:

4. izomerija- to je postojanje tvari koje imaju isti kvalitativni i kvantitativni sastav, ali različitu strukturu.

prijepodne Butlerov (1861) stvorio je teoriju strukture organskih spojeva, koja do danas služi kao znanstvena osnova organske kemije.

Glavne odredbe teorije strukture organskih spojeva:

1) atomi u molekulama povezani su jedni s drugima kemijskim vezama u skladu sa svojom valentnošću;

2) atomi u molekulama organskih spojeva međusobno su povezani određenim slijedom, što određuje kemijsku strukturu molekule;

3) svojstva organskih spojeva ne ovise samo o broju i prirodi njihovih sastavnih atoma, već i o kemijskoj strukturi molekula;

4) u molekulama postoji međusobni utjecaj atoma, kako povezanih tako i međusobno nepovezanih;

5) kemijska struktura tvari može se odrediti kao rezultat proučavanja njezinih kemijskih transformacija i, obrnuto, njezina svojstva mogu se okarakterizirati strukturom tvari.

Razmotrimo neke odredbe teorije strukture organskih spojeva.

koji je razlog raznolikosti tvari? pomozite hitno, sutra je kemija, ali ne mogu naci odgovor na ovo pitanje! i dobio najbolji odgovor

Odgovor od Sunflowers[gurua]
Razlozi raznolikosti organskih tvari: kemijska struktura, elementarni (kvalitativni) sastav. Primjeri ugljikovodika i oksigeniranih organskih spojeva
Organske tvari uključuju tvari koje sadrže ugljik, uglavnom nastale u živim organizmima. Danas se mnoge organske tvari mogu dobiti umjetno u laboratoriju. Sintetiziran je veliki broj organskih spojeva koji se ne nalaze u prirodi.
Ukupan broj poznatih organskih tvari prelazi 10 milijuna, dok je broj anorganskih oko 100 tisuća. Takva raznolikost organskih spojeva povezana je sa sposobnošću ugljikovih atoma da se kombiniraju u lance različitih duljina. Veze između ugljikovih atoma mogu biti jednostruke i višestruke: dvostruke, trostruke. U tom slučaju tvari mogu imati istu molekularnu formulu, ali različitu strukturu i svojstva (ovaj se fenomen naziva izomerizam).
Sastav organskih tvari uključuje ugljik, vodik, kisik, kao i dušik, fosfor, sumpor. Osim toga, mogu se uključiti gotovo svi elementi.
Ugljikovodici su tvari sastavljene od dva elementa: ugljika i vodika.
Metan (naziva se i močvarni, rudnički plin, jer nastaje pri razgradnji organskih ostataka na dnu močvara, a oslobađa se i iz ugljenih slojeva u rudnicima). Sastoji se od jednog atoma ugljika povezanog kovalentnim vezama s četiri atoma vodika. Molekularna formula CH4. Strukturna formula pokazuje red veze atoma u molekuli:
H
l
H-C-H
l
H Kut između veza je 120º (elektronski parovi koji tvore vezu međusobno se odbijaju i nalaze se na maksimalnoj udaljenosti jedan od drugog).
Acetilen C2H2 sadrži trostruku vezu:
H–C ≡ C–H
Primjer organskih tvari koje sadrže kisik je metil (drveni) alkohol CH3OH (sustavni naziv metanol),
etilni alkohol C2H5OH (etanol),
octena kiselina CH3COOH
Spreman odgovor u razredu.

Odgovor od Joidor Sidorov[guru]
Činjenica da se čak iu zemaljskim uvjetima molekule mogu međusobno kombinirati u nezamislivo velikom broju kombinacija. A ako uzmemo njihove sposobnosti na našem ne baš vrućem Suncu? Je li to milijardu puta nezamisliviji set? A ako uzmemo vruća sunca drugih galaksija? A što ako još toplija sunca drugih svemira? A? To je to.

