ما هي المركبات العضوية؟

ما هي المركبات العضوية؟

كيف تم اكتشاف المركبات العضوية؟

تُرى المركبات العضوية في عدد من التنسيقات، بما في ذلك هياكل لويس ونماذج ملء الفراغ والصيغ الهيكلية، وليس من غير المألوف رؤية الهيدروجين كخطوط أو تركهم جميعًا معًا في صيغة هيكلية لجزيء عضوي. ومن المفهوم أنّها موجودة من أجل إكمال الروابط الأربعة التي توفرها ذرات الكربون، حيث تم اكتشاف المركبات العضوية بواسطة أطياف الكتلة.

إلى جانب ذلك فقد تشير النتائج التي تم الحصول عليها إلى أنّ جميع المستخلصات كانت قادرة على إجراء تحليل مباشر بعد الاستخراج دون أي مرحلة تنظيف. ومع ذلك، فإنّ شكل المركبات العضوية المستخرجة يعتمد على المذيب المستخدم، مما يشير إلى قدرتها المميزة على إذابة العديد من المركبات العضوية الصلبة الحيوية.

أمثلة على المركبات العضوية

كان يُعتقد في السابق أنّ الكيمياء العضوية تقتصر على دراسة المواد المنتجة كجزء من العمليات الطبيعية للكائنات الحية، ولكن كما اكتشف فريدريش ووهلر في أوائل القرن التاسع عشر، يمكن تصنيع المركبات العضوية من المعادن والمواد غير العضوية الأخرى في المختبر.

في الواقع، ركزت علوم الكيمياء والمواد الحديثة على الخصائص الرائعة لذرات الكربون لإنتاج المواد الكيميائية الاصطناعية والمبيدات ومجموعة من الأشياء الأخرى. تحتوي المركبات العضوية على الكربون، وترتبط دائمًا تقريبًا بكربون آخر أو هيدروجين.

في بعض الأحيان، ترتبط العناصر الأخرى، مثل الفوسفور والنيتروجين والأكسجين، أيضًا بالكربون، كما ان هناك عدد قليل من مركبات الكربون التي لا تعتبر جزيئات عضوية. وتشمل هذه ثاني أكسيد الكربون وأول أكسيد الكربون والسيانات والسيانيد وغيرها من المركبات الأيونية المحتوية على الكربون. ترتبط العناصر الأخرى، مثل الفوسفور والنيتروجين والأكسجين، أحيانًا بالكربون.

تشتمل الكحولات على مواد كيميائية مثل الإيثانول والأيزوبروبانول. يتم استخدامها كمطهرات والإيثانول عنصر أساسي في صناعة المشروبات. أخيرًا، تشتمل الأحماض الكربوكسيلية على مجموعة واسعة من المواد الكيميائية، بما في ذلك المستحضرات الصيدلانية. كما يُعد الأسبرين، أحد أقدم الأدوية التجارية، حيث إنه يحتوي على حمض الكربوكسيل.

تصنيف المركبات العضوية

• مركبات لا حلقية أو مفتوحة السلسلة:تُعرف هذه المركبات أيضًا باسم المركبات الأليفاتية، ولها سلاسل متفرعة أو مستقيمة.

• مركبات حلقية أو مغلقة السلسلة أو الحلقة: هذه مركبات حلقية تحتوي على ذرات كربون متصلة ببعضها البعض في حلقة (حلقة متجانسة). عند وجود ذرات غير الكربون أيضًا، يطلق عليها اسم حلقة غير متجانسة.

• المركبات العطرية: إنّها نوع خاص من المركبات التي تحتوي على البنزين والمركبات الأخرى ذات الصلة بالحلقة. على غرار (alicyclic)، حيث يمكن أن يكون لديهم أيضًا ذرات غير متجانسة في الحلقة. تسمى هذه المركبات المركبات العطرية الحلقية غير المتجانسة. بعض الأمثلة هي كالتالي: المركبات العطرية البنزينية، المركبات العطرية غير البنزينية والمركبات العطرية الحلقية غير المتجانسة.

