Органическими называются вещества, содержащие С (углерод). Из них исключаются некоторые соединения, например, угольная кислота, которую классически относят к неорганической химии. Органические вещества считаются самым большим классом. Это связано с высокой способностью углерода образовывать прочные связи с другими элементами. Несмотря на то, что они могут быть любыми, «традиционными» соединениями считают связи с О, S, H и N.
Характеристики органических веществ
Для начала нужно понять, что такое, функциональные группы элементов, что подразумевает классификация органических соединений. Основными видами природного происхождения считаются нуклеиновая кислота, жиры, белки и углеводы. Кроме основного элемента углерода, они содержат P, S, H, O и N.
Главные свойства органических элементов — это , полярность, энергия связи. Смысл этого вида связи заключается в том, что электроны, которые соединяются, находятся в свободном пространстве между атомами. Полярность зависит от такого свойства, как электроотрицательность. Это способность атомов притягивать к себе электроны. Таким образом, полярность можно определить, как соединение, образованное между двумя элементами с разной электроотрицательностью. Если показатели равны, связь считается неполярной.
Энергия ковалентной связи определяется расстоянием между атомами. Сила притяжения должна быть больше силы отталкивания. Надо учитывать еще такое свойство, как прочность связи. Соответственно, чем сильнее энергия, тем прочнее связь. Можно упомянуть также свойство гибридизации, которая образуется при изменении ковалентной связи. При этом изменяется форма s- и p-орбиталей.
Что касается функциональных групп, то выделяют карбонилы, нитрогруппу, гидроксиды, аминогруппу, карбоксилы, фтор, бром, йод, хлор. Их можно считать составляющими химического вещества, которое образуется вместе с углеводородом.
Вопросы по свойствам, а также понятия s-связь, гибридизация, p-связь, считаются основными, и обязательно вносятся в школьную программу , в ЕГЭ по химии, а также в решение задач по химии.
Названия органических веществ
Классификация соединений и их названия — это номенклатура органических соединений, кратность связи которых может быть двойной и тройной. Вещества разделяют по строению углеродной составляющей и функциональной группе.
Классификация слишком обширна, ее можно найти в любом справочнике по химии. Основными считаются предельные углеводороды, строение молекулы которых состоят из углеводорода и водорода, а связь между ними называется ординарной. Среди них можно назвать известный каждому метан, и пропан. Это газы, но они могут быть представлены и в жидком состоянии. Также этот класс называют , механизм реакции этих веществ зависит от высоты температуры нагревания.
Продукты органической химии
Именно органическая химия является большой составляющей нашей жизни. Она лежит в основе молекулярной биологии, а на производстве эту науку применяют для синтетических материалов: красок, лаков, пластика, различной парфюмерной продукции, средств для защиты растений и многого другого.
Среди самых незаменимых производных органической химии можно назвать природный газ, каменный уголь и нефть. В свою очередь, это углеводородное сырье применяется для изготовления полиэтилена, красителей и фенопластов, а также бензина. Существует такая величина, как октановое число, бензиновый двигатель зависит от него. Чем оно больше, тем устойчивее к возгоранию бензин.
Конечно, если мы говорим о синтетических материалах нельзя не упомянуть такие вещи, как парниковый эффект, глобальное потепление и общий вред для экологии и здоровья человека. Нелишне напомнить о том, что производство должно быть максимально безопасным, стремиться к усовершенствованию и бережному отношению к природе.
Химия находит применение в различных отраслях деятельности человека – медицине, сельском хозяйстве, производстве керамических изделий, лаков, красок, автомобильной, текстильной, металлургической и других отраслях промышленности. В повседневной жизни человека химия нашла отражение прежде всего в различных предметах бытовой химии (моющие и дезинфицирующие средства, средства по уходу за мебелью, стеклянными и зеркальными поверхностями и т.д.), лекарственных препаратах, косметических средствах, различных изделиях из пластмасс, красках, клеях, средствах для борьбы с насекомыми, удобрениями и т.д. Этот список можно продолжать практически бесконечно, рассмотрим лишь некоторые его пункты.
