§20. Спільні й відмінні ознаки органічних та неорганічних речовин

Сполук Карбону в багато разів більше ніж тих, які його не містять. Неорганічна хімія вивчає невелику кількість таких сполук, а саме: оксиди Карбону, карбіди, карбонати, карбонатну кислоту та інші. Органічна хімія вивчає сполуки, до складу яких обов’язково входить елемент Карбон. На відміну від неорганічних, органічні сполуки мають ряд характерних особливостей. Перш за все атоми Карбону здатні сполучатися одні з одними, утворюючи ланцюги й кільця, що не типово для неорганічних сполук. Зв’язки між атомами Карбону можуть бути простими, подвійними й потрійними. Молекули при однаковому якісному складі можуть мати різну будову, а тому й різні властивості. Явище ізомерії – характерна особливість сполук Карбону. В органічній хімії виділяють ряди подібних по складу і властивостям речовин, які називають гомологами.

Таблиця 5. Порівняльні ознаки органічних та неорганічних речовин

Ознаки для порівняння	Неорганічні речовини	Органічні речовини
Елементний склад.	Неорганічні речовини утворюють майже всі елементи періодичної системи.	Органічні речовини утворюють в основному такі елементи як С, Н, О, N, яких називають органогенами. Рідше до складу органічних сполук входять S, P та галогени.
Кількість речовин.	Близько 200 тисяч.	Понад 10 млн.
Валентність Карбону.	Карбон проявляє валентність ІІ і IV.	Карбон проявляє валентність лише IV. Атоми Карбону можуть сполучатися між собою, утворюючи молекули різноманітної форми.
Тип зв’язку, кристалічна ґратка, фізичні властивості.	Більшість неорганічних сполук немолекулярної будови, тому їм притаманна висока температура кипіння й плавлення. Тип хімічного зв’язку ковалентний, йонний або металічний.	Органічні речовини молекулярної будови, тому вони мають низькі тамператури плавлення. Тип хімічного зв’язку переважно ковалентний.
Хімічні властивості.	Йонні сполуки легко дисоціюють у воді на йони й хімічні реакції між ними проходять швидше, ніж між органічними речовинами. Реакції йонного обміну проходять дуже швидко.	Реакційна здатність висока, але реакції відбуваються повільно, в кількох напрямках, в залежності від умов,часто з утворенням різних продуктів. Майже всі органічні речовини горять й легко розкладаються або обвуглюються при нагріванні. Це пояснюється порівняно невеликою міцністю зв’язку між атомами Карбону (355,6 кДж). При згорянні найчастіше утворюють СО₂ й Н₂О. Здебільшого у воді не розчинні, не дисоціюють на йони.
Утворення гомологів й ізомерів.	Явище ізомерії зустрічається дуже рідко.	Характерне явище ізомерії. Утворюють ряди подібних за складом та хімічними властивостями речовин, які називають гомологами.
Фізіологічна роль.	Необхідні в процесах життєдіяльності організмів.	Роль у процесах життєдіяльності організмів особлива.

Однак, незважаючи на істотні відмінності між органічними та неорганічними речовинами, поділ на ці дві групи є умовним. Утворення й реакції органічних речовин відбуваються за тими ж законами, що й для неорганічних речовин. Органічні та неорганічні сполуки можуть взаємно перетворюватися. Наприклад, німецький хімік Ф. Велер синтезував сечовину (продукт тваринного походження) з неорганічних речовин. Німецький хімік Г. Кольбе синтезував з неорганічних речовин оцтову кислоту. Французький хімік М. Бертло синтезував жир, а російський хімік О. М. Бутлеров синтезував цукристу речовину. Ці відкриття довели можливість синтезу органічних речовин з неорганічних поза організмом. Таке взаємоперетворення речовин відбувається й у природніх умовах. Наприклад, в результаті засвоєння нітрогеновмісних мінеральних добрив утворюються органічні речовини, а вуглекислий газ в процесі фотосинтезу зеленими рослинами перетворюється на крохмаль. В лабораторних умовах були синтезовані мільйони сполук Карбону без участі живої матерії.

Велер Фрідріх (1800 – 1882 р.р.), німецький хімік. Іноземний член Петербургзької АН. Добув у 1824 році щавелеву кислоту, а у 1828 році – сечовину. Його дослідження присвячені як органічній так й неорганічній хімії

Для синтезу органічних речовин використовують таку сировину:

нафта й супутні нафтові гази;
кам’яне вугілля;
деревина.

Підсумок:

До складу всіх органічних сполук входять атоми Карбону.
Органічних сполук налічується більше ніж неорганічних тому, що атоми Карбону здатні сполучатися між собою й утворювати ланцюги різної довжини і різної будови.
Принципових відмінностей між органічними й неорганічними речовинами не існує, тому що можливе взаємоперетворення цих речовин.
Учені-хіміки, які у своїх дослідженнях спиралися на матеріалістичний світогляд, створили наукові основи, що сприяли розвитку органічної хімії.
Сировиною для синтезу органічних сполук служать: нафта й супутні нафтові гази, кам’яне вугілля, деревина.

