有机物质
有机物质 |
中文名;有机化合物 外文名;organic compound 简称;有机物 主要包括;烃及其衍生物 |
狭义上的有机化合物主要是指由碳元素、氢元素组成,一定是含碳的化合物,但是不包括碳的氧化物和硫化物、碳酸、碳酸盐、氰化物、硫氰化物、氰酸盐、碳化物、碳硼烷、羰基金属、不含M-C键的金属有机配体配合物,部分金属有机化合物(含M-C键的物质)等主要在无机化学中研究的含碳物质。
有机物是生命产生的物质基础,所有的生命体都含有机化合物,如脂肪、氨基酸、蛋白质、糖、血红素、叶绿素、酶、激素等。生物体内的新陈代谢和生物的遗传现象,都涉及到有机化合物的转变。此外,许多与人类生活有密切相关的物质,如石油、天然气、棉花、染料、化纤、塑料、有机玻璃、天然和合成药物等,均与有机化合物有着密切联系。[1]
目录
定义
“有机物”原意是来自生物体的物质,因为早期发现的有机物都是从生物体内分离出来的。随着有机合成的发展,许多有机物在实验室可由无机物合成得到。“有机物”这一词已失去了原来的含义。
《IUPAC有机化学命名原则》则规定:“基于命名目的,将至少含有一个碳原子,同时不包含任何来自1-12族的元素(氢除外),且可以用本书提到的原则命名的结构视为有机物。”
有机物是生命产生的物质基础。无机化合物很多为不含碳元素的化合物;但某些含碳元素的化合物,如二氧化碳、碳硼烷等,属于无机化学的研究领域,因此这类物质也属于无机物。
有机化合物除含碳元素外,还可能含有氢、氧、氮、氯、磷和硫等元素。而碳元素在无机化学中也具有几乎不可替代的作用,其中金属羰基原子簇更是占据了当今无机化学的半壁江山。因此,有机化合物都是含碳化合物,但是含碳化合物不一定是有机化合物。
最简单的有机化合物是甲烷(CH4),在自然界的分布很广,是天然气,沼气,煤矿坑道气等的主要成分,俗称瓦斯,也是含碳量最小(含氢量最大)的烃。它可用来作为燃料及制造氢气(H2)、炭黑(C)、一氧化碳(CO)、乙炔(C2H2)、氢氰酸(HCN)及甲醛(HCHO)等物质的原料。
特点
除含碳元素外,绝大多数有机化合物分子中含有氢元素,有些还含氧、氮、卤素、硫和磷等元素。已知的有机化合物近8000万种。早期,有机化合物系指由动植物有机体内取得的物质。自1828年维勒人工合成尿素后,有机物和无机物之间的界线随之消失,但由于历史和习惯的原因,“有机”这个名词仍沿用。有机化合物对人类具有重要意义,地球上所有的生命形式,主要是由有机物组成的。有机物对人类的生命、生活、生产有极重要的意义。地球上所有的生命体中都含有大量有机物。
与无机物相比较,有机物的主要特点是:
①大多为共价型化合物,固态是分子晶体,有较低的熔点(一般在300℃以下) 、沸点,极性较小,属于非电解质。
② 大多易燃,受热易分解。
③ 多数难溶于水,易溶于乙醇、乙醚、丙酮、苯、汽油等有机溶剂。
④ 有机物的反应多为分子反应,反应速度较慢,常需要加热、光照或催化剂。
⑤ 有机反应的副反应多,产率较低,产物往往是混合物。
⑥ 普遍存在同分异构现象。
有机物数目众多,可达几千万种。而无机物目却只发现数十万种,因为有机化合物的碳原子的结合能力非常强,可以互相结合成碳链或碳环。碳原子数量可以是1、2个,也可以是几千、几万个,许多有机高分子化合物(聚合物)甚至可以有几十万个碳原子。
有机化合物一般相对密度(水=1)小于2,而无机化合物正好相反。有机化合物通常挥发性强。在溶解部分,有机化合物一般可溶于非极性溶剂,难溶于水。无机化合物则大都易溶于水。
命名方法
早先,人们已知的有机物都从动植物等有机体中取得,所以把这类化合物叫做有机物。到19世纪20年代,科学家先后用无机物人工合成许多有机物,如尿素[CO(NH2)2]、醋酸(CH3COOH)、脂肪等等,从而打破有机物只能从有机体中取得的观念。但是,由于历史和习惯的原因,人们仍然沿用有机物这个名称。
“有机”这历史性名词,可追溯至19世纪,当时生机论者认为有机化合物只能以生物合成。此理论基于有机物与“无机”的基本分别,无机物是不会被生命力合成而来。但后来这理论被推翻,1828年,德国化学家维勒(Friedrich Wohler)首次用无机物氰酸铵合成了有机物-尿素{CO(NH2)2}。但这个重要发现并没有立即得到其他化学家的承认,因为氰酸铵尚未能用无机物制备出来。直到柯尔柏(H.Kolbe)在1844年合成了醋酸(CH3COOH),柏赛罗(M.Berthelot)在1854年合成了油脂等,有机化学才进入了合成时代,大量的有机物被用人工的方法合成出来。
人类使用有机物的历史很长,世界上几个文明古国很早就掌握了酿酒、造醋和制饴糖的技术。据记载中国古代曾制取到一些较纯的有机物质,如没食子酸、乌头碱、甘露醇等;16世纪后期西欧制得了乙醚、硝酸乙酯、氯乙烷等。由于这些有机物都是直接或间接来自动植物体,因此,那时人们仅将从动植物体内得到的物质称为有机物。
人工合成有机物的发展,使人们清楚地认识到,在有机物与无机物之间在物理学上并不能划出一个明确的界限,但在它们的组成和性质方面确实存在着某些不同之处。从组成上讲,所有的有机物中都含有碳,多数含氢,其次还含有氧、氮、卤素、硫、磷等,因此,化学家们开始将有机物定义为烃及其衍生物。从性质上讲,有机化学中的反应往往只涉及特定官能团,分子的其它部分则“袖手旁观”;复杂的无机反应则往往分子中每个原子都或多或少会对反应作出贡献。
俗名及缩写
有些化合物常根据它的来源而用俗名,要掌握一些常用俗名所代表的化合物的结构式,如:木醇是甲醇的俗称,酒精(乙醇)、甘醇(乙二醇)、甘油(丙三醇)、石炭酸(苯酚)、蚁酸(甲酸)、水杨醛(邻羟基苯甲醛)、肉桂醛(β-苯基丙烯醛)、巴豆醛(2-丁烯醛)、氯仿(三氯甲烷)、草酸(乙二酸)、苦味酸(2,4,6-三硝基苯酚)、甘氨酸(α-氨基乙酸)、丙氨酸(α-氨基丙酸)、谷氨酸(α-氨基戊二酸)、D-葡萄糖、D-果糖(用费歇尔投影式表示糖的开链结构)等。还有一些化合物常用它的缩写及商品名称,如:RNA(核糖核酸)、DNA(脱氧核糖核酸)、阿司匹林(乙酰水杨酸)、煤酚皂或来苏儿(47%-53%的三种甲酚的肥皂水溶液)、福尔马林(40%的甲醛水溶液)、扑热息痛(对羟基乙酰苯胺)、尼古丁(烟碱)等。
参考来源