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有機物質

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中文名;有機化合物

外文名;organic compound

簡稱;有機物

主要包括;烴及其衍生物

狹義上的有機化合物主要是指由碳元素、氫元素組成,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、碳酸鹽、氰化物、硫氰化物、氰酸鹽、碳化物、碳硼烷、羰基金屬、不含M-C鍵的金屬有機配體配合物,部分金屬有機化合物(含M-C鍵的物質)等主要在無機化學中研究的含碳物質。

有機物是生命產生的物質基礎,所有的生命體都含有機化合物,如脂肪、氨基酸、蛋白質、糖、血紅素、葉綠素、酶、激素等。生物體內的新陳代謝和生物的遺傳現象,都涉及到有機化合物的轉變。此外,許多與人類生活有密切相關的物質,如石油、天然氣、棉花、染料、化纖、塑料、有機玻璃、天然和合成藥物等,均與有機化合物有着密切聯繫。[1]

定義

「有機物」原意是來自生物體的物質,因為早期發現的有機物都是從生物體內分離出來的。隨着有機合成的發展,許多有機物在實驗室可由無機物合成得到。「有機物」這一詞已失去了原來的含義。

IUPAC有機化學命名原則》則規定:「基於命名目的,將至少含有一個碳原子,同時不包含任何來自1-12族的元素(氫除外),且可以用本書提到的原則命名的結構視為有機物。」

有機物是生命產生的物質基礎。無機化合物很多為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,屬於無機化學的研究領域,因此這類物質也屬於無機物。

有機化合物除含碳元素外,還可能含有氫、氧、氮、氯、磷和硫等元素。而碳元素在無機化學中也具有幾乎不可替代的作用,其中金屬羰基原子簇更是占據了當今無機化學的半壁江山。因此,有機化合物都是含碳化合物,但是含碳化合物不一定是有機化合物

最簡單的有機化合物是甲烷(CH4),在自然界的分布很廣,是天然氣,沼氣,煤礦坑道氣等的主要成分,俗稱瓦斯,也是含碳量最小(含氫量最大)的烴。它可用來作為燃料及製造氫氣(H2)、炭黑(C)、一氧化碳(CO)、乙炔(C2H2)、氫氰酸(HCN)及甲醛(HCHO)等物質的原料。

特點

除含碳元素外,絕大多數有機化合物分子中含有氫元素,有些還含氧、氮、鹵素、硫和磷等元素。已知的有機化合物近8000萬種。早期,有機化合物系指由動植物有機體內取得的物質。自1828年維勒人工合成尿素後,有機物和無機物之間的界線隨之消失,但由於歷史和習慣的原因,「有機」這個名詞仍沿用。有機化合物對人類具有重要意義,地球上所有的生命形式,主要是由有機物組成的。有機物對人類的生命、生活、生產有極重要的意義。地球上所有的生命體中都含有大量有機物

與無機物相比較,有機物的主要特點是:

①大多為共價型化合物,固態是分子晶體,有較低的熔點(一般在300℃以下) 、沸點,極性較小,屬於非電解質

② 大多易燃,受熱易分解。

③ 多數難溶於水,易溶於乙醇、乙醚、丙酮、苯、汽油等有機溶劑。

④ 有機物的反應多為分子反應,反應速度較慢,常需要加熱、光照或催化劑

⑤ 有機反應的副反應多,產率較低,產物往往是混合物

⑥ 普遍存在同分異構現象。

有機物數目眾多,可達幾千萬種。而無機物目卻只發現數十萬種,因為有機化合物的碳原子的結合能力非常強,可以互相結合成碳鏈或碳環。碳原子數量可以是1、2個,也可以是幾千、幾萬個,許多有機高分子化合物(聚合物)甚至可以有幾十萬個碳原子。

有機化合物一般相對密度(水=1)小於2,而無機化合物正好相反。有機化合物通常揮發性強。在溶解部分,有機化合物一般可溶於非極性溶劑,難溶於水。無機化合物則大都易溶於水。

命名方法

早先,人們已知的有機物都從動植物等有機體中取得,所以把這類化合物叫做有機物。到19世紀20年代,科學家先後用無機物人工合成許多有機物,如尿素[CO(NH2)2]、醋酸(CH3COOH)、脂肪等等,從而打破有機物只能從有機體中取得的觀念。但是,由於歷史和習慣的原因,人們仍然沿用有機物這個名稱。

「有機」這歷史性名詞,可追溯至19世紀,當時生機論者認為有機化合物只能以生物合成。此理論基於有機物與「無機」的基本分別,無機物是不會被生命力合成而來。但後來這理論被推翻,1828年,德國化學家維勒(Friedrich Wohler)首次用無機物氰酸銨合成了有機物-尿素{CO(NH2)2}。但這個重要發現並沒有立即得到其他化學家的承認,因為氰酸銨尚未能用無機物製備出來。直到柯爾柏(H.Kolbe)在1844年合成了醋酸(CH3COOH),柏賽羅(M.Berthelot)在1854年合成了油脂等,有機化學才進入了合成時代,大量的有機物被用人工的方法合成出來。

人類使用有機物的歷史很長,世界上幾個文明古國很早就掌握了釀酒、造醋和制飴糖的技術。據記載中國古代曾製取到一些較純的有機物質,如沒食子酸、烏頭鹼、甘露醇等;16世紀後期西歐製得了乙醚、硝酸乙酯、氯乙烷等。由於這些有機物都是直接或間接來自動植物體,因此,那時人們僅將從動植物體內得到的物質稱為有機物。

人工合成有機物的發展,使人們清楚地認識到,在有機物與無機物之間在物理學上並不能劃出一個明確的界限,但在它們的組成和性質方面確實存在着某些不同之處。從組成上講,所有的有機物中都含有碳,多數含氫,其次還含有氧、氮、鹵素、硫、磷等,因此,化學家們開始將有機物定義為烴及其衍生物。從性質上講,有機化學中的反應往往只涉及特定官能團,分子的其它部分則「袖手旁觀」;複雜的無機反應則往往分子中每個原子都或多或少會對反應作出貢獻

俗名及縮寫

有些化合物常根據它的來源而用俗名,要掌握一些常用俗名所代表的化合物的結構式,如:木醇是甲醇的俗稱,酒精(乙醇)、甘醇(乙二醇)、甘油(丙三醇)、石炭酸(苯酚)、蟻酸(甲酸)、水楊醛(鄰羥基苯甲醛)、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)、穀氨酸(α-氨基戊二酸)、D-葡萄糖、D-果糖(用費歇爾投影式表示糖的開鏈結構)等。還有一些化合物常用它的縮寫及商品名稱,如:RNA(核糖核酸)、DNA(脫氧核糖核酸)、阿司匹林(乙酰水楊酸)、煤酚皂或來蘇兒(47%-53%的三種甲酚的肥皂水溶液)、福爾馬林(40%的甲醛水溶液)、撲熱息痛(對羥基乙酰苯胺)、尼古丁(煙鹼)等。

參考來源

人類健康的源頭在土壤有機質是什麼?這種土壤有什麼作用?

參考資料

  1. 有機化合物,360問答 , 2021年08月19日