?

Які речовини називають органічними?
Чому органічну хімію виділили в окремий розділ хімії?
Поясніть умовність терміну «органічна хімія».
Назвіть елементи-органогени.
Чим неорганічні речовини відрізняються від органічних?
Чи можна провести чітку межу між органічними й неорганічними речовинами? Якщо ні, то чому?
Які були погляди віталістів на добування органічних речовин?
Яку сировину використовують для синтезу органічних сполук?
Яких сполук більше, природних чи синтетичних?

Завдання для самоконтролю

■

237. Визначте молярну масу газу, якщо його густина при н. у. 1,25 г/л.

238. Визначте молярну масу газу, який об’ємом 5,6 л важить 11 г.

239. Визначте молярну масу газу, якщо:
а) його густина за воднем 22;
б) його густина за повітрям 2.

240. Обчисліть відносну густину етану, формула якого – С₂Н₆:
а) за воднем;
б) за повітрям.

▲

●

241. Яка валентність Карбону в органічних речовинах:
а) один;
б) два;
в) чотири?

242. Органічні речовини це:
а) речовини тваринних організмів;
б) речовини рослинних організмів; в) сполуки Карбону.

243. Назвіть природні органічні сполуки:
а) крохмаль;
б) пластмаса;
в) шерсть.

244. Розгляньте предмети навколо вас. Які з них виготовлені з органічних речовин?

●●

245. Яка будова атомів Карбону і Гідрогену? Складіть електронну формулу їх атомів. Яка валентність цих атомів у нормальному й збудженому станах?

●●●

246. Обчисліть масові частки Карбону та Гідрогену в метані, формула якого – СН₄.

247. Обчисліть масу пропану С₃Н₈ об’ємом 5 л.

248. Деякий об’єм метану має масу 5 г. Обчисліть масу такого ж об’єму пропану.

Для допитливих

Історія розвитку органічної хімії

До XVIII століття існувало віталістичне вчення (лат. vis vitalis – «життєва сила»), згідно з яким органічні речовини утворюються під впливом «життєвої сили», тому синтезувати їх неможливо. Це гальмувало розвиток органічної хімії. Органічна хімія виділилася у самостійну науку лише на початку ХІХ століття. Цьому сприяло відкриття та дослідження великої кількості органічних речовин, головним чином тих, які виділяли з рослин та організмів тварин. У першій половині ХІХ століття органічні речовини були вперше добуті синтетичним шляхом.

Ф. Велер (1800 – 1882 р. р.), німецький учений. Добув щавлеву кислоту. Працюючи з ціановокислим амонієм, випадково добув сечовину (1828 р.).

М. Фарадей (1791 – 1867 р. р.), англійський учений. Виділив бензин із світильного газу, пізніше відкрив бутилен.

М. Зінін (1812 – 1880 р. р.), російський учений. Синтезував анілін (1832 р.).

Е. Мітчерліх, німецький хімік. Відкрив реакцію нітрування ароматичних сполук.

Г. Кольбе (1818 – 1887 р. р.), німецький хімік та Е. Франкланд (1818 – 1889 р. р.), англійський хімік синтезували оцтову кислоту.

П. Бертло (1827 – 1907 р. р.) французький хімік. Добув жироподібну речовину (1854р.), гідратацією етилену добув етанол (1854 р.), добув бензен, фенол, нафталін (1851 р.), синтезував мурашину кислоту (1862 р.), добув ароматичні вуглеводні на основі ацетилену (1866 р.).

Д. І. Менделєєв (1834 – 1907 р. р.) російський вчений. Написав перший російський підручник з органічної хімії.

В. В. Марковніков (1838 – 1904 р. р.) російський хімік. Відкрив закономірність приєднання речовин до ненасичених вуглеводнів (1869 р.), досліджував склад нафти (1880 р.), відкрив циклопарафіни (1883 р.).

С. В. Лебедєв (1874 – 1934 р. р.) російський хімік. Добув синтетичний каучук (1928 р.).

М. Д. Зелінський (1861 – 1953 р. р.) російський хімік-органік. Займався питаннями нафти, синтезував ряд амінокислот, вивчав процес гідролізу білків.

О. В. Кірсанов (1902 – 1992 р. р.) український хімік-органік. Добув ряд пестицидів.

Андрій Іванович Кіпріанов (1896 – 1972 р. р.), український хімік-органік, академік АН України. Синтезував цілий ряд барвників. Здійснив синтез природного антибіотика йодиніну.

Органічна хімія відіграє важливу роль у житті й практичній діяльності людини. Вона подарувала людству величезну кількість речовин, яких не існуює у природі.