Utungaji halisi wa molekuli ya viumbe bado haujulikani kabisa. Hii ni kutokana na idadi ya ajabu na utata wa molekuli tofauti hata katika kiumbe chenye seli moja, bila kutaja mifumo tata ya seli nyingi. Utofauti huu unatokana na mali ya atomi za kaboni na uwezo wao wa kupitia mabadiliko ya kimuundo. Idadi kubwa ya molekuli za seli, ukiondoa maji, ni misombo ya kaboni inayoitwa kikaboni. Carbon, kuwa na mali ya kipekee ya kemikali muhimu kwa maisha, hufanya msingi wake wa kemikali. Kwa sababu ya saizi yake ndogo na uwepo wa elektroni nne kwenye ganda lake la nje, atomi ya kaboni inaweza kuunda vifungo vinne vya ushirikiano na atomi zingine. Muhimu zaidi ni uwezo wa atomi za kaboni kuungana pamoja na kuunda minyororo, pete, na hatimaye mifupa ya molekuli kubwa, ngumu za kikaboni. Kwa kuongeza, kaboni huunda kwa urahisi vifungo vya ushirikiano na vipengele vingine vya biogenic (kawaida H, N, P, O na S). Hii inaelezea idadi ya angani ya misombo mbalimbali ya kikaboni ambayo inahakikisha kuwepo kwa viumbe hai katika maonyesho yao yote. Tofauti hii inadhihirishwa katika muundo na ukubwa wa molekuli, katika mali zao za kemikali, katika kiwango cha kueneza kwa mifupa ya kaboni, katika maumbo tofauti ya molekuli yaliyowekwa na pembe za vifungo vya intramolecular.

Miongoni mwa vitu vinavyojulikana vya kikaboni vinavyopatikana katika viumbe hai ni molekuli ndogo za kibiolojia (amino asidi, gaicerol, choline, besi za nitrojeni, nk) na biopolymers. Polima za kibaolojia — hizi ni uzito wa juu wa Masi (uzito wa Masi 10 3—10 9 dalypon) misombo ya kikaboni ambayo macromolecules inajumuisha idadi kubwa ya vitengo vya kurudia - monomers. Biopolymers ni pamoja na protini, asidi nucleic, polysaccharides (wanga, glycogen, selulosi, heme na selulosi, vitu vya pectin, chitin, nk) - monomers kwao ni amino asidi, nucleotides na monosaccharides, kwa mtiririko huo.

Biopolima hufanya takriban 90% ya wingi kavu wa seli, na protini zikiwa na wanyama na polisaccharides katika mimea.

Chanzo : KWENYE. Lemeza L.V. Kamlyuk N.D. Lisov "Mwongozo wa biolojia kwa waombaji kwa vyuo vikuu"

Misombo ya kikaboni na isokaboni.

Misombo ya kikaboni, vitu vya kikaboni - darasa la misombo ya kemikali ambayo ina kaboni.

Isipokuwa ni wachache wa misombo rahisi zaidi ya kaboni (kwa mfano, carbides, carbonates, oksidi za kaboni, asidi ya kaboni, sianidi). Misombo hii inachukuliwa kuwa isokaboni.

Misombo ya kikaboni ilipata jina lao kwa sababu ya ukweli kwamba kwa asili hupatikana karibu tu katika viumbe vya wanyama na mimea, kushiriki katika michakato ya maisha, au ni bidhaa za shughuli muhimu au kuoza kwa viumbe.

Tofauti na misombo ya kikaboni, vitu kama mchanga, udongo, madini mbalimbali, maji, oksidi za kaboni, asidi ya kaboni na chumvi zake na vitu vingine vinavyohusiana na "asili isiyo hai" huitwa vitu vya isokaboni au madini.

Kama vile kaboni, kuwa sehemu ya vitu vyote vya kikaboni, ni kipengele muhimu zaidi cha falme za wanyama na mimea, hivyo silicon ni kipengele kikuu cha ufalme wa madini na miamba.

Historia ya uvumbuzi wa misombo ya kikaboni.

Kwa muda mrefu iliaminika kuwa vitu vyenye kaboni vilivyoundwa katika viumbe haviwezi, kimsingi, kupatikana kwa awali kutoka kwa misombo ya isokaboni.

