ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

Οργανική Χημεία Η χημεία των ενώσεων του άνθρακα Οργανικές Ενώσεις: Όλες οι ενώσεις του άνθρακα εκτός από CO, CO2, H2CO3 και τα ανθρακικά άλατα ( CO32- ). Προέλευση οργανικών ενώσεων: Κυρίως από το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο και τους γαιάνθρακες. Πλήθος οργανικών ενώσεων >18.000.000

Ο κύκλος του άνθρακα: Ο άνθρακας, ως διοξείδιο του άνθρακα, δεσμεύεται στα φυτά με τη φωτοσύνθεση και απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα με την αναπνοή των οργανισμών και την καύση οργανικών ουσιών.

ΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΗ ΖΩΗ

Άνθρακας - C - Ο άνθρακας (carbon) είναι αμέταλλο χημικό στοιχείο με σύμβολο –C- και ατομικό αριθμό Z=6. Ο άνθρακας είναι το 4ο πιο άφθονο χημικό στοιχείο στο σύμπαν, μετά το υδρογόνο, το ήλιο και το οξυγόνο. Στο ανθρώπινο σώμα ο άνθρακας είναι το δεύτερο πιο άφθονο χημικό στοιχείο, περίπου 18,5%, μετά το οξυγόνο. Μαζί με το υδρογόνο, το οξυγόνο και το άζωτο αποτελούν, σε ποσοστό, το 96% (κατά βάρος) των ζωντανών οργανισμών.

Αλλοτροπικές Μορφές Αλλοτροπίa: Ιδιότητα ορισμένων στοιχείων, που ανάλογα με τις συνθήκες εμφανίζονται με διάφορες μορφές. Οι μορφές αυτές καλούνται αλλοτροπικές. Το ίδιο φαινόμενο όταν εμφανίζεται σε χημικές ενώσεις, ονομάζεται πολυμορφισμός. Ο γραφίτης, το διαμάντι, το μόριο του φουλερενίου καθώς και οι νανοσωλήνες άνθρακα αποτελούν δομές με βάση το ίδιο στοιχείο, τον άνθρακα. Ωστόσο, διαφέρουν ως προς το είδος των δεσμών οι οποίοι σχηματίζονται μεταξύ των ατόμων τους με αποτέλεσμα το καθένα να έχει ιδιαίτερη μοριακή ή κρυσταλλική δομή και κατ’ επέκταση ιδιότητες. Για παράδειγμα, το διαμάντι είναι το σκληρότερο γνωστό υλικό και διαφανές στο ορατό φως, ενώ ο γραφίτης ένα από τα μαλακότερα και αδιαφανής.

Αλλοτροπικές Μορφές Άνθρακα -Γραφίτης, Graphite- Ορυκτή πολυμορφική μορφή του άνθρακα. Το όνομά του προέρχεται από το αρχαίο ελληνικό γράφειν, λόγω της ιδιότητάς του να βάφει όταν τρίβεται σε μαλακή επιφάνεια. Ο γραφίτης εμφανίζεται μαλακός.

Φουλερένια / C-60 Τα φουλερένια είναι ανθρακικές δομές με σφαιρικό σχήμα και ανακαλυφθήκαν το 1985 από τους Harold Kroto et al. Το πιο γνωστό φουλερένιο είναι αυτό το οποίο αποτελείται από 60 άτομα άνθρακα, C-60, το οποίο αποτελείται από 12 πεντάγωνα και 20 εξάγωνα και μοιάζει με μπάλα ποδοσφαίρου. (buckball ή buckminsterfullerene ) Γνωστά είναι επίσης και αυτά με 70, 76 και 84 άτομα άνθρακα.

Νανοσωλήνες Άνθρακα - nanotubes Οι νανοσωλήνες άνθρακα είναι ομόκεντροι κύλινδροι γραφίτη και ανακαλυφθήκαν το 1991 από τον Sumio Iijima. Οι νανοσωλήνες σχηματίζουν σωλήνα εσωτερικής διαμέτρου 1nm και μανδύα από αλλεπάλληλα στρώματα εξαγωνικών δικτύων άνθρακα. Σημαντικές ιδιότητές τους: μεγάλη αντοχή, χαμηλό βάρος, σταθερότητα, ευκαμψία, καλή θερμική αγωγιμότητα, το μεγάλο εμβαδόν επιφανείας και πολλές άλλες ηλεκτρικές ιδιότητες.

Αδάμας - Διαμάντι Το διαμάντι (αρχ. ελληνικά αδάμας = αήττητος, λόγω της μεγάλος σκληρότητάς του) είναι περίφημο ορυκτό για την ισχυρή λάμψη του και την πολύ μεγάλη σκληρότητά του, με ιδιαίτερη διεθνή εμπορική αξία. Ανήκει στην οικογένεια των αυτοφυών στοιχείων και αποτελείται από καθαρό άνθρακα. Η λαμπρότητα του το κάνει τον πιο γνωστό και περιζήτητο πολύτιμο λίθο. Το βάρος του μετριέται με καράτια (1 καράτι = 200 χιλιοστά του γραμμαρίου).

Ιστορικά στοιχεία Η ονομασία "οργανική" χρονολογείται από το 19ο αιώνα, όταν πίστευαν ότι οι οργανικές ενώσεις μπορούσαν να συντεθούν μόνο από ζωντανούς οργανισμούς με τη βοήθεια της "vis vitalis" δηλ. της "ζωικής δύναμης". Το 1828, με μια σύνθεση που έμεινε στην ιστορία, ο Wöhler συνέθεσε μια οργανική ένωση, την ουρία, από ανόργανες ενώσεις.

