Kimia organik

Kimia organik ialah kajian sains mengenai struktur, ciri-ciri, komposisi, tindak balas, dan sintesis sebatian organik. Pengajian kimia organik kini lebih mementingkan mekanisme tindak balas berbanding dengan siri homolog sebatian organik itu.

Metana, CH₄, dalam perwakilan barisan sudut , menunjukkan empat karbon -hidrogen tunggal ( σ ) bon dalam warna hitam, dan bentuk 3D molekul tetrahedron itu, dengan 109 ° sudut ~ bon dalaman, warna hijau. Metana adalah bahan kimia organik yang paling mudah dan hidrokarbon yang paling mudah, dan molekul boleh dibina dari segi konsep daripadanya dengan bertukar-tukar sehingga semua 4 hidrogen dengan karbon atau atom lain

Kimia organik merupakan subdiscipline kimia yang melibatkan kajian saintifik struktur, ciri-ciri, dan tindak balas sebatian organik dan bahan-bahan organik, iaitu, bahan dalam pelbagai bentuk yang mengandungi atom karbon. Kajian struktur termasuk banyak fizikal dan kimia kaedah untuk menentukan komposisi kimia dan perlembagaan kimia sebatian organik dan bahan. Kajian termasuk kedua-dua ciri-ciri fizikal dan kimia, dan menggunakan kaedah yang sama dan juga kaedah untuk menilai kereaktifan kimia, dengan tujuan untuk memahami tingkah laku bahan organik dalam bentuk tulen (jika boleh), tetapi juga dalam sebatian, campuran dan rekaan. Kajian tindak balas organik termasuk menyelesaikan sesuatu skop mereka melalui penggunaan secara penyediaan sebatian sasaran (contohnya, produk semula jadi, ubat-ubatan, polimer, dan lain-lain ) melalui sintesis kimia, serta kajian terperinci terhadap reaktiviti molekul organik individu, kedua-duanya dalam makmal dan melalui teori (dalam silico) pengajian.

Pelbagai bahan kimia yang dikaji dalam kimia organik termasuk hidrokarbon (sebatian yang mengandungi karbon dan hidrogen), serta pelbagai gubahan berasaskan karbon, tetapi juga mengandungi unsur-unsur lain, terutama oksigen, nitrogen, sulfur, fosforus ( termasuk dalam banyak bahan kimia organik dalam biologi) dan unsur-unsur radiostable daripada halogen.

Dalam era moden, pelbagai memanjangkan lagi ke dalam jadual berkala, dengan unsur-unsur kumpulan utama, termasuk:

Kumpulan 1 dan 2 organologam kompaun, iaitu, yang melibatkan alkali (contohnya , litium , natrium dan kalium) atau logam bumi beralkali (contohnya, magnesium)
Metaloid (contohnya , boron dan silikon ) atau logam lain (contohnya , aluminium dan timah)

Di samping itu, penyelidikan moden banyak memberi tumpuan kepada kimia organik yang melibatkan organometallics lanjut, termasuk lantanida, terutamanya logam peralihan; (contohnya, zink, tembaga, palladium, nikel, kobalt, titanium dan kromium)

Akhirnya, bahan organik menjadi asas kepada semua kehidupan duniawi dan merupakan sebahagian besar daripada usaha manusia dalam bidang kimia. Corak ikatan terbuka kepada karbon, dengan valensinya bon single, double, triple dan empat formal, serta pelbagai struktur dengan delocalized elektron - membuat pelbagai sebatian organik struktur yang pelbagai, dan mereka pelbagai aplikasi yang sangat besar. Mereka sama ada menjadi asas kepada, atau juzuk penting, banyak produk komersil termasuk farmaseutikal; petrokimia dan produk yang diperbuat daripada mereka (termasuk pelincir pelarut, dan lain-lain); plastik; bahan api dan bahan letupan; dan lain-lain. Seperti yang dinyatakan, kajian kimia organik bertindih dengan kimia organologam dan biokimia, tetapi juga dengan kimia perubatan, kimia polimer, serta banyak aspek sains bahan.

Tatanama Organik sunting

Tatanama organik ialah sistem yang diadakan bagi menamakan dan mengelaskan sebatian organik. Tatanama organik yang perlu digunakan ialah sebagaimana yang disarankan oleh Kesatuan Antarabangsa bagi Kimia Tulen dan Gunaan (International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC). Peraturan-peraturan tatanama yang ditetapkan mengikut Saranan 1979 dan 1993 boleh didapati di laman web ini.

