Химия: Органикалык заттардын ажайып дүйнɵсү
Содержание
Органикалык бирикмелердин химиялык түзүлүш теориясы (ХТТ)
-
А.М. Бутлеров ɵзүнүн теориясынын негизги жоболорун Шпейерде (1861–ж. сентябрь) ɵткɵрүлгɵн немец табият таануучулардын съездинде, химия секциясында «Заттын химиялык түзүлүшү» деген темада жасаган докладында билдирген.
1. Молекулада атомдор валенттүүлүгүнө жараша белгилүү бир тартипте биригишет. Атомдордун байланышынын иреттүүлүгү химиялык түзүлүш деп аталат. Көмүртек бардык органикалык бирикмелерде төрт валенттүү болуп саналат.
2. Заттардын касиети молекулалардын сандык жана сапаттык курамынан гана эмес, алардын түзүлүшү менен да аныкталат.
3. Заттардын касиеттери алардын молекулаларындагы атомдордун өз ара аракеттенишүүсүнөн көз каранды болот.
4. Молекулалардын химиялык түзүлүштөрү алардын касиеттерин аныктайт, ал эми химиялык касиетти окуп–үйрөнүү түзүлүштү аныктоого мүмкүндүк берет.
Бутлеровдун теориясы органикалык химиянын илимий негизи болуп саналган жана анын өнүгүшүнө таасир эткен. Теориянын жоболоруна таянуу менен А.М. Бутлеров изомерия кубулушун түшүндүрө алган, ал түрдүү изомерлердин болоорун алдын–ала айтуу менен алгачкылардан болуп кээ бирин ала алган.
Органикалык заттардын түзүлүшү
Жер шарындагы органикалык заттардын өтө көптүгүн жана алардын түзүлүшүнүн ар түрдүүлүгүн көмүртектин атомунун мүнөздүү өзгөчөлүгү менен түшүндүрүүгө болот.
Көмүртектин атому бири–бири менен чынжыр түрдө биригип, бекем байланышты түзɵт. Жыйынтыгында, өтө бекем молекула пайда болот. Көмүртектин атомунун чынжыр түрүндө бири–бирине биригиши, анын түзүлүшүнүн өзгөчөлүгү болуп саналат. Көмүртектин атомдору бири–бири менен биригип, ар түрдүү чынжырчаларды пайда кылат: ачык бутакталбаган, бутакталган жана жабык (циклдик).
Изомерия–органикалык заттардын ар түрдүүлүгүнүн жана алардын көптүгүнүн негизги себеби болуп саналат
Изомерлер – бирдей молекулалык курамга ээ, бирок химиялык түзүлүштөрү жана касиеттери ар башка болгон заттар
Органикалык заттардын классификациясы
-
Углеводороддорду алардын бирикмелеринин касиеттерин аныктоочу төмөнкү структуралык белгилер боюнча классификациялашат:
-
Органикалык заттарды алардын молекуласынын курамын түзгөн функционалдык топтун тибине карата да классификациялоого болот.
Органикалык химиянын мааниси
Органикалык химия өтө баалуу илимий жана практикалык мааниге ээ. Ал табийгый (жаратылыштан) жана синтетикалык жол менен алынган көптөгөн бирикмелерди изилдейт. Ошондуктан, органикалык химия азыркы учурдагы химиянын эн көлөмдүү жана маанилүү бөлүгү болуп саналат.
Табийгый органикалык бирикмелер жана алардын айлануулары жашоонун кубулуштарынын негизин түзүп турат. Ошондуктан, органикалык химия биологиялык химиянын жана молекулярдык биологиянын негизи болуп саналат. Молекулярдык биология– организмдеги клеткаларда болуучу процесстерди молекулалык деңгээлде окутат. Бул областтагы изилдөөлөр жандуу жаратылыштагы кубулуштардын негизги маанисин терең түшүнүүгө мүмкүнчүлүк берет.
