Ταξινόμηση Οργανικών Ενώσεων

Μπορούν να οριστούν ως οποιοσδήποτε τύπος χημικής ένωσης στην οποία ένα ή περισσότερα άτομα άνθρακα, τα οποία μπορεί να είναι είτε ένα είτε περισσότερα από ένα, συνδέονται ομοιοπολικά με τα άτομα των άλλων στοιχείων. Για να το θέσω απλά, οργανικές ενώσεις είναι οποιεσδήποτε χημικές ενώσεις που περιέχουν άνθρακα. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι κάθε ένωση που περιέχει άνθρακα μπορεί να ταξινομηθεί ως οργανική, για παράδειγμα, τα κυανιούχα, τα ανθρακικά και τα καρβίδια δεν ταξινομούνται ως οργανικά.

Το μεθάνιο είναι η πιο βασική οργανική ένωση και χρησιμεύει ως καλό παράδειγμα του πόσο απλές μπορεί να είναι οι οργανικές ενώσεις. Οι οργανικές ενώσεις περιλαμβάνουν κυκλοεξάνιο, αιθάνιο, αιθάνιο και αιθανικούς αιθέρες, για να αναφέρουμε μερικά παραδείγματα.

Ταξινόμηση Οργανικών Ενώσεων

Οι οργανικές ενώσεις μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες με βάση τη δομή τους. Ως σημείο εκκίνησης, θα συζητήσουμε τις οργανικές ενώσεις που βασίζονται στη «Δομή» και στη συνέχεια θα προχωρήσουμε στη συζήτηση των οργανικών ενώσεων που βασίζονται στη «Λειτουργία». Θα εξετάσουμε τώρα κάθε μία από αυτές τις ταξινομήσεις οργανικών ενώσεων με περισσότερες λεπτομέρειες.

• Ταξινόμηση με βάση τη δομή

Ας δούμε την ταξινόμηση των οργανικών ενώσεων με βάση τη δομή.

• Ακυκλικές ή ανοιχτής αλυσίδας ενώσεις

• Ενώσεις κυκλικής ή κλειστής αλυσίδας

• Ακυκλικές ή ανοιχτής αλυσίδας ενώσεις

Οι ακυκλικές ενώσεις είναι διαμετρικά αντίθετες με τις κυκλικές ενώσεις στο ότι τα μόριά τους δεν σχηματίζουν κανενός είδους δομή δακτυλίου. Επειδή έχουν γραμμική δομή, αναφέρονται ως ενώσεις ανοιχτής αλυσίδας. Οι άκυκλες αλειφατικές ενώσεις και τα αλκάνια είναι δύο από τα πιο σημαντικά παραδείγματα αυτών των ενώσεων. Οι ενώσεις ευθείας αλυσίδας και οι ενώσεις διακλαδισμένης αλυσίδας είναι δύο τύποι ενώσεων ανοιχτής αλυσίδας που μπορούν να γίνουν κατανοητοί. Οι ενώσεις ευθείας αλυσίδας δεν περιέχουν πλευρικές αλυσίδες, ενώ τα άτομα των ενώσεων διακλαδισμένης αλυσίδας περιέχουν την ευθεία αλυσίδα καθώς και μία ή περισσότερες πλευρικές αλυσίδες που συνδέονται με την ευθεία αλυσίδα.

• Κυκλικές ή κλειστής αλυσίδας ενώσεις

Σε σύγκριση με τις κυκλικές ενώσεις, οι ακυκλικές ενώσεις είναι διαμετρικά αντίθετες στο ότι τα μόριά τους δεν σχηματίζουν κανενός είδους δομή δακτυλίου. Σε αναγνώριση της γραμμικής τους δομής, οι ενώσεις ανοιχτής αλυσίδας χρησιμοποιούνται συχνά για να περιγράψουν αυτές τις ουσίες. Δύο από τα πιο αξιοσημείωτα παραδείγματα αυτών των ενώσεων είναι οι ακυκλικές αλειφατικές ενώσεις και τα αλκάνια, τα οποία βρίσκονται και τα δύο σε υψηλές συγκεντρώσεις στη φύση. Είναι δυνατόν να κατανοήσουμε δύο τύπους ενώσεων ανοιχτής αλυσίδας:ενώσεις ευθείας αλυσίδας και ενώσεις διακλαδισμένης αλυσίδας. Οι ενώσεις ευθείας αλυσίδας και οι ενώσεις διακλαδισμένης αλυσίδας είναι και οι δύο τύποι ενώσεων ανοικτής αλυσίδας. Οι ενώσεις με ευθείες αλυσίδες δεν περιέχουν πλευρικές αλυσίδες. Ωστόσο, τα άτομα των ενώσεων με διακλαδισμένες αλυσίδες περιέχουν μια ευθεία αλυσίδα καθώς και μία ή περισσότερες πλευρικές αλυσίδες που συνδέονται με την ευθεία αλυσίδα.

• Ετεροκυκλικές ενώσεις

Οι ετεροκυκλικές ενώσεις που περιέχουν ιστιδίνη είναι κυκλικές ενώσεις που περιέχουν μια δομή με έναν δακτύλιο στο κέντρο. Μπορούμε να κατανοήσουμε αυτές τις ενώσεις με έναν πολύ απλό ορισμό:είναι παρόμοιες με οποιονδήποτε άλλο κυρίαρχο κλάδο οργανικών ενώσεων όπου δύο ή περισσότερα άτομα ενώνονται σε σχήμα δακτυλίου στα μόριά τους, όπως συμβαίνει με κάθε άλλο κυρίαρχο κλάδο οργανικών ενώσεων. Παρά το γεγονός ότι περιέχουν άτομα άνθρακα, πρέπει να σημειωθεί ότι περιέχουν επίσης τουλάχιστον ένα άτομο άλλου στοιχείου. Οι συνθετικές βαφές, τα νουκλεϊκά οξέα και η πλειονότητα των φαρμακευτικών προϊόντων είναι όλα παραδείγματα αυτών των ενώσεων που χρησιμοποιούνται ευρέως.

• Ομοκυκλικές ενώσεις

Όταν πρόκειται για την οργανική χημεία, οι ομοκυκλικές ενώσεις είναι ο τύπος των κυκλικών ενώσεων που σχηματίζονται από τα άτομα, σε αντίθεση με τις ετεροκυκλικές ενώσεις, οι οποίες σχηματίζονται από τη δομή δακτυλίου της ένωσης. Αυτή η δομή δακτυλίου αποτελείται από τα ίδια άτομα στοιχείων με την προηγούμενη, και το εν λόγω στοιχείο είναι ο άνθρακας. Οι καρβοκυκλικές ενώσεις είναι αυτές που αναφέρονται ως. Δεν μπορεί να υπάρχει άλλο στοιχείο σε αυτή την ένωση εκτός από τον άνθρακα. Αν και, στην ανόργανη χημεία, οι ομοκυκλικές ενώσεις έχουν δομές δακτυλίου που έχουν σχηματιστεί από άτομα διαφορετικών στοιχείων όπως το βόριο, το θείο, ο φώσφορος και ούτω καθεξής, στην οργανική χημεία, οι ομοκυκλικές ενώσεις δεν έχουν δομές δακτυλίου. Μεταξύ των καλύτερων παραδειγμάτων αυτής της ένωσης είναι το ναφθαλίνιο, το τετρακένιο, το βενζόλιο και άλλες σχετικές ενώσεις.

Ετεροκυκλικές ενώσεις

Οι ετεροκυκλικές ενώσεις χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες, οι οποίες ονομάζονται Αλικυκλικές ετεροκυκλικές ενώσεις και Αρωματικές ετεροκυκλικές ενώσεις. Τώρα, θα συζητήσουμε εν συντομία αυτές τις κατηγορίες.

Ταξινόμηση ετεροκυκλικών ενώσεων

• Αλικυκλικές Ετεροκυκλικές Ενώσεις

Οι δομές δακτυλίου αυτών των ενώσεων περιέχουν ένα ή περισσότερα ετεροάτομα, ανάλογα με την ένωση. Το τετραϋδροθειοφαίνιο, το τετραϋδροφουράνιο και άλλες παρόμοιες ενώσεις χρησιμεύουν ως καλά παραδείγματα για το πώς μπορούμε να κατανοήσουμε αυτές τις ενώσεις.

• Αρωματικές Ετεροκυκλικές Ενώσεις

Αυτές οι ενώσεις ορίζονται εύκολα με μια απλή κατανόηση της χημείας τους. Σε αντίθεση με τις αλεικυκλικές ετεροκυκλικές ενώσεις, τα μόρια αυτών των ενώσεων περιέχουν ένα ή περισσότερα ετεροάτομα, ανάλογα με τον τύπο της ένωσης. Το θειοφαίνιο, το φουράνιο και άλλες παρόμοιες ενώσεις είναι παραδείγματα αυτών των ενώσεων.

• Ομοκυκλικές ή καρβοκυκλικές ενώσεις

Οι ενώσεις που έχουν ομοκυκλική ή καρβοκυκλική φύση μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες. Η πρώτη από αυτές τις ενώσεις αναφέρεται ως Αλικυκλική ένωση και η δεύτερη ως Αρωματική ένωση. Θα πάμε τώρα σε περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με αυτές τις ενώσεις.

Ταξινόμηση ομοκυκλικών ενώσεων

• Αλικυκλικές ενώσεις

Είναι μια αλεικυκλική ένωση όταν είναι και αλειφατική και κυκλική ταυτόχρονα. Αυτή η ένωση περιέχει έναν ή περισσότερους δακτυλίους αποκλειστικά άνθρακα, οι οποίοι μπορεί να είναι κορεσμένοι ή ακόρεστοι, ανάλογα με την ποσότητα άνθρακα που υπάρχει. Οι δεσμοί που υπάρχουν μεταξύ ατόμων σε ζεύγη μπορεί να είναι οποιοσδήποτε τύπος δεσμού, συμπεριλαμβανομένων απλών, διπλών και τριπλών δεσμών.

• Αρωματικές ενώσεις

Οι αρωματικές ενώσεις είναι κυκλικές ενώσεις που είναι ακόρεστες, σε αντίθεση με τις αλεικυκλικές ενώσεις, οι οποίες μπορεί να είναι είτε κορεσμένες είτε ακόρεστες. Οι αλεικυκλικές ενώσεις μπορούν να ταξινομηθούν είτε ως κορεσμένες είτε ως ακόρεστες. Οι αρωματικές ενώσεις, γνωστές και ως αρένες, είναι ένας τύπος οργανικής ένωσης. Όπως υποδηλώνει το ελληνικό τους όνομα «άρωμα», έχουν ευχάριστη μυρωδιά, γι' αυτό και είναι τόσο δημοφιλή. Κάθε μία από αυτές τις ενώσεις διακρίνεται από την παρουσία ενός ή περισσότερων του ενός επίπεδων δακτυλίων ατόμων που συνδέονται μεταξύ τους με ομοιοπολικούς δεσμούς δύο διαφορετικών τύπων. Το βενζόλιο και το τολουόλιο είναι μόνο μερικά παραδείγματα αυτών των ενώσεων.

Ταξινόμηση Αρωματικών Ενώσεων

Λόγω της εξαιρετικής σταθερότητάς τους, οι αρωματικές ενώσεις αναφέρονται ως αρωματικές ενώσεις, οι οποίες ασχολούνται κυρίως με την οσμή. Θα συζητήσουμε τώρα την ταξινόμηση αυτών των ενώσεων, οι οποίες χωρίζονται σε δύο ομάδες:Βενζενοειδείς Αρωματικές Ενώσεις και Μη Βενζενοειδείς Αρωματικές Ενώσεις. Θα τις εξετάσουμε με περισσότερες λεπτομέρειες αργότερα.

• Βενζενοειδείς αρωματικές ενώσεις

Αυτές οι αρωματικές ενώσεις προέρχονται κυρίως από τη χημική ένωση βενζόλιο. Η παρουσία ενός ή περισσότερων του ενός απομονωμένων ή συντηγμένων δακτυλίων βενζολίου και των παραγώγων τους στη δομή αυτών των ενώσεων τους διακρίνει από άλλες ενώσεις του ίδιου τύπου. Σύμφωνα με τον αριθμό των δακτυλίων βενζολίου που συντήκονται μεταξύ τους στη δομή, αυτές οι ενώσεις μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες:μονοκυκλικούς, δικυκλικούς και τρικυκλικούς δακτυλίους βενζολίου. Όταν υπάρχουν δύο ή περισσότεροι δακτύλιοι στη δομή μιας δικυκλικής ή τρικυκλικής ένωσης, λέγεται ότι είναι τρικυκλική ή δικυκλική. Το φαινανθρένιο, το ναφθαλίνιο και το ανθρακένιο είναι μερικές μόνο από τις ενώσεις που εμπίπτουν σε αυτήν την κατηγορία. Επιπλέον, μερικές από αυτές τις ενώσεις απεικονίζονται στην επόμενη ενότητα.

