Οργανική χημεία (Θ)

Βασίλης Ντουρτόγλου

Περιγραφή

Να διδαχθεί ο φοιτητής τις βασικές αρχές της Οργανικής Χημείας και κυρίως να  κατανοήσει την δομή των μορίων και τις ιδιότητες που  απορρέουν από αυτή. Επίσης  θα πρέπει να καταλάβει τι είναι  δημιουργία νέων μορίων με άλλες ιδιότητες από αυτές των αντιδρώντων και γενικότερα να αντιληφθεί τι είναι Οργανική Σύνθεση.

Λέξεις Κλειδιά: Οργανική χημεία

Θεματικές Ενότητες

Οι ελκτικές δυνάμεις που υπάρχουν μεταξύ των μορίων είναι υπεύθυνες για πολλές από τις φυσικές ιδιότητες που χαρακτηρίζουν τις ενώσεις. Μερικές ενώσεις είναι αέρια, μερικές είναι υγρά, και άλλες  στερεά. Η τήξη και το σημείο βρασμού των καθαρών ενώσεων απεικονίζουν αυτές τις διαμοριακές δυνάμεις, και συνήθως χρησιμοποιούνται  για τον προσδιορισμό αυτών. Από αυτά τα δύο, το σημείο βρασμού θεωρείται το αντιπροσωπευτικότερο μέτρο της διαμοριακής έλξης.

Στόχοι Ενότητας

Κατανόηση διαμοριακών δυνάμεων

Λέξεις Κλειδιά

Δυνάμεις Van der Waals και  Δεσμοί Υδρογόνου

Δομή των μορίων και διάφοροι δεσμοί. Έννοιες  ομοιοπολικού δεσμού ετεροπολικού δεσμού, ηλεκτρονικά φαινόμενα ,ταυτομέρεια

Στόχοι Ενότητας

Κατανόηση των δεσμών των μορίων

Λέξεις Κλειδιά

Ιοντικός Δεσμός, ετεροπολικός δεσμός

Τα ισομερή είναι διαφορετικές ενώσεις με τον ίδιο μοριακό τύπο. Όταν τα άτομα που απαρτίζουν το μόριο είναι ενωμένα μεταξύ τους με διαφορετικό τρόπο, τότε αναφερόμαστε σε συντακτικά ισομερή.

Τα ισομερή που διαφέρουν μόνο στο χωρικό προσανατολισμό των συστατικών ατόμων τους καλούνται στερεοϊσομερή. Τα στερεοϊσομερή απαιτούν πάντα ένα πρόσθετο πρόθεμα ονοματολογίας στο όνομα κατα IUPAC, προκειμένου να υποδειχθεί ο χωρικός προσανατολισμός τους. Για παράδειγμα στην περίπτωση του 2-βουτενίου χρησιμοποιούμε τα προθέματα cis (στα λατινικά σημαίνει: “σε αυτήν την πλευρά”) και trans (στα λατινικά σημαίνει: “κατα μήκος”).

Χειρομορφία και Συμμετρία Όλα τα αντικείμενα μπορούν να ταξινομηθούν όσον αφορά μια ιδιότητα που καλούμε χειρομορφία. Ένα χειρόμορφο αντικείμενο  δεν είναι ίδιο από κάθε άποψη (πχ. επικάλυψη) με το είδωλό του. Ένα μη χειρόμορφο αντικείμενο  είναι ίδιο με το είδωλό του. Η χειρομορφία ενός αντικειμένου σχετίζεται με τη συμμετρία του και για αυτόν τον σκοπό είναι χρήσιμο να αναγνωριστούν ορισμένα  στοιχεία συμμετρίας  που μπορούν να συνδεθούν με ένα δεδομένο αντικείμενο.  Ένα στοιχείο συμμετρίας είναι ένα επίπεδο, μια γραμμή ή ένα σημείο εντός ενός αντικειμένου,  για το οποίο μια περιστροφή ή μια αντανάκλαση αφήνει το αντικείμενο σε έναν προσανατολισμό όμοιο με τον αρχικό. Ένα άτομο άνθρακα που συνδέεται με τέσσερα διαφορετικά άτομα ή ομάδες χάνει κάθε συμμετρία, και αναφέρεται συχνά ως  ασύμμετρος άνθρακας. Η γεωμετρία ενός τέτοιου μορίου είναι χειρόμορφη και η δομή μπορεί να υπάρξει είτε ως δεξιόχειρη είτε ως αριστερόχειρη.

Αυτός ο τύπος οπτικής ισομέρειας καλείται  εναντιομέρεια. Τα ισομερή που προκύπτουν έχουν σχέση αντικειμένου – ειδώλου και καλούνται εναντιομερή.

Στόχοι Ενότητας

Η κατανόηση της συμμετρίας στον χώρο

Λέξεις Κλειδιά

Στερεοϊσομέρεια

Είναι χρήσιμο να αρχίσουμε την εξέταση των οργανικών χημικών αντιδράσεων, με μια επανάληψη της χημείας και ορολογίας των οξέων-βάσεων για διάφορους λόγους. Κατ' αρχάς, οι αντιδράσεις οξέων-βάσεων είναι απλούστατες ως προς την αναγνώριση και κατανόησή τους. Δεύτερον, μερικές τάξεις οργανικών ενώσεων έχουν ευδιάκριτα όξινες ιδιότητες, ενώ μερικές άλλες συμπεριφέρονται ως βάσεις, επομένως πρέπει να αναγνωρίσουμε αυτές τις πτυχές της χημείας τους. Τέλος, πολλές οργανικές αντιδράσεις καταλύονται από οξέα ή/ και βάσεις, αν και τέτοιοι μετασχηματισμοί μπορούν να φανούν σύνθετοι, η κατανόηση τους συχνά αρχίζει με τη λειτουργία του καταλύτη. Οι οργανικοί χημικοί χρησιμοποιούν δύο θεωρίες οξέων-βάσεων για την ερμηνεία και τον προγραμματισμό των εργασιών τους: τη θεωρία Βnsted - Lowry  και τη θεωρία Lewis.

