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有机化合物何其多

来源:未知作者:程新 点击:所属专题: 有机物
迄今为上,由碳以外的众多元素构成的无机化合物的数目只有几万种,但由碳及少量其他元素构成的有机化合物的种类已经超过1000万种,而且每年都以几十万种的数目在递增。你也许要大吃一惊,可这确实是铁的事实,有机化学家的本领可以说比魔术师还大。有机化合物种类繁多的原因

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迄今为上,由碳以外的众多元素构成的无机化合物的数目只有几万种,但由碳及少量其他元素构成的有机化合物的种类已经超过1000万种,而且每年都以几十万种的数目在递增。你也许要大吃一惊,可这确实是铁的事实,有机化学家的本领可以说比魔术师还大。有机化合物种类繁多的原因主要有五个方面。

①碳原子之间的结合能力很强,互相连接起来,可以形成由十几个、几十个、甚至几千几万个碳原子组成的链状化合物,例如丁烷(wán)是由4个碳原子连接起来的,而辛烷分子中则含有8个碳原子:

有机化合物何其多

有机化合物何其多

从理论上讲,一个分子中可以含有的碳原子的数目几乎是没有限制的。

②有机化合物不仅存在着直链状的,而且还可以带支链,例如上面描写的丁烷为直链状的,异丁烷则是带支链的有机化合物:

有机化合物何其多

除了直链状的和带支链的有机化合物之外,碳原子的连接方式还可以有环状的,例如环丙烷和苯(běn)就是两种最简单的环状化合物:

有机化合物何其多

③在这些由碳组成的链状和环状化合物上,碳(C)原子不仅可以与氢(H)原子相连,而且还可以与其他原子[如氧(O)、氮(N)、硫(S)]相连,于是,有机家族又衍(yǎn)生出来一大批子子孙孙。例如乙醇(即酒精)分子上的碳原子不仅与氢原子相连,而且还与氧原子相连:

有机化合物何其多

蛋白质的基本组成氨基酸就是含有碳、氢、氧、氮四种元素的有机化合物,例如氨基酸之一的甘氨酸的分子式为:

有机化合物何其多

上面所描写的,在一种有机化合物的分子中的氢原子被其他原子或原子团(由两种或两种以上原子组成)所取代而衍生出来的化合物,称为衍生物。例如乙醇(CH3CH2OH)就是以乙烷(CH3CH3)为母体,用氢氧原子团(OH)取代乙烷中的一个氢原子而产生的,所以乙醇是乙烷的衍生物。用各种不同的原子团取代母体中的一个或一个以上的氢原子就可以产生一大批有机化合物,它们之中有醇(chún)、酚(fēn)、醚(mí)、醛(quán)、酮(tóng)、胺(ān)、糖、酸、有机化合物何其多硝基化合物等等。

④有机化合物数量之庞杂,还在于碳的化合物中的异构现象非常普遍。具有相同的分子式但化学性质不同的化合物叫做异构体,这种现象叫做异构现象。

乙醇在室温下是液体,沸点78℃,经过分析,表明它含有碳、氢、氧三种元素,它们的比例为碳:氢∶氧=2∶6∶1。另外还有一种化合物叫做甲醚,经过分析,它所含有的化学元素、元素之间的比例都和乙醇相同,但甲醚却是一种气体,沸点为-24℃。因此,乙醇和甲醚不仅在聚集状态上有差别(一个是液体;另一个是气体),而且化学性质也不相同。乙醇能够与金属钠发生反应,产生氢气,但甲醚却不能与金属钠反应。最后经过对这两种化合物的分子结构进行测定,发现它们虽然具有相同的元素组成和相对分子质量,但分子结构却不相同:

有机化合物何其多

在乙醇分子中含有OH这个官能团,能和金属钠发生反应;甲醚分子中没有OH官能团,不能和金属钠反应。化学上把这种在有机化合物分子中能反应出特殊性质的原子或原子团叫做官能团,它也是鉴别有机化合物的重要特征。

⑤有些化合物在元素组成、相对分子质量、原子间的连接方式和顺序都是相同的,只是在原子的空间排列方式上彼此不同,例如以下两种化合物:

有机化合物何其多

在顺-2-丁烯中,两个甲基(CH3)都在双键(C=C)的同一边;而在反-2-丁烯中,两个甲基却分别处在双键的两边。化学上把这种与空间有关的异构现象叫做立体异构。上面这两种化合物称为立体异构体。我们日常生活中不可缺少的葡萄糖、蔗糖和果糖的分子都存在着很多立体异构体。

由以上分析,我们不难看出,有机化合物虽然已经超过1000万种,但却不是杂乱无章,而是自成体系,它的规律性是完全可以被认识的。

(责任编辑:化学自习室)
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