Οργανική χημεία
From Wikipedia, the free encyclopedia
Η Οργανική Χημεία είναι ο κλάδος της Χημείας που μελετά τη δομή, τις ιδιότητες και τις αντιδράσεις των οργανικών ενώσεων, περιλαμβάνουν άνθρακα σε ομοιοπολικούς δεσμούς.[1]
Η μελέτη της δομής των οργανικών ενώσεων καθορίζει αρχικά τη χημική σύσταση και σταδιακά τα διάφορα είδη χημικών τύπων τους, για την όσο το δυνατό πληρέστερη αποτύπωση της δομής αυτής.
Η μελέτη των ιδιοτήτων των οργανικών ενώσεων συμπεριλαμβάνει τις φυσικές και τις χημικές ιδιότητές τους, που οδηγούν στην εκτίμηση της χημικής αντιδραστικότητάς τους, ώστε να γίνει κατανοητή και άρα αξιοποιήσιμη η χημική συμπεριφορά τους.
Η μελέτη και αξιοποίηση των οργανικών αντιδράσεων συμπεριλαμβάνει τη χημική σύνθεση φυσικών προϊόντων, φαρμάκων και πολυμερών, καθώς και τη μελέτη των διαχωριστών οργανικών χημικών ειδών, τόσο στο εργαστήριο (in vitro), όσο και θεωρητικά (in silico).
Το εύρος των χημικών ενώσεων που μελετούνται από την Οργανική Χημεία συμπεριλαμβάνουν τους υδρογονάνθρακες, που περιέχουν μόνο άνθρακα και υδρογόνο, αλλά επίσης και ενώσεις που βασίζονται μεν και αυτές στον άνθρακα, αλλά συμπεριέχουν και άλλα χημικά στοιχεία, όπως οξυγόνο, άζωτο, θείο, φωσφόρο και αλογόνα. Στις ενώσεις αυτές συμπεριλαμβάνονται και πολλές βιοχημικές ενώσεις.
Επίσης, η οργανομεταλλική χημεία μελετά ενώσεις που συμπεριέχουν έναν τουλάχιστον χημικό δεσμό άνθρακα - μετάλλου ή και άνθρακα - μεταλλοειδούς, όπως το πυρίτιο, το βόριο, καθώς και διάφορα άλλα μέταλλα ή και μεταλλοειδή[1][2][3][4].
Επιπρόσθετα, εναλλακτική έρευνα στην οργανική χημεία εστιάζει σε άλλες οργανομεταλλικές ενώσεις, που συμπεριλαμβάνουν λανθανίδες, αλλά ιδιαίτερα μέταλλα μετάπτωσης, όπως ψευδάργυρο, χαλκό, παλλάδιο, νικέλιο, κοβάλτιο και χρώμιο.
Οι οργανικές ενώσεις αποτελούν τη βάση όλης της γήινης ζωής και αποτελούν την πλειοψηφία των γνωστών χημικών ενώσεων. Η ευρεία ποικιλία των δεσμικών μοτίβων του άνθρακα, με την τετρασθένειά του, συμπεριλαμβάνει απλούς δεσμούς, διπλούς δεσμούς και τριπλούς δεσμούς, αλλά επίσης και δομές απεντοπισμένων ηλεκτρονίων, δίνοντας στη γκάμα των οργανικών ενώσεων δομική ποικιλία και επομένως το εύρος των εφαρμογών τους τεράστιο. Οι οργανικές ενώσεις αποτελούν τη βάση ή και αποτελούν συστατικά πολλών εμπορικών προϊόντων, που συμπεριλαμβάνουν φαρμακευτικά, πετροχημικά και αγροχημικά, λιπαντικά, διαλύτες, καύσιμα και εκρηκτικά. Η μελέτη της Οργανικής Χημείας επικαλύπτει την οργανομεταλλική χημεία, τη βιοχημεία, αλλά επίσης τη φαρμακευτική χημεία, τη χημεία πολυμερών και την επιστήμη υλικών.[1]