Sebatian organik sunting

Sebatian organik ialah sebatian yang mengandungi unsur karbon kecuali oksida karbon (karbon monoksida dan karbon dioksida), sebatian karbida, sebatian sianida, sebatian karbonat, dan sebatian bikarbonat. Sebatian-sebatian organik yang mudah boleh dikelaskan mengikut kumpulan berfungsi yang hadir dalam sebatian itu. Kehadiran kumpulan berfungsi tersebut seterusnya akan menentukan siri homolog sebatian tersebut.

Antara siri homolog yang penting ialah:

Sebatian Alifatik sunting

Sebatian alifatik ialah sebatian organik yang mana molekulnya tidak mengandungi sistem haruman.

Sebatian Haruman sunting

Sebatian haruman ialah molekul organik yang mengandungi satu atau lebih sistem haruman cincin. Contoh-contoh sebatian haruman ialah benzena, fenol, dan toluena.

Sebatian Heterosiklik sunting

Sebatian Heterosiklik ialah molekul organik bergelung yang setiap gelung mengandungi sekurang-kurangnya satu heteroatom. Contoh-contoh sebatian heterosiklik ialah pyridina, furan, dan thiofena.

Polimer sunting

Polimer ialah molekul yang khas. Biasanya dianggap molekul "besar", polimer mendapat reputasi bersaiz sedemikian kerana terdapat molekul yang mengandungi segmen yang lebih kecil. Segmen ini boleh dikenal pasti secara kimia yang menjadikan molekul sedemikian sebagai homopolimer atau struktur kimia segmen yang pelbagai, yang menjadikan molekul itu heteropolimer. Polimer ialah subset "makromolekul" yang hanyalah pengkelasan untuk semua molekul yang dianggap besar.

Polimer boleh jadi organik atau tak organik. Polimer yang biasa dijumpai biasanya organik (contoh. polyethylene, polypropylene, Plexiglas, dll.). Tetapi polimer tak organik juga biasa dalam kehidupan seharian (contoh. silly putty, silikon, dll.).

Konsep sunting

Formula kimia - Formula struktur - Tindak balas organik

Ciri-ciri unsur organik sunting

Sebab terdapatnya begitu banyak sebatian karbon adalah kerana unsur karbon mempunyai keupayaan untuk membentuk rantaian karbon yang mempunyai pelbagai panjang dan saiz gelung (penguntaian). Kebanyakan sebatian karbon amat sensitif kepada haba, dan biasanya terurai bawah 300°C. Sebatian karbon biasanya kurang larut dalam air berbanding garam tak organik lain. Berlainan dengan garam sedemikian, sebatian karbon biasanya lebih mudah larut dalam pelarut organik seperti eter atau alkohol. Sebatian organik terbentuk daripada ikatan kovalen.

Menentukan struktur molekul sebatian organik sunting

Pada masa kini, terdapat beberapa cara untuk menentukan struktur sebatian organik. Secara umumnya:

Kristalografi: Kaedah paling tepat tetapi mahal. Hanya boleh digunakan apabila sebatian tersebut dapat membentuk kristal.
Analisis Unsur: Kaedah menghancurkan untuk menentukan komposisi unsur molekul.
Spektroskopi infra merah: Biasanya digunakan bagi menentukan kehadiran (atau ketiadaan) kumpulan fungsi tertentu.
Spektrometri jisim: Digunakan untuk menentukan berat molekul sesuatu sebatian dan pola serpihan.
Spektroskopi resonans magnetik nuklear (RMN): Dapat menentukan kehadiran nukleus yang bersifat magnetik dan membuat deduksi tentang persekitarannya berdasarkan kepada anjakan kimia.

Lihat kimia analisis untuk kaedah lain.

Sejarah sunting

Pada awal kurun ke-18, kimia organik dianggap sebagai satu cabang kimia yang mengkaji bahan-bahan kimia yang diperoleh daripada benda hidup manakala kimia tak organik dianggap sebagai cabang kimia yang mengkaji bahan-bahan kimia yang diperoleh daripada benda bukan hidup.

Kimia organik sebagai satu bidang sains dipersetujui umum sebagai bermula pada tahun 1828 dengan Friedrich Woehler mensistesis sebatian organik penting urea, secara tidak sengaja dengan menyejatkan larutan akueus ammonium cyanate (NH₄OCN).

Mekanisme tindak balas sunting

Tindak balas kimia sebatian organik boleh dikelaskan kepada tiga:

Penukargantian
Penambahan
Penyingkiran

Pengoksidaan, penurunan, dan penyusunan semula biasanya boleh diungkapkan sebagai kombinasi tiga tindak balas di atas.