الكيمياء العضوية العامة

 

 

     هو ذلك الفرع الذي يتعلق بدراسة المركبات ذات الصلة بالخلايا الحية للمملكتين النباتية والحيوانية ومنتجاتها مثل السكر والاصباغ والمواد الراتنجية والزيوت والدهون.

 

 

تقسيم المواد المختلفة ا-مواد ذات اصل معدني ب-مواد ذات اصل نباتي ج-مواد ذات اصل حيواني

 

 

حضر دوبرينر عام 1818 حمض الفورميك باكسدة سكريات المواد النباتية وكان من المعروف ان هذا الحمض لايحضر الا من اصل حيواني ولذا ذالت الفروق القائمة بين المواد النباتية والحيوانية وسميت بالمواد العضوية.وكان الاعتقاد السائد هو ان انتاج المواد العضوية لايتم الا من خلال وجود قوة حيوية داخل الخلايا النباتية او الحيوانية. وحضر فريدريش فوهلر عام 1828 مادة اليوريا  NH2CONH2 الموجودة في بول الانسان وبعض الحيوانات بتسخين مادتين من اصل غير عضوي هما سيانات البوتاسيوم KCNO  مع كلوريد الامونيوم NH4Cl  لتعطي NH4CNO وبذلك هدم فوهلر الاعتقاد السائد بان المواد العضوية لابد لتخليقها من قوة حيوية ومن ذلك الحين بدأت مايعرف بالكيمياء التخليقية.

 

 

-تم تخليق مادة الكافوروالمطاط الصناعي  خلال الحرب العالمية الاولي و الثانية

 

 

- في مجال النسيج تم تخليق  الالياف الصناعية مثل الرايون والنايلون والداكرون والتي تتفوق علي الالياف الطبيعية مثل الصوف والكتان والقطن و- في مجال العقاقير تم تخليق الكوكايين واستنباط مواد تفوق حد النفع و تم تخليق -مواد الصباغة والعطور والبويات واللاكيهات والفيتامينات والهرمونات والمفرقعات والمواد الحافظة والمنظفات الصناعية والمذيبات

 

 

ولكل هذه المواد خاصية مشتركة سواء المخلقة او الطبيعية وهي احتوائها لذرة الكاربون كوحدة اساسية من وحدات البناء ولذا تم تعديل التعريف للكيمياء العضوية بانه ذلك الفرع الذي يختص بدراسة خواص مركبات الكربون وتفاعلاتها وسميت بكيمياء مركبات الكربون.

 

 

مميزات المركبات العضوية

 

 

 تتميز المركبات العضوية ببعض الصفات عن غيرها من المركبات غير العضوية

 

 

ا-تركيب المركبات العضوية وتتركب من ذرات الكربون المتحدة بكثير من العناصر ولها القدرة علي الاتحاد ببغضها وبذرات الهيدروجين الي مدي غير محدود مثل الهيدروكربونات

 

 

ب- المركبات العضوية لها حساسية اكثر من المركبات غير العضوية تجاه المؤثرات الطبيعية والكيميائية حيث تتحلل بالحرارة الشديدة او الضوء او الاحماض.

 

 

ج-التماثل الايزوميرزمي

 

 

 حيث ان الصيغة الجزيئية الواحدة قد ترمزلكثير من المركبات التي تختلف في صيغها البنائية فمثلا نجد ان       C2H6O  تدل علي الكحول الايثيلي C2H5OH او ثنائي ميثيل الايثيرCH3OCH3 

 

 

     د-طبيعة التفاعلات العضوية

 

 

     وتتم بواسطة تفاعل الجزيئات وهي تفاعلات بطيئة نسبيا وتختلف عن تفاعلات تكوين المركبات غير العضوية والتي تتم بواسطة الايونات السريعة.لذا افترض روبنسن وانجولد ان التفاعلات الكيميائية تنشأ نتيجة لتولد مراكز للشحنات السالبة او الموجبة واختلاف السالبية الكهربية للعناصر الداخلة في تركيب الجزئ تولد مراكزللشحنات السالبة او الموجبة للجزيئات المتفاعلة والجزيئات المختلفة الشحنة تتفاعل مع بعضها وان هذا الاختلاف يؤدي الي كسر الروابط التساهمية وتنتج التفاعلات الكيميائية اما عن طريق تكوين او كسر الروابط المكونة للجزيئات

 

 

الكسر المتجانس ويحدث في التفاعلات الغازية وتحتفظ كل ذرة بالكترونها معطية جزئ متعادل وذرة الكربون تصبح نشطة لاحتوائها سبعة الكترونات ونواتج الكسر تسمي الشقوق الطليقة غير الثابتة

 

 

الكسر غير المتجانس ويحدث في التفاعلات التي تتم في المحاليل وتؤدي الي تكوين الايونات وتحتفظ احدي الذرتين بالكتروني الرابطة ويصبح نقص بالاخري مثل شق الكاربونيوم شديد النشاط والفعالية او تحتفظ ذرة الكربون بالكتروني الرابطة وتحولها الي انيون سالب  المعروف باسم الكاربانيون.

