Що таке органічна сполука?

Органічні сполуки завжди містять вуглець разом з іншими елементами, необхідними для функціонування живих організмів. Вуглець є ключовим елементом, оскільки він має чотири електрони у зовнішній електронній оболонці, яка вміщує вісім електронів. В результаті він може утворювати багато типів зв’язків з іншими атомами вуглецю та такими елементами, як водень, кисень та азот. Вуглеводні та білки є хорошими прикладами органічних молекул, які можуть утворювати довгі ланцюги та складні структури. Органічні сполуки, що складаються з цих молекул, є основою для хімічних реакцій у клітинах рослин і тварин - реакції, що забезпечують енергію для пошуку їжі, для розмноження та для всіх інших процесів, необхідних для життя.

TL; DR (занадто довгий; Не читав)

Органічна сполука входить до класу хімічних речовин, що містять атоми вуглецю, пов’язані між собою та іншими атомами ковалентними зв’язками і знаходяться в клітинах живих організмів. Водень, кисень і азот - типові елементи, що складають органічні сполуки крім вуглецю. Сліди інших елементів, таких як сірка, фосфор, залізо та мідь, також можуть бути присутніми, коли це необхідно для специфічних органічних хімічних реакцій. Основними групами органічних сполук є вуглеводні, ліпіди, білки та нуклеїнові кислоти.

Чотири типи органічних сполук - це вуглеводні, ліпіди, білки та нуклеїнові кислоти, і вони виконують різні функції в живій клітині. Хоча багато органічних сполук не є полярними молекулами і тому погано розчиняються у воді клітини, вони часто розчиняються в інших органічних сполуках. Наприклад, хоча вуглеводи, такі як цукор, є трохи полярними і розчиняються у воді, жири ні. Але жири розчиняються в інших органічних розчинниках, таких як ефіри. Перебуваючи в розчині, чотири типи органічних молекул взаємодіють і утворюють нові сполуки, коли вони стикаються в живій тканині.

Органічні сполуки варіюються від простих речовин з молекулами, що складаються з кількох атомів лише двох елементів, до довгих складних полімерів, молекули яких містять багато елементів. Наприклад, вуглеводні складаються лише з вуглецю та водню. Вони можуть утворювати прості молекули або довгі ланцюги атомів і використовуються для будови клітин і як основні будівельні блоки для більш складних молекул.

Ліпіди - це жири та подібні матеріали, що складаються з вуглецю, водню та кисню. Вони допомагають формувати клітинні стінки та мембрани і є головним компонентом їжі. Білки складаються з вуглецю, водню, кисню та азоту, і вони виконують дві основні функції в клітинах. Вони утворюють частину клітинних та органних структур, але вони також є ферментами, гормонами та іншими органічними хімічними речовинами, які беруть участь у хімічних реакціях, виробляючи необхідні для життя матеріали.

Нуклеїнові кислоти складаються з вуглецю, водню, кисню, азоту та фосфору. Як РНК і ДНК вони зберігають інструкції щодо хімічних процесів, що включають інші білки. Вони є спіралеподібними молекулами генетичного коду. Всі чотири типи органічних молекул засновані на вуглеці та кількох інших елементах, але вони мають різні властивості.

Вуглеводні - найпростіші органічні сполуки, а найпростіший вуглеводень - СН₄ або метан. Атом Карбону ділиться електронами з чотирма атомами Гідрогену, щоб завершити свою зовнішню електронну оболонку.

Замість того, щоб зв’язуватися лише з атомами водню, атом вуглецю може ділити один або два свої зовнішні електрони оболонки з іншим атомом вуглецю, утворюючи довгі ланцюги. Наприклад, бутан, С₄H₁₀, складається з ланцюга з чотирьох атомів вуглецю, оточеного 10 атомами водню.

Більш складною групою органічних сполук є ліпіди або жири. Вони включають вуглеводневий ланцюг, але також мають частину, в якій ланцюг зв’язується з киснем. Органічні сполуки, що містять лише вуглець, водень та кисень, називаються вуглеводами.

Гліцерин є прикладом простого ліпіду. Його хімічна формула - С₃H₈О₃, і він має ланцюжок із трьох атомів вуглецю з атомом кисню, зв’язаним з кожним. Гліцерин - це будівельний матеріал, який формує основу багатьох більш складних ліпідів.

Більшість білків - це дуже великі молекули зі складними структурами, які дозволяють їм брати важливу роль в органічних хімічних реакціях. У таких реакціях частини білків розпадаються, переставляються або з’єднуються з новими ланцюгами. Навіть найпростіші білки мають довгі ланцюги і безліч підрозділів.

Наприклад, 3-аміно-2-бутанол має хімічну формулу С₄H₁₁НІ, але насправді це послідовність ділянок вуглеводнів із приєднаним атомом азоту та кисню. Це чіткіше показано формулою СН₃СН (NH₂) СН (ОН) СН₃, а амінокислота використовується в хімічних реакціях для отримання інших білків.

Нуклеїнові кислоти складають основу генетичного коду живих клітин і являють собою довгі низки повторюваних субодиниць. Наприклад, для дезоксирибонуклеїнової кислоти або ДНК нуклеїнової кислоти молекули містять фосфатну групу, цукор та повторювані субодиниці цитозин, гуанін, тимін та аденин. Частина молекули ДНК, що містить цитозин, має хімічну формулу С₉H₁₂О₆N₃P, а зрізи, що містять різні субодиниці, утворюють довгі полімерні молекули, розташовані в ядрі клітин.

Деякі органічні сполуки є найскладнішими молекулами, що існують, і вони відображають складність хімічних реакцій, які роблять життя можливим. Навіть маючи таку складність, молекули складаються з відносно невеликої кількості елементів, і всі вони мають вуглець як головний компонент.