مسح كامل للكيمياء العضوية
عناصر الموضوع
- تعريف الكيمياء العضوية.
- أهمية الكيمياء العضوية في حياتنا
- استخدام الكيمياء العضوية
- تصنيف مركبات الكيمياء العضوية
- المصادر الطبيعية لمركبات الكيمياء العضوية
تعريف الكيمياء العضوية
عندما نبدأ الحديث عن بحث الكيمياء العضوية بشكل كامل ، سوف نتعرف أولاً على تعريف الكيمياء العضوية ، لأنه مجال يدرس الجزيئات والروابط والمركبات التي تحتوي على الهيدروجين والكربون ، بالإضافة إلى السيليكون والكبريت ، الفوسفور. والأكسجين والنيتروجين ، ويتم ذلك من خلال القدرة على التحكم في التفاعلات الكيميائية من حيث اللون والتركيب وتحديد بنية المركب الناتج عن التفاعل.
تستخدم الكيمياء العضوية في الصناعة الطبية وإنتاج المواد الطبيعية ، من خلال صنع مواد جديدة وتحسين المواد التي تم استخدامها من قبل.
أهمية الكيمياء العضوية في حياتنا
تتعامل الكيمياء العضوية مع الصناعة المعدنية وتسمى الكيمياء العضوية المعدنية ، حيث يتم دراسة المركبات المحتوية على الكربون المرتبط بمعادن أخرى ، وللكربون خصائص مميزة ويستخدم كأحد المركبات العضوية في العديد من المنتجات. مثل: الدهانات والأدوية والأغذية والبلاستيك والمتفجرات والبتروكيماويات وغيرها من المنتجات حيث الكيمياء العضوية هي أساس العمليات الحيوية.
استخدام الكيمياء العضوية
يعمل الكيميائيون في مجال الكيمياء العضوية عن طريق إنشاء جزيئات جديدة واكتشاف خصائص المركبات ، وتجدر الإشارة إلى أن الكيمياء العضوية هي أحد أسس النمو الاقتصادي في الولايات المتحدة في العديد من المنتجات مثل: الوقود والمطاط والبلاستيك ، مستحضرات التجميل والمستحضرات الطبية والطلاء ومواد التنظيف والصناعات الزراعية والأصباغ.
تم بناء أسس وقواعد الكيمياء العضوية والطب والتكنولوجيا الحيوية على المركبات العضوية ، بالإضافة إلى دورها المهم في العمليات الحيوية ، وتتكون العديد من المواد الحديثة عالية التقنية من مركبات عضوية ، حيث ينفق الكيميائيون في مجال الكيمياء العضوية الكثير من الوقت في إنشاء مركبات جديدة وتطوير وتجميع المركبات المعروفة سابقًا.
تصنيف مركبات الكيمياء العضوية
هناك العديد من تصنيفات مركبات الكيمياء العضوية ، ولكن هناك نوعان من التصنيف ، وأكثرها شيوعًا:
الفئة الأولى (تصنيف المركبات العضوية حسب نوع روابط ذرة الكربون)
تتكون المركبات العضوية المشبعة من روابط تساهمية مفردة ، مثل الألكانات.
وهي مركبات تحتوي ، بالإضافة إلى الروابط الفردية ، على روابط مزدوجة وثلاثية ، مثل: الألكينات.
التصنيف الثاني (تصنيف المركبات العضوية حسب أنواع العناصر)
وهي مركبات تحتوي على عنصر الهيدروجين وعنصر الكربون ، وتشمل الهيدروكربونات المجموعات التالية:
- الألكانات.
- الألكينات.
- الألكاينات.
- الهيدروكربونات العطرية.
تحتوي هذه المركبات على الهيدروجين والكربون والأكسجين والنيتروجين والهالوجينات. تشتمل مشتقات الهيدروكربون على المجموعات التالية:
- كحول.
- الاثيرات.
- هاليدات عضوية.
- الألدهيدات.
- الكيتونات.
- الأحماض العضوية.
- استير.
- آمين.
- أميدات.
المجموعة الوظيفية لمركبات الكيمياء العضوية
- الألكينات
الألكينات لها رابطة مزدوجة بين ذرتين من الكربون والألكينات لها رابطة ثلاثية.
- كحول
تحتوي الكحولات على مجموعة هيدروكسيل (OH) مرتبطة بذرات الكربون.
- هاليدات عضوية
تتميز الهاليدات العضوية باحتوائها على عنصر الهالوجين وهو أحد عناصر المجموعة السابعة والمرتبط بذرات الكربون ويرمز له بالحرف X.
- الألدهيدات
تحتوي الألدهيدات على مجموعة كربونيل (CO) على سلسلة الكربون.
