Природні й синтетичні органічні сполуки
Джерела: https://uahistory.co/pidruchniki/lashevska-chemistry-9-class-2017/48.php
Після опрацювання параграфа ви зможете:
Природні й синтетичні органічні сполуки - невідокремна складова нашого життя. Вони всюди - у їжі та одязі, косметичних засобах і будівельних матеріалах, спортивному й туристському спорядженні, в автомобілях і літаках, комп’ютерах і лікувальних препаратах, засобах захисту рослин і мобільних телефонах... Цей список практично нескінченний - адже щодня науковці в лабораторіях синтезують або видобувають з природних об’єктів усе нові й нові органічні речовини, досліджують їх.
• Наведіть кілька прикладів природних і синтетичних органічних сполук, відомих вам з повсякденного життя.
За якою ознакою численні органічні сполуки класифікують на природні й синтетичні? Насамперед за джерелами їхнього видобування. Цю класифікацію спрощено відображає схема на рисунку 40.1.
Рис. 40.1
З природних джерел органічні речовини виділяють переважно в готовому вигляді або завдяки переробленню природної сировини. Наприклад, вивчаючи вуглеводні, ви дізналися, що метан і його гомологи видобувають з природного газу, нафти, кам’яного вугілля. Тому ці речовини можна класифікувати як природні органічні сполуки. Натомість етилен і ацетилен через високу реакційну здатність у природі майже не трапляються. Тому в лабораторних умовах і промисловості їх синтезують з інших речовин.
Органічний синтез - розділ хімії, що вивчає різні способи, методики, засоби визначення, апаратуру тощо для одержання органічних сполук і матеріалів, а також сам процес їхнього одержання в лабораторних умовах чи промисловості. За допомогою органічного синтезу добувають безліч різноманітних органічних речовин. Ця галузь хімії почала стрімко розвиватися лише з розвитком капіталістичного виробництва, аби задовольнити зрослий попит на пальне, мастила, барвники тощо. Вагомий внесок у розвиток синтетичної органічної хімії зробили й українські науковці: П. П. Алексєєв, О. В. Богатський, М. А. Валяшко, А. І. Кипріанов, О. В. Кірсанов, С. М. Реформатський, В. П. Яворський та ін.
• Поміркуйте й висловіть припущення, для добування яких речовин доцільно використовувати органічний синтез.
Які переваги органічного синтезу? Насамперед це спосіб добування сполук з унікальними властивостями, які не трапляються у природі. Найпростіший приклад такої речовини з-поміж вивчених вами цього року - поліетилен, без якого важко уявити сучасне життя.
• Пригадайте, які екологічні проблеми зумовлені тим, що поліетилен - синтетична органічна речовина.
Органічним синтезом добувають барвники, лікарські препарати, каучуки, гуму та інші полімерні матеріали. До того ж органічний синтез сприяє зменшенню використання цінної харчової сировини для технічних потреб.
Природні органічні сполуки та реакції за їхньою участю - основа життєво важливих процесів, які вивчає біологічна хімія й молекулярна біологія. Дослідження в цьому напрямі дають змогу глибше осягнути сутність явищ живої природи. Тому, незважаючи на успіхи синтетичної органічної хімії, природна сировина була й залишається безцінним джерелом речовин з фантастичними властивостями. Наприклад, Нобелівську премію з хімії в 2008 р. одержали науковці (рис. 40.2), які з морських медуз роду Aequorea виділили й дослідили білок GFP. Зелений флуоресцентний білок дав змогу спостерігати чимало прихованих процесів і структур, наприклад ріст і характер зв’язків нейронів, поширення ракових клітин в організмах лабораторних тварин тощо.
Рис. 40.2. Лауреати Нобелівської премії з хімії за 2008 рік: Осаму Сімомура, Мартін Чалфі й Роджер Цянь
Цікаво і пізнавально
Світного кота на ймення Містер Зелені гени виведено в Одьюбонівському центрі дослідження зникаючих видів у Новому Орлеані (США). Якщо в темряві спрямувати на нього ультрафіолетові промені, котячі очі, ясна та язик світитимуться зеленим. Зелене світіння - це лише маркер, який сигналізує, що потрібний ген потрапив до генетичного апарату кота й працює там. Для цього використовують білок GFP. Його з’єднують з іншим геном і за світінням визначають, де і як досліджуваний ген працює. Генетичні апарати людини й кота дуже схожі, тому на цих тваринах можна вивчати багато генетичних хвороб людини.
Природні органічні сполуки вирізняються розмаїттям фізичних і хімічних властивостей. Поміж них трапляються порівняно прості за складом леткі рідини, наприклад, мурашина кислота. Чимало є твердих кристалічних сполук, які істотно різняться температурою плавлення й розчинністю. Так, температура плавлення ментолу, який виділяють з м’ятної олії, не перевищує 50 °С. Природні високомолекулярні сполуки найчастіше аморфні, як-от крохмаль. Знання про фізичні й хімічні властивості сполук необхідні під час їхнього добування з природної сировини. Щоб виділити потрібну речовину й очистити її від домішок, хімікам і хімікиням потрібно виявити винахідливість, вибрати раціональні прийоми роботи. Досліджуючи новий продукт, доводиться щоразу шукати ліпші умови одержання індивідуальної речовини.