Odgovor od -=TeRNoL=-[novak]
Razlog je u različitim molekularnim lancima poput)

Na satu će se razmatrati vrste kristalnih rešetki, vrste agregatnih stanja tvari i čvrstih tijela s kristalnom strukturom. Uvodi se pojam polimorfizma i alotropije.

I. Ponavljanje

Ponovite iz tečaja 8. razreda:

II. Raznolikost tvari u okolišu

Trenutno je poznato više od 100 kemijskih elemenata. Oni tvore više od 400 jednostavnih tvari i nekoliko milijuna najrazličitijih složenih kemijskih spojeva. Koji su razlozi te raznolikosti?

1. Izotopija elemenata i njihovih spojeva

izotopi - niz atoma istog kemijskog elementa, koji se međusobno razlikuju samo po svojoj masi.

Na primjer, atom vodika ima tri izotopa: 1 1 H - protij, 1 2 H (D) - deuterij i 1 3 H (T) - tricij. Oni tvore složenu tvar s kisikom - vodom različitog sastava: obična prirodna voda - H 2 O, teška voda - D 2 O (sadržana u prirodnoj vodi u omjeru H: D \u003d 6900: 1).

izobare , atomi različitih kemijskih elemenata s istim masenim brojem A.

Izobarske jezgre (u kemiji) sadrže jednak broj nukleona, ali različit broj protona Z i neutrona N.

Na primjer, atomi 4 10 Be, 5 10 B, 6 10 C predstavljaju tri izobare (u kemiji) s A = 10.

2. Alotropija

Alotropija - fenomen postojanja kemijskog elementa u obliku nekoliko jednostavnih tvari (alotropne modifikacije ili alotropne modifikacije).

Na primjer, atom kisika javlja se kao kisik i ozon.

Audio definicija: "alotropija"

Alotropija je objašnjenje različite supstancije tvari ili razlike u njihovom kriku-postao-li-che-re-shet-ke. Kis-lo-rod i ozon - al-lo-trope mo-di-fi-ka-tion hi-mi-che-sko-go element-ta kis-lo-ro-da. Coal-le-rod ob-ra-zu-et gra-fit, diamond, full-le-ren, car-bin. Rase atoma u svom cris-postao-bilo-če-rešetka-kah su različite, i na taj način manifestiraju svoje drugačije -stva. Phos-fo-ra ima sve-lo-tropne tvari - crveni, bijeli i crni fosfor. Al-lo-tro-piya ha-rak-ter-na i za metale. Na primjer, željezo-le-zo može postojati u obliku α, β, δ, γ.

Te-ku-čast amorfnih tvari

Jedno od svojstava, prema nekima, amorfnih tijela od tekućih, je njihova fluidnost. Stavite li ku-so-chek smole na zagrijanu površinu, tada će postupno rasti duž ove površine.

Viskoznost- to je sposobnost odupiranja ponovnom-re-me-sche-ingu nekih dijelova tijela od-no-si-tel-ali drugih za tekućine i plinove: što je veća, to je teže promijeniti oblik tijela. Prozorska stakla su tipične amorfne tvari. Theo-re-ti-che-ski oni bi trebali teći dolje u step-pen-ali. Ali viskoznost stakla je ti-tako-kai, a njegov de-for-ma-qi-to se može zanemariti. Viskoznost stakla je približno 1000 puta veća od viskoznosti smole. Za godinu, de-for-ma-cija stakla je 0,001%. Za 1000 godina deformacija stakla je 1%.

Ovisnost agregacijskog stanja o dalekometnom i kratkoročnom poretku lokacije

Zbog-vi-si-mo-sti od pritiska i temp-pe-ra-tu-ry, sve stvari mogu postojati u različitim osobnim ag-re -gat co-hundred-i-ni-yah: čvrsta kuća, tekućina -com, plin-oko-različit ili u obliku plazme. Na niskim temama-pe-ra-tu-rah i ti-s-kojim-dav-le-nii sve stvari postoje u čvrstoj kući ag-re-gat-nom co- sto-i-nii. Čvrsti i tekući sastav tvari on-zy-va-yut con-den-si-ro-van-nym.

