有機化學/有機化學基礎概念

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有机化合物[编辑]

有机化合物与日常生活密切相关,简称有机物。例如,多数的食物丶药物丶服装丶塑料丶橡胶丶汽油等。有机物都含有碳元素,绝大多数还有氢元素,部分另有氧丶氮丶硫丶磷等元素。所以说有机物是含碳的化合物,甚至有机物是碳氢化合物及其衍生物。然而,部分的含碳化合物仍是无机化合物,具有无机化合物的性质,如一氧化碳丶二氧化碳丶氰化氫(HCN)和氰酸盐丶碳酸和碳酸盐等。

有机化学[编辑]

研究有机物的化学称为有机化学(organic chemistry)。它研究有机物的组成丶结构丶性质丶合成丶应用,及彼此间的相互转变和内在关联。

有机化合物的特性[编辑]

有机物基於其碳原子的特殊结构和连接成键方式,比较於无机化合物具有以下特性:

1. 容易燃烧。有机物大多容易在空气中燃烧,燃烧的主要生成物为二氧化碳和水。多数无机化合物则否。

2. 熔点较低。固态有机物以相对较弱的分子间吸引力结合成分子晶体,破坏这种晶体所需能量较小,故其熔点较低,一般不超过 400℃。无机化合物则多为离子键,形成离子晶体的离子间具有较强的吸引力,需要较大能量才能破坏,故其熔点较高。

3. 难溶于水,易溶于有机溶剂。有机物分子大多极性较弱或没有极性。依据“相似相溶”原理,它们难溶于极性较强的水,易溶于没有极性或极性小的有机溶剂。

4. 多为非电解质。有机物的化学键基本是极性小或无极性的共价键,其水溶液或熔化状态难以被电离,不能导电。故一般为非电解质。

5. 反应速率慢,反应复杂,常伴有副反应。无机化合物之间发生反应很快,往往瞬间完成。有机物之间的反应则比较慢,需要较长时间,如几十分钟、数小时或更久。主因在无机物反应为离子间反应,反应速率快。有机物则一般为分子间反应,反应速率决定于分子间的有效碰撞。故通常以加热或加催化剂等方法加快其反应速率。

6. 结构复杂、种类繁多。有机物分子的碳原子间的结合力很强。某些有机物的分子组成相同,但其碳原子间的连接顺序和成键方式不同,使得其分子结构不同、化学性质不同,不是相同物质。无机化合物则往往分子组成与分子结构一一对应,一个化学式只代表一种物质。所以,有机物的组成元素种类远少於无机化合物者,但有机物的种类却远多於无机化合物者。

有机物的上述特性也有例外。如,四氯化碳不但不能燃烧,且可做为灭火剂;糖、醋酸、酒精等极易溶於水;苦味酸、作为炸药的 TNT等都是瞬间完成的反应。

有机化合物的分类[编辑]

分类依据一般有两种:分子中碳原子的连接方式(碳链的骨架);决定分子主要化学性质的某种原子或基团(官能团)。
(一)依据碳链骨架分类

  • 1. 开链化合物(脂肪族化合物)。碳原子连接成链状,两端张开不成环。
  • 2. 碳环化合物。碳原子连结成环状,又可分两种:
    • (a). 脂环族化合物。碳原子连接成环,其性质相似於开链化合物。
    • (b). 芳香族化合物。含有苯环,具有特殊芳香,性质大不同於开链化合物。3. 杂环化合物。碳原子和它种元素的原子(即杂原子,如 O、S、N 等),共同连结成环状。

(二)依据官能团分类。有机物分子中最容易发生化学反应的原子或原子团,称为官能团。它常决定了有机物的主要化学性质。一般说,官能团相同的有机物具有类似性质。下表为常见的官能团及有机物类别: