Органічна хімія

Органі́чна хі́мія — один з найважливіших розділів хімії, який вивчає структуру та властивості органічних сполук. Органічними називають сполуки вуглецю з іншими елементами. Здатність вуглецю з'єднуватися з більшістю елементів і утворювати молекули різного складу і будови обумовлює різноманіття органічних сполук (до кінця XX століття їх число перевищило 10 млн, зараз понад 20 млн). Органічні сполуки відіграють ключову роль в існуванні живих організмів.

Органічна хімія — галузь науки, яка займається розробленням методів синтезу та вивченням будови, властивостей, реакційної здатності органічних сполук різних класів.

Основною метою фундаментальних досліджень у галузі органічної хімії є:

• встановлення залежності властивостей органічних сполук від їх будови,
• вивчення фізичних і хімічних властивостей органічних сполук, зокрема практично цінних властивостей, з метою використання цих сполук у різних галузях господарства,
• вивчення нових типів і механізмів органічних реакцій, розвиток методів синтетичної органічної хімії.
  Історія органічної хімії: 

  Способи отримання різних органічних речовин були відомі ще з давнини. Єгиптяни і римляни використовували барвники індиго іалізарин, що містяться в рослинах. Багато народів знали секрети виробництва спиртних напоїв і оцту з сировин, які містять цукор ікрохмаль.

  За часів середньовіччя до цих знань нічого не додалося, деякий прогрес почався тільки в XVI–XVII століттях: були отримані деякі речовини, в основному шляхом перегонки певних рослинних продуктів. У 1769–1785 роках Шеєле виділив кілька органічних кислот, таких як яблучна, лимонна, винна, галова, молочна і щавелева. У 1773 році Руель виділив з людської сечі сечовину.

  Виділені з тваринної або рослинної сировини продукти мали між собою багато спільного, але відрізнялися від неорганічних сполук. Так виник термін «Органічна хімія» — розділ хімії, котрий вивчає речовини, виділені з організмів (визначення Берцеліуса, 1807 р.).

  Однак, цю ідею було спростовано в 1828 році, коли німецький дослідник Фрідріх Велер вперше синтезував сечовину (яка єбіологічно важливою органічною речовиною) шляхом випаровування водного розчину типової неорганічної солі, ціанату амоніюNH₄OCN. Ця дата часто вважається початком органічної хімії як наукової дисципліни. Але справжнє сприйняття органічної хімії як незалежної дисципліни відбулось дещо пізніше, в другій половині XIX ст.

  Важливим етапом стала розробка теорії валентності Купером і Кекуле в 1857 році, а також теорії хімічної будови Бутлеровим в 1861році. В основу цих теорій були покладені чотиривалентність Карбону і його здатність до утворення ланцюгів. У 1865 році Кекулезапропонував структурну формулу бензену, що стало одним з найважливіших відкриттів в органічній хімії. У 1875 році Вант-Гофф і Ле Бель запропонували тетраедричну модель атома Карбону, за якою валентності Карбону направлені до вершин тетраедра, якщо атом Карбону помістити в центр цього тетраедра. У 1917 Льюїс запропонував розглядати хімічний зв'язок за допомогою електронних пар.

  У 1931 році Хюккель застосував квантову теорію для пояснення властивостей альтернантних ароматичних вуглеводнів, чим заснував новий напрям в органічній хімії —квантову хімію. У 1933 році Інгольд провів вивчення кінетики реакції заміщення біля насиченого атома Карбону, що призвело до масштабного вивчення кінетики більшості типів органічних реакцій.

  Предметом вивчення були переважно субстанції біологічного походження. Але науково-технічний прогрес не стояв на місці, і з часом основною матеріальною базою органічної хімії стала кам'яновугільна смола, що виділяється при отриманні коксу прожарюванням кам'яного вугілля. Саме на основі переробки кам'яновугільної смоливкінці XIX століття виник основний органічний синтез. У 50-60 роках XX століття відбувся перехід основного органічного синтезу на нову базу — нафту. Таким чином з'явилася нова галузь хімії — нафтохімія. Величезний потенціал, який був закладений у нову сировину викликав бум в органічній хімії і хімії взагалі. Виникнення та інтенсивний розвиток такої області як хімії полімерів зобов'язана перш за все нової сировинної бази.

  Попри те, що сучасна органічна хімія як матеріальну базу і далі використовує сировину біологічного походження і кам'яновугільну смолу, обсяг переробки цих видів хімічної сировини порівняно з переробкою нафти малий. Зміна матеріально-сировинної бази органічної хімії була викликана насамперед можливостями нарощування обсягів виробництва.
  Основні напрямки досліджень в органічній хімії:
   

• Розробка методів синтезу органічних сполук різних класів.
• Розробка теоретичних та експериментальних методів дослідження будови і властивостей органічних сполук.
• Вивчення будови, фізичних та хімічних властивостей органічних сполук.
• Вивчення нових типів і механізмів органічних реакцій.
• Хімія аліфатичних, аліциклічних, ароматичних, гетероциклічних, азотовмісних, сірковмісних та інших органічних сполук.
  Особливості органічних реакцій:

  У неорганічних реакціях зазвичай беруть участь іони, реакції проходять швидко і до кінця при кімнатній температурі. В органічних реакціях часто відбуваються розриви ковалентних зв'язків з утворенням нових. Як правило, ці процеси вимагають особливих умов: певної температури, часу реакції, і часто наявностікаталізатора. Зазвичай протікає не одна, а відразу кілька реакцій і вихід цільової речовини досить часто не перевищує 50 %. Тому при зображенні органічних реакцій використовують не рівняння, а схеми без розрахунку стехіометрії.

  Реакції можуть протікати дуже складним чином і в кілька стадій, не обов'язково так, як реакція умовно зображена на схемі. Як проміжні продукти (інтермедіати) можуть виникати карбокатіони R⁺, карбаніониR⁻, радикали R·, карбени CX₂, катіон-радикали, аніон-радикали та інші активні або нестабільні частинки, які зазвичай живуть долі секунди. Детальний опис всіх перетворень, що відбуваються на молекулярному рівні під час реакції, називається механізмом реакції.

  Реакції класифікуються залежно від способів розриву і утворення зв'язків, способів збудження реакції, її молекулярності.