U čvrstim tijelima dijelovi su dis-la-ga-yut-xia-compact-no, u određenom de-len-nom u nizu. U za-vi-si-mo-sti iz step-pe-no emphasis-to-chen-no-sti čestice u čvrstim tvarima definiraju 2 faze co-sto-i-niya: cri-steal-li-che-skoe i amorfna. Ako su dijelovi razvrstani na način da postoji nekakav raj između susjednih dijelova do-chen-ness in race-by-lo-same, naime: u sto-yan-noe race-sto-i-tion i kutovima između njih, takav yav-le-nie on-zy-va-yut na-bilo skoro-ne-idi u nizu u utrci-po-lo-isto-nii. Riža. a.

A b

Riža. 1. Postoje li blizu-blizu i daleko-blizu u nizu u trci čestica

Ako su, međutim, dijelovi utrke, na isti način, na takav način da se naglasak na blizu-zhay-shi-mi sa-se-dya-mi, a na putu-vrijeme-do velikih utrka-sto-i-ni-yah, to je on-zy-va-yut on-hether-chee daleko u nizu. Riža. b.

Primjeri amorfnih tvari

Amorfno tijelo(od grčkog A - ne, morfe - oblik) - demon-oblik-ljudi-supstancije. U njima je samo najbliži u nizu i nema daljih u nizu.

Primjeri amorfnih tijela priloženi su na sl. 2.

Riža. 2. Amorfna tijela

Ovo je vosak, staklo-lo, pla-sti-lin, smola, sho-co-lad.

Svojstva amorfnih tvari

• Imaju samo obližnji red dokova (kao u tekućinama).
• Čvrsto ag-re-gat-noe stanje u normalnim uvjetima.
• Ne postoji jasna tema-pe-ra-tu-ry koja pluta. Plivanje u in-ter-va-le tem-pe-ra-touru.

Kristalne tvari

V kri-postao-li-če-skom tijelo je i blizu i daleko u nizu. Ako mislite-len-ali spojite-nitne točke koje označavaju-cha-th-th retke, bolje je pročitati prostorni okvir, nečije ime -va-et-sya kri-became-li-che-sky re-shet-coy . Točke, u nekim vremenima-me-sche-mi smo dijelovi - ioni, atomi ili mo-le-ku-ly - na-zy-va-yut čvorovi-la-mi cri-be-bez obzira da li se -che-sky re-shet -ki (slika 3). Dijelovi nisu čvrsto fiksirani-si-ro-va-ny na čvorovima, mogu se malo tresti bez bježanja od ovih točaka. Ovisno o tome koji su dijelovi na-ho-dyat-sya u čvorovima cri-be-li-che-re-shet-ki, vi-de-la-ut njegove vrste (tablica 1).

Riža. 3. Kri-postao-li-che-sky re-shet-ka

Ovisnost svojstava o vrsti kristalne rešetke

Fizička svojstva tvari s različitim vrstama ti-pa-mi cri-postao-li-che-re-she-current

Stol 1. Fizička svojstva tvari

Postoji nekoliko podtipova cree-became-che-sky re-she-current, different-cha-yu-shchi-sya rase-lo-no-no-eat atoma u svemiru.

U tvarima s atomskim, ionskim, metalnim-li-che-cri-čelikom-li-che-re-shet-ka-mi nema mo-le-cool - ovo nemo-le-ku-lar-nye tvari.Mo-le-ku-lar-nye tvari- s mo-le-ku-lyar-noy kri-postao-li-che-re-shet-coy.

Polimorfizam

Polimorfizam - ovo je fenomen, s nekim složenim tvarima jedan-na-jedan-od-sto-va imaju različite cri-be-li-che-re -shet-ki.

Na primjer, pirit i mar-ka-zite. Njihov oblik-mu-la je FeS2.-stva-mi. Analogično-ali, različita-osobna-mi-fi-zi-che-ski-mi-svojstva-mi-ob-la-da-yut-mi-ne-ra-ly co-sta-va CaCO3: ara- go-nit, mramor, islandski špart, kreda.