Предметы бытовой химии
Из предметов бытовой химии первое место по масштабам производства и применения занимают моющие средства, среди которых наиболее популярны различные мыла, стиральные порошки и жидкие моющие средства (шампуни и гели).
Мыла представляют собой смеси солей (калиевые или натриевые) жирных ненасыщенных кислот (стеариновая, пальмитиновая и др.), причем натриевые соли образуют твердые мыла, а калиевые – жидкие.
Мыла получают по реакции гидролиза жиров в присутствии щелочей (омыление). Рассмотрим получение мыла на примере омыления тристеарина (триглицерид стеариновой кислоты):
где C 17 H 35 COONa и есть мыло – натриевая соль стеариновой кислоты (стеарат натрия).
Получение мыла возможно и с использованием в качестве сырья алкилсульфатов (соли сложных эфиров высших спиртов и серной кислоты):
R-CH 2 -OH + H 2 SO 4 = R-CH 2 -O-SO 2 –OH (сложный эфир серной кислоты) + H 2 O
R-CH 2 -O-SO 2 –OH + NaOH = R-CH 2 -O-SO 2 –ONa (мыло – алкилсульфат натрия) + H 2 O
В зависимости от сферы применения выделяют хозяйственные, косметические (жидкие и твердые) мыла, а также мыло ручной работы. В мыло дополнительно можно ввести различные ароматизаторы, красители или отдушки.
Синтетические моющие средства (стиральные порошки, гели, пасты, шампуни) представляют собой сложные по химическому составу смеси нескольких компонентов, главной составляющей частью которых являются поверхностно-активные вещества (ПАВ). Среди ПАВов выделяют ионогенные (анионные, катионные, амфотерные) и неионогенные ПАВ. Для производства синтетических моющих средств обычно применяют иногенные анионные ПАВы, представляющие собой алкилсульфаты, аминосульфаты, сульфосукцинаты и др. соединения, которые диссоциируют на ионы в водном растворе.
Порошкообразные моющие средства обычно содержат различные добавки для устранения жировых загрязнений. Чаще всего это кальцинированная или питьевая соду, фосфаты натрия.
К некоторым порошками добавляют химические отбеливатели — органические и неорганические соединения, при разложении которых происходит выделение активного кислорода или хлора. Иногда, в качестве отбеливающих добавок используют ферменты, которые за счет быстрого процесса расщепления белка хорошо удаляют загрязнения органического происхождения.
Изделия из полимеров
Полимеры- высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых, состоят из «мономерных звеньев» — молекул неорганических или органических веществ, соединённых соединенных между собой химическими или координационными связями.
Изделия из полимеров нашли широкое применение в повседневной жизни человечества – это всевозможные бытовые принадлежности — кухонная утварь, предметы для ванной комнаты, приборы хозяйственного и бытового назначения, емкости, для хранения, упаковочные материалы и т.д. Волокна полимеров применяются для изготовления разнообразных тканей, трикотажа, чулочно-носочных изделий, искусственного меха гардин, ковров, обивочных материалов для мебели и автомашин. Из синтетического каучук производят резинотехнические изделия (сапоги, галоши, кеды, коврики, подошвы для обуви и т.д.).
Среди множества полимерных материалов широко используют полиэтилен, полипропилен, поливинлхлорид, тефлон, полиакрилат и пенопласт.
Среди изделий из полиэтилена наибольшую известность в быту получили полиэтиленовая плёнка, всевозможная тара (бутылки, банки, ящики, канистры и т.д.), трубы для канализации, дренажа, водо-, газоснабжения, броня, теплоизоляторы, термоклей и т.д. Всю эту продукцию производят из полиэтилена, получаемого двумя способами – при высоком (1) и низком давлении (2):
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Полипропилен – полимер, полученный полимеризацией пропилена в присутствии катализаторов (например, смесь TiCl 4 и AlR 3):
n CH 2 =CH(CH 3) → [-CH 2 -CH(CH 3)-] n
Широкое применение этот материал нашел в производстве упаковочных материалов, предметов домашнего обихода, нетканых материалов, одноразовых шприцов, в строительстве для вибро- и шумоизоляции межэтажных перекрытий в системах «плавающий пол».
