Was sind die Eigenschaften von organischen Verbindungen?
Organische Verbindungen sind Chemikalien, deren Moleküle Kohlenstoff enthalten. Es gibt keine allgemein anerkannte, genauere Definition von "organisch", die die Definition der Eigenschaften organischer Verbindungen erschwert. Heutzutage beziehen sich "organische Verbindungen" am häufigsten auf Verbindungen, die signifikante Mengen an Kohlenstoff enthalten, obwohl sie weiter definiert werden können, um alle Moleküle einzuschließen, die Kohlenstoff enthalten, oder strenger, um nur Moleküle einzuschließen, die Kohlenstoff-Kohlenstoff- oder Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen enthalten.
Die organisch-anorganische Unterscheidung ist etwas willkürlich und beruht größtenteils auf einer Theorie, die als Vitalismus bezeichnet wird und besagt, dass die biochemischen Prozesse von Lebewesen eine zusätzliche Energie oder Kraft beinhalten, die in chemischen Prozessen, die in nicht lebender Materie stattfinden, nicht vorhanden ist. Dies legte die Idee nahe, dass sich die in der Biologie von Lebewesen enthaltenen Substanzen in einer Weise von anderen Substanzen unterscheiden, die über ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften hinausgeht und eine besondere Kategorie darstellt, die sich von anderen Substanzen unterscheidet. Der Vitalismus ist keine allgemein anerkannte Theorie mehr, und die moderne Biochemie erklärt biologische Prozesse und die Eigenschaften organischer Verbindungen nach denselben physikalischen Gesetzen wie andere chemische Reaktionen. Die Kategorie „organisch“ wird jedoch weiterhin verwendet, obwohl der Begriff heute auch a umfasst Anzahl von Verbindungen, die in Lebewesen nicht vorkommen.
Es gibt eine Vielzahl verschiedener organischer Verbindungen mit unterschiedlichen Eigenschaften, die aufgrund ihrer Zusammensetzung oder der Zusammensetzung ihrer funktionellen Gruppen in kleinere Unterklassen unterteilt sind und tendenziell ähnliche Eigenschaften aufweisen. Einige organische Kategorien haben interessante Eigenschaften, denen Menschen im täglichen Leben häufig begegnen. Kohlenwasserstoffe, zu denen Gruppen von Molekülen gehören, die nach ihrer Struktur als Alkane, Alkene und Arene bezeichnet werden, bestehen vollständig aus Wasserstoff und Kohlenstoff und setzen beim Verbrennen viel Energie frei, wodurch Kohlenwasserstoffe wie Propan, Butan und Octan wertvoll werden Kraftstoffquellen. Eine andere Art organischer Moleküle, Ester genannt, bilden pflanzliche und tierische Öle und Fette.
Eine der wichtigen Eigenschaften organischer Verbindungen ist das Vorhandensein von Struktureinheiten, die als funktionelle Gruppen bezeichnet werden. Dies sind Gruppen von Atomen innerhalb eines Moleküls, die durch eine kovalente Bindung zwischen einem Atom der funktionellen Gruppe und einem Kohlenstoffatom im Hauptkörper des Moleküls mit dem Rest des Moleküls verbunden sind. Ein organisches Molekül kann viele funktionelle Gruppen aufweisen, die maßgeblich für die chemischen Eigenschaften des gesamten Moleküls verantwortlich sind, da sich eine bestimmte funktionelle Gruppe unabhängig von der Zusammensetzung des größeren Moleküls, an das sie gebunden ist, mehr oder weniger gleich verhält zu. Organische Moleküle werden häufig nach der Art ihrer funktionellen Gruppen klassifiziert und benannt.
Organische Moleküle sind sehr unterschiedlich groß. Eine der wichtigen Eigenschaften organischer Verbindungen, die sie für die Biologie so wichtig machen, beruht auf der Tatsache, dass Kohlenstoffatome aneinander binden können, um Ketten von Kohlenstoffatomen in einer Reihe oder Schleife zu bilden, wobei zusätzliche Atome an einige der Kohlenstoffatome gebunden sind. Viele identische Kopien einzelner Struktureinheiten, die als Monomere bezeichnet werden und aus einer Reihe von Kohlenstoffatomen bestehen, die mit anderen Atomen verbunden sind, die als Seitengruppen bezeichnet werden, können miteinander verbunden werden, um lange sich wiederholende Ketten zu bilden, die als Polymere bezeichnet werden.
Organische Verbindungen sind in ihrer Fähigkeit dazu nicht einzigartig, aber Kohlenstoff ist dafür besonders gut geeignet. Ein einzelnes organisches Polymermolekül kann Hunderte von sich wiederholenden Struktureinheiten aufweisen, und komplexere Polymere können getrennte Zweige aufweisen, die von der zentralen Kette abgespalten sind und chemische Bindungen mit anderen Polymerketten eingehen, um ein einzelnes Molekül zu bilden. Einige organische Verbindungen bestehen aus riesigen Strukturen, die als Makromoleküle bezeichnet werden.