Каким общим свойством обладают органические вещества

Метан, CH4; одно из простейших органических веществ

Органи́ческие соединения, органические вещества́ — вещества, относящиеся к углеводородам или их производным, то есть это класс химических соединений, объединяющий почти все химические соединения, в состав которых входит углерод[1] (за исключением карбидов, угольной кислоты, карбонатов, некоторых оксидов углерода, роданидов, цианидов).

Органические соединения редки в земной коре, но обладают большой важностью, потому что все известные формы жизни основаны на органических соединениях. Такие вещества часто включены в дальнейший круговорот жизни, как например органические вещества почвы (к слову, годовая продукция биосферы составляет 380 млрд.т)[2]. Основные дистилляты нефти считаются строительными блоками органических соединений[3]. Органические соединения, кроме углерода (C), чаще всего содержат водород (H), кислород (O), азот (N), значительно реже — серу (S), фосфор (P), галогены (F, Cl, Br, I), бор (B) и некоторые металлы (порознь или в различных комбинациях)[4].

История[править | править код]

Название органические вещества появилось на ранней стадии развития химии во времена господства виталистических воззрений, продолжавших традицию Аристотеля и Плиния Старшего о разделении мира на живое и неживое. В 1807 году шведский химик Якоб Берцелиус предложил назвать вещества, получаемые из организмов, органическими, а науку, изучающую их, — органической химией. Считалось, что для синтеза органических веществ необходима особая «жизненная сила» (лат. vis vitalis), присущая только живому, и поэтому синтез органических веществ из неорганических невозможен. Это представление было опровергнуто Фридрихом Вёлером, учеником Берцелиуса, в 1829 году путём синтеза «органической» мочевины из «минерального» цианата аммония, однако деление веществ на органические и неорганические сохранилось в химической терминологии и по сей день.

Количество известных органических соединений составляет почти 27 млн.
Таким образом, органические соединения — самый обширный класс химических соединений. Многообразие органических соединений связано с уникальным свойством углерода образовывать цепочки из атомов, что в свою очередь обусловлено высокой стабильностью (то есть энергией) углерод-углеродной связи. Связь углерод-углерод может быть как одинарной, так и кратной — двойной, тройной. При увеличении кратности углерод-углеродной связи возрастает её энергия, то есть стабильность, а длина уменьшается. Высокая валентность углерода — 4, а также возможность образовывать кратные связи, позволяет образовывать структуры различной размерности (линейные, плоские, объёмные).

Классификация[править | править код]

Основные классы органических соединений биологического происхождения — белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты — содержат, помимо углерода, преимущественно водород, азот, кислород, серу и фосфор. Именно поэтому «классические» органические соединения содержат прежде всего водород, кислород, азот и серу — несмотря на то, что элементами, составляющими органические соединения, помимо углерода могут быть практически любые элементы.

Соединения углерода с другими элементами составляют особый класс органических соединений — элементоорганические соединения. Металлоорганические соединения содержат связь металл-углерод и составляют обширный подкласс элементоорганических соединений.

Характерные свойства[править | править код]

Существует несколько важных свойств, которые выделяют органические соединения в отдельный, ни на что не похожий класс химических соединений.

Органические соединения обычно представляют собой газы, жидкости или легкоплавкие твёрдые вещества, в отличие от неорганических соединений, которые в большинстве своём представляют собой твёрдые вещества с высокой температурой плавления.
Органические соединения большей частью построены ковалентно, а неорганические соединения — ионно.
Различная топология образования связей между атомами, образующими органические соединения (прежде всего, атомами углерода), приводит к появлению изомеров — соединений, имеющих один и тот же состав и молекулярную массу, но обладающих различными физико-химическими свойствами. Данное явление носит название изомерии.
Явление гомологии — существование рядов органических соединений, в которых формула любых двух соседей ряда (гомологов) отличается на одну и ту же группу — гомологическую разницу CH2. Целый ряд физико-химических свойств в первом приближении изменяется симбатно (мера схожести зависимостей в математическом анализе) по ходу гомологического ряда. Это важное свойство используется в материаловедении при поиске веществ с заранее заданными свойствами.
Горючесть. [источник не указан 1466 дней]

Номенклатура[править | править код]

Органическая номенклатура — это система классификации и наименований органических веществ.
В настоящее время распространена номенклатура ИЮПАК.