يمكن أيضًا تصنيف المركبات العضوية على أساس المجموعات الوظيفية إلى عائلات أو سلاسل متماثلة وهي:

•  المجموعة الوظيفية: يمكن تعريف المجموعة الوظيفية على أنّها ذرة أو مجموعة ذرات مرتبطة ببعضها البعض بطريقة معينة تكون مسؤولة عن الخصائص الكيميائية المميزة للمركبات العضوية. أمثلة عليها: مجموعة الهيدروكسيل – OH، مجموعة الألدهيد – CHO ومجموعة حمض الكربوكسيل – COOH. 2.

• سلسلة متجانسة: هي عبارة عن مجموعة أو سلسلة من المركبات العضوية التي يحتوي كل عضو فيها على نفس المجموعة الوظيفية المميزة ويختلف عن بعضها البعض بوحدة ثابتة تشكل سلسلة متجانسة، وبالتالي يُعرف أعضائها باسم متماثل. كما يمكن تمثيل أعضاء السلسلة المتماثلة بصيغة عامة وتختلف الأعضاء المتتالية عن بعضها البعض في الصيغة الجزيئية بوحدة CH2. وهناك عدد من السلاسل المتماثلة في الكيمياء العضوية مثل الألكانات والألكينات والألكاينات والهالوكانات والألكانول والأمينات.

ما هي استخدامات المركبات العضوية؟

تُستخدم الجزيئات العضوية في مجموعة متنوعة من الصناعات في المجتمع البشري، بما في ذلك الصناعات الغذائية والأدوية والوقود والبناء، على سبيل المثال لا الحصر. تحتوي الألكانات على مواد كيميائية مثل البروبان والأوكتان والميثان. يشيع استخدامها كزيوت لعناصر مثل البنزين في السيارة وزيت التدفئة / الطبخ في المنزل.

المركبات العضوية ضرورية لأنّها تحتوي على الكربون في جميع الكائنات الحية. إنّها المكونات الأساسية التي تحرك العالم في العديد من الدورات. على سبيل المثال، دورة الكربون التي تتضمن تبادل الكربون في عملية التمثيل الضوئي وتنفس الخلية بين النباتات والحيوانات.

المركبات المستخدمة كمنتجات طبية هي في الغالب مركبات عضوية، وتنقسم أحيانًا إلى مجموعات كبيرة من الجزيئات العضوية الصغيرة (على سبيل المثال، أتورفاستاتين، فلوتيكاسون ، كلوبيدوجريل) و “بيولوجيات” (إنفليكسيماب، إرثروبويتين ،أنسولين).

 كيف يتم التمييز ما إذا كان المركب عضويا؟

تكون المادة عضوية إذا كانت تحتوي على كربون مرتبط بذرات أخرى عن طريق التساهم، كما تحتوي الذرات الأخرى بشكل شائع على الهيدروجين والأكسجين أو النيتروجين. يتم حذف بعض مركبات الكربون بشكل تعسفي، بما في ذلك الأكاسيد البسيطة (مثل ثاني أكسيد الكربون) والسيانيدات (مثل KCN).

كما ان أبسط المركبات العضوية هي الهيدروكربونات التي تحتوي فقط على الهيدروجين والكربون، حيث تحتوي الألكانات فقط على روابط كربون-هيدروجين وكربون-كربون ، وتحتوي الألكينات على رابطة كربون-كربون مزدوجة واحدة على الأقل، وتحتوي الألكاينات على رابطة كربون-كربون ثلاثية أو أكثر. 

 عادةً ما توفر الخصائص الفيزيائية للمركبات العضوية ذات الأهمية الخصائص الكمية والنوعية. تتضمن المعلومات الكمية نقطة الانصهار ونقطة الغليان ومؤشر الانكسار. تشمل الخصائص النوعية الرائحة والمتانة والذوبان واللون.