Οι οργανικές ενώσεις ως φυσικά και συνθετικά προϊόντα Οι οργανικές ενώσεις ως φυσικά και συνθετικά προϊόντα Οι φυσικές οργανικές ενώσεις παράγονται από τα ζώα και τα φυτά, όπως π.χ. πολλά σάκχαρα, αλκαλοειδή και τερπένια, η βιταμίνη Β12. Πολλές φυσικές οργανικές ενώσεις είναι θεμελιώδους σημασίας στη βιοχημεία, όπως είναι οι υδατάνθρακες, τα ένζυμα, οι ορμόνες, τα λιπίδια και τα λιπαρά οξέα, οι νευροδιαβιβαστές, τα νουκλεϊνικά οξέα, οι πρωτεϊνες, τα πεπτίδια και τα αμινοξέα, οι βιταμίνες, τα λίπη και τα έλαια. Οι συνθετικές οργανικές ενώσεις παράγονται με αντιδράσεις από άλλες ενώσεις και η διαδικασία αυτή ονομάζεται "οργανική σύνθεση". Οι συνθετικές ενώσεις μπορεί να έχουν βρεθεί ήδη σε φυτά ή ζώα αλλά και μπορεί και να μην είναι εφικτή η σύνθεσή τους από τους ζωντανούς οργανισμούς. Πολλά πολυμερή και όλα τα πλαστικά ανήκουν σ' αυτήν την κατηγορία.

Σύσταση Οργανικών Ενώσεων

Υδατάνθρακες

DNA Η μοριακή βάση του φαινομένου της ζωής

Αμινοξέα - Πρωτεϊνες

Λίπη και Έλαια

Διαφορές οργανικών και ανόργανων ενώσεων Οργανικές Ενώσεις Οι περισσότερες είναι ομοιοπολικές ενώσεις. Χαμηλό σημείο βρασμού (σ.β) και τήξης (σ.τ.) Διαλύονται κυρίως σε οργανικούς διαλύτες Δίνουν αντιδράσεις μοριακές, αργές, κατά κανόνα αμφίδρομες και συχνά πολύπλευρες με διαφορετικά προϊόντα Εμφανίζουν συχνά φαινόμενα ισομέρειας Έχουν πυκνότητα συνήθως παραπλήσια της μονάδας Είναι αριθμητικά πολύ περισσότερες Ανόργανες Ενώσεις Οι περισσότερες είναι ιοντικές ενώσεις Υψηλό σημείο βρασμού και τήξης Διαλύονται κυρίως σε ανόργανους διαλύτες Δίνουν αντιδράσεις ιοντικές, ταχείες, κατά κανόνα μονόδρομες και όχι πολύπλευρες με συγκεκριμένα προϊόντα Εμφανίζουν σπάνια φαινόμενα ισομέρειας Έχουν πυκνότητα συνήθως > 1 Είναι αριθμητικά λιγότερες

Πού οφείλεται το μεγάλο πλήθος των οργανικών ενώσεων; Ο άνθρακας ξεχώρισε και έγινε το βασικό στοιχείο των ζωικών οργανισμών για τους εξής λόγους: Διαθέτει τέσσερα μονήρη ηλεκτρόνια στην εξωτερική του στιβάδα. Δηλαδή κάθε άτομο άνθρακα μπορεί να συνδεθεί χημικά με 4 άλλα άτομα, ίδια ή διαφορετικά. Μπορεί να σχηματίζει σταθερούς ομοιοπολικούς δεσμούς με πληθώρα ατόμων, όπως υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο, θείο, φωσφόρος, κ.α. Μπορεί να σχηματίζει μακρές αλυσίδες, διακλαδιζόμενες ή και κυκλικές και πολυκυκλικές αλυσίδες με άτομα του εαυτού του ή και με παρεμβολή άλλων χημικών στοιχείων. Μπορεί να σχηματίζει όχι μόνο απλούς δεσμούς, αλλά και διπλούς ή τριπλούς δεσμούς.

Ταξινόμηση οργανικών ενώσεων Οργανικές Ενώσεις Είδος δεσμών Κορεσμένες Ακόρεστες Μορφή Ανθρακικής Αλυσίδας Κυκλικές Ετεροκυκλικές Ισοκυκλικές Αλεικυκλικές Αρωματικές Άκυκλες Ευθείες Διακλαδισμένες

Απλός δεσμός Διπλός δεσμός Τριπλός δεσμός

Κορεσμένες - Ακόρεστες Κορεσμένες: οι οργανικές ενώσεις που μεταξύ ατόμων άνθρακα έχουν μόνο απλούς δεσμούς. π.χ. CH3 – CH2 –CH2 – CH3 Ακόρεστες: οι οργανικές ενώσεις που μεταξύ ατόμων άνθρακα έχουν τουλάχιστον έναν διπλό ή τριπλό δεσμό. πχ  1 δ.δ.  CH3 – CH2 –CH = CH2    πχ  1 τ.δ.    CH3 – C Ξ C - CH3  

Παραδείγματα Κορεσμένες Ακόρεστες

Είδος ανθρακικής αλυσίδας Ευθείας αλυσίδας Διακλαδισμένης αλυσίδας Κυκλικής αλυσίδας

Αρωματική Ετεροκυκλική Ετεροκυκλική Αλεικυκλική Ισοκυκλική Αλεικυκλική Αρωματική Ισοκυκλική Ετεροκυκλική Αλεικυκλική

Οργανικές ενώσεις – Γνωστά Φάρμακα

Ταξόλη - Το καλύτερο αντικαρκινικό φάρμακο Ταξόλη - Το καλύτερο αντικαρκινικό φάρμακο

Βιταμίνες