بحث معمق عن الكيمياء العضوية

المقدمة

الكربون بالغ الأهمية، حتى بلغ من أهميته أن أفرد لدراسته علم قائم بذاته هو الكيمياء العضوية.ووصفت هذه الكيمياء بالعضوية لأنها كانت سابقاً تقتصر على دراسة الكائنات الحية(وهي كما نعلم تتألف من مركبات الكربون).أما اليوم، فالكيمياء العضوية تعنى بدراسة جميع مركبات الكربون- عدا " اللاعضويات " كالكربونات وثاني أكسيد الكربون.ويتميز الكربون عن سائر العناصر بقدرة ذراته الفريدة على الترابط فيما بينها بروابط مستقرة جداً. لذا يمكنها تأليف سلاسل طويلة تضم مئات الألوف من ذرات الكربون. تقسم المركبات العضوية إلى طوائف أهمها البروتينات والدهون والسكريات (الكربوهيدرات).

تصنيف المركبات العضوية

هنالك أكثر من تصنيف للمركبات العضوية ، وأكثرها شيوعاً التصنيفان الآتيان :

التصنيف الأول:

تصنف المركبات العضوية حسب نوع الروابط التي تجريها ذرة الكربون الى قسمين هما :
1- المركبات العضوية المشبعة .
وهي المركبات العضوية التي تكون جميع روابطها تساهمية أحادية .
ومن الأمثله عليها الالكانات.

2- المركبات العضوية غير المشبعة .
وهي المركبات العضوية التي تحتوي على روابط ثنائية أو ثلاثية اضافة للروابط الأحادية .
ومن الأمثلة عليها الألكينات .

التصنيف الثاني :

تصنف المركبات العضوية حسب أنواع العناصر فيها الى قسمين هما :

1- الهيدروكربونات Hydrocarbons .

وهي المركبات العضوية التي تحتوي على عنصري الكربون والهيدروجين فقط .

تشتمل الهيدروكربونات على العائلات الآتية :
أ- ألكانات Alkanes.
ب‌-ألكينات Alkenes .
ج- ألكاينات Alkynes.
د- مركبات أروماتية ( عطرية ) Aromatic Hydrocarbones .

2- مشتقات الهيدروكربونات Hydrocarbon Derivatives .

وهي المركبات العضوية التي تحتوي على عنصري الكربون والهيدروجين وعناصر أخرى مثل النيتروجين والأكسجين والهالوجينات وغيرها .

تشتمل مشتقات الهيدروكربونات على عدة عائلات أهمها :
ا- كحولات Alchohols .
ب‌- ايثرات Ethers .
ج- هاليدات عضوية Organic Halide .
د- ألديهيدات Aldehydes .
هـ- كيتونات Ketones .
و- حموض عضوية Organic Acids .
ز- استرات Esters .
ح- أمينات Amines .
ط- أميدات Amides .
وكل عائلة من عائلات المركبات العضوية السابقة تحتوي على مجموعة وظيفية تميزها عن غيرها من العائلات .

المجموعة الوظيفية :

موقع في المركب العضوي يميز عائلة المركب العضوي عن غيره من العائلات ، وتحدث عليه معظم التفاعلات العضوية .

وفيما يلي بعض هذه المجموعات الوظيفية :

الألكينات :

تمتاز الألكينات بوجود رابطة ثنائية بين ذرتي كربون ، فهي بذلك تعد المجموعة الوظيفية.
الألكاينات
تمتاز الألكاينات بوجود رابطة ثلاثية بين ذرتي كربون .

الكحولات:

تمتاز الكحولات بوجود رابطة مجموعة هيدروكسيل ( OH ) مرتبطة باحدى ذرات الكربون .

الهاليدات العضوية :

تمتاز الهاليدات العضوية بوجود عنصر من عناصر المجموعة السابعة (هالوجين) مرتبط باحدى ذرات الكربون. ويرمز للهالوجين عادة بالحرف ( X ) .

الألديهيدات :

تمتاز الألديهيدات بوجود مجموعة كربونيل (CO ) على طرف السلسلة الكربونية .

الكيتونات :

تمتاز الكيتونات بوجود مجموعة كربونيل (CO ) داخل السلسلة الكربونية.

