Orgaaninen kemia
Orgaaninen kemia tutkii kemiallisia yhdisteitä, jotka sisältävät hiiltä. Hiilellä on kyky muodostaa kemiallisia sidoksia monenlaisten kemiallisten alkuaineiden ja muiden hiiliatomien kanssa. Tämä mahdollistaa lähes rajattoman määrän yhdistelmiä, joita kutsutaan orgaanisiksi yhdisteiksi. Hiiliyhdisteiden aihetta kutsutaan orgaaniseksi kemiaksi, koska kaikki tunnetut eliöt eli elävät olennot koostuvat vedestä ja hiiliyhdisteistä. Orgaaniseen kemiaan kuuluu suurelta osin orgaanisten tuotteiden synteesi eli muodostaminen kemiallisessa reaktiossa käyttäen erilaisia reaktioaineita ja reagensseja eli reaktiossa käytettyjä aineita. Orgaanisen kemian käsitteitä ja periaatteita laajennetaan useilla kemian eri osa-alueilla, kuten biokemiassa, mikrobiologiassa ja lääketieteessä.
Historia
Termi orgaaninen on peräisin Jons Jacob Berzeliukselta, 1800-luvun ruotsalaiselta tiedemieheltä, joka käytti termiä viittaamaan elävissä olentoissa esiintyviin aineisiin. Berzeliuksen aikana elinvoimateoria oli suosittu. Tämän teorian mukaan elinvoimaa tarvittiin orgaanisten yhdisteiden tuottamiseen, joita esiintyy vain elävissä olennoissa. Elinvoimateoria alkoi menettää kannatustaan Friedrich Wöhlerin vuonna 1828 tekemän kokeen jälkeen. Hänen työnsä osoitti, että orgaaninen yhdiste, urea, voitiin luoda ammoniumsyanaatista, epäorgaanisesta yhdisteestä.
Hiilivedyt
Hiilivetyjen tutkimus on hyvin suuri osa orgaanista kemiaa. Hiilivedyt ovat molekyylejä, jotka sisältävät vain hiiltä ja vetyä ketjuina. Hiilivedyt voidaan luokitella kahteen luokkaan sen perusteella, onko niissä bentseenirengasta, joka on ympyränmuotoinen hiilivety. Alifaattiset hiilivedyt eivät sisällä bentseenirengasta ja aromaattiset hiilivedyt sisältävät.
Reaktiot
Orgaanisen kemian reaktioita tapahtuu, koska elektronit eivät jakaudu tasaisesti kemiallisessa sidoksessa. Jotkin atomit tai molekyylit, kuten happi, typpi ja negatiivisesti varautuneet anionit, ovat nukleofiilisiä, koska niillä on ylimääräisiä elektroneja ja ne haluavat olla positiivisten varausten ympärillä. Toiset, kuten H+ ja muut positiivisesti varautuneet kationit, ovat elektrofiilisiä ja haluavat olla negatiivisten varausten ympärillä. Kun orgaanisella molekyylillä on positiivinen varaus, sitä kutsutaan karbokationiksi. Se on myös elektrofiili. Kun nukleofiilit ja elektrofiilit sekoittuvat, voi tapahtua reaktio.
Yleiset reaktiomekanismit
Reaktiomekanismi on sarja pienempiä reaktioita, jotka muodostavat kokonaisreaktion. Kaksi perusmekanismityyppiä ovat substituutio- ja eliminaatioreaktiot. Ne ovat erittäin tärkeitä orgaanisen kemian mekanismeja tutkittaessa, koska monet monimutkaisemmat mekanismit käyttävät niitä.
Substituutioreaktiot (NS1 &N S2)
Nukleofiilinen substituutio tapahtuu, kun atomi tai atomiryhmä irtoaa orgaanisesta molekyylistä ja korvataan toisella. Jos poistuminen ja lisääminen tapahtuvat samanaikaisesti, sitä kutsutaan NS2-reaktioksi. Jos lähtevä ryhmä irtoaa orgaanisesta molekyylistä ja muodostaa karbokationin ennen substituutiota, sitä kutsutaan NS1-reaktioksi.