Поливинилхлорид (ПВХ) – полимер, полученный суспензионной или эмульсионной полимеризацией винилхлорида, а также полимеризацией в массе:
Применяется для электроизоляции проводов и кабелей, производства листов, труб, пленок для натяжных потолков, искусственных кож, линолеума, профилей для изготовления окон и дверей.
Поливинилхлорид используют как уплотнитель в бытовых холодильниках, вместо относительно сложных механических затворов. Из ПВХ также делают презервативы для людей с аллергией на латекс.
Косметические средства
Основные продукты косметической химии – это всевозможные кремы, лосьоны, маски для лица, волос и тела, духи, туалетная вода, краски для волос, туши, лаки для волос и ногтей и т.д. В состав косметических средств входят вещества, которые содержатся в тканях, для которых предназначены эти средства. Так, в косметические препараты по уходу за ногтями, кожей и волосами входят аминокислоты, пептиды, жиры, масла, углеводы и витамины, т.е. вещества, необходимые для жизни клеток, составляющих эти ткани.
Помимо веществ, получаемых из природного сырья (например, всевозможные растительные экстракты) в производстве косметических средств широко используют синтетические виды сырья, которые получают путем химического (чаще органического) синтеза. Вещества, полученные таким путем, характеризуются высокой степенью чистоты.
Основные виды сырья для производства косметических средств естественные и синтетические животные (куриный, норковый, свиной) и растительные (хлопковое, льняное, касторовое масло) жиры, масла и воски, углеводороды, ПАВы, витамины и стабилизаторы.
Перед тем, как раскрыть эту тему, невозможно не вспомнить слова одного из героев романа Курта Воннегута «Колыбель для кошки»: «Над чем бы ученые ни работали, у них все равно получается оружие».
Значение химии в жизни человека очень трудно переоценить, ведь эти процессы окружают нас повсюду: начиная от элементарного приготовления пищи и заканчивая биологическими процессами в организме. Достижения в этой области знаний приносили человечеству и огромный ущерб (создание оружия массового поражения), и дарили спасение от смерти (разработка медикаментов от заболеваний, выращивание искусственных органов и т.п.). Относиться равнодушно к этой науке невозможно: столько противоречивых открытий не происходило ни в какой другой области знаний.
Роль химии в жизни человека: быт
Химия в жизни человека: производство
Знания о такого рода процессах широко применяются в промышленности, на их основе разрабатываются новые технологии.
Еще в древности были распространены ремесла, в основе которых лежали химические процессы: например, создание керамики, обработка металла, использование естественных красителей.
Сегодня нефтехимическая и химическая промышленность - одни из самых значимых отраслей экономики, и это говорит о том, что химические процессы и знания о них играют немаловажную роль в обществе. Лишь от человечества зависит, как их использовать - в созидательных или разрушительных целях, ведь среди разнообразия можно встретить и опасные для человека (взрывоопасные, окисляющие, воспламеняющиеся и т.д.).
Таким образом, химия в жизни человека - это и панацея от заболеваний, и оружие, и экономика, и приготовление пищи, и, конечно же, сама жизнь.
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА Органическая химия и медицина. Какие бывают лекарства. Полезные и вредные свойства таблеток. Выполнила: Агафонова Вероника 9 Б Руководитель: Тябус Е.И.
2 слайд
Описание слайда:
Органическая химия и медицина Органическая химия теснейшим образом связана с медициной. Огромное количество разнообразных лекарственных средств, которыми располагает сегодня медицина. Химики – органики в содружестве с медиками, микробиологами и фармацевтами смогли не только установить строение многих природных соединений, используемых в медицине, но и синтезировать некоторые из них. Наряду с этим химики пошли по пути создания соединений, хотя и отличающихся от природных, но обладающих аналогичным, а часто и более эффективным действием. Более того, были получены новые лекарственные средства, которые не знает природа, но способные излечивать многие болезни.
