有機化學/有機化學基礎概念

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有機化合物[編輯]

有機化合物與日常生活密切相關,簡稱有機物。例如,多數的食物丶藥物丶服裝丶塑料丶橡膠丶汽油等。有機物都含有碳元素,絕大多數還有氫元素,部分另有氧丶氮丶硫丶磷等元素。所以說有機物是含碳的化合物,甚至有機物是碳氫化合物及其衍生物。然而,部分的含碳化合物仍是無機化合物,具有無機化合物的性質,如一氧化碳丶二氧化碳丶氰化氫(HCN)和氰酸鹽丶碳酸和碳酸鹽等。

有機化學[編輯]

研究有機物的化學稱為有機化學(organic chemistry)。它研究有機物的組成丶結構丶性質丶合成丶應用,及彼此間的相互轉變和內在關聯。

有機化合物的特性[編輯]

有機物基於其碳原子的特殊結構和連接成鍵方式,比較於無機化合物具有以下特性:

1. 容易燃燒。有機物大多容易在空氣中燃燒,燃燒的主要生成物為二氧化碳和水。多數無機化合物則否。

2. 熔點較低。固態有機物以相對較弱的分子間吸引力結合成分子晶體,破壞這種晶體所需能量較小,故其熔點較低,一般不超過 400℃。無機化合物則多為離子鍵,形成離子晶體的離子間具有較強的吸引力,需要較大能量才能破壞,故其熔點較高。

3. 難溶於水,易溶於有機溶劑。有機物分子大多極性較弱或沒有極性。依據「相似相溶」原理,它們難溶於極性較強的水,易溶於沒有極性或極性小的有機溶劑。

4. 多為非電解質。有機物的化學鍵基本是極性小或無極性的共價鍵,其水溶液或熔化狀態難以被電離,不能導電。故一般為非電解質。

5. 反應速率慢,反應複雜,常伴有副反應。無機化合物之間發生反應很快,往往瞬間完成。有機物之間的反應則比較慢,需要較長時間,如幾十分鐘、數小時或更久。主因在無機物反應為離子間反應,反應速率快。有機物則一般為分子間反應,反應速率決定於分子間的有效碰撞。故通常以加熱或加催化劑等方法加快其反應速率。

6. 結構複雜、種類繁多。有機物分子的碳原子間的結合力很強。某些有機物的分子組成相同,但其碳原子間的連接順序和成鍵方式不同,使得其分子結構不同、化學性質不同,不是相同物質。無機化合物則往往分子組成與分子結構一一對應,一個化學式只代表一種物質。所以,有機物的組成元素種類遠少於無機化合物者,但有機物的種類卻遠多於無機化合物者。

有機物的上述特性也有例外。如,四氯化碳不但不能燃燒,且可做為滅火劑;糖、醋酸、酒精等極易溶於水;苦味酸、作為炸藥的 TNT等都是瞬間完成的反應。

有機化合物的分類[編輯]

分類依據一般有兩種:分子中碳原子的連接方式(碳鏈的骨架);決定分子主要化學性質的某種原子或基團(官能團)。
(一)依據碳鏈骨架分類

  • 1. 開鏈化合物(脂肪族化合物)。碳原子連接成鏈狀,兩端張開不成環。
  • 2. 碳環化合物。碳原子連結成環狀,又可分兩種:
    • (a). 脂環族化合物。碳原子連接成環,其性質相似於開鏈化合物。
    • (b). 芳香族化合物。含有苯環,具有特殊芳香,性質大不同於開鏈化合物。3. 雜環化合物。碳原子和它種元素的原子(即雜原子,如 O、S、N 等),共同連結成環狀。

(二)依據官能團分類。有機物分子中最容易發生化學反應的原子或原子團,稱為官能團。它常決定了有機物的主要化學性質。一般說,官能團相同的有機物具有類似性質。下表為常見的官能團及有機物類別: