Многообразие веществ. Многообразие органических и неорганических веществ. Что показывает молекулярная формула СН4

Слайд 7

В начале XX века в Петербурге на складе военного оборудования произошла скандальная история: во время ревизии к ужасу интенданта выяснилось, что оловянные пуговицы для солдатских мундиров исчезли, а ящики, в которых они хранились, доверху заполнены серым порошком. И хотя на складе был лютый холод, горе-интенданту стало жарко. Еще бы: его, конечно, заподозрят в краже, а это ничего, кроме каторжных работ, не сулит. Спасло бедолагу заключение химической лаборатории, куда ревизоры направили содержимое ящиков: «Присланное вами для анализа вещество, несомненно, олово. Очевидно, в данном случае имело место явление, известное в химии под названием «оловянная чума». ?

Слайд 8

«Оловянная чума»

Белое олово устойчиво при t0 >130С Серое олово устойчиво при t0

Слайд 9

Аллотропия – способность атомов одного химического элемента образовывать несколько простых веществ. Аллотропные модификации – это простые вещества, образованные атомами одного и того же химического элемента.

Слайд 10

Аллотропные модификации кислорода

О2- кислород бесцветный газ; не имеет запаха; плохо растворим в воде; температура кипения -182,9 С. О3 – озон («пахнущий») газ бледно-фиолетового цвета; имеет резкий запах; растворяется в 10 раз лучше, чем кислород; температура кипения -111,9 С; наиболее бактерициден.

Слайд 11

Аллотропные модификации углерода

Графит Алмаз Мягкий Имеет серый цвет Слабый металлический блеск Электропроводен Оставляет след на бумаге. Твёрдый Бесцветный Режет стекло Преломляет свет Диэлектрик

Слайд 12

Фуллерен Карбин Графен Твёрже и прочнее алмаза, но растягивается на четверть своей длины, точно резина. Графен не пропускает газы и жидкости, проводит тепло и электричество лучше, чем медь. Мелкокристаллический порошок чёрного цвета (плотность 1,9-2 г/см³), полупроводник.

Слайд 13

Ромбическая сера - вид октаэдров со срезанными углами. Светло – жёлтый порошок. Моноклинная сера - в виде игольчатых кристаллов жёлтого цвета. Пластическая сера- резинообразная масса тёмно –жёлтого цвета. Можно получить в виде нитей.

Слайд 14

Аллотропные модификации фосфора

Р(красный фосфор) (белый фосфор) Р4 Без запаха, не светится в темноте, не ядовит! Имеет чесночный запах, светится в темноте, ядовит!

Слайд 15

С4Н8

Перед вами картина неизвестного художника. Приобрести её сможет тот, кто предложит больше всего изомеров. Стартовая цена – 2 изомера.

Слайд 16

СН2 = СН – СН2 – СН3 СН2 = С – СН3 Бутен-1СН3 2-метилпропен-1 (метилпропен) Бутен-2 СН3 СН = СН–СН3 С = С С = С СН3 СН3 СН3 СН3 Н Н Н Н Цис – бутен - 2 Транс – бутен - 2 Н2С СН2 Н2С СН2 Циклобутан Н2С СН СН3 СН2 метилциклопропан

Вещество в химии -- физическая субстанция со специфическим химическим составом. В философском словаре Григория Теплова в 1751 году словом вещество переводился латинский термин Substantia.Вещество в современной физике как правило понимается как вид материи, состоящий из фермионов или содержащий фермионы наряду с бозонами; обладает массой покоя, в отличие от некоторых типов полей, как например электромагнитное. Обычно (при сравнительно низких температурах и плотностях) вещество состоит из частиц, среди которых чаще всего встречаются электроны, протоны и нейтроны. Последние два образуют атомные ядра, а все вместе -- атомы (атомное вещество), из которых -- молекулы, кристаллы и т. д. В некоторых условиях, как например в нейтронных звездах, могут существовать достаточно необычные виды вещества. Вещество в биологии -- материя, образующая ткани организмов, входящая в состав органелл клеток. Неорганические вещества- химическое вещество, химическое соединение, которое не является органическим, то есть оно не содержит углерода: Соли, Кислоты, Основания, Оксиды. Все неорганические соединения делятся на две большие группы: Простые вещества -- состоят из атомов одного элемента; Сложные вещества -- состоят из атомов двух или более элементов.Простые вещества по химическим свойствам делятся на: металлы (Li, Na, K, Mg, Ca и др.)неметаллы (F2, Cl2, O2, S, P и др.); амфотерные простые вещества (Zn, Al, Fe, Mn и др.); благородные газы (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn).Сложные вещества по химическим свойствам делятся на: оксиды: осномвные оксиды (CaO, Na2O и др.); кислотные оксиды (CO2, SO3 и др.); амфотерные оксиды (ZnO, Al2O3 и др.); двойные оксиды (Fe3O4 и др.); несолеобразующие оксиды (CO, NO и др.); Гидроксиды; основания (NaOH, Ca(OH)2 и др.); кислоты (H2SO4, HNO3 и др.); мфотерные гидроксиды (Zn(OH)2, Al(OH)3 и др.); соли: средние соли (Na2SO4, Ca3(PO4)2 и др.); кислые соли (NaHSO3, CaHPO4 и др.); осномвные соли (Cu2CO3(OH)2 и др.); двойные и/или комплексные соли (CaMg(CO3)2, K3, KFeIII и др.); бинарные соединения: бескислородные кислоты (HCl, H2S и др.)бескислородные соли (NaCl, CaF2 и др.); прочие бинарные соединения (AlH3, CaC2, CS2 и др.).Орган. вещества-класс химических соединений, в состав которых входит углерод (за исключением карбидов, угольной кислоты, карбонатов, оксидовуглерода и цианидов).: Амины, Кетоны и альдегиды, Нитрилы, Сероорганические соединения, Спирты, Углеводороды, Простые и сложные эфиры, Аминокислоты Основные классы органических соединений биологического происхождения -- белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты -- содержат, помимо углерода, преимущественно водород, азот, кислород, серу и фосфор. Именно поэтому «классические» органические соединения содержат прежде всего водород, кислород, азот и серу -- несмотря на то, что элементами, составляющими органические соединения, помимо углерода могут быть практически любые элементы.Соединения углерода с другими элементами составляют особый класс органических соединений -- элементоорганические соединения. Металлоорганические соединения содержат связь металл-углерод и составляют обширный подкласс элементоорганических соединений. Существует несколько важных свойств, которые выделяют органические соединения в отдельный, ни на что не похожий класс химических соединений. Различная топология образования связей между атомами, образующими органические соединения (прежде всего, атомами углерода), приводит к появлению изомеров -- соединений, имеющих один и тот же состав и молекулярную массу, но обладающих различными физико-химическими свойствами. Данное явление носит название изомерии. Явление гомологии -- существование рядов органических соединений, в которых формула любых двух соседей ряда (гомологов) отличается на одну и ту же группу -- гомологическую разницу CH2. Целый ряд физико-химических свойств в первом приближении изменяется симбатно по ходу гомологического ряда. Это важное свойство используется в материаловедении при поиске веществ с заранее заданными свойствами

«Здесь, как и везде, разграничения и рубрики принадлежат не природе,
не сущности, а человеческому суждению которому
они нужны для собственного удобства»
А. М. Бутлеров.

Впервые термин «органическая химия » появился в 1808 году в «учебнике химии» шведского учёного И.Я. Берцелиуса. Название «органические соединения» появилось немного раньше. Учёные той эпохи разделили вещества на две группы достаточно условно: они считали, что живые существа состоят из особых органических с оединений , а объекты неживой природы – из неорганических .

Для многих простых веществ известны их аллотропные формы существования: углерод - в форме графита и алмаза и т.д. В настоящее время известно около 400 аллотропных видоизменений простых веществ.

Многообразие сложных веществ обусловлено их различным качественным и количественным составом. Например, известно для азота пять форм оксидов: N 2 O, NO, N 2 O 3 , NO 2 , N 2 O 5 ; для водорода две формы: Н 2 О и Н 2 О 2 .

Принципиальных различий между органическими и неорганическими веществами нет. Они отличаются лишь некоторыми особенностями.

Большинство неорганических веществ имеет немолекулярное строение, поэтому они обладают высокими температурами плавления и кипения. Неорганические вещества не содержат углерода. К неорганическим веществам относятся: металлы (Ca, K, Na и др.), неметаллы, благородные газы (He, Ne, Ar, Kr, Xe и др.), амфотерные простые вещеcтва (Fe, Al, Mn и др.), оксиды (различные соединения с кислородом), гидроксиды, соли и бинарные соединения.

К неорганическим веществам относится вода. Она является универсальным растворителем и имеет высокие теплоёмкость и теплопроводность. Вода – это источник кислорода и водорода; основная среда для протекания биохимических и химических реакций.

Органические вещества, как правило, молекулярного строения, имеют низкие температуры плавления, легко разлагаются при нагревании. В состав молекул всех органических веществ входит углерод (за исключением карбидов, карбонатов, оксидов углерода, углеродосодержащих газов и цианидов). Химические связи в молекулах органических соединений преимущественно ковалентные.

Уникальное свойство углерода образовывать цепочки из атомов дает возможность образовывать огромное количество уникальных соединений.

Большинство основных классов органических веществ биологического происхождения. К ним относятся белки, углеводы, нуклеиновые кислоты, липиды. Эти соединения кроме углерода содержат водород, азот, кислород, серу и фосфор.

Углеродистые соединения распространены в природе. Они входят в состав растительного и животного мира, а значит, обеспечивают одеждой, обувью, топливом, лекарствами, пищей, красителями и др.
Повседневный опыт показывает, что почти все органические вещества, например растительные масла, животные жиры, ткани, древесина, бумага, природные газы не выдерживают повышенных температур и относительно легко разлагаются или горят, в то время как большинство неорганических веществ выдерживают. Таким образом, органические вещества менее прочны, чем неорганические.
Синтез органических из неорганических веществ.
В 1828 году немецкому химику Ф. Вёлеру удалось искусственно получить мочевину . Исходным веществом при этом была неорганическая соль - цианид калия(KCN), при окислении которого образуется цианат калия(KOCN). Обменным разложением цианата калия с сульфатом аммония получается цианат аммония, который при нагревании превращается в мочевину:

В 1842 г. русский ученый Н. Н. Зинин синтезировал анилин , который получали раньше только из природного красителя. В 1854 г. французский ученый М.Бертло получил вещество, сходное с жирами , а в 1861 г. выдающийся русский химик А. М. Бутлеров - сахаристое вещество.

в чём причина многообразия веществ? помогите срочно, завтра химия, а я не могу найти ответ на этот вопрос! и получил лучший ответ

Ответ от Подсолнушек[гуру]
Причины многообразия органических веществ: химическое строение, элементарный (качественный) состав. Примеры углеводорода и кислородсодержащих органических соединений
К органическим веществам относят углеродсодержащие вещества, преимущественно образующиеся в живых организмах. На сегодня, многие органические вещества могут быть получены искусственно в лаборатории. Синтезировано большое количество органических соединений, не встречающихся в природе.
Общее число известных органических веществ превышает 10 миллионов, в то время как неорганических – около 100 тысяч. Такое многообразие органических соединений связано со способностью атомов углерода соединяться в цепи различной длины. Связи между атомами углерода могут быть одинарными и кратными: двойными, тройными. При этом вещества могут иметь одинаковую молекулярную формулу, но разное строение и свойства (это явление получило название изомери́и) .
В состав органических веществ входят углерод, водород, кислород, а также азот, фосфор, сера. Кроме того, могут входить практически любые элементы.
Углеводороды – вещества, состоящие из двух элементов: углерода и водорода.
Метан (его также называют болотный, рудничный газ, т. к. он образуется при разложении органических остатков на дне болот, а также выделяется из пластов каменного угля в рудниках) . Состоит из одного атома углерода, соединенного ковалентными связями с четырьмя атомами водорода. Молекулярная формула CH4. Структурная формула показывает порядок связи атомов в молекуле:
H
l
H – C – H
l
H Угол между связями составляет 120º (электронные пары, образующие связь отталкиваются и располагаются на максимальном расстоянии друг от друга) .
Ацетилен C2H2 содержит тройную связь:
H – C ≡ C – H
В качестве примера кислородсодержащих органических веществ можно назвать метиловый (древесный) спирт CH3OH (систематическое название метанол) ,
этиловый спирт C2H5OH (этанол) ,
уксусную кислоту CH3COOH
Готовый ответ на уроке.