Στόχοι Ενότητας

Κατανόηση των οξέων και των βάσεων στην οργανική χημεία.

Λέξεις Κλειδιά

Βrønsted - Lowry  θεωρία Lewis  

Ο καλύτερος τρόπος να αποκτησει κάποιος επάρκεια γνώσεων στην οργανική χημεία, είναι να κατανοήσει τον τρόπο με τον οποίο γίνονται οι αντιδράσεις και να αναγνωρίζει τους διάφορους παράγοντες που επηρεάζουν την πορεία τους.

Εάν κάποιος κοιτάξει ένα οποιοδήποτε βιβλίο οργανικής χημείας, θα αντιμετώπιζε έναν πολύ μεγάλο, συχνά εκφοβιστικό, αριθμό αντιδράσεων. Αυτά είναι τα «εργαλεία» ενός χημικού. Για να χρησιμοποιηθούν αυτά τα «εργαλεία» αποτελεσματικά, πρέπει να τα οργανώσουμε κατά τρόπο λογικό. Πρέπει να αναζητήσουμε μοντέλα δραστικότητας, που να μας επιτρέπουν να κάνουμε εύλογες προβλέψεις. Οι περισσότερες από αυτές τις αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα επί των ειδικών θέσεων δραστικότητας, γνωστών ως δραστικές ομάδες.

Στόχοι Ενότητας

Η κατανόηση από τον σπουδαστή του τρόπου με τον οποίο γίνονται οι αντιδράσεις και να αναγνώριση των διάφορων παράγοντων που επηρεάζουν την πορεία τους.

Λέξεις Κλειδιά

Αντιδράσεις πρόσθεσης, αφαίρεσης, υποκατάστασης και μετάθεσης

Αφορά τις αλκοόλες, την αιθανόλη, την οξείδωση, την οξείδωση σε ετερογενές περιβάλλον, και τις αντιστρεπτές αντιδράσεις.

 Στόχοι Ενότητας

  • να μπορεί να εξηγεί  τις φυσικές σταθερές και την χημική συμπεριφορά των ενώσεων βασισμένος στην μοριακή δομή τους.
  • να κατανοεί τις βασικές έννοιες της οργανικής σύνθεσης.
  • να γνωρίζει τις βασικές κατηγορίες των Οργανικών ενώσεων και να μπορεί προβλέπει την χημική συμπεριφορά τους να την  συνδυάζει και να την  εφαρμόζει σε χημικές αναλύσεις.

Λέξεις Κλειδιά

Αλκοόλες, Αλδεΰδες, Κετόνες, Καρβοξυλικά Οξέα

Οι υδατάνθρακες είναι η μεγαλύτερη κατηγορία οργανικών ενώσεων που εντοπίζεται στους ζωντανούς οργανισμούς. Αποτελούν προϊόντα  της φωτοσύνθεσης, μιας ενδόθερμης αναγωγικής συμπύκνωσης του διοξειδίου του άνθρακα που απαιτεί φως και μια χρωστική ουσία, τη χλωροφύλλη μπορούν να θεωρηθούν ως ένυδρες ουσίες άνθρακα, Cn(H2O)n, ως εκ τούτου και το όνομά τους.  Οι υδατάνθρακες είναι μια σημαντική πηγή μεταβολικής ενέργειας για τα φυτά και για τα ζώα που έχουν ως βάση τους τη φυτική διατροφή. Εκτός από τα σάκχαρα και τα άμυλα που επιτελούν αυτόν τον ζωτικής σημασίας θρεπτικό ρόλο, οι υδατάνθρακες χρησιμεύουν επίσης ως δομικό υλικό (κυτταρίνη), ως συστατικό του μορίου μεταφοράς ενέργειας, του ATP δηλαδή, ως περιοχές αναγνώρισης στις επιφάνειες των κυττάρων και τέλος ως ένα από τρία απαραίτητα συστατικά του DNA και RNA. Λιπίδια

Τα λιπίδια είναι μια πολυπληθής ομάδα από φυσικές οργανικές ενώσεις που σχετίζονται μεταξύ τους λόγω της διαλυτότητά τους στους μη πολικούς οργανικούς διαλύτες (π.χ. αιθέρας, χλωροφόρμιο, ακετόνη & βενζόλιο), ενώ γενικά είναι αδιάλυτες στο νερό.

 Στόχοι Ενότητας

  • να κατανοεί τις λειτουργίες των υδατανθρακών
  • να γνωρίζει βασικές έννοιες σχετικά με τα λιπίδια και τις λειτουργίες τους

Λέξεις Κλειδιά

Υδατάνθρακες, Πρωτεΐνες, Λιπίδια

Ανοικτό Ακαδ. Μάθημα

Ημερολόγιο

Ανακοινώσεις

  • - Δεν υπάρχουν ανακοινώσεις -