Класифікація речовин
Найпростіша класифікація полягає в тому, що всі відомі речовини ділять на:
- Неорганічні; Органічні.
До органічних речовин відносять вуглеводні і їх похідні. Всі інші речовини – неорганічні.
Класифікація неорганічних речовин
Неорганічні речовини за складом ділять на прості і складні.
Прості речовини складаються з атомів одного хімічного елемента і підрозділяються на метали, неметали, благородні гази. Складні речовини складаються з атомів різних елементів, хімічно пов’язаних один з одним.
Складні неорганічні речовини за складом і властивостями розподіляють за такими найважливішими класами: оксиди, підстави, кислоти, амфотерні гідроксиди, солі.
Оксиди – це складні речовини, що складаються з двох хімічних елементів, один з яких – кисень зі ступенем окислення (-2).
Загальна формула оксидів: ЕmОn, де m – число атомів елемента Е, а n – число атомів кисню. Оксиди, в свою чергу, класифікують на солетворні і несолетворні. Солетвовні діляться на основні, амфотерні, кислотні, яким відповідають підстави, амфотерні гідроксиди, кислоти відповідно.
Підстави – це складні речовини, що складаються з атомів металу і однієї або декількох гідроксогруп (ОН).
Основи діляться на:
- Розчинні (луги); Нерозчинні.
Кислоти – це складні речовини, що складаються з атомів водню, здатних заміщатися на атоми металу, і кислотних залишків.
Загальна формула кислот: НхАс, де Ас – кислотний залишок (від англійського “acid” – кислота), х – число атомів водню, що дорівнює заряду іона кислотного залишку.
Амфотерні гідроксиди – це складні речовини, які проявляють і властивості кислот, і властивості підстав. Тому формули амфотерних гідроксидів можна записувати і в формі кислот, і в формі підстав.
Солі – це складні речовини, що складаються з катіонів металу і аніонів кислотних залишків.
Таке визначення відноситься до середніх солей.
Середні солі – це продукти повного заміщення атомів водню в молекулі кислоти атомами металу або повного заміщення гідроксогрупп в молекулі підстави кислотними залишками.
- Кислі солі – це продукти неповного заміщення атомів водню в молекулах багатосновних кислот атомами металу. Основні солі – це продукти неповного заміщення гідроксогруп в багатокислотних підставах кислотними залишками.
Крім середніх, кислих, основних солей ви зустрічалися з солями більш складної будови.
Класифікація органічних речовин
Сполуки, що складаються тільки з атомів водню і вуглецю, називають вуглеводнями.
Залежно від будови вуглецевого ланцюга органічні сполуки поділяють на з’єднання з відкритим ланцюгом – ациклічні (аліфатичні) і циклічні – з замкнутим ланцюгом атомів.
Циклічні діляться на дві групи: карбоциклічні з’єднання і гетероциклічні.
Класифікація речовин
Карбоціклічні з’єднання, в свою чергу, включають два ряди сполук:
- Аліциклічні; Ароматичні.
Ароматичні сполуки в основі будови молекул мають плоскі цикли, що містять вуглець, з особливою замкнутою системою р-олсктронів. Утворюють загальну я-систему (єдину п-електронну хмару).
Ароматичність характерна і для багатьох гетероциклічних сполук.
Як ациклічні (аліфатичні), так і циклічні вуглеводні можуть містити кратні (подвійні або потрійні) зв’язки. Такі вуглеводні називаються неграничні (ненасичені), на відміну від граничних (насичених), що містять тільки одинарні зв’язки.
Граничні аліфатичні вуглеводні називають алканами, вони мають загальну формулу СnН2n + 2, де n – число атомів вуглецю. Стара їх назва часто вживається і в даний час – парафіни:
Ненасичені аліфатичні вуглеводні з одним потрійним зв’язком називають алкінами. Їх загальна формула СnН2n – 2
Граничні аліциклічні вуглеводні – циклоалкани, їх загальна формула СnН2n:
Особлива група вуглеводнів, ароматичних (із замкнутою загальною п-електроною системою), вам відома загальною формулою СnН2n – 6.
Ми розглянули класифікацію вуглеводнів. Але якщо в них молекулах одне або більше число атомів водню замінити на інші атоми або групи атомів (галогени, гідроксильні групи, аміногрупи та ін.), утворюються похідні вуглеводнів: галогенопохідні, киснепохідні і інші органічні сполуки.
Ви, звичайно, пам’ятаєте, що ті атоми або групи атомів, які визначають найхарактерніші риси цього класу речовин, називаються функціональними групами.
