Эта увлекательная химия - страница 15

Мы много говорили о предмете органической химии, об органических и неорганических веществах, приводили определение, данное органической химии Берцелиусом. Обратимся к другим авторитетам.

По Бутлерову, "...все тела, содержащие углерод, должны... войти в область органической химии, или, правильней, эта последняя должна получить название химии углеродистых соединений". Близкое по смыслу определение дает Менделеев: "Органическая химия есть отдел химии, занимающийся изучением свойств и изменений (реакций) непостоянных углеродистых соединений".

Итак, органическая химия — химия соединений углерода. Но ведь диоксид углерода (углекислый газ) — тоже соединение углерода, однако его относят к веществам неорганическим. Это же можно сказать про углекислый кальций (мел, мрамор), про карбид кальция.

Более конкретно определение К. Шорлеммера: "Органическая химия — химия углеводородов и их производных". Именно на этом определении строится классификация и номенклатура органических веществ, в большинстве учебников органической химии материал располагается в соответствии с этим определением. Действительно, в каждом органическом соединении имеется углеродный скелет, заимствованный от углеводородов, который "обрастает" функциональными группами различной природы. Собственно, именно способность углерода образовывать длинные прочные цепи однородных атомов и есть та его особенность, которая создает главное своеобразие органических соединений, отличает их от соединений неорганических. Правда, для некоторых очень сложных соединений, где и углеводородный скелет разглядеть трудно (например, витамин В_>12, нуклеотиды), это определение Шорлеммера уже не так удобно. Кроме того, известно много соединений металлов, в молекулы которых входят органические составные части (иногда это целые органические молекулы — этилендиамин, пиридин), но которые изучаются неорганической химией (точнее, химией координационных соединений). Как видим, определение Шорлеммера тоже "работает" в определенных пределах. Это и понятно: между веществами органическими и неорганическими четкой границы не существует.

Итак, мы знаем, что "здания" органических молекул слагаются из отдельных составных частей. В качестве таковых можно рассматривать молекулы метана, этилена, ацетилена и бензола. Складывая, сцепляя эти строительные детали в разных комбинациях, можно получить самые различные здания-молекулы.

Но ведь для того, чтобы построить хороший, красивый дом, одних кирпичей или бетонных панелей недостаточно. Нужна крыша, нужны балконы, нужны стекла для окон, двери...

Точно так же обстоит дело и в органической химии. Из метана, этилена, ацетилена и бензола мы можем построить только каркас молекулы, ее скелет. И если рассматривать химические свойства, то чисто "каркасные" молекулы (т. е. углеводороды) очень похожи, как похожи друг на друга типовые дома.

В органической химии своеобразие молекулам придают так называемые функциональные группы; это, так сказать, изюминки, от которых зависят специфические свойства молекул.

Функциональных групп немного. Обычно они состоят из нескольких атомов. В состав функциональной группы может входить углерод и водород, но она обязательно должна содержать гетероатом, т. е. атом, отличный от углерода (чаще всего это кислород или азот).

Из этих четырех элементов — углерода, водорода, кислорода и азота — мы способны построить великое множество самых различных органических соединений. Для этого будем брать уже известные нам углеводородные каркасы и оснащать их функциональными группами.

Кислород во всех соединениях имеет одну и ту же валентность — два. Можно составить несколько сочетаний из четырехвалентного углерода, двухвалентного кислорода и одновалентного водорода. Все эти сочетания дают функциональные группы и входят в состав органических соединений. Вот эти комбинации (подразумевается, что свободная черточка соединяет группу с углеводородным скелетом):

карбонильная группа (карбонил — кетонный или альдегидный)