Uundaji wa vitu vya kikaboni ulihusishwa na ushawishi wa maalum, isiyoweza kufikiwa na ujuzi "nguvu muhimu", inayofanya kazi tu katika viumbe hai, na kuamua maalum ya vitu vya kikaboni.

Fundisho hili liliitwa vitalism (kutoka Kilatini vis vitalis - life force).

Wazo la vitalist liliundwa kikamilifu na mmoja wa wanakemia wenye mamlaka zaidi wa nusu ya kwanza ya karne ya 19, mwanasayansi wa Uswidi Berzelius.

Mnamo 1824, mwanafizikia wa Ujerumani Wöhler, mwanafunzi wa Berzelius, alikuwa wa kwanza kupata asidi ya oxalic (COOH)2 kutoka kwa dutu ya isokaboni ya cyanogen (CN)2 kwa kuipasha moto kwa maji, kiwanja cha kikaboni ambacho hadi wakati huo kilikuwa kimetolewa tu kutoka. mimea.

Mnamo mwaka wa 1828, Wöhler alifanya usanisi wa kwanza wa dutu ya asili ya wanyama: kwa kupokanzwa kiwanja cha isokaboni amonia cyanate NH4CNO alipata urea (urea) (NH2)2CO. Hadi wakati huu, urea ilitengwa tu na mkojo.

Hivi karibuni usanisi wa vitu vingine vya kikaboni ulifanyika katika hali ya maabara:

· Mnamo 1845 huko Ujerumani, G. Kolbe alitengeneza asidi asetiki,

· Mnamo 1854 huko Ufaransa, M. Berthelot alipata mafuta kwa njia ya syntetisk;

· Mnamo 1861 huko Urusi A.M. Butlerov ilifanya usanisi wa dutu ya sukari.

Hivi sasa, misombo mingi ya kikaboni hupatikana kwa njia ya awali. Aidha, ikawa kwamba vitu vingi vya kikaboni ni rahisi zaidi na kwa bei nafuu kupata synthetically kuliko kuwatenga kutoka kwa bidhaa za asili.

Mafanikio makubwa ya kemia katika miaka ya 50-60 ya karne ya 20 ilikuwa awali ya kwanza ya protini rahisi - insulini ya homoni na ribonuclease ya enzyme.

Kwa hivyo, uwezekano wa uzalishaji wa syntetisk wa hata protini, vitu ngumu zaidi vya kikaboni ambavyo ni washiriki wa lazima katika michakato ya maisha, imethibitishwa.

Makala ya muundo wa misombo ya kikaboni.

Misombo ya kikaboni ina kipengele muhimu. Inatokana na ukweli kwamba atomi za kaboni zina uwezo wa kipekee wa kuunda minyororo mirefu na kushikamana na atomi zingine nyingi, kwa mfano, atomi za hidrojeni, oksijeni, nitrojeni, salfa na fosforasi.

Kwa kuongezea, molekuli zinazoundwa kwa njia hii ni thabiti kabisa, wakati molekuli zilizo na mkusanyiko sawa wa mnyororo wa atomi za vitu vingine ziko katika hali nyingi dhaifu sana.

Kwa mfano, kwa oksijeni, urefu wa juu wa mnyororo unaojulikana ni atomi mbili, na misombo iliyo nayo (peroxide ya hidrojeni na derivatives yake) ni imara.

Minyororo mirefu ya atomi za kaboni ndio sababu ya utofauti mkubwa wa misombo ya kikaboni. Kwa sababu hii, kuna michanganyiko isiyohesabika ya michanganyiko ya atomi inayounda molekuli za misombo hiyo.

Kwa hivyo, jumla ya misombo ya isokaboni inayojulikana leo ni makumi kadhaa ya maelfu, na idadi ya misombo ya kikaboni tayari imezidi milioni mbili.

Hali hii inatulazimisha kutenganisha utafiti wa kina wa kemia ya kaboni katika uwanja huru unaoitwa kemia ya kikaboni.

Kemia ya kikaboni

Isoma ya kimuundo na fomula za kimuundo

Isoma ya muundo

Jambo la isomerism ni la kawaida kati ya misombo ya kikaboni. Kuna misombo mingi ya kaboni ambayo ina muundo sawa wa ubora na kiasi na uzito sawa wa Masi, lakini tofauti kabisa ya kimwili na mara nyingi mali ya kemikali.