Eliminaatioreaktiot (E1 ja E2)
Eliminaatio tapahtuu, kun vahva happo irrottaa kaksi ryhmää orgaanisesta molekyylistä ja syntyvät varaukset muodostavat kaksoissidoksen. Yleensä toinen ryhmistä on nukleofiili ja toinen vetyatomi. Jos molemmat ryhmät irtoavat samanaikaisesti, sitä kutsutaan E2-reaktioksi. Jos toinen ryhmä irrotetaan ensin ja muodostaa karbokationin ennen toisen ryhmän poistamista, sitä kutsutaan E1-reaktioksi.
Stereokemia
Stereokemia tutkii molekyylejä avaruudessa. Se tutkii molekyylien sisällä olevien atomien sijoittumista avaruudessa toisiinsa nähden ja sitä, miten ne ovat vuorovaikutuksessa keskenään. Molekyylejä, joilla on sama kemiallinen koostumus, mutta jotka on järjestetty eri tavalla, kutsutaan isomeereiksi. Kuuluisa kemisti Louis Pasteur oli stereokemian varhainen tutkija.
Keskeinen osa sterokemian tutkimusta on kiraalisuus. Yksinkertaisesti sanottuna kiraliteetti tarkastelee kemiallisten molekyylien symmetriaa. Jos kohdetta ei voi asettaa päällekkäin sen peilikuvan kanssa, kyseessä on kiraalinen kohde. Jos se voi, sitä kutsutaan akiraaliseksi.
Spektroskopia
Spektroskopia on valoenergian ja aineen välisten vuorovaikutusten tutkimusta. Näemme värit, koska orgaaniset ja epäorgaaniset yhdisteet absorboivat energiaa. Kun kasvi tekee fotosynteesiä, se sitoo auringon energiaa, ja tämä on esimerkki energian ja orgaanisten yhdisteiden välisestä vuorovaikutuksesta.
Spektroskopiaa käytetään orgaanisten molekyylien tunnistamiseen tuntemattomista yhdisteistä. Spektroskopiaa on monenlaista, mutta orgaanisen kemian kannalta tärkeimpiä ovat infrapunaspektroskopia ja ydinmagneettisen resonanssin spektroskopia.
Muut verkkosivustot
- Orgaanisen kemian portaalisivusto
- Orgaanisen kemian apua!
- Orgaaninen kemia: An Introduction
- MIT.edu, OpenCourseWare: Orgaaninen kemia I.
- HaverFord.edu, Orgaanisen kemian luennot, videot ja tekstiä
- Journal of Organic Chemistry (tilaus vaaditaan) (Sisällysluettelo)
- Organic Letters (Pubs.ACS.org, sisällysluettelo)
- Thime-Connect.com, Synlett
- Thieme-Connect.com, Synteesi
- Organic-Chemistry.org, Orgaanisen kemian portaali - Uusimmat tiivistelmät ja (nimi)reaktiot
- Orgsyn.org, orgaanisen kemian synteesilehti
- Ochem4free.info, Orgaanisen kemian vertaisarvioidun verkkotekstin kotisivut
- CEM.MSU.edu, Orgaanisen kemian virtuaalinen oppikirja (Virtual Textbook of Organic Chemistry)
- Orgaanisen kemian resurssit maailmanlaajuisesti - Linkkien kokoelma
- Tyydyttymättömät hiilivedyt - alkeenit tai olefiinit ,[Retrived link date=August 2019]
- Organic.RogerFrost.com, Roger Frost's Organic Chemistry - mekanismeja ja animaatioita opetukseen ja oppimiseen, tyypillisesti 15-19-vuotiaille.
- ChemHelper.com, Orgaanisen kemian apua
- Organic-Chemistry-Tutor.com, Orgaanisen kemian opettaja
- ACDlabs.com, Kemialliset ilmaisohjelmat
- Chemaxon.com, ChemAxonin kemialliset ilmaisohjelmat.