Классификация органических соединений построена на важном принципе, согласно которому физические и химические свойства органического соединения в первом приближении определяются двумя основными критериями — строением углеродного скелета соединения и его функциональными группами.

В зависимости от природы углеродного скелета органические соединения можно разделить на ациклические и циклические. Среди ациклических соединений различают предельные и непредельные. Циклические соединения разделяются на карбоциклические (алициклические и ароматические) и гетероциклические.

Органические соединения
- Углеводороды
  - Ациклические соединения
    - Предельные углеводороды (алканы)
    - Непредельные углеводороды
      - Алкены
      - Алкины
      - Алкадиены (диеновые углеводороды)
  - Циклические углеводороды
    - Карбоциклические соединения
      - Алициклические соединения
      - Ароматические соединения
    - Гетероциклические соединения
- Функциональные производные углеводородов:
  - Спирты, Фенолы
  - Простые эфиры
  - Альдегиды, Кетоны
  - Карбоновые кислоты
  - Сложные эфиры
  - Жиры
  - Углеводы
    - Моносахариды
    - Олигосахариды
    - Полисахариды
    - Мукополисахариды
  - Амины
  - Аминокислоты
  - Белки
  - Нуклеиновые кислоты

Алифатические соединения[править | править код]

Алифатические соединения — органические вещества, не содержащие в структуре ароматических систем.

Углеводороды — Алканы — Алкены — Диены или Алкадиены — Алкины — Галогенуглеводороды — Спирты — Тиолы — Простые эфиры — Альдегиды — Кетоны — Карбоновые кислоты — Сложные эфиры — Углеводы или сахара — Нафтены — Амиды — Амины — Липиды — Нитрилы

Ароматические соединения[править | править код]

Ароматические соединения, или арены, — органические вещества, в структуру которых входит одна (или более) ароматическая циклическая система (см. Ароматизация).

Бензол-Толуол-Ксилол-Анилин-Фенол-Ацетофенон-Бензонитрил-
Галогенарены-Нафталин-Антрацен-Фенантрен-Бензпирен-Коронен-Азулен-Бифенил-Ионол.

Гетероциклические соединения[править | править код]

Гетероциклические соединения — вещества, в молекулярной структуре которых присутствует хотя бы один цикл с одним (или несколькими) гетероатомом.

Пиррол-Тиофен-Фуран-Пиридин

Полимеры[править | править код]

Полимеры представляют собой особый вид веществ, также известный как высокомолекулярные соединения. В их структуру обычно входят многочисленные сегменты (соединения) меньшего размера. Эти сегменты могут быть идентичны, и тогда речь идёт о гомополимере. Полимеры относятся к макромолекулам — классу веществ, состоящих из молекул очень большого размера и массы.
Полимеры могут быть органическими (полиэтилен, полипропилен, плексиглас и т. д.) или неорганическими (силикон); синтетическими (поливинилхлорид) или природными (целлюлоза, крахмал).

Структурный анализ[править | править код]

В настоящее время существует несколько методов характеристики органических соединений:

Кристаллография (рентгеноструктурный анализ) — наиболее точный метод, требующий, однако, наличия высококачественного кристалла достаточного размера для получения высокого разрешения. Поэтому пока этот метод не используется слишком часто.
Элементный анализ — деструктивный метод, использующийся для количественного определения содержания элементов в молекуле вещества.
Инфракрасная спектроскопия (ИК): используется главным образом для доказательства наличия (или отсутствия) определённых функциональных групп.
Масс-спектрометрия: используется для определения молекулярных масс веществ и способов их фрагментации.
Спектроскопия ядерного магнитного резонанса ЯМР.
Ультрафиолетовая спектроскопия (УФ): используется для определения степени сопряжения в системе.