Kwa mfano, muundo C 2 H 6 O na, ipasavyo, vitu viwili tofauti vya kikaboni vya isomeri vina uzito wa molekuli ya 46.07:

1. ethanoli- kioevu kinachochemka saa 78.4 C, kilichochanganywa na maji kwa uwiano wowote na

2. dimethyl etha- gesi ambayo ni karibu isiyo na maji na tofauti sana na pombe ya ethyl katika mali ya kemikali.

Mfano mwingine:

Mfumo C 2 H 4 O 2 inaweza kuendana na asidi asetiki au glycolaldehyde.

Fomula za muundo

Ili kuzuia mkanganyiko, fomula za kimuundo hutumiwa kuandika fomula za vitu kama hivyo.

Fomula ya muundo ni aina ya fomula ya kemikali inayoeleza kwa michoro mpangilio na mpangilio wa kuunganisha atomi katika kiwanja, kinachoonyeshwa kwenye ndege. Vifungo katika fomula za miundo huonyeshwa kwa dashi za valence.

Kwa hivyo, fomula za kimuundo za dutu zilizopewa kama mifano hapo juu zitaonekana kama hii:

Uwakilishi kama huo wa picha wa fomula za miundo ni ngumu sana na unatumia wakati. Mara nyingi fomula za misombo ya kikaboni huandikwa kwa njia ambayo hutoa wazo la urefu wa mnyororo wa hydrocarbon na vikundi vya kazi vilivyopo kwenye molekuli.

Kutenganisha vikundi vya kazi ni muhimu kwa sababu kwa kiasi kikubwa huamua mali ya kemikali ya kiwanja Kwa hivyo, fomula za vitu hapo juu zinaweza kuandikwa kama ifuatavyo.

1. CH 3 – O – CH 3- ether ya dimethyl,

2. C 2 H 5 - OH- ethanoli ( HE kikundi cha hidroksili),

3. CH 3 - COOH asidi asetiki ( UNS- kikundi cha carboxyl),

4. CH 2 OH - CHO- glycolaldehyde ( SNO- kikundi cha aldehyde).

Ganda la elektroni la nje la atomi ya kaboni lina elektroni nne, kwa msaada wa ambayo huunda vifungo vinne vya ushirika na atomi zingine. Kwa kutumia vifungo rahisi (moja) vya ushirikiano, atomi ya kaboni inaweza kushikamana na atomi nyingine nne yenyewe.

Lakini atomi zinaweza kuunganishwa sio tu kwa moja, bali pia kwa dhamana ya mara mbili au tatu ya covalent.

Katika kanuni za miundo, vifungo vile vinaonyeshwa kwa mistari mbili au tatu. Mifano ya misombo yenye vifungo viwili na tatu ni ethylene C 2 H 4 na asetilini C 2 H 2:

Kaboni. Vipengele vya muundo. Mali.

Muundo wa kaboni

Carbon ni kipengele cha sita cha meza ya upimaji ya Mendeleev. Uzito wake wa atomiki ni 12.

Carbon iko katika kipindi cha pili cha mfumo wa Mendeleev na katika kundi la nne la mfumo huu.

Nambari ya kipindi inatuambia kwamba elektroni sita za kaboni ziko katika viwango viwili vya nishati.

Na nambari ya kikundi cha nne inasema kwamba kaboni ina elektroni nne katika kiwango chake cha nishati ya nje. Wawili kati yao wameunganishwa s-elektroni, na nyingine mbili hazijaunganishwa R-elektroni.

Muundo wa safu ya elektroni ya nje ya atomi ya kaboni inaweza kuonyeshwa na miradi ifuatayo:

Kila seli kwenye michoro hii ina maana ya obiti ya elektroni tofauti, mshale unamaanisha elektroni iliyo kwenye orbital. Mishale miwili ndani ya seli moja ni elektroni mbili ziko kwenye obiti moja, lakini kwa mizunguko tofauti.

Wakati chembe inasisimka (nishati inapotolewa kwake), mojawapo ya vilivyooanishwa S-elektroni zilizochukuliwa R-a obiti.

Atomi ya kaboni yenye msisimko inaweza kushiriki katika uundaji wa vifungo vinne vya ushirikiano. Kwa hiyo, katika idadi kubwa ya misombo yake, kaboni inaonyesha valency ya nne.