Ο πρώτος που μελέτησε συστηματικά τις οργανικές ενώσεις ήταν ο Καρλ Βίλελμ Σίλε (Carl Wilhelm Scheele), ο οποίος απομόνωσε πλήθος οργανικών ενώσεων από φυτικές και ζωικές ύλες. Ο Γενς Γιάκομπ Μπερζέλιους (Jöns Jacob Berzelius), ένας γιατρός, εισήγαγε τον όρο «Οργανική Χημεία» το 1807, για τη μελέτη των χημικών ενώσεων που προέρχονται από βιολογικές πηγές. Μέχρι και τις αρχές του 19ου αιώνα αιώνα οι φυσιοδίφες και οι επιστήμονες παρατήρησαν ορισμένες κρίσιμες διαφορές μεταξύ των χημικών ενώσεων που προέρχονται από ζώντες οργανισμούς και αυτών που δεν προέρχονται. Οι χημικοί της περιόδου σημείωσαν ότι φαινόταν να υπάρχουν ουσιαστικές αλλά ανεξήγητες (για την εποχή) διαφορές μεταξύ των ιδιοτήτων των δυο αυτών κατηγοριών χημικών ενώσεων. Γι' αυτό διατυπώθηκε και έγινε ευρύτατα αποδεκτή η Θεωρία της ζωτικής δύναμης (vis vitalis), σύμφωνα με την οποία υπάρχει μια άγνωστη προέλευσης δύναμη στις οργανικές ενώσεις αλλά όχι στις ανόργανες και η οποία εξηγούσε (τρόπος του λέγειν δηλαδή) τις διαφορές στις ιδιότητες και εμπόδιζε την παραγωγή οργανικών ενώσεων από μη οργανικές, παρά μόνο μέσα σε ζωντανούς οργανισμούς. Ο Φρίντριχ Βέλερ (Friedrich Wöhler) θεωρείται ευρύτατα ως ένας πρωτοπόρος της οργανικής χημείας, αφού με την εργαστηριακή σύνθεση της ουρίας που πραγματοποίησε διέψευσε τη μυθώδη θεωρία της ζωτικής δύναμης. Η ιστορική διεργασία που ακολούθησε ονομάζεται σύνθεση Βέλερ. Η διεργασία αυτή μπορεί να συνοψιστεί απλοποιημένα στην παρακάτω στοιχειομετρική εξίσωση[5]:
(ανόργανο κυανικό αμμώνιο) (οργανική ουρία)
Παρόλο που η Οργανική Χημεία αρχικά είχε οριστεί ως η Χημεία των βιολογικής προέλευσης χημικών ενώσεων, ο ορισμός της έχει ξαναοριστεί ως η Χημεία των ενώσεων του άνθρακα εκτός από μια σειρά εξαιρέσεων, δηλαδή χημικών ενώσεων του άνθρακα που όμως κατατάσσονται στις ανόργανες. Συγκεκριμένα, οι ανόργανες ενώσεις του άνθρακα είναι κυρίως οι ακόλουθες: μονοξείδιο του άνθρακα (CO), διοξείδιο του άνθρακα (CO2), τα απλά και όξινα ανθρακικά άλατα (π.χ. ανθρακικό νάτριο Na2CO3), το (θεωρητικό) ανθρακικό οξύ (H2CO3), το υδροκυάνιο (HCN), το δικυάνιο ((CN)2), το υδροθειοκυάνιο (HSCN), το (θεωρητικό) υδροκυανικό οξύ (HCNO), το (θεωρητικό) υδροθειοκυανικό οξύ (HSCNO), τα κυανιούχα, θειοκυανιούχα, κυανικά και θειοκυανικά άλατα (π.χ. το κυανικό αμμώνιο, NH4CNO), μερικά καρβίδια μετάλλων (π.χ. το ανθρακασβέστιο, CaC2) και ορισμένες ανθρακούχες ενώσεις συναρμογής που περιέχουν ως συναρμοτές μόνο CO, CN ή SCN (π.χ. το σιδηροκυανιούχο κάλιο, K4[Fe(CN)6]).
Στις μέρες μας ο διαχωρισμός σε οργανική και ανόργανη γίνεται για καθαρά συστηματικούς λόγους στην εκμάθηση, γιατί δεν υπάρχουν ουσιαστικές διαφορές στις ιδιότητες των οργανικών και των ανόργανων ενώσεων. Οι οργανικές ενώσεις μέχρι στιγμής είναι περισσότερες από 12.000.000.