Organske tvari uključuju tvari koje sadrže ugljik, uglavnom nastale u živim organizmima. Danas se mnoge organske tvari mogu dobiti umjetno u laboratoriju. Sintetiziran je veliki broj organskih spojeva koji se ne nalaze u prirodi.

Ukupan broj poznatih organskih tvari prelazi 10 milijuna, dok je broj anorganskih oko 100 tisuća. Takva raznolikost organskih spojeva povezana je s sposobnost ugljikovih atoma da tvore lance različitih duljina. Veze između ugljikovih atoma mogu biti jednostruke i višestruke: dvostruke, trostruke. U tom slučaju tvari mogu imati istu molekularnu formulu, ali različitu strukturu i svojstva (ovaj se fenomen naziva izomerizam).

Sastav organskih tvari uključuje ugljik, vodik, kisik, kao i dušik, fosfor, sumpor. Osim toga, mogu se uključiti gotovo svi elementi.

ugljikovodici- tvari koje se sastoje od dva elementa: ugljika i vodika.

Metan (naziva se i močvarni, rudnički plin, budući da nastaje tijekom razgradnje organskih ostataka na dnu močvara, a oslobađa se i iz ugljenih slojeva u rudnicima). Sastoji se od jednog atoma ugljika povezanog kovalentnim vezama s četiri atoma vodika. Molekularna formula CH 4 . Strukturna formula pokazuje red veze atoma u molekuli:
H
l
H-C-H
l
H

Da biste ispravno sastavili strukturne formule organskih tvari, morate to zapamtiti atomi ugljika tvore po 4 veze, predstavljen crticama (tj. valencija ugljika prema broju veza je četiri. U organskoj kemiji uglavnom se koristi valencija prema broju veza).

U razredima 10-11 proučava se da molekula metana ima oblik trokutaste piramide - tetraedra, poput poznatih egipatskih piramida.

Etilen C 2 H 4 sastoji se od dva ugljikova atoma povezana dvostrukom vezom:

Kut između veza je 120º (elektronski parovi koji tvore vezu međusobno se odbijaju i nalaze se na maksimalnoj udaljenosti jedan od drugog).

Acetilen C 2 H 2 sadrži trostruku vezu:
H–C ≡ C–H

Kao primjer oksigenirani organske tvari mogu se nazvati metil (drveni) alkohol CH 3 OH (sustavni naziv metanol),

etilni alkohol C 2 H 5 OH (etanol),

octena kiselina CH 3 COOH

(kiselinski ostatak octene kiseline CH 3 COO - obično je na dnu tablice topljivosti, pa ako zaboravite formulu, uzmite tablicu topivosti - trebala bi biti na ispitu - i dodajte vodik u kiselinski ostatak)

Uzroci raznih tvari. Zahvaljujući postojanju više od 100 vrsta atoma i njihovoj sposobnosti da se međusobno kombiniraju u različitim količinama i slijedovima, nastali su milijuni tvari. Među njima su tvari prirodnog podrijetla. To su voda, kisik, ulje, škrob, saharoza i mnogi drugi.

Zahvaljujući napretku u kemiji, postalo je moguće stvoriti nove tvari čak i s unaprijed određenim svojstvima. Poznate su vam i takve tvari. Ovo je polietilen, velika većina lijekova, umjetna guma - glavna tvar u sastavu gume, od koje se izrađuju gume za bicikle i automobile. Budući da ima puno tvari, postojala je potreba da ih nekako podijelimo u zasebne skupine.

Tvari su podijeljene u dvije skupine - jednostavne i složene.

jednostavne tvari. Postoje tvari u čijem stvaranju sudjeluju atomi samo jedne vrste, odnosno jednog kemijskog elementa. Poslužimo se referentnom tablicom. 4 (vidi str. 39) i razmotriti primjere. Od atoma kemijskog elementa aluminija danog u njemu nastaje jednostavna tvar aluminij. Ova tvar sadrži samo atome aluminija. Kao i aluminij, jednostavna tvar željezo nastaje samo od atoma jednog kemijskog elementa - željeza. Imajte na umu da se nazivi tvari obično pišu malim slovom, a kemijski elementi - velikim slovom.