Kwa hivyo, kiwanja rahisi zaidi cha kikaboni, methane ya hydrocarbon, ina muundo CH 4. Muundo wake unaweza kuonyeshwa kwa fomula za kimuundo au za elektroniki:

Fomula ya kielektroniki inaonyesha kwamba atomi ya kaboni katika molekuli ya methane ina ganda la nje la elektroni nane, na atomi za hidrojeni zina ganda thabiti la elektroni mbili.

Vifungo vyote vinne vya kaboni katika methane (na katika misombo mingine inayofanana) ni sawa na huelekezwa kwa ulinganifu katika nafasi. Atomi ya kaboni iko, kama ilivyokuwa, katikati ya tetrahedron (piramidi ya kawaida ya quadrangular), na atomi nne zilizounganishwa nayo (kwa upande wa methane, atomi nne za hidrojeni) ziko kwenye vipeo vya tetrahedron.

Makala ya misombo ya kikaboni

Vipengele vya kemia ya kikaboni. Polima

Vipengele, nadharia ya muundo wa kemikali na uainishaji wa misombo ya kikaboni

Misombo ya kaboni (isipokuwa rahisi zaidi) inaitwa kikaboni. Hizi ni vitu vya asili au vilivyotengenezwa bandia. Kemia ya kikaboni inahusika na utafiti wa mali na mabadiliko ya misombo ya kikaboni. Sura hii inajadili sehemu ndogo tu ya misombo ya kikaboni ambayo ni muhimu katika teknolojia.

Makala ya misombo ya kikaboni

Misombo ya kikaboni ni nyingi sana na tofauti, idadi yao inazidi milioni 4 Utofauti wa misombo ya kikaboni kwa kiasi kikubwa kutokana na uwezo wa atomi za kaboni kuunda vifungo vya ushirikiano na kila mmoja. Kutokana na nguvu kubwa ya vifungo vya kaboni-kaboni, minyororo hutengenezwa yenye idadi kubwa ya atomi za kaboni. Mizunguko inaweza kuwa wazi au kufungwa (mizunguko). Carbon huingiliana na atomi zingine nyingi. Kwa hidrojeni, kaboni huunda misombo inayoitwa hidrokaboni. Tofauti ya misombo ya kikaboni pia ni kutokana na jambo hilo isomerism , ambayo inajumuisha kuwepo kwa vitu vinavyofanana katika utungaji na uzito wa Masi, lakini tofauti katika muundo na mpangilio wa anga wa atomi.

Upekee wa misombo ya kikaboni pia ni pamoja na kuwepo mfululizo wa homologous, ambamo kila neno linalofuata linaweza kutolewa kutoka kwa lile lililotangulia kwa kuongeza kundi moja la atomi mahususi kwa mfululizo fulani. Kwa mfano, katika safu ya homologous ya hidrokaboni iliyojaa, kikundi kama hicho ni CH2. Mfululizo wa homologous unaonyeshwa na formula ya jumla, kwa mfano, C n H 2n+2 kwa hidrokaboni zilizojaa. Wakati huo huo, kuna mabadiliko ya asili katika mali ya kimwili ya vipengele kadiri idadi ya vikundi inavyoongezeka.

Misombo mingi ya kikaboni ina sifa ya kiwango cha chini cha mwingiliano wa kemikali chini ya hali ya kawaida. Hii ni kutokana na nguvu ya juu ya dhamana ya kaboni-kaboni na kaboni na atomi nyingine na tofauti ndogo kiasi katika nishati ya dhamana ya kaboni yenye atomi tofauti:

Mawasiliano na - N C-C C-Cl C-N C-S

Nishati ya dhamana, kJ…………………………. 415 356 327 293 259

Tofauti ya umeme……… 0.4 0.0 0.5 0.5 0.0

Katika mfululizo wa thamani za elektronegativity, kaboni huchukua nafasi ya kati kati ya wakala wa kawaida wa vioksidishaji na mawakala wa kinakisishaji, kwa hivyo tofauti ya elektronegativity kati ya kaboni na atomi nyingine nyingi ni ndogo kiasi. Kwa sababu ya hili, vifungo vya kemikali katika misombo ya kikaboni ni kawaida ya chini ya polar. Misombo mingi ya kikaboni haina uwezo wa kutengana kwa elektroliti.

Kiwango cha kuyeyuka cha misombo ya kikaboni ni ya chini (hadi 100 - 200) Kwa joto la juu, huwaka katika hewa hasa kwa monoxide ya kaboni na mvuke wa maji.