См. также[править | править код]

Неорганические вещества
Органическая химия

Примечания[править | править код]

Источник

Методическая разработка урока биологии для 5 класса в рамках ФГОС «Химический состав клетки»

Автор: Гераскина Юлия Сергеевна, учитель биологии ГБОУ школы №604, Пушкинского района г.Санк-Петербург

Данная разработка урока по теме «Химический состав клетки» составлена для УМК предметной линии учебников «Линия жизни» В. В. Пасечника и соответствует всем требованиям ФГОС второго поколения. Урок разработан для учащихся 5 класса.

Тема урока: Химический состав клетки.

Тип урока: исследование

Цель: сформировать представление об органических веществах, выявить их роль.

Планируемые результаты учебного занятия:

Предметные:

– знать химический состав клетки;

– рассмотреть роль органических веществ в клетке;

– уметь отличать органические вещества от неорганических.

Метапредметные:

– регулятивные: – самостоятельно определять цель учебной деятельности, искать пути решения проблемы и средства достижения цели;

– принимать участие в диалоге с учителем, интересоваться чужим мнением, уметь высказывать свое;

– коммуникативные: – обсуждать в рабочей группе информацию;

– слушать товарища и обосновывать свое мнение;

– выражать свои мысли и идеи.

– познавательные: – работать с учебником;

– находить отличия;

– работать с информационными текстами;

– объяснять значения новых слов;

– сравнивать и выделять признаки

Личностные:

– понимать значение знаний, проявлять интерес к предмету

Формы работы: индивидуальная, групповая.

Методы: частично-поисковый.

Информационно-технологические ресурсы: учебник, уксус, семена огурца и подсолнечника, листья капусты, клубень картофеля, салфетки, кусочек теста, марля.

Основные термины и понятия: Химические вещества клетки: неорганические и органические. Минеральные соли. Органические вещества. Белки. Углеводы. Жиры.

Ход урока

I. Мотивация

Ребята, добрый день!

Сегодня нам предстоит изучить очень интересную тему из курса биологии. Какую? Вы мне позже скажете сами. Посмотрите на парты и подумайте, чем мы будем заниматься?

– Будем ставить опыты.

Верно. Посмотрите внимательно, что будетпроисходить.

Раствор марганцовки с уксусом → красное окрашивание; к полученному раствору добавляем соду → зелёное окрашивание.
В раствор марганцовки добавить раствор перекиси водорода (р-р гидроперита)→ обесцвечивание раствора.

Что вы сейчас увидели? Что произошло? (превращение)

Действительно, произошло превращение одного цвета в другой, а на самом деле произошло превращение одного вещества в другое. А знаете ли вы какая наука изучает вещества и их превращения? (химия) Какие Вы молодцы! Все знаете!

Вспомните, какие вещества мы с вами изучали на прошлом уроке? Приведите примеры. (неорганические, вода и минеральные соли)

Тема урока «Химический состав клетки».

2.Несколько человек работают по индивидуальным карточкам. Учащиеся самостоятельно проверяют ответы, анализируют их.

III. Актуализация нового материала.

Ребята, ознакомьтесь с текстом своих учебников на стр. 56 и попробуйте самостоятельно составить схему «Вещества клетки».

вещества клетки

неорганические вещества органические вещества

вода минеральные соли белки жиры углеводы

Мы с вами говорили о том, что все живое на Земле имеет клеточное строение, и что их клетки имеют сходное строение.

Оказывается кроме сходства в строении, для всех клеток характерен и сходный химический состав.

Вещества, из которых состоят клетки разнообразны. Из 109, имеющихся в природе химических элементов в составе клеток можно найти 80. Но большинство этих элементов встречается в виде химических веществ.

Из чего состоят химические вещества? (Из атомов).

Все вещества клетки можно разделить на органические и неорганические?