Ответ от Ёидор Сидоров [гуру]
В том, что даже в земных условиях молекулы могут соединяться в немыслимо большое количество комбинаций друг с дружкой. А если взять их возможности на нашем не шибко горячем Солнышке? Это в миллиарды раз немыслимее множество получается? А если взять горячие солнышки других галактик? А если еще более горячие солнышки других вселенных? А? Вот то -то и оно.

Ответ от -=TeRNoL=- [новичек]
Причина в различных молекулярных цепочках вроде)

Биоорганическая химия

БОХ – это наука, изучающая биологическую функцию органических веществ в организме.

БОХ возникла во 2-ой половине ХХ века. Объектами ее изучения служат биополимеры, биорегуляторы и отдельные метаболиты.

Биополимеры – высокомолекулярные природные соединения, которые являются основой всех организмов. Это пептиды, белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты (НК), липиды и др.

Биорегуляторы – соединения, которые химически регулируют обмен веществ. Это витамины, гормоны, антибиотики, алкалоиды, лекарственные препараты и др.

Знание строения и свойств биополимеров и биорегуляторов позволяет познать сущность биологических процессов. Так, установление строения белков и НК позволило развить представления о матричном биосинтезе белка и роли НК в сохранении и передаче генетической информации.

БОХ играет большую роль в установлении механизма действия ферментов, лекарств, процессов зрения, дыхания, памяти, нервной проводимости, мышечного сокращения и др.

Основная проблема БОХ – это выяснение взаимосвязи структуры и механизма действия соединений.

БОХ основана на материале органической химии.

Лекция 1.

Изомерия органических соединений

В настоящее время насчитывается ~ 16 млн. органических веществ.

Причины многообразия органических веществ.

1. Соединения атомов С друг с другом и др. элементами периодической системы Д. Менделеева. При этом образуются цепи и циклы:

Прямая цепь Разветвленная цепь

2. Гибридизация – выравнивание электронных облаков по форме и энергии. Атом С может находиться в трех гибридных состояниях:sp–линейная конфигурация, sp 2 – треугольная конфигурация, sp 3 – тетраэдрическая конфигурация.

3. Гомология – это существование веществ с близкими свойствами, где каждый член гомологического ряда отличается от предыдущего на группу
–СН 2 –. Например, гомологический ряд предельных углеводородов:

4. Изомерия – это существование веществ, имеющих одинаковый качественный и количественный состав, но различное строение.

А.М. Бутлеров (1861) создал теорию строения органических соединений, которая и по сей день служит научной основой органической химии.

Основные положения теории строения органических соединений:

1) атомы в молекулах соединены друг с другом химическими связями в соответствии с их валентностью;

2) атомы в молекулах органических соединений соединяются между собой в определенной последовательности, что обусловливает химическое строение молекулы;

3) свойства органических соединений зависят не только от числа и природы входящих в их состав атомов, но и от химического строения молекул;

4) в молекулах существует взаимное влияние атомов как связанных, так и непосредственно друг с другом не связанных;

5) химическое строение вещества можно определить в результате изучения его химических превращений и, наоборот, по строению вещества можно охарактеризовать его свойства.

Рассмотрим некоторые положения теории строения органических соединений.