17.1.2 Nadharia ya muundo wa kemikali wa misombo ya kikaboni na A.M Mnamo 1861, A.M. Butlerov aliunda kanuni za msingi za nadharia ya muundo wa kemikali.

1. Atomi katika molekuli ya kikaboni huunganishwa kwa kila mmoja kwa utaratibu fulani kwa mujibu wa valence yao, ambayo huamua muundo wa kemikali wa molekuli.

2. Molekuli zilizo na muundo sawa zinaweza kuwa na muundo tofauti wa kemikali na, ipasavyo, kuwa na mali tofauti. Molekuli kama hizo huitwa isoma. Kwa fomula fulani ya majaribio, idadi fulani ya isoma zinazowezekana kinadharia inaweza kutolewa.

3. Atomi katika molekuli zina ushawishi wa pamoja kwa kila mmoja, i.e. sifa za atomi zinaweza kutofautiana kulingana na asili ya atomi nyingine katika kiwanja. Ikumbukwe kwamba sio tu atomi zilizounganishwa hupata ushawishi wa pande zote, lakini pia zile ambazo hazijaunganishwa moja kwa moja.

Viumbe vyote vilivyo hai vinajumuisha vitu vya kikaboni. Kuna mengi zaidi ndani yao kuliko yale ya isokaboni, lakini yote yanajumuisha vitu vitano vya msingi:

• Kaboni;
• Oksijeni;
• Haidrojeni;
• Fosforasi;
• Sulfuri.

Wanachanganya katika mchanganyiko tofauti, na kutengeneza vitu mbalimbali vya kikaboni katika seli.

Muundo wa polima

Karibu vitu vyote vya kikaboni katika seli vina muundo wa polima. Hii inamaanisha kuwa zinajumuisha chembe nyingi ndogo - monomers. Maeneo haya sio sawa kila wakati, lakini yana kanuni sawa. Kwa hivyo, wanga wote hujumuisha monomers glucose, fructose au galactose. Wanatofautiana kutoka kwa kila mmoja tu katika mpangilio wa atomi, lakini hii inabadilisha mali zao. Wanaunda vitu muhimu kama vile wanga na glycogen. Dutu hizi huhifadhiwa kwenye seli, na kisha mwili hugawanya molekuli moja kutoka kwao ili kuunda nishati. Kadiri molekuli nyingi unavyoweza kugawanyika, ndivyo unavyopata nishati zaidi.

Misuli, enzymes, mifupa na miundo mingine mingi hufanywa na protini. Monoma ya protini ni asidi ya amino. Kuna 22 kati yao kwa jumla, lakini kila kiumbe duniani kina protini za kipekee. Muundo wa polima huruhusu misombo ya protini kutofautiana na wengine ikiwa tu amino asidi moja itabadilishwa. Kwa kuchanganya nao, unaweza kupata protini na kazi yoyote.

Dutu muhimu zaidi ya kikaboni kwa kiumbe hai ni asidi ya nucleic. Pia ina muundo wa polymeric na inajumuisha nucleotides. Mchanganyiko wao pia huunda nyenzo tofauti za maumbile. Muundo wa asidi ya nucleic inaruhusu mara mbili. Hivi ndivyo mgawanyiko wa seli na uzazi hutokea.

Mafuta yanajumuisha aina mbili za molekuli - glycerol na asidi ya mafuta. Molekuli ya glycerol haibadilika, lakini idadi ya atomi za kaboni katika asidi huongezeka. Kwa njia hii, asidi mpya na kazi zao wenyewe hupatikana.

Mstari wa chini

Vipengele vya misombo ya seli za kikaboni:

• Muundo wa msingi. Dutu zote zinatokana na vipengele 5 tu vya msingi.
• Vipengele hivi huunda molekuli - monomers, sawa katika muundo katika madarasa tofauti ya vitu
• Dutu zote zinajumuisha monoma ambazo zimeunganishwa kwa njia mbalimbali.

Dutu zote zilizo na atomi ya kaboni, isipokuwa carbonates, carbides, cyanides, thiocyanates na asidi kaboniki, ni misombo ya kikaboni. Hii ina maana kwamba wana uwezo wa kuumbwa na viumbe hai kutoka kwa atomi za kaboni kupitia athari za enzymatic au nyingine. Leo, vitu vingi vya kikaboni vinaweza kuunganishwa kwa bandia, ambayo inaruhusu maendeleo ya dawa na pharmacology, pamoja na kuundwa kwa polymer yenye nguvu na vifaa vya composite.