Неорганические вещества – это вода и минеральные соли. Вы наверняка слышали, что человек на 80% состоит из воды. В клетках растений также есть вода в среднем около 60%.

Демонстрационный опыт, доказывающий наличие воды в клетках.

1. Прокаливание семян

Положим в пробирку сухие семена огурца и прокалим их на огне. На стенках пробирки мы увидим капельки воды, которая выделилась при нагревании из клеток.

2. Взвещивание

Я заранее взяла два листа капусты одинаковой массы. Один из них высушила.

Как вы думаете, зачем? (Правильно, что бы испарилась вода из клеток растения)

Теперь давайте мы взвесим оба листа и посмотрим, сколько же там было воды. И запишем в тетради результаты.

Роль воды в клетке:

Вода обеспечивает транспорт веществ в клетке.
Входит в состав цитоплазмы.
Составляет основу клеточного сока.

Минеральные соли составляют около 1% массы клетки, но их значение очень велико. Чаще всего в растительных клетках встречаются соединения азота, фосфора, натрия, калия и других элементов. Некоторые растения способны накапливать разные минеральные вещества:

– водоросли – йод, поэтому людям испытывающим недостаток этого элемента рекомендуют есть морскую капусту.

– лютики – накапливают литий и по их месту произрастания можно судить о химическом составе почвы.

– хвощ – растет, там где кислые почвы.

Роль минеральных солей в клетке:

Необходимы для нормального обмена веществ между клеткой и средой;
Входят в состав межклеточного вещества.
Вода и минеральные соли входят и в состав неживой природы. О чём это может говорить? (между химическим составом живых организмов и неживой природой существует принципиальное единство)

Органические вещества – вещества, состоящие из углерода, водорода, кислорода и азота. Эти вещества содержатся или производятся живыми организмами. К этим веществам относят белки, жиры, углеводы. Их насчитывается около 10 миллионов.

Как вы думаете каких веществ в клетках больше органических или неорганических?

Кто из вас прав, мы сможем узнать проведя опыт.

Демонстрационный опыт по определению массы золы в клетках растений.

Вы помните, сколько весил наш сухой лист. Теперь давайте мы его сожжем, а потом взвесим то, что останется после горения, т.е. золу. Зола состоит из минеральных веществ, которые содержались в клетках листьев капусты. При горении сгорели только органические вещества. Масса золы приблизительно 15% от массы листа. Следовательно, правы из вас оказались те, кто считал, что органических веществ в клетках больше, чем неорганических.

А сейчас вы сами проделаете ряд исследований.

Демонстрационные опыты, доказывающие наличие углеводов в клетке.

Определение крахмала

А) На клубень картофеля капните йод. Что наблюдаете?

Проделаем еще один опыт

Б) Для этого возьмите стаканчик, налейте в него немного воды, приблизительно треть и опустите туда комочек теста, завернутый в марлю. Поболтайте его в стаканчике.

Что вы наблюдаете? (Помутнение воды)

Отлейте немного воды в стаканчик и накапайте туда раствор йода.

Что наблюдаете? (Раствор посинел)

Какой вывод мы можем сделать? (В клетках растений содержится крахмал, который синеет при действии йода)

В каких органах растений мы чаще всего обнаружим крахмал?

Как вы думаете из чего получают сахар? (правильно, из сахарного тростника или свеклы)

А что такое тростник и свекла? (Растения)

Какой вывод мы можем сделать опираясь на эти знания? (Правильно, в клетках растений содержится сахар)

Роль углеводов в клетке:

Крахмал и сахар являются основными запасными веществами для обеспечения энергией растения.

Кроме крахмала и сахара в состав клеток растений входит целлюлоза или клетчатка.

Где в клетке мы ее обнаружим? (клеточная оболочка)

Как вы думаете, а какую роль это вещество играет? (Придает прочность и упругость различным частям растений)

Отставьте стаканчик в сторону не вынимая теста.