Көптөгөн синтетикалык органикалык бирикмелер адамдардын ишмердүүлүгүнүн ар түрдүү тармактарында колдонуу максатында өндүрүштөрдө өндүрүлүп турат.
Булар – нефть продуктылары, күйүүчү, полимерлер (каучуктар, пластмассалар,булалар,лактар, ж.б.) боёктор, өсүмдүктөрдү коргоочу каражаттар, дарылар, парфюмериялык заттар д.у.с.) Органикалык химиянын негизин түшүнбөй туруп, адам бул заттарды турмушта экологиялык жактан сабаттуу колдоно албайт.
Углеводороддун табийгый булактары
Таш көмүр
Таш көмүр миллиондогон жылдар ичинде жыгачтардын, өсүмдүктөрдүн калдыктарынын ажырашынын натыйжасында пайда болгон, органикалык заттардын татаал аралашмасы болуп саналат.
Жер шарында 36 миңден ашык көмүр бассейндери жана шахталары белгилүү, алар жер катмарынын 15% түзүп турат. Көмүр бассейндери миңдеген километрге чейин созулуп жатат. Жер шарындагы көмүрдүн жалпы запасы 5 трлн. 500 млрд. тонна болсо,чалгындалган кендер 1 трлн. 750 млрд. тоннаны түзөт.
Көмүрдүн үч түрүн айрымалоого болот. Күрөң көмүр жана антрацит күйгөн учурда жалын чыкпай, түтүнсүз күйөт, ал эми таш көмүр күйгөндө чартылдаган үн чыгып турат.
Антрацит – көмүрдүн эң байыркы түрү. Ал өзүнүн тыгыздыгы жана жалтырактыгы менен айрымаланып турат. 95% көмүртектен турат.
Таш көмүрдүн – 99% көмүртектен турат. Көмүрлөрдүн башка түрлөрүнө караганда кеңири колдонулат. Күрөң көмүрдүн – 72% көмүртек түзөт, өңү күрөң түстө. Ал көмүрлөрдүн ичинен эң жаңысы болгондуктан, жыгачтын структурасын сактап турат.
Нефть
Нефть адамдарга байыртадан бери белгилүү болгон. Биздин заманга чейин 6–7 миң мурда эле Евфрат дарыясынын жээгинен өндүрүлүп, аны үйлөргө жарык берүү үчүн, курулуш материалдары катары, өлгөн адамдарды катыруу үчүн дары жана май жасоого колдонушкан. Байыркы убакта нефтти курал катары да колдонушкан:оттуу суюктуктарды чептерге кол салгандардын баштарына куюшкан, нефтке күйгүзүлгɵн турган жебелерди душманды карай жаадырышкан. Нефть тарыхта «грек оту» деген ат менен белгилүү болгон күйгүзүүчү каражаттын негизги курамын түзгөн. Орто кылымдарда ал көчөлөрдү жарыктандыруу үчүн колдонулган.
- Нефтинин ар бир тамчысында 900дɵн ашык ар түрдүү химиялык бирикмелер болот, алардын жарымынан кɵбүн Мезгилдик системадагы химиялык элементтер түзɵт. Бул чындыгында эле табияттын керемети, нефть ɵнɵр жайынын негизи болуп саналат. Болжол менен ɵндүрүп алынган нефтинин 90% отун катары колдонулат. Бирок 10% болсо да, нефтти синтездɵɵ ɵнɵр жайлары азыркы коомдун курч муктаждыктарын канааттандыруу максатында, кɵп миңдеген органикалык бирикмелерди ɵндүрүп турат. Бекеринен адамдар нефтти урматтоо менен «кара алтын» жана «Жердин каны» деп атабаса керек.