Uainishaji wa misombo ya kikaboni

Misombo ya kikaboni ni darasa la dutu nyingi zaidi. Kuna takriban aina 20 za dutu hapa. Wanatofautiana katika mali ya kemikali na hutofautiana katika sifa za kimwili. Kiwango cha myeyuko wao, wingi, tete na umumunyifu, pamoja na hali yao ya mkusanyiko chini ya hali ya kawaida pia ni tofauti. Kati yao:

• hidrokaboni (alkanes, alkynes, alkenes, alkadienes, cycloalkanes, hidrokaboni kunukia);
• aldehidi;
• ketoni;
• pombe (dihydric, monohydric, polyhydric);
• etha;
• esta;
• asidi ya kaboksili;
• amini;
• amino asidi;
• wanga;
• mafuta;
• protini;
• biopolima na polima sintetiki.

Uainishaji huu unaonyesha sifa za muundo wa kemikali na uwepo wa makundi maalum ya atomiki ambayo huamua tofauti katika mali ya dutu fulani. Kwa ujumla, uainishaji, unaozingatia usanidi wa mifupa ya kaboni, ambayo haizingatii sifa za mwingiliano wa kemikali, inaonekana tofauti. Kulingana na vifungu vyake, misombo ya kikaboni imegawanywa katika:

• misombo ya aliphatic;
• kunukia;
• vitu vya heterocyclic.

Madarasa haya ya misombo ya kikaboni yanaweza kuwa na isoma katika vikundi tofauti vya dutu. Sifa za isoma ni tofauti, ingawa muundo wao wa atomiki unaweza kuwa sawa. Hii inafuatia kutoka kwa vifungu vilivyowekwa na A.M. Pia, nadharia ya muundo wa misombo ya kikaboni ndiyo msingi elekezi wa tafiti zote za kemia-hai. Imewekwa kwa kiwango sawa na Sheria ya Kipindi ya Mendeleev.

Wazo la muundo wa kemikali lilianzishwa na A.M. Ilionekana katika historia ya kemia mnamo Septemba 19, 1861. Hapo awali, kulikuwa na maoni tofauti katika sayansi, na wanasayansi wengine walikataa kabisa kuwepo kwa molekuli na atomi. Kwa hiyo, hakukuwa na utaratibu katika kemia ya kikaboni na isokaboni. Aidha, hapakuwa na mifumo ambayo mtu angeweza kuhukumu mali ya vitu maalum. Wakati huo huo, kulikuwa na misombo ambayo, pamoja na muundo huo, ilionyesha mali tofauti.

Taarifa za A.M. Butlerov kwa kiasi kikubwa zilielekeza maendeleo ya kemia katika mwelekeo sahihi na kuunda msingi imara sana kwa ajili yake. Kupitia hiyo, iliwezekana kupanga ukweli uliokusanywa, yaani, kemikali au mali ya kimwili ya vitu fulani, mifumo ya kuingia kwao katika athari, nk. Hata utabiri wa njia za kupata misombo na uwepo wa baadhi ya mali ya jumla ikawa shukrani iwezekanavyo kwa nadharia hii. Na muhimu zaidi, A.M. Butlerov alionyesha kuwa muundo wa molekuli ya dutu inaweza kuelezewa kutoka kwa mtazamo wa mwingiliano wa umeme.

Mantiki ya nadharia ya muundo wa vitu vya kikaboni

Tangu kabla ya 1861 wengi katika kemia walikataa kuwepo kwa atomi au molekuli, nadharia ya misombo ya kikaboni ikawa pendekezo la mapinduzi kwa ulimwengu wa kisayansi. Na kwa kuwa A. M. Butlerov mwenyewe anaendelea tu kutoka kwa hitimisho la kupenda mali, aliweza kukataa maoni ya kifalsafa juu ya vitu vya kikaboni.

