Wat is een organische verbinding?

Organische verbindingen bevatten altijd koolstof samen met andere elementen die nodig zijn om levende organismen te laten functioneren. Koolstof is het belangrijkste element omdat het vier elektronen heeft in een buitenste elektronenschil die acht elektronen kan bevatten. Hierdoor kan het vele soorten bindingen vormen met andere koolstofatomen en elementen zoals waterstof, zuurstof en stikstof. Koolwaterstoffen en eiwitten zijn goede voorbeelden van organische moleculen die lange ketens en complexe structuren kunnen vormen. De organische verbindingen die uit deze moleculen bestaan, vormen de basis voor chemische reacties in de cellen van planten en dieren – reacties die de energie leveren voor het vinden van voedsel, voor de voortplanting en voor alle andere processen die nodig zijn voor leven.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

Een organische verbinding is een lid van een klasse chemicaliën die koolstofatomen bevat die aan elkaar en aan andere atomen zijn verbonden door covalente bindingen en die worden aangetroffen in de cellen van levende organismen. Waterstof, zuurstof en stikstof zijn typische elementen die naast koolstof ook organische verbindingen vormen. Sporen van andere elementen zoals zwavel, fosfor, ijzer en koper kunnen ook aanwezig zijn wanneer dat nodig is voor specifieke organische chemische reacties. De belangrijkste groepen van organische verbindingen zijn koolwaterstoffen, lipiden, eiwitten en nucleïnezuren.

De vier soorten organische verbindingen zijn koolwaterstoffen, lipiden, eiwitten en nucleïnezuren, en ze vervullen verschillende functies in een levende cel. Hoewel veel organische verbindingen geen polaire moleculen zijn en daarom niet goed oplossen in het water van een cel, lossen ze vaak op in andere organische verbindingen. Terwijl koolhydraten zoals suiker bijvoorbeeld enigszins polair zijn en oplossen in water, doen vetten dat niet. Maar vetten lossen op in andere organische oplosmiddelen zoals ethers. Wanneer ze in oplossing zijn, interageren de vier soorten organische moleculen en vormen ze nieuwe verbindingen wanneer ze in contact komen met levend weefsel.

Organische verbindingen variëren van eenvoudige stoffen met moleculen die bestaan ​​uit een paar atomen van slechts twee elementen tot lange, complexe polymeren waarvan de moleculen veel elementen bevatten. Koolwaterstoffen bestaan ​​bijvoorbeeld alleen uit koolstof en waterstof. Ze kunnen eenvoudige moleculen of lange ketens van atomen vormen en worden gebruikt voor celstructuur en als basisbouwstenen voor complexere moleculen.

Lipiden zijn vetten en soortgelijke materialen die bestaan ​​uit koolstof, waterstof en zuurstof. Ze helpen bij het vormen van celwanden en membranen en zijn een belangrijk onderdeel van voedsel. Eiwitten bestaan ​​uit koolstof, waterstof, zuurstof en stikstof en hebben twee belangrijke functies in cellen. Ze maken deel uit van de cel- en orgaanstructuren, maar het zijn ook enzymen, hormonen en andere organische chemicaliën die deelnemen aan chemische reacties om de materialen te produceren die essentieel zijn voor het leven.

Nucleïnezuren zijn opgebouwd uit koolstof, waterstof, zuurstof, stikstof en fosfor. Als RNA en DNA slaan ze de instructies op voor chemische processen waarbij andere eiwitten betrokken zijn. Het zijn de helixvormige moleculen van de genetische code. De vier soorten organische moleculen zijn allemaal gebaseerd op koolstof en een paar andere elementen, maar ze hebben verschillende eigenschappen.

Koolwaterstoffen zijn de eenvoudigste organische verbindingen en de eenvoudigste koolwaterstof is CH₄ of methaan. Het koolstofatoom deelt elektronen met vier waterstofatomen om zijn buitenste elektronenschil te voltooien.

In plaats van alleen met waterstofatomen te binden, kan een koolstofatoom een ​​of twee van zijn buitenste schilelektronen delen met een ander koolstofatoom, waardoor lange ketens worden gevormd. Bijvoorbeeld butaan, C₄H₁₀, bestaat uit een keten van vier koolstofatomen omgeven door 10 waterstofatomen.

Een meer gecompliceerde groep organische verbindingen zijn de lipiden of vetten. Ze bevatten een koolwaterstofketen, maar hebben ook een deel waar de keten zich bindt met zuurstof. Organische verbindingen die alleen koolstof, waterstof en zuurstof bevatten, worden koolhydraten genoemd.

Glycerol is een voorbeeld van een eenvoudig lipide. De chemische formule is C₃H₈O₃, en het heeft een keten van drie koolstofatomen met aan elk een zuurstofatoom gebonden. Glycerol is een bouwsteen die de basis vormt van veel complexere lipiden.

De meeste eiwitten zijn zeer grote moleculen met complexe structuren waardoor ze een belangrijke rol kunnen spelen in organische chemische reacties. Bij dergelijke reacties breken delen van de eiwitten uit elkaar, worden herschikt of komen samen met nieuwe ketens. Zelfs de eenvoudigste eiwitten hebben lange ketens en veel onderafdelingen.

3-amino-2-butanol heeft bijvoorbeeld de chemische formule C₄H₁₁NEE, maar het is eigenlijk een opeenvolging van koolwaterstofsecties met een stikstof- en een zuurstofatoom eraan vast. Het wordt duidelijker weergegeven door de formule CH₃CH(NH₂)CH(OH)CH₃en het aminozuur wordt gebruikt in chemische reacties om andere eiwitten te produceren.

Nucleïnezuren vormen de basis van de genetische code van levende cellen en zijn lange reeksen herhalende subeenheden. Voor nucleïnezuur deoxyribonucleïnezuur of DNA bevatten de moleculen bijvoorbeeld een fosfaatgroep, een suiker en de herhalende subeenheden cytosine, guanine, thymine en adenine. Het deel van een DNA-molecuul dat cytosine bevat, heeft de chemische formule C₉H₁₂O₆nee₃P, en de secties die verschillende subeenheden bevatten, vormen lange polymeermoleculen die zich in de kern van cellen bevinden.

Sommige organische verbindingen zijn de meest complexe moleculen die er bestaan, en ze weerspiegelen de complexiteit van de chemische reacties die het leven mogelijk maken. Zelfs met deze complexiteit bestaan ​​de moleculen uit relatief weinig elementen en hebben ze allemaal koolstof als hoofdbestanddeel.