-
Нефтини кайрадан иштетүү процесстери
Углеводдор
Углеводдор бардык ɵсүмдүктɵрдүн жана жаныбарлардын тканынын жана клеткаларынын курамына кирет жана ɵзүнүн массасы боюнча Жер планетасындагы органикалык заттардын негизги бɵлүгүн түзүп турат. Өсүмдүктɵрдүн кургак массасынын 80% жакыны жана жаныбарлардын 20% углеводдордон турат. Өсүмдүктɵр углеводду фотосинтез процессинде органикалык эмес бирикмелерден–кɵмүр кычкыл газынан жана суудан(СО2 жана Н2О) синтездеп алышат:
Бул табийгый бирикмелердин, углеводдордун атына ылайык жалпы формуласы – Cn(H2O)m, болот.
Белоктор
Белоктор – полипептиддер – аминокислоталардын калдыктарынан түзүлгɵн жана пептиддик (амиддик) байланыш менен байланышкан биополимерлер.
-
Жер шарындагы бардык жандуу организмдер белоктордон турат.
Бизге белгилүү болгон жандуу организмдердин баары белоктордон турат. Белоктор азык зат катары кызмат кылат, ферменттердин ролун аткарып, зат алмашуу процессин жɵнгɵ салат, б.а.бүт организм боюнча кычкылтекти ташуу менен аны сиңирет. Белоктор нерв системасынын иштɵɵсүндɵ,булчуңдардын жыйрылышында негизги ролду ойнойт жана генетикалык маалыматтарды берүүгɵ ж.б. катышат. Көрүнүп тургандай эле, жаратылышта белоктор кɵптɵгɵн маанилүү функцияларды аткарат. Ошондой эле белоктор мээнин, ички органдардын, сɵɵктүн, теринин жана чачтын ж.д.у.с. курамына кирет.
Организм үчүн белоктун ролу
Белок организмде ар түрдүү функцияларды аткарат. Алар белоктордун курамынын жана формасынын татаал болгондугу жана кɵп түрдүүлүгүнɵ жараша болот.
- Белоктор – алмаштыргыс курулуш материалы болуп эсептелет.
- Кɵптɵгɵн белоктор булчуңдарды жыйрылуусун жɵнгɵ салат.
- Организм боюнча заттарды ташууда чоң роль ойнойт.
- Белоктор–азык заттардын запасы болуп саналат.
- Белоктор гормон катары регулятордук функцияны (сигналдарды берип туруу) аткарат.
Пайдалуу шилтемелер
Глоссарий
- Органикалык химия – бул кɵмүртектин бирикмелеринин химиясы, тактап айтканда, кɵмүрсуутектердин жана алардын туундуларынын химиясы. Органикалык бирикмелер кɵмүртектин жана суутектин атомдорунан турат.
- Белоктор – бири менен пептиддик байланыш менен байланышкан a–аминокислоталардан турган татаал, жогорку молекулалуу табийгый бирикмелер.
- Гомологдор – химиялык түзүлүштɵрү бирдей, бирок бири–биринен курамы боюнча бир же бир нече СН2 тобунан айрымаланган заттар.
- Изомерлер – курамы жана молекулалык массасы бирдей, бирок молекуласынын түзүлүшү жана касиеттери ар түрдүү болгон заттар.
- Углеводдор – жалпы формуласы Cn(H2O)m болгон ( n и m>3 ), карбонил, карбоксил жана гидроксил топторунан турган органикалык бирикмелер.
- Циклдик түзүлүштɵгү бирикмелер – кɵмүртектин атому жабык чынжыр түрүндɵ жайгашкан бирикмелер.
Глюкоза C6H12O6 – моносахариддердин эң маанилүүсү, ал дисахариддердин жана полисахариддеринин структуралык бирдиги болуп саналат.
Ал негизинен мɵмɵлɵрдɵ жана жемиштерде болот, глюкоза организмди энергия менен камсыз кылуу жана боордо гликогендин (адамдар жана жаныбарлар үчүн углеводдун запасы) пайда болушу үчүн керектелет. Өзгɵчɵ жүзүмдүн согунда кɵп болгондуктан, глюкозаны «жүзүм канты» деп да аташат. Балдын курамы да негизинен глюкоза менен фруктозанын аралашмасынан турат. Глюкоза организм тарабынан жеңил иштетилгендиктен, аны медицинада жүрөк ооруганда калыбына келтирүүчү каражат катары колдонушат. Ошондой эле ал кондитер азыктарын жасоодо ( мармелад, карамель, пряниктерди ж.б.жасоодо) да колдонулат. Глюкозаны ачытуу процесстеринин да чоң мааниси бар.