Природні чи синтетичні?
І природні, і синтетичні! Перші синтези органічних сполук дали підстави О. М. Бутлерову наголосити на можливості добування синтезом будь-якої органічної речовини. Реалії сьогодення перевершили найоптимістичніші прогнози. Чи не для кожної природної органічної речовини існують синтетичні аналоги, наприклад: жири, білки, вуглеводи, вітаміни, гормони тощо.
Синтетичне волокно капрон за своєю хімічною природою подібне до шерсті й шовку. Синтетичні каучуки й гума - аналоги природного каучуку (рис. 40.3), утім, за низкою споживчих властивостей перевершують його. Синтетичні лікарські препарати виявляють швидший і потужніший терапевтичний ефект порівняно з природними прототипами.
Рис. 40.3. Вироби з матеріалів на основі природних і синтетичних органічних речовин
Розвиток біотехнології створив умови для добування життєво важливих органічних речовин з вуглеводневої сировини. Приміром, кормові білки за допомогою дріжджів можна синтезувати з вуглеводнів нафти. На уроках біології ви докладніше дізнаєтеся про застосування методів генної інженери для синтезу біологічно активних сполук білкової природи - інсуліну, інтерферону. Синтетична органічна хімія, на здобутках якої ґрунтуються дослідження хімії живого, стає мистецтвом в усіх значеннях цього слова.
Цікаво і пізнавально
Пейзаж із заходом сонця в Сан-Дієго «написали» колонії бактерій, висаджені в поживне середовище в чашці Петрі (рис. 40.4). У різних колоніях синтезуються флуоресцентні білки різного кольору, одержані на основі зеленого флуоресцентного білка медузи Aequorea. Художник - Натан Шейнер, співробітник лабораторії Роджера Цяня, фотограф - Піл Штейнбах.
Рис. 40.4
Використання продуктів синтетичної органічної хімії пов’язане з неабиякими ризиками. Про деякі з них уже йшлося в попередніх параграфах. Приміром, розвиток злочинної підпільної індустрії синтетичних наркотичних речовин сприяє стрімкому поширенню наркоманії, особливо поміж молоді. Тепер важко спрогнозувати й неупереджено оцінити найближчі й віддалені наслідки збагачення раціону людини й сільськогосподарських тварин найрізноманітнішими синтетичними харчовими добавками.
Проблема негативного впливу на довкілля промислових і побутових відходів, які містять синтетичні органічні сполуки, залишається чи не найактуальнішою. Про особливо небезпечні стійкі органічні забруднювачі та захист довкілля від них буде в наступному параграфі.
Чи безпечні природні органічні речовини?
Міркуйте самі: сьомий том багатотомного видання «Шкідливі хімічні речовини» має назву «Природні органічні сполуки». Не вдаючись до подробиць, зауважимо, що найсильніші природні отрути мають органічне походження. Водночас вони є об’єктом пильної уваги фахівців і фахівчинь у галузі органічної хімії, адже шляхом органічного синтезу отруйні сполуки можна перетворити на дотепер не відомі лікувальні засоби.
Дотримання правил безпечного поводження з продуктами органічної хімії - природного чи синтетичного походження - умова збереження здоров’я кожної людини. Почніть з азів - візьміть за правило уважно вивчати зміст етикеток споживчих товарів та інструкцій з їхнього використання. Неухильно виконуйте правила користування побутовими хімікатами і горючими газами!
Ви легко зможете продовжити цей перелік порад, адже багато про що дізналися на уроках з основ здоров’я.
Цікаво і пізнавально
На думку українського академіка В. П. Кухара, уже найближчими роками хімічне виробництво органічних матеріалів ґрунтуватиметься на трьох сировинних базах: вуглеводнях, вуглеводах і продуктах метаболізму рослин. Вуглеводні з нафти, газу і синтез-газ залишатимуться основною сировиною для виробництва органічних хімікатів, розчинників і полімерних матеріалів. Водночас стрімко зростатиме обсяг органічних хімікатів, вироблених ферментативною технологією з біомаси в поєднанні з додатковими каталітичними і синтетичними процесами. Рослини використовуватимуть як джерело екологічно безпечних пестицидів і барвників, лікарських засобів тощо. Поява на ринку значного обсягу доступних хімікатів з біомаси буде важливим стимулом для розширення сфери їхнього застосування та створення нових проміжних і кінцевих продуктів.
ПРО ГОЛОВНЕ
• Органічні сполуки класифікують на природні й синтетичні.
• Органічний синтез - розділ хімії, що вивчає різні способи, методики, засоби визначення, апаратуру тощо для одержання органічних сполук і матеріалів, а також сам процес їхнього одержання в лабораторних умовах чи промисловості.
• Використання органічного синтезу сприяє зменшенню витрат цінної харчової сировини для технічних потреб.
• Природні органічні сполуки та реакції за їхньою участю - основа життєво важливих процесів.
• Потрібно неухильно дотримуватися правил безпечного поводження з продуктами органічної хімії природного чи синтетичного походження.
.png)