3 слайд
Описание слайда:
4 слайд
Описание слайда:
Одни лекарственные средства обладают противомикробным действием (например, сульфаниламидные препараты: например стрептоцид, норсульфазол, сельфален, фталазол, сульфадимезин и др.). С их помощью удается побороть инфекционные заболевания. Другие лекарства помогают снять боль, но не вызывают потери сознания (например, ацетилсалициловая кислота, или аспирин, парацетамол, анальгин и др.). Существуют лекарства, которые воздействуют на сердце и кровеносные сосуды (нитроглицерин, анапрелинн, дибазол др.) Получены антигистаминные для лечения аллергических заболеваний, противоопухолевые для лечения злокачественных новообразований и даже психофармакологические препараты, влияющие на психическое состояние человека.
5 слайд
Описание слайда:
В большинстве своем лекарственные препараты редко бывают простыми веществами. Чаще это сложные по химическому строению органические вещества или их смеси. И хотя число лекарственных препаратов огромно, мы ограничимся рассказом только о трех самых известных и часто применяемых лекарствах – аспирине, активированном угле и парацетамоле.
6 слайд
Описание слайда:
Аспирин Создание Едва ли найдется человек, который не знаком с аспирином (ацетилсалициловая кислота). Это вещество не обнаружено в природе. Аспирин впервые синтезировал немецкий химик Ш. Герхард в 1853г. путем ацетилирования салициловой кислоты уксусным ангидридом. Однако в течение 40 лет эта реакция не привлекала к себе внимания, и только в 1893г. другой известный немецкий химик – Ф. Гофман подарил миру это замечательное лекарство. Ш. Герхард Ф. Гофман
7 слайд
Описание слайда:
Действующее активное вещество представлено ацетилсалициловой кислотой в разных дозировках: 100 и 500 мг. Вспомогательные химические формообразующие соединения будут такими: целлюлоза микрокристаллическая, а также кукурузный крахмал. Состав Для чего Аспирин? Действие. Аспирин обладает обезболивающим, жаропонижающим, а также и противовоспалительным действием на организм, за счет ингибирования ферментов циклооксигеназ. Ацетилсалициловая кислота подавляет агрегацию тромбоцитов.
8 слайд
Описание слайда:
Вредные и полезные свойства аспирина. Рекомендует использовать в качестве средства для: симптоматического лечения при имеющейся головной и зубной боли, при болевых ощущениях в горле, при менструациях, а также при артрите при повышенной температуре тела, во время гриппа, при инфекционно-воспалительных заболеваниях. Поэтому его противопоказано использовать при следующих состояниях: Эрозивно-воспалительные поражения слизистой пищеварительного тракта в фазе обострения; Наличие бронхиальной астмы; Геморрагический диатез; Беременность; Гиперчувствительность к Аспирину тоже является противопоказанием. К негативным свойствам аспирина следует отнести его влияние на функционирование клеток слизистой желудка. Возможны кровотечения в желудке и кишечнике. Поэтому, аспирин не назначают людям с язвенной болезнью и гастритом. Применение и противопоказания.
9 слайд
Описание слайда:
Активированный уголь. Создание Это было в 1831 году. Профессор Touery в присутствии своих коллег из Французской академии медицины выпил смертельную дозу стрихнина и, к их огромному удивлению, выжил. Он смешал смертельный яд с активированным углем. Активированный уголь является мощным средством для экстренного очищения желудочно-кишечного тракта, возможно, самым эффективным веществом из известных сегодня. Его можно использовать при отравлении практически любыми токсическими веществами. Активированный уголь уменьшает абсорбцию ядовитых субстанций до 60%.
10 слайд
Описание слайда:
Состав Активированный уголь – это пористое вещество, которое добывают с различных углеродсодержащих материй, натурального происхождения. Получают активированный уголь при высоких температурах (до 1000˚ С), он состоит в основном из углерода и внешне похож на графит. Его производят, воздействуя при помощи кислоты и пара на углесодержащие материалы, такие как дерево, ореховая скорлупа и косточки некоторых фруктов. в жидкой среде действие активированного угля состоит в удалении органических соединений путем адсорбции, а остаточных дезинфицирующих средств (например, хлора и хлораминов) - путем каталитического сокращения Действие
11 слайд
Описание слайда:
Полезные свойства активированного угля объясняются тем, что в нем содержится большое количество пор, обеспечивающих его высокие адсорбирующие (осаждающие на своей поверхности различные вещества) свойства. Вредные и полезные свойства. Применение и противопоказания. Активированный уголь хорошо поглощает и выводит кишечные газы, поэтому его можно принимать при вздутии кишечника (метеоризме) и связанными с ним кишечными коликами.