Фруктоза – C6H12O6 кеңири таралган жемиш углеводу болуп саналат, негизинен балда болот. Глюкозадан айрымаланып, фруктоза инсулинди катыштырбастан эле кандан ткандын клеткаларына өтө алат. Мына ушул себептен, фруктоза кант диабети менен ооругандарга, углеводдун эң коопсуз булагы катары сунушталат.
Сахароза – С12Н22О11, глюкозанын жана фруктозанын молекулаларынан турат. Канттын 99,5% сахарозадан турат. Кантты кɵпчүлүк убакта «бош калорияларды ташуучу» деп да аташат, себеби, кант–бул таза углевод, анда башка азык заттар, мисалы, витаминдер, минералдык туздар болбойт. Сахароза кант тростнигинде, кант кызылчасында жана таттуу азыктарда болот.
Крахмал – (С6Н10О5)n жаратылыш полимери, ал данча түрүндө ɵсүмдүктɵрдүн уруктарынын, тамырларынын, жалбырактарынын жана сабактарынын клеткаларында топтолот. Крахмал – ак түстɵгү порошок, муздак сууда эрибейт. Ысык сууда ал кɵɵп, желим сыяктуу килкилдеген массага айланат. Крахмалды ич кийимдерди крахмалдоо үчүн да колдонушат. Крахмал жана андан алынган заттар кагаз, кездеме ɵндүрүүдɵ, металлдарды куюуда жана фармацептика ɵндүрүшүндɵ колдонулат.
Адамдын организминде белоктук алмашуу өтө татаал ишке ашырылат. Организмдин абалына карата тигил же бул белоктордун саны дайыма ɵзгɵрүп турат, белоктор заттарга ажырап, кайрадан синтезделет, бир түрдүү аминокислоталар башкаларга ɵтүп кетет же энергияны бɵлүп чыгаруу менен ажырашат. Организмде болуп турган процесстердин натыйжасында, белоктордун бир бɵлүгү, 25–30г бир суткада жок болуп турат. Ошондуктан, белоктор адамдын тамак–аш рационунда керектүү ɵлчɵмдɵ дайыма болуп турушу керек. Адам үчүн белоктун талап кылынган саны ар түрдүү фактылардан: адам тынч абалдабы же оор жумуш жасап жатабы, анын эмоционалдык абалынан ж.б. кɵз каранды болот. Бир суткада, белоктун чоң адамдын 1 кг салмагына туура келген керектɵɵ нормасы 0,75–0,80 г түзɵт. Балдарга,ɵзгɵчɵ кичинекей балдарга, денеси тездик менен ɵскɵндүктɵн, белок кɵп (суткасына 1 кг салмакка 1,9 г), талап кылынат.
Органикалык заттардын маанилүү тобун жогорку молекулалуу бирикмелер (полимерлер) түзɵт. Алардын молекуласынын массасы миңдеген, ал түгүл миллиондогон массанын атомдук бирдигинен турат. Бул бирикмелердин кандай мааниси бар? Полимердик заттар жердеги Жашоонун негизи болуп саналат. Органикалык табийгый полимерлер– биополимерлер– бардык жаныбарлардын жана ɵсүмдүктɵрдүн тиричилик иш–аракеттерин камсыз кылып турат. Табият полимерлердин 4 тибин тандап алган:
Экинчиден, полимерлерге гана тиешелүү касиеттерге ылайык, алар (синтетикалык, жасалма жана кээ бир табийгый) ар түрдүү кɵптɵгɵн материалдарды жасоодо колдонулат.
Полимердин молекуласы «макромолекула» деп аталат (грек. «макрос»– чоң, узун).
Полимерлердин колдонулушу
