Jakie są właściwości związków organicznych?
Związki organiczne to chemikalia, których cząsteczki zawierają węgiel. Nie ma powszechnie akceptowanej, bardziej precyzyjnej definicji „organicznej”, co utrudnia zdefiniowanie właściwości związków organicznych. Obecnie „związki organiczne” najczęściej odnoszą się do związków, które zawierają znaczne ilości węgla, chociaż można je zdefiniować bardziej luźno, aby obejmowały dowolne cząsteczki zawierające węgiel lub ściślej, aby obejmowały tylko cząsteczki zawierające wiązania węgiel-węgiel lub węgiel-wodór.
Rozróżnienie organiczno-nieorganiczne jest nieco arbitralne i w dużej mierze wywodzi się z teorii zwanej witalizmem, która zakłada, że procesy biochemiczne żywych istot wymagają dodatkowej energii lub siły, które nie występują w procesach chemicznych zachodzących w materii nieożywionej. Sugeruje to ideę, że substancje biorące udział w biologii żywych stworzeń różnią się od innych substancji w sposób, który wykracza poza ich właściwości fizyczne i chemiczne i stanowi specjalną kategorię odmienną od innych substancji. Witalizm nie jest już powszechnie akceptowaną teorią, a współczesna biochemia wyjaśnia procesy biologiczne i właściwości związków organicznych zgodnie z tymi samymi prawami fizycznymi, które rządzą innymi reakcjami chemicznymi, ale kategoria „organiczna” pozostaje w użyciu, choć dziś termin obejmuje również liczba związków, które nie występują u żywych istot.
Istnieje ogromna liczba różnych związków organicznych o różnych właściwościach, które są podzielone na mniejsze podklasy na podstawie ich składu lub składu ich grup funkcyjnych i zwykle mają podobne właściwości. Niektóre kategorie organiczne mają interesujące właściwości, z którymi ludzie często spotykają się w codziennym życiu. Węglowodory, kategoria obejmująca grupy cząsteczek zwane alkanami, alkenami i arenami zgodnie z ich strukturą, składają się całkowicie z wodoru i węgla i uwalniają dużą ilość energii po spaleniu, dzięki czemu węglowodory takie jak propan, butan i oktan są cenne źródła paliwa. Inny rodzaj cząsteczek organicznych, zwany estrami, tworzy oleje i tłuszcze roślinne i zwierzęce.
Jedną z ważnych właściwości związków organicznych jest obecność jednostek strukturalnych zwanych grupami funkcyjnymi. Są to grupy atomów w cząsteczce, która jest połączona z resztą cząsteczki za pomocą wiązania kowalencyjnego między atomem grupy funkcyjnej i atomem węgla w głównym ciele cząsteczki. Cząsteczka organiczna może mieć wiele grup funkcyjnych, które są w dużej mierze odpowiedzialne za właściwości chemiczne cząsteczki jako całości, ponieważ dana grupa funkcyjna będzie zachowywać się mniej więcej w taki sam sposób, niezależnie od składu większej cząsteczki, do której jest przyłączona do. Cząsteczki organiczne są często klasyfikowane i nazywane zgodnie z charakterem ich grup funkcyjnych.
Cząsteczki organiczne są bardzo różne. Jedna z ważnych właściwości związków organicznych, która sprawia, że są one tak ważne w biologii, wynika z faktu, że atomy węgla mogą się ze sobą wiązać, tworząc łańcuchy atomów węgla w rzędzie lub pętli, z dodatkowymi atomami związanymi z niektórymi atomami węgla. Wiele identycznych kopii pojedynczych jednostek strukturalnych zwanych monomerami, które składają się z szeregu atomów węgla połączonych razem z innymi atomami zwanymi przyłączonymi grupami bocznymi, można połączyć razem, tworząc długie powtarzające się łańcuchy zwane polimerami.
Związki organiczne nie są wyjątkowe pod względem ich zdolności do tego, ale szczególnie dobrze nadaje się do tego węgiel. Pojedyncza organiczna cząsteczka polimeru może mieć setki powtarzających się jednostek strukturalnych, a bardziej złożone polimery mogą mieć oddzielne rozgałęzienia oddzielające się od łańcucha centralnego i tworzyć wiązania chemiczne z innymi łańcuchami polimerowymi w celu utworzenia pojedynczej cząsteczki. Niektóre związki organiczne są zbudowane z rozległych struktur zwanych makrocząsteczkami.