- AceOrganicChem.com,
- OrgChemInfo.8k.com, Orgaanisen kemian resurssien kokoelma
- Benzylene.com, Orgaanisen kemian reaktiot, mekanismit ja ongelmat.
- Beilstein-Journals.org, Beilstein Journal of Organic Chemistry (Avoin pääsy)
- Study-Organic-Chemistry.com, Resurssit menestykseen orgaanisessa kemiassa
| · v · t · e Kemia |
| Analyyttinen kemia - Biokemia - Bio-orgaaninen kemia - Bio-orgaaninen kemia - Biofysikaalinen kemia - Kemiallinen biologia - Kemiallinen fysiikka - Kemiallinen koulutus - Kemiallinen fysiikka - Kemiallinen koulutus - Laskennallinen kemia - Sähkökemia - Sähkökemia - Epäorgaaninen kemia - Materiaalitiede - Farmaseuttinen kemia - Orgaaninen kemia - Orgaaninen kemia - Orgaaninen kemia - Orgaaninen kemia - Orgaaninen kemia - Orgaaninen kemia - Orgaaninen kemia - Orgaaninen kemia - Fysikaalinen kemia - Fysikaalinen kemia - Fotokemia - Polymeerien kemia - Kiinteän olomuodon kemia - Suojahappokemia - Teoreettisen kemia - Lämmönkestävyystutkimukset - Märkäkemia - Vihreäkemia - Ydinvoima |
| Luettelo biomolekyyleistä - Luettelo epäorgaanisista yhdisteistä - Luettelo orgaanisista yhdisteistä - Jaksollinen järjestelmä |
| Viranomaisvalvonta |
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on orgaaninen kemia?
V: Orgaaninen kemia on hiiltä sisältävien kemiallisten yhdisteiden tutkimusta.
K: Mikä on hiilen merkitys orgaanisessa kemiassa?
V: Hiilellä on kyky muodostaa kemiallisia sidoksia monenlaisten kemiallisten alkuaineiden ja muiden hiiliatomien kanssa, mikä mahdollistaa lähes rajattoman määrän yhdistelmiä, joita kutsutaan orgaanisiksi yhdisteiksi.
K: Miksi hiiliyhdisteiden aihepiiriä kutsutaan orgaaniseksi kemiaksi?
V: Hiiliyhdisteiden aihetta kutsutaan orgaaniseksi kemiaksi, koska kaikki tunnetut organismit eli elävät olennot koostuvat vedestä ja hiiliyhdisteistä.
K: Mitä orgaaninen kemia suurelta osin sisältää?
V: Orgaaniseen kemiaan kuuluu suurelta osin orgaanisten tuotteiden synteesi eli muodostaminen kemiallisessa reaktiossa käyttäen erilaisia reaktioaineita ja reagensseja eli reaktiossa käytettyjä aineita.
K: Mitkä kemian osa-alueet laajentavat orgaanisen kemian käsitteitä ja periaatteita?
V: Useat kemian eri alat, kuten biokemia, mikrobiologia ja lääketiede, laajentavat orgaanisen kemian käsitteitä ja periaatteita.
K: Mitä tarkoittaa termi "orgaaniset tuotteet" orgaanisessa kemiassa?
V: Orgaanisessa kemiassa "orgaanisilla tuotteilla" tarkoitetaan yhdisteitä, jotka sisältävät hiiltä olennaisena osana ja jotka syntetisoidaan kemiallisten reaktioiden avulla.
K: Miksi orgaanisen kemian opiskelu on tärkeää?
V: Orgaanisen kemian tutkimus on tärkeää, koska sillä on käytännön sovelluksia eri aloilla, kuten lääketieteessä, maataloudessa ja materiaalitieteessä, ja se auttaa meitä ymmärtämään elämän monimutkaista kemiaa.