• Μη βενζινοειδείς αρωματικές ενώσεις

Αντί για δακτυλίους βενζολίου, αυτές οι αρωματικές ενώσεις αποτελούνται από άλλες ακόρεστες δομές δακτυλίου. Αυτές οι αρωματικές ενώσεις έχουν υψηλό βαθμό χημικής σταθερότητας. Το Tropolone και το Azulene είναι μόνο μερικά παραδείγματα αυτών των ενώσεων.

Ταξινόμηση με βάση τις λειτουργικές ομάδες

Σύμφωνα με έναν ορισμό, η «λειτουργική ομαδοποίηση» μπορεί να οριστεί ως η διαδικασία με την οποία ένα μόριο αποκτά τις χαρακτηριστικές χημικές του ιδιότητες από ένα ή μια ομάδα ατόμων που υπάρχουν στο μόριο. Για να κατανοήσουμε γιατί πρέπει να ταξινομήσουμε τις οργανικές ενώσεις με βάση τις λειτουργικές ομάδες, πρέπει πρώτα να καταλάβουμε τι είναι. Η απάντηση είναι πολύ απλή γιατί κατηγοριοποιεί τη χημική συμπεριφορά μιας οργανικής ένωσης σε διαφορετικές ομάδες. Πρέπει να αναγνωρίσουμε ότι η φύση των λειτουργικών ομάδων έχει αντίκτυπο στις αντιδράσεις των ενώσεων, καθώς και, σε μικρότερο βαθμό, στις φυσικές ιδιότητες αυτών των ενώσεων.

Υπάρχουν πολυάριθμες οργανικές αντιδράσεις που περιλαμβάνουν τον μετασχηματισμό λειτουργικών ομάδων και δεν έχουν καμία επίδραση στα υπόλοιπα μόρια του συστήματος αντίδρασης. Είναι αδύνατο να παραθέσουμε όλα τα παραδείγματα των λειτουργικών ομάδων, αλλά μερικά παραδείγματα περιλαμβάνουν την ομάδα καρβοξυλικού οξέος (-COOH), την ομάδα υδροξυλίου (-ΟΗ) και την ομάδα αλδεΰδης (-CHO).

Συμπέρασμα:

Οι αλκοόλες είναι χημικές ουσίες που περιλαμβάνουν ουσίες όπως η αιθανόλη και η ισοπροπανόλη. Οι αντισηπτικές τους ιδιότητες τα καθιστούν χρήσιμα στον ιατρικό τομέα και η αιθανόλη είναι βασικό συστατικό στη βιομηχανία ποτών. Τα καρβοξυλικά οξέα χρησιμοποιούνται σε μια ποικιλία χημικών ουσιών, συμπεριλαμβανομένων των φαρμακευτικών. Το καρβοξυλικό οξύ βρίσκεται στην ασπιρίνη, η οποία είναι ένα από τα παλαιότερα εμπορικά φάρμακα στον κόσμο.

Ωστόσο, παρά το γεγονός ότι υπάρχουν εκατομμύρια διαφορετικές οργανικές ενώσεις, υπάρχει ένα αρκετά απλό σχέδιο ταξινόμησης για αυτές τις ενώσεις, καθώς και μια καθιερωμένη μέθοδος για την ονομασία ακόμη και των πιο πολύπλοκων οργανικών ενώσεων. Ως αποτέλεσμα, θα μπορείτε να διακρίνετε τις οργανικές ενώσεις και τις ταξινομήσεις τους, καθώς και να αναφέρετε μερικές από τις πιο κοινές από αυτές τις ενώσεις, αφού ολοκληρώσετε αυτήν την ενότητα.