Демонстрационный опыт, доказывающий наличие жира в клетке.

Возьмите салфетку между листочками положите несколько семечек подсолнечника. Обратной стороной карандаша или ручки раздавите семена.

Что наблюдаете? (Появляется жирное пятно на бумаге)

Какой можно сделать вывод? (В клетках растений содержится масло-жир)

Человек с давних пор использует растения, в которых содержится в большом количестве жир. Эти растения называют масличными.

Какие масличные растения вам известны?

Как вы думаете, в каких частях растения чаще всего накапливается жир?

Почему именно в семенах наибольшее накапливание жира?

Роль жира в клетках: жир накапливается для питания зародыша семени при прорастании семян.

Демонстрационный опыт, доказывающий наличие белка в клетке.

Аккуратно выньте комочек теста и осмотрите его развернув марлю. Потрогайте его пальцем.

Что чувствуете? (скользкое, клейкое)

Когда сомкнете пальцы что чувствуете? (пальцы склеиваются). Правильно, это выделяется из теста белок – клейковина. Он содержится в клетках пшеницы, ржи и других злаков. Благодаря этому белку человек может из муки получать тесто и печь хлеб и пироги.

VI. Закрепление по эталону

Самостоятельная работа в малых группах.

Биологический диктант:

1.Какое вещество используют для определения содержания крахмала. ( йод)

2.Одно из органических веществ, которое в клетке используется как вещество запаса. (сахар)

3.Химический элемент, содержание которого в клетке 17%. (углерод)

4.Вещество-углевод, можно обнаружить в клубнях картофеля. (крахмал)

5.Общее название солей, содержащихся в клетке. (минеральные)

6.Органические вещества, необходимые в клетке для получения энергии.(жиры)

7.Группа веществ, к которым относятся вода и минеральные соли. (неорганические)

8.Органические вещества, играющие большую роль во всех жизненных процессах клетки. (белки)

9.Что мы получим, добавив к размолотым зернам пшеницы воду? (тесто)

10.Растительный белок, оставшийся после промывания теста. (клейковина)

11.Цвет воды с крахмалом после добавления раствора йода. (синий)

12.Часть картофеля, в которой при проведении лабораторной работы мы обнаружили крахмал. (клубень)

V. Рефлексия.

Проверка уровня понимания учебного материала, психологического состояния учащихся после урока по вопросам:

-Все ли вам было понятно в течение урока?

-Какая часть урока показалась самой интересной?

-Какая часть урока вызвала затруднение?

-Какое у вас настроение после урока?

Подведение итогов с помощью стихотворения:

Из элементов химических состоят вещества.

И в клетках различных творят чудеса.

Кипит там работа.

Идут превращения,

Названье таким превращеньям – явления.

И создают вещества органические,

Процессы те сложные, по сути химические.

VI. Домашнее задание.

Всем:

Параграф §6, вопросы на странице 39, в рабочей тетради задание 5-7 на странице 41-42.

На выбор:

Изучите этикетки продуктов питания растительного происхождения и найдите информацию о содержании белков, жиров и углеводов. Выясните, какие продукты наиболее богаты этими веществами. Результаты исследования запишите в тетрадь.
Используя Интернет или дополнительную литературу, проведите исследование и сделайте краткие сообщения о том, какие масличные растения используют люди в разных странах?
Используя Интернет или дополнительную литературу, проведите исследование и сделайте краткие сообщения о том, какие растения используют люди в разных странах для производства сахара, кроме сахарного тростника и сахарной свеклы?
Используя ресурсы Интернет и дополнительную литературу, подготовьте сообщения об отраслях промышленности, где человек использует различные вещества растительных клеток.

Используемая литература:

Биология. 6 класс. Растения. Бактерии. Грибы. Лишайники. Методическое пособие для учителя. – Воронеж: ИП Лакоценина Н.А., 2011. – 192с.
Пономарёва И.Н. Биология 5 класс: методическое пособие. – Москва: Вентана – Граф, 2013.

Источник