الاسترات :

تمتاز الاسترات بوجود مجموعة استر( )

الأمينات :

تمتاز الأمينات بوجود مجموعة أمين NH2

الأميدات :

تمتاز الاميدات بوجود مجموعة أميد

الايثرات :

تمتاز الايثرات بوجود مجموعة ايثر Oبين ذرتي كربون

روابط الكربون

عدد الكترونات التكافؤ ( الكترونات مستوى الطاقة الرئيس الأخير للكربون هو ( 4 ) . انظر للتركيب الالكتروني للكربون .
1s2 2s2 2p2

إن وجود أربع الكترونات تكافؤ في ذرة الكربون يعني امكانية أن تقوم ذرته بعمل أربع روابط تساهمية ( تشاركية ) . وهذا يعني أن ذرة الكربون يمكن أن ترتبط باربع ذرات كربون أخرى أو ثلاث أو اثنتان ، اضافة لامكانية ارتباطه بعناصر أخرى .
ان عدد الروابط التي يمكن للكربون أن يجريها تمكنه من تكوين عدد كبير جداً من المركبات وهذا يفسر وجود ملايين المركبات العضوية في الطبيعة ، والمصنعة في المختبر .

طبيعة الروابط في المركبات العضوية
يمكن للكربون أن يقوم بعمل الأنواع الثلاثة من الروابط التساهمية :
1- رابطة تساهمية أحادية:

وتتم بمشاركة الكربون لذرة أخرى بزوج من الالكترونات .

2- رابطة تساهمية ثنائية:

وتتم بمشاركة الكربون لذرة أخرى بزوجين من الالكترونات .

3- رابطة تساهمية ثلاثية:

وتتم بمشاركة الكربون لذرة أخرى بثلاث أزواج من الالكترونات .

مصادر المركبات العضوية

يوجد في الطبيعة مصدران هائلان لمركبات الكربون هما البترول وما يصاحبه من الغاز الطبيعي ، والفحم .

البترول والغاز الطبيعي :

البترول مخلوط معقد من عدد كبير من المواد أغلبها من الهيدروكربونات ، أي من المركبات المكونة من الكربون والهيدروجين فقط . وتتدرج هذه المركبات من خفيفة سهلة التطاير الى ثقيلة قليلة التطاير وذات كثافة عالية .

أصل تكون البترول

يعتقد أن البترول تكون من مواد نباتية وحيوانية جرى لها تحلل خلال العصور الجيولوجية الطويلة بعد أن غمرت تحت طبقات من الماء والتربة .
ويوجد السائل عادةً متجمعاً في جيوب بين طبقات صخرية غير منفذة . ويرفع البترول الى السطح بعد حفر الآبار عن طريق الضخ ، وقد يرتفع الى السطح تلقائياً نتيجةً لضغط الغاز المصاحب له .

الفحم
الفحم ذو أصل نباتي ويعتقد أنه تكون من التحلل البطيء للنباتات في العصور الجيولوجية السحيقة تحت طبقات من التربة وتعرضها لضغط وحرارة شديدين .
ويتكون الفحم في معظمه من الكربون ، ولكنه يحتوي على بعض المواد المعقدة التي تتكون من عناصر الأوكسجين والهيدروجين والنيتروجين وبعض الكبريت اضافةً للكربون .

المتشكلات ( المصاوغات )
يطلق على المركبات التي تتشابه في الصيغ الجزيئية ( أنواع الذرات وأعدادها ) وتختلف في الصيغ البنائية ( ترتيب الذرات ) اسم المتشكلات، المصاوغات أو المتشاكلات وتعرف ظاهرة وجود أكثر من صيغة بنائية لصيغة جزيئية واحدة اسم ظاهرة التشكل أو التصاوغ .

أنواع المتشكلات :

هنالك أكثر من نوع للمتشكلات أهمها :
1- المتشكلات البنائية:
وهي المركبات التي لها نفس الصيغة الجزيئية وتنتمي الى نفس العائلة العضوية ( تحتوي على نفس المجموعة الوظيفية ) ولكنها تختلف في ترتيب الذرات .

مثال:
البيوتان من الألكانات ، ويمتلك صيغتان بنائيتان تتشابهان في الصيغة الجزيئية (C4H10) ولكنهما تختلفان في ترتيب الذرات فيهما ، تسمى الصيغة البنائية الأولى ( ميثيل بروبان ) وتسمى الثانية ( بيوتان ) .

الخاتمة
تناولنا في هذا البحث بشيء من التفصيل عن بعض ما يتعلق بالكيمياء العضوية. فتعرفنا على تصنيف المركبات العضوية بطريقتيه، كما تعرفنا على بعض من المجموعة الموظيفية كالألكينات والألكانات وغيرها،وعن الروابط الكربونية وطبيعتها في المركبات العضوية،وعن مصادر المركبات العضوية وأخيراً عن المتشكلات وأنواعها.