Aliweza kuonyesha kwamba muundo wa molekuli unaweza kutambuliwa kwa majaribio kupitia athari za kemikali. Kwa mfano, muundo wa kabohaidreti yoyote inaweza kuamua kwa kuchoma kiasi fulani na kuhesabu maji na dioksidi kaboni. Kiasi cha nitrojeni katika molekuli ya amine pia huhesabiwa wakati wa mwako kwa kupima kiasi cha gesi na kutenganisha kiasi cha kemikali cha nitrojeni ya molekuli.

Ikiwa tutazingatia hukumu za Butlerov kuhusu muundo wa kemikali unaotegemea muundo katika mwelekeo tofauti, hitimisho jipya linatokea. Yaani: kujua muundo wa kemikali na muundo wa dutu, mtu anaweza kudhani mali yake kwa nguvu. Lakini muhimu zaidi, Butlerov alielezea kuwa katika suala la kikaboni kuna idadi kubwa ya vitu vinavyoonyesha mali tofauti, lakini vina muundo sawa.

Masharti ya jumla ya nadharia

Kuzingatia na kusoma misombo ya kikaboni, A. M. Butlerov alipata baadhi ya kanuni muhimu zaidi. Aliziunganisha katika nadharia inayoelezea muundo wa dutu za kemikali za asili ya kikaboni. Nadharia ni kama ifuatavyo:

• katika molekuli za vitu vya kikaboni, atomi zimeunganishwa kwa kila mmoja kwa mlolongo uliowekwa madhubuti, ambayo inategemea valency;
• muundo wa kemikali ni mpangilio wa haraka kulingana na ambayo atomi katika molekuli za kikaboni zimeunganishwa;
• muundo wa kemikali huamua uwepo wa mali ya kiwanja cha kikaboni;
• kulingana na muundo wa molekuli na muundo sawa wa kiasi, mali tofauti za dutu zinaweza kuonekana;
• vikundi vyote vya atomiki vinavyohusika katika uundaji wa kiwanja cha kemikali vina ushawishi wa pande zote kwa kila mmoja.

Madarasa yote ya misombo ya kikaboni hujengwa kulingana na kanuni za nadharia hii. Baada ya kuweka misingi, A. M. Butlerov aliweza kupanua kemia kama uwanja wa sayansi. Alifafanua kuwa kutokana na ukweli kwamba katika vitu vya kikaboni kaboni huonyesha valence ya nne, utofauti wa misombo hii imedhamiriwa. Uwepo wa vikundi vingi vya atomiki vinavyofanya kazi huamua ikiwa dutu ni ya darasa fulani. Na ni kwa sababu ya uwepo wa vikundi maalum vya atomiki (radicals) ambayo mali ya mwili na kemikali huonekana.

Hydrocarbons na derivatives yao

Misombo hii ya kikaboni ya kaboni na hidrojeni ni rahisi zaidi katika utungaji kati ya vitu vyote katika kundi. Wao huwakilishwa na aina ndogo ya alkanes na cycloalkanes (hidrokaboni iliyojaa), alkenes, alkadienes na alkatrienes, alkynes (hydrocarboni zisizo na mafuta), pamoja na aina ndogo ya vitu vyenye kunukia. Katika alkanes, atomi zote za kaboni zimeunganishwa tu na kifungo kimoja cha C-C, ndiyo sababu hakuna atomi moja ya H inayoweza kuingizwa katika utungaji wa hidrokaboni.

Katika hidrokaboni zisizojaa, hidrojeni inaweza kuingizwa kwenye tovuti ya dhamana ya C=C mara mbili. Pia, dhamana ya C-C inaweza kuwa mara tatu (alkynes). Hii inaruhusu dutu hizi kuingia katika athari nyingi zinazohusisha kupunguza au kuongezwa kwa radicals. Kwa urahisi wa kusoma uwezo wao wa kuguswa, vitu vingine vyote vinachukuliwa kuwa derivatives ya moja ya madarasa ya hidrokaboni.

Vileo

Pombe ni misombo ya kemikali ya kikaboni ambayo ni ngumu zaidi kuliko hidrokaboni. Zinatengenezwa kama matokeo ya athari za enzymatic katika seli hai. Mfano wa kawaida zaidi ni usanisi wa ethanoli kutoka kwa glukosi kama matokeo ya kuchacha.