Tvari koje čine atomi samo jednog kemijskog elementa nazivaju se jednostavnim.

Kisik je također jednostavna tvar. Međutim, ova jednostavna tvar razlikuje se od aluminija i željeza po tome što su atomi kisika od kojih je nastala spojeni dva u jednu molekulu. Glavna tvar u sastavu Sunca je vodik. Ovo je jednostavna tvar, čije se molekule sastoje od dva atoma vodika.

Jednostavne tvari se sastoje od atoma ili molekula. Molekule jednostavnih tvari nastale od dva ili više atoma jednog kemijskog elementa.

Složene tvari. Postoje stotine jednostavnih supstanci, dok postoje milijuni složenih. Sastoje se od atoma različitih elemenata. Doista, molekula složene tvari vode sadrži atome vodika i kisika. Metan se sastoji od atoma vodika i ugljika. Imajte na umu da molekule obiju tvari sadrže atome vodika. Molekula vode ima jedan atom kisika, ali molekula metana ima jedan atom ugljika.

Tako mala razlika u sastavu molekula i tako velika razlika u svojstvima! Metan je zapaljiva tvar, voda ne gori i koristi se za gašenje požara.

Naknadna podjela tvari u skupine je podjela na organske i anorganske tvari.

organska tvar. Naziv ove skupine tvari dolazi od riječi organizam i odnosi se na složene tvari koje su prvo dobivene iz organizama.

Danas je poznato više od 10 milijuna organskih tvari, a nisu sve prirodnog podrijetla. Primjeri organskih tvari su bjelančevine, masti, ugljikohidrati, kojima je hrana bogata (slika 20).

Mnoge organske tvari čovjek je stvorio u laboratorijima. Ali sam naziv "organska tvar" je sačuvan. Sada se proteže na gotovo sve složene tvari koje sadrže ugljikove atome.

Organske tvari su složene tvari čije molekule sadrže atome ugljika.

anorganske tvari. Preostale složene tvari koje nisu u srodstvu s organskim nazivaju se anorganskim tvarima. Sve jednostavne tvari su anorganske. Anorganske tvari su ugljični dioksid, soda bikarbona i neke druge.

U tijelima nežive prirode prevladavaju anorganske tvari, u tijelima žive prirode većina tvari su organske. Na sl. 21 prikazuje tijela nežive prirode i tijela koje je napravio čovjek. Nastaju ili od anorganskih tvari (slika 21, a-d), ili od organskih tvari prirodnog podrijetla koje je umjetno stvorio čovjek (slika 21, d-f).

Jedna molekula saharoze sastoji se od 12 atoma ugljika, 22 atoma vodika, 11 atoma kisika. Sastav njegove molekule označen je oznakom C12H22O11. Kada izgori, ugljeni se) saharoza pocrni. To je zato što se molekula saharoze razlaže na jednostavnu tvar ugljik (ima crnu boju) i složenu tvar vodu.

Budite zaštitnik prirode

Organski materijali (polietilen) koriste se za izradu raznih materijala za pakiranje, kao što su boce za vodu za travnjake, vrećice i jednokratno posuđe. Oni su jaki, lagani, ali nisu podložni uništavanju u prirodi, te stoga zagađuju okoliš. Posebno je štetno spaljivanje ovih proizvoda, jer se tijekom njihovog izgaranja stvaraju otrovne tvari.

Zaštitite prirodu od takvog onečišćenja - bacite ih u vatru plastičnih proizvoda, skupljajte ih na posebno određenim mjestima. Savjetujte svoju rodbinu i prijatelje da koriste biopakete, Bioware, koji se s vremenom razgrađuju bez štete prirodi.