12 слайд
Описание слайда:
Противопоказания к применению Активированный уголь нельзя давать при обструкции кишечника или человеку, который проглотит корродирующий агент, например, сильную кислоту или щелочь. Язва желудка или двенадцатиперстной кишки Неспецифический язвенный колит Кровотечения из желудочно-кишечного тракта
13 слайд
К изучению предлагается тема «Предмет органической химии. Роль органических веществ в жизни человека». Преподаватель освещает вопрос, почему возникла необходимость разделить вещества на органические и неорганические. Далее он рассказывает учащимся о круговороте углерода в природе, дает определение органическим веществам, поясняет, что такое производные углеводородов, органогены. В конце урока преподаватель раскроет роль органической химии в нашей жизни.
Тема: Введение в органическую химию
Урок: Предмет органической химии. Роль органических веществ в жизни человека
1. Введение
К началу XXI века химики выделили в чистом виде миллионы веществ. При этом известно более 18 миллионов соединений углерода и меньше миллиона соединений всех остальных элементов.
Соединения углерода в основном относят к органическим соединениям .
Вещества стали разделять на органические и неорганические с начала XIX века. Органическими называли тогда вещества, выделенные из животных и растений, а неорганическими – добытые из минералов. Именно через органический мир проходит основная часть круговорота углерода в природе.
Из соединений, содержащих углерод, к неорганическим традиционно относят графит, алмаз, оксиды углерода (CO и CO2), угольную кислоту (H2CO3), карбонаты (например, карбонат натрия – сода Na2CO3), карбиды (карбид кальция CaC2), цианиды (цианистый калий KCN), роданиды (роданистый натрий NaSCN).
Более точное современное определение: органические соединения – это углеводороды и их производные.
Простейший углеводород – это метан. Атомы углерода способны соединяться друг с другом, образуя цепи любой длины. Если в таких цепях углерод связан еще и с водородом – соединения называются углеводородами. Известны десятки тысяч углеводородов.
Производные углеводородов – это углеводороды, в которых один или несколько атомов водорода замещены атомом или группой атомов других элементов. Например, один из атомов водорода в метане можно заместить на хлор, или на группу ОН, или на группу NH2.
В состав органических соединений, кроме атомов углерода и водорода, могут входить атомы кислорода, азота, серы, фосфора, реже галогенов.
Чтобы оценить значение органических соединений, которые нас окружают, представим себе, что они вдруг исчезли. Нет деревянных предметов, книг и тетрадей, нет сумок для книг и шариковых ручек. Исчезли пластмассовые корпуса компьютеров, телевизоров и других бытовых приборов, нет телефонов и калькуляторов. Без бензина и дизельного топлива встал транспорт, нет большинства лекарств и просто нечего есть. Нет моющих средств, одежды, да и нас с вами…
Органических веществ так много из-за особенностей образования химических связей атомами углерода. Эти небольшие атомы способны образовывать прочные ковалентные связи друг с другом и с неметаллами-органогенами.
В молекуле этана С2Н6 друг с другом связаны 2 атома углерода, в молекуле пентана С5Н12 – 5 атомов, а в молекуле всем известного полиэтилена сотни тысяч атомов углерода.
Строение, свойства и реакции органических веществ изучает органическая химия .
Химия. 10 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. Учреждений / В. В. Еремин, Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин. – М.: Дрофа, 2008. – 463 с.
ISBN 978-5-358-01584-5
Химия. 11 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. Учреждений / В. В. Еремин, Н. Е. Кузьменко, В. В.Лунин. – М.: Дрофа, 2010. – 462 с.
Хомченко Г. П., Хомченко И. Г. Сборник задач по химии для поступающих в вузы. – 4-е изд. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2012. – 278 с.
Учебник в Интернете
Самарский государственный университет.
Кафедра органической, биоорганической и медицинской химии