Katika tasnia, pombe hupatikana kutoka kwa derivatives ya halojeni ya hidrokaboni. Kama matokeo ya uingizwaji wa atomi ya halojeni na kikundi cha hydroxyl, pombe huundwa. Pombe za monohydric zina kundi moja tu la hidroksili, pombe za polyhydric zina mbili au zaidi. Mfano wa pombe ya dihydric ni ethylene glycol. Pombe ya polyhydric ni glycerin. Fomula ya jumla ya alkoholi ni R-OH (R ni mnyororo wa kaboni).

Aldehydes na ketoni

Baada ya alkoholi kuingia katika athari za misombo ya kikaboni inayohusishwa na uondoaji wa hidrojeni kutoka kwa kikundi cha alkoholi (hydroxyl), dhamana mbili kati ya oksijeni na kaboni hufunga. Ikiwa majibu haya yanaendelea kupitia kikundi cha pombe kilicho kwenye atomi ya mwisho ya kaboni, husababisha kuundwa kwa aldehyde. Ikiwa atomi ya kaboni na pombe haipo mwisho wa mnyororo wa kaboni, basi matokeo ya mmenyuko wa kutokomeza maji mwilini ni uzalishaji wa ketone. Fomula ya jumla ya ketoni ni R-CO-R, aldehydes R-COH (R ni radical ya hidrokaboni ya mnyororo).

Esta (rahisi na ngumu)

Muundo wa kemikali wa misombo ya kikaboni ya darasa hili ni ngumu. Etha huchukuliwa kuwa bidhaa za majibu kati ya molekuli mbili za pombe. Wakati maji yanapoondolewa kutoka kwao, kiwanja cha muundo wa R-O-R huundwa. Utaratibu wa majibu: utolewaji wa protoni ya hidrojeni kutoka kwa pombe moja na kikundi cha haidroksili kutoka kwa pombe nyingine.

Esta ni bidhaa za majibu kati ya pombe na asidi ya kikaboni ya kaboksili. Utaratibu wa mmenyuko: uondoaji wa maji kutoka kwa kikundi cha pombe na kaboni cha molekuli zote mbili. Hidrojeni hutenganishwa na asidi (kwenye kundi la hidroksili), na kundi la OH lenyewe linatenganishwa na pombe. Mchanganyiko unaosababishwa unaonyeshwa kama R-CO-O-R, ambapo beech R inaashiria radicals - sehemu zilizobaki za mnyororo wa kaboni.

Asidi za kaboksili na amini

Asidi za kaboni ni vitu maalum ambavyo vina jukumu muhimu katika utendaji wa seli. Muundo wa kemikali wa misombo ya kikaboni ni kama ifuatavyo: radical ya hydrocarbon (R) na kikundi cha carboxyl (-COOH) kilichounganishwa nayo. Kikundi cha kaboksili kinaweza kupatikana tu kwenye atomi ya kaboni ya nje, kwa sababu valence ya C katika kundi la (-COOH) ni 4.

Amines ni misombo rahisi zaidi ambayo ni derivatives ya hidrokaboni. Hapa, kwenye atomi yoyote ya kaboni kuna amine radical (-NH2). Kuna amini za msingi ambazo kundi (-NH2) limeunganishwa kwenye kaboni moja (fomula ya jumla R-NH2). Katika amini za sekondari, nitrojeni huchanganyika na atomi mbili za kaboni (formula R-NH-R). Katika amini za juu, nitrojeni huunganishwa na atomi tatu za kaboni (R3N), ambapo p ni radical, mnyororo wa kaboni.

Amino asidi

Asidi za amino ni misombo ngumu inayoonyesha mali ya amini na asidi ya asili ya kikaboni. Kuna aina kadhaa zao, kulingana na eneo la kikundi cha amine kuhusiana na kikundi cha carboxyl. Muhimu zaidi ni alpha amino asidi. Hapa kundi la amini liko kwenye atomi ya kaboni ambayo kundi la kaboksili limeunganishwa. Hii inaruhusu kuundwa kwa dhamana ya peptidi na awali ya protini.

Wanga na mafuta

Wanga ni aldehyde alkoholi au alkoholi za keto. Hizi ni misombo yenye muundo wa mstari au wa mzunguko, pamoja na polima (wanga, selulosi na wengine). Jukumu lao muhimu zaidi katika seli ni kimuundo na nguvu. Mafuta, au tuseme lipids, hufanya kazi sawa, tu wanashiriki katika michakato mingine ya biochemical. Kutoka kwa mtazamo wa muundo wa kemikali, mafuta ni ester ya asidi za kikaboni na glycerol.