Вуглеводні та їх похідні з однією і тією ж функціональною групою утворюють гомологічні ряди.
Гомологічним рядом називають ряд з’єднань, що належать до одного класу (гомологів), але відрізняються один від одного за складом на ціле число груп – СН2- (гомологічна різниця), що мають подібну будову і, отже, подібні хімічні властивості.
Подібність хімічних властивостей гомологів значно спрощує вивчення органічних сполук.
Галогенопохідні вуглеводні можна розглядати як продукти заміщення у вуглеводнях одного або декількох атомів водню атомами галогенів. Відповідно до цього можуть існувати граничні і ненасичені моно-, чи-, три – (в загальному випадку полі-) галогенопохідні.
Загальна формула ноногалогенопохідних граничних вуглеводнів:
R – Г.
До кисневмісних органічних речовин відносять спирти, феноли, альдегіди, кетони, карбонові кислоти, прості і складні ефіри.
Спирти – похідні вуглеводнів, в яких один або кілька атомів водню заміщені на гідроксильні групи.
Спирти називають одноатомними, якщо вони мають одну гідроксильну групу, і граничними, якщо вони – похідні алканів.
Загальна формула граничних одноатомних спиртів:
К-ОН.
Феноли – похідні ароматичних вуглеводнів (ряду бензолу), в якому один або декілька атомів водню в бензольному кільці заміщені на гідроксильні групи.
Альдегіди і кетони – похідні вуглеводнів, що містять карбонільну групу атомів (карбоніл).
В молекулах альдегідів один зв’язок карбонила йде на з’єднання з атомом водню, інший – з вуглеводневим радикалом.
У разі кетонів карбонильная група пов’язана з двома (в загальному випадку різними) радикалами, загальна формула кетонів:
Прості ефіри являють собою органічні речовини, що містять два вуглеводневих радикала, з’єднані атомом кисню:
R = О-R або R-О-R2
Радикали можуть бути однаковими або різними. Склад простих ефірів виражається формулою:
СnН2N + 2O.
Складні ефіри – з’єднання, утворені заміщенням атома водню карбоксильної групи в карбонових кислотах на вуглеводневий радикал.
- Нітросполуки – похідні вуглеводнів, в яких один або кілька атомів водню заміщені на нітрогрупу – NО2. Аміни – з’єднання, які розглядають як похідні аміаку, в якому атоми водню заміщені на вуглеводневі радикали.
Залежно від природи радикала аміни можуть бути аліфатичними. Залежно від числа заміщених на радикали атомів водню розрізняють первинні аміни, вторинні, третинні.
В окремому випадку у вторинних, а також теоретичних амінів радикали можуть бути і однаковими.
Первинні аміни можна також розглядати як похідні вуглеводнів (алканів), в яких один атом водню заміщений на аміногрупу.
Амінокислоти містять дві функціональні групи, з’єднані з вуглеводневим радикалом, – аміногрупу – NH2 і карбоксил – ССОН.
Відомі й інші важливі органічні сполуки, які мають кілька різних або однакових функціональних груп, довгі лінійні ланцюги, пов’язані з бензоловими кільцями. У таких випадках суворе визначення приналежності речовини до якогось певного класу неможливо. Ці сполуки часто виділяють в специфічні групи речовин: вуглеводи, білки, нуклеїнові кислоти, антибіотики, алкалоїди та ін.
В даний час відомо також багато з’єднань, які можна віднести і до органічних, і до неорганічних. Їх називають елементоорганічними сполуками.
Деякі з них можна розглядати як похідні вуглеводнів.
Аналізуючи світ органічних речовин, ви згадайте, що існують сполуки, які мають однакову молекулярну формулу, яка має склад речовин. І звичайно, згадайте дуже важливе поняття хімії – ізомерію.
Явище ізомерії полягає в тому, що можуть існувати кілька різних за властивостями речовин, які мають однаковий склад молекул, але різну будову. Ці речовини називають ізомерами.
Питання для самоперевірки
- Назвіть загальні класи неорганічних і органічних сполук; Напишіть структурні формули ізомерів складу С4Н10О. Дайте їм назви. Назвіть класи речовин, до яких вони належать. Які ви знаєте речовини з подвійною функцією? Приведіть приклади таких речовин і підтвердіть таку подвійність властивостей рівняннями реакцій; Визначте щільність за воднем газової суміші, що складається з 12 л етану і 3 л етилену; Виведіть молекулярну формулу речовини, що містить 58,5% вуглецю. 4.1% водню, 11.4% азоту і 26% кисню. Відносна молекулярна маса цієї речовини дорівнює 123.
(2 votes, average: 3.00 out of 5)