Глава 21. Органическая химия (Organic Chemistry)¶
Рис. 21.1. Все органические соединения содержат углерод, и большинство из них образованы живыми организмами, хотя они возникают также в геологических и искусственных процессах. (credit left: modification of work by Jon Sullivan; credit left middle: modification of work by Deb Tremper; credit right middle: modification of work by «annszyp»/Wikimedia Commons; credit right: modification of work by George Shuklin)
Введение¶
Все живые существа на Земле построены преимущественно из соединений углерода. Распространённость углеродных соединений в живой природе породила выражение «жизнь на основе углерода»: иной жизни мы пока не знаем. Ранние химики выделяли вещества, получаемые из организмов (растений и животных), в особый класс материи, который, как они полагали, нельзя получить искусственным путём; такие вещества называли органическими соединениями. Согласно широко распространённой теории витализма, органические соединения образуются под действием особой «жизненной силы», присущей только живым организмам. Одним из тех, кто опроверг это положение, был немецкий химик Фридрих Вёлер (Friedrich Wöhler): в 1828 году он впервые синтезировал мочевину — компонент многих биологических жидкостей — из неживого материала. С тех пор стало ясно, что органические молекулы подчиняются тем же законам природы, что и неорганические вещества, и в категорию органических соединений сегодня входят и природные, и синтетические углеродсодержащие вещества. Некоторые соединения углерода — например, карбонаты, цианиды и простые оксиды (\(\ce{CO}\) и \(\ce{CO2}\)) — к органическим не относят. Единого общепринятого определения пока нет, однако большинство химиков согласны, что отличительная черта органических молекул — наличие углерода как главного элемента, связанного с водородом и другими атомами углерода.
В наши дни органические соединения — ключевые компоненты пластмасс, моющих средств, духов, подсластителей, тканей, лекарств и многих других веществ повседневного использования. Их практическая ценность делает органическую химию важной дисциплиной в составе общей химии. В этой главе мы обсудим, почему элемент углерод даёт такое огромное число и разнообразие соединений, как эти соединения классифицируют и какую роль они играют в типичных биологических и промышленных контекстах.