1. Предмет органічної хімії
Органічна хімія – наука, що вивчає сполуки Карбону крім найпростіших його сполук, таких як CO, CO2, H2CO3 та її солей.
На теперішній час відомо близько 18 млн. природних і синтетичних органічних сполук (порівняно з неорганічними, яких налічується дещо більше 700 тис.). Така різноманітність органічних сполук зумовлюється властивостями Карбону, що здатний, на відміну від переважної більшості елементів, утворювати зв’язки з власними атомами, за рахунок чого утворюються різноманітні ланцюги з атомів Карбону: лінійні, розгалужені, циклічні. Крім того, за рахунок специфічної електронної будови, атоми Карбону можуть утворювати прості (одинарні) і кратні (ненасичені, ароматичні) зв’язки.
Сировинні джерела органічних сполук: природний газ, нафта, торф, деревина, інші рослинні матеріали. Сировина для харчової промисловості в основному складається з органічних сполук різних класів, що відрізняються фізико-хімічними властивостями, а головне – видами та інтенсивністю біологічної дії на організм людини; саме біологічно активні речовини становлять найбільший інтерес для розвитку технологій оздоровчого та протекторного харчування, створення нових лікарських засобів тощо.
2. Електронна будова атому Карбону
(Незбуджений стан):
Енергію, що витрачається на збудження 2s-електрону до найбільш високого енергетичного 2р-підрівеня, з надлишком покриває виділення енергії за рахунок утворення чотирьох ковалентних зв’язків порівняно з енергією двох ковалентних зв’язків для незбудженого атому Карбону. Тому в переважній більшості сполуки Карбону є чотирьохвалентними.
Сполуки двохвалентного атому Карбону (С) є дуже реакційноздатними.
2.1. Поняття про гібридизацію атомів Карбону.
Зважаючи на електронну формулу атому Карбону в збудженому стані, Карбон має чотири валентні електрони, один з яких відрізняється за усіма параметрами від інших, а це означає, що зв’язок утворений s-електроном обов’язково повинен був би відрізнятися від інших зв’язків.
У разі гібридизації одної s- та трьох р-орбіталей утворюється чотири sp3-гібридних орбіталей, що повністю ідентичні за енергією, формою, взаємним розташуванням у просторі. Ці орбіталі розташовані у просторі таким чином, що зорієнтовані від центру уявного тетраедру до його вершин. Ця гібридизація має назву тетрагональної, в ній кути між напрямками гібридних орбіталей складають близько 109°. Вона характерна для насичених сполук Карбону – алканів.
Для сполук, що містять ненасичені подвійні зв’язки, є характерною sp2-гібридизація. В ній три гібридні орбіталі розташовані в одній площині під кутами 120°, а негібридизована р-орбіталь зорієнтована перпендикулярно цій площині. Ця гібридизація ще має назву тригональної або плоскої.
Для сполук з потрійними зв’язками характерна sp-гібридизація, в утворенні якої беруть участь s- i р-орбіталь, причому ще дві р-орбіталі лишаються негібридизованими. Негібридизовані р-орбіталі розташовані у двох взаємно-перпендикулярних площинах, а гібридні sp-орбіталі орієнтуються вздовж лінії перетину цих площин. Ця гібридизація має назву лінійна.
3. Типи хімічних зв’язків в органічних сполуках
Деяка частина органічних молекул має аніонну структуру, тобто містить іонні зв’язки. Найбільш розповсюдженим типом зв’язків в органічних сполуках є ковалентні зв’язки. Також дуже розповсюджені водневі зв’язки, що в багатьох випадках зумовлюють специфічні фізико-хімічні властивості органічних сполук.