- الكيتونات
تحتوي الكيتونات على مجموعة كربونيل (CO) في سلسلة الكربون.
- استرات
تتميز الإسترات بوجود مجموعة استر.
- الأمينات
تتميز الأمينات بمجموعة NH2.
- أميدات
الأميدات تحتوي على مجموعة أميد.
- الاثيرات
تحتوي الإيثرات على مجموعة الأثير (O).
روابط الكربون
عدد إلكترونات التكافؤ لعنصر الكربون هو (4) ووجود 4 إلكترونات تكافؤ في ذرة كربون يعني أن الذرة يمكن أن تشكل 4 روابط تساهمية ، مما يعني أن ذرة الكربون يمكنها توصيل 4 ذرات كربون ، 3 ذرات أو 2 ذرات.
بالإضافة إلى قدرة عنصر الكربون على الارتباط بالعناصر الأخرى وعدد الروابط التي يمكن أن يشكلها عنصر الكربون ، فإنه يسمح بتكوين عدد كبير من المركبات وربطها ، مما يشير إلى وجود العديد من المركبات العضوية ، سواء تم تصنيعها في مختبرات أو طبيعية.
طبيعة روابط المركبات العضوية
يمكن أن يشكل الكربون 3 أنواع من الروابط التساهمية:
يشترك عنصر الكربون في إلكترون واحد مع ذرة أخرى.
يشترك عنصر الكربون في إلكترونين مع ذرة أخرى.
يتم مشاركة عنصر الكربون مع ذرة أخرى بثلاثة إلكترونات.
المصادر الطبيعية لمركبات الكيمياء العضوية
النفط أو الغاز الطبيعي
يعتبر البترول مزيجًا أكثر تعقيدًا لأنه يتكون من عدة مواد ، معظمها هيدروكربونات ، وهي مركبات تتكون من الهيدروجين والكربون ، وتتنوع شدة هذه المكونات من ثقيل ، عالي الكثافة وقليل التطاير ، إلى خفيف ، خفيف – لتبخر المكونات.
يتكون البترول من مواد حيوانية ونباتية تم تحليلها منذ العصور الجيولوجية بعد غمرها تحت طبقات من التربة والمياه حيث يتجمع السائل بين طبقات الصخور غير المنفذة ويتم ضخ الزيت إلى السطح بعد حفر الآبار ويرتفع الزيت إلى السطح تلقائيًا بسبب للضغط على الغاز الطبيعي المتصل بقوة.
فحم
يعتبر الفحم النباتي من أصل نباتي ويُعتقد أنه تشكل نتيجة التحلل البطيء للنباتات منذ العصور الجيولوجية ، تحت طبقات التربة التي عرّضتها للحرارة والضغط الشديدين.
يتكون الفحم من الكربون ولكنه يحتوي أيضًا على بعض المواد المعقدة مثل: الهيدروجين والأكسجين والكبريت والنيتروجين.
تشكيل – تكوين
المركبات التي تشبه بعضها البعض في الصيغ الجزيئية ، أي أنواع وأعداد الذرات المتشابهة ، وتختلف في الصيغ الهيكلية ، أي ترتيب الذرات ، تسمى “المُشكِّلات”.
تُعرَّف الأيزومرات أو الأيزومرات على أنها ظاهرة للعديد من الصيغ الهيكلية لصيغة جزيئية واحدة ، تسمى ظاهرة التكوين.
أنواع التشكيلات
هناك العديد من أنواع الأيزومرات ، لكن أهمها الأيزومرات الهيكلية ، وهي مركبات تحمل نفس الصيغة الجزيئية ، تنتمي إلى نفس العائلة العضوية ، وتحتوي أيضًا على نفس المجموعة الوظيفية ، ولكنها تختلف فقط في ترتيب الذرات.
مثال على وحدة هيكلية
البوتان والألكانات لهما نفس الصيغة الجزيئية (C4H10) لكنهما يختلفان في ترتيب الذرات ، فالصيغة الأولى تسمى (ميثيل بروبان) بينما الصيغة البنائية الثانية تسمى (البيوتان).
في نهاية مقالنا ، نأمل أن نكون قد انتهينا من مناقشة البحث الكامل للكيمياء العضوية بالتفصيل ، حيث تحدثنا عن كل ما يتعلق بالكيمياء العضوية من حيث تصنيف مركبات الكيمياء العضوية ، والمجموعات الوظيفية ، واستخدامات الكيمياء العضوية في الحياة ، بالإضافة إلى المصادر الطبيعية لكيمياء المركبات العضوية ، وتحديد التكوينات وأنواعها.