Chimie organică - Hidrocarburi

Compuși organici — Credit stânga: modificarea lucrării lui Jon Sullivan; stânga mijloc: modificarea lucrării lui Deb Tremper; dreapta mijloc: modificarea lucrării lui „annszyp”/Wikimedia Commons; dreapta: modificarea lucrării lui George Shuklin

(Toți compușii organici conțin carbon și majoritatea sunt formați din viețuitoare, deși sunt formați și prin procese geologice și artificiale.)

Toate ființele vii de pe pământ sunt formate în mare parte din compuși de carbon. Prevalența compușilor de carbon în ființele vii a dus la epitetul de viață „pe bază de carbon”. Adevărul este că nu cunoaștem alt fel de viață. Chimiștii timpurii considerau substanțele izolate din organisme (plante și animale) ca pe un tip diferit de materie care nu putea fi sintetizată artificial, iar aceste substanțe erau astfel cunoscute drept compuși organici. Credința larg răspândită numită vitalism susținea că compușii organici au fost formați de o forță vitală prezentă numai în organismele vii. Chimistul german Friedrich Wohler a fost unul dintre primii chimiști care a respins acest aspect al vitalismului, când, în 1828, a raportat sinteza ureei, o componentă a multor fluide corporale, din materiale nevii. De atunci, s-a recunoscut că moleculele organice respectă aceleași legi naturale ca și substanțele anorganice, iar categoria compușilor organici a evoluat pentru a include atât compuși naturali, cât și compuși sintetici care conțin carbon. Unii compuși care conțin carbon nu sunt clasificați ca organici, de exemplu, carbonați și cianuri și oxizi simpli, cum ar fi CO și CO₂. Deși o singură definiție precisă nu a fost încă identificată de comunitatea de chimie, majoritatea sunt de acord că o trăsătură definitorie a moleculelor organice este prezența carbonului ca element principal, legat de hidrogen și alți atomi de carbon.

Astăzi, compușii organici sunt componente cheie ale materialelor plastice, săpunurilor, parfumurilor, îndulcitorilor, țesăturilor, produselor farmaceutice și multor alte substanțe pe care le folosim în fiecare zi. Valoarea pentru noi a compușilor organici asigură că chimia organică este o disciplină importantă în domeniul general al chimiei.

Cea mai mare bază de date (1) de compuși organici listează aproximativ 10 milioane de substanțe, care includ compuși proveniți din organismele vii și cei sintetizați de chimiști. Numărul de potențiali compuși organici a fost estimat (2) la 10⁶⁰ – un număr mare din punct de vedere astronomic. Existența atâtor molecule organice este o consecință a capacității atomilor de carbon de a forma până la patru legături puternice cu alți atomi de carbon, rezultând lanțuri și inele de multe dimensiuni, forme și complexități diferite.

Cei mai simpli compuși organici conțin doar elementele carbon și hidrogen și se numesc hidrocarburi. Chiar dacă sunt compuse din doar două tipuri de atomi, există o mare varietate de hidrocarburi, deoarece pot consta din lungimi diferite de lanțuri, lanțuri ramificate și inele de atomi de carbon sau combinații ale acestor structuri. În plus, hidrocarburile pot diferi în ceea ce privește tipurile de legături carbon-carbon prezente în moleculele lor. Multe hidrocarburi se găsesc în plante, animale și fosilele acestora; alte hidrocarburi au fost preparate în laborator. Folosim hidrocarburi în fiecare zi, în principal drept combustibili, cum ar fi gazul natural, acetilena, propanul, butanul și principalele componente ale benzinei, motorinei și păcurei. Materialele plastice cunoscute precum polietilena, polipropilena și polistirenul sunt, de asemenea, hidrocarburi. Putem distinge mai multe tipuri de hidrocarburi prin diferențele de legătură dintre atomii de carbon. Acest lucru duce la diferențe de geometrii și de hibridizare a orbitalilor de carbon.

Note

(1) This is the Beilstein database, now available through the Reaxys site (https://www.elsevier.com/en-au/products/reaxys).
(2) Peplow, Mark. “Organic Synthesis: The Robo-Chemist,” Nature 512 (2014): 20–2.