 

 

انواع الكواشف: -كواشف تستقبل اوتساهم بزوج من الالكترونات عند اشتراكها في التفاعل الكيميائي

 

 

وتنقسم استنادا علي نظرية روبنسن وانجولد ونظرية لويس في تعريف  الحمض المكتسب للالكترونات والقاعدة كمعطية الالكترونات الي مايلي:

 

 

الكواشف الباحثة عن الشحنة الموجبة(النيوكلوفيلية):

 

 

وهوالكاشف الذي يساهم بزوج من الالكترونات عند اشتراكه في تفاعل كيميائي مثل قواعد لويس وقد تكون ايونات سالبة مثل SH,CN,OHاو جزيئات متعادلة مثل NH3,H2O

 

 

الكواشف الباحثة عن الشحنة السالبة(الاليكتروفيلية)::

 

 

وهو الذي يستقبل الالكترونات وتهاجم المواد الغنية بالالكترونات مثل الكاربانيون وحمض لويس وقد تكون موجبة مثل الكلور او البروم الموجب او جزيئات متعادلة مثل AlCl3,FeCl3

 

 

-أنواع التفاعلات الكيميائية العضوية .

 

 

1-استبدالية وفيها يتم استبدال ذرو هيدروجين او اكثر بذرات او مجموعات مكافئة مثل كلورة الميثان في ضوء الشمس والنواتج تسمي نواتج استبدالية ومعظم التفاعلات الاستبدالية تتم بواسطة الكواشف الباحثة عن الشحنة الموجبة ويرمز لها بالرمزSN

 

 

2-تفاعلات الاضافة وفيها يتم اضافة جزيئين من فس المادة او من مادتين مختلفتين لتكوين جزئ واحد وتسمي النواتج نواتج اضافة مثل اضافة البروم علي الايثيلين

 

 

3-تفاعلات التكاثف وهي التفاعلات المصحوبة بخروج جزيئات بسيطة مثل  HCl و H2O و HBr  مثل تفاعل فورتز او تأثير الحرارة لحمض الاديبك لينتج البنتانون الحلقي او تكاثف الاسيتالدهيد مع هيدروكسيل الامين ليعطي الاوكزيم

 

 

4-البلمرة وهي اتحاد جزيئين او اكثر لتكوين جزئ اكبر.

 

 

ميكانيكية التفاعلات العضوية

 

 

ومن اهداف الكيميائيين الاساسية تفهم ميكانيكية التفاعلات الكيميائية البسيطة للمركبات التساهمية حيث لاينحل المركب التساهمي بالحرارة الي ايونات مستقلة ولكن يحصل الجزئ علي بعض اجزائه شحنات كهربية متضادة يمكن ان ينجذب اليها ايونات او جزيئات اخري مشحونة وكيفية اكتساب المركبات التساهمية للشحنات الكهربية من خلال التأثير الازاحي او الميزوميرزمي او انطلاق الشقوق الطليقة.

 

 

 ا-التأثير الازاحي: اذا وجد جزئ تختلف مكوناته في السالبية الكهربية مثل Y--------X فانالالكترونات لاتتوزع بالتساوي بين الذرتين ويكون هناك ميل الكتروني في اتجاه احد الذرتين عن الاخري واذا وجدت ذرة او مجموعة اخري تؤثر علي حركة الالكترونات في الرابطة فان انسياب وحركة الالكترونات في الرابطة لابد وان يتأثر بهذه الذرة او المجموعة وتأثير الذرة او المجموعة علي ذرات الكربون المجاورة يقل كلما بعدت الذرة او المجموعة المؤثرة وهو مايعرف بالتأثير الازاحي

 

 

وبفرض وضع جزئ قطبي A-B   في محلول يحتوي علي انيون C فان اليون السالب الشحنة C ينجذب ناحية الطرف الموجب  A من الجزئ A-B   وكلما اقترب Cمن A فان التجازب بين  A و Cسوف يضعف من التجازب بين  A وB وتؤدي الي حالة يكون فيها انجذاب A الي C مساويا لانجذابها الي B وتسمي هذه الحالة بالحالة الانتقالية ونوانتج سير التفاعل اما تكوين A-C او اعادة تكوينA-B  ويتحدد اتجاه التفاعل معتمدة علي تركيز الانيونات B,C وفي هذه الحالة يمكن القول انC ازاح B بهجوم من المؤخرة وهو مايعرف بالتأثير الازاحي اوالاستقطاب في الجزيئات البسيطة ثنائية الذرة يكون الكتروني الرابطة موزعين بين نواتي الذرتين ولاتنقسم كل من الذرتين او الكتروني الرابطة بالتساوي ولايكون هذا الانقسام بنفس المقدار.

 

 

انواع التأثير الازاحي

 

 

Since X=atom or group withdrawing electrons                       X)  -I (e.g. R

 

 

 Since X=atom or group withdrawing electrons                  )    Y   +I(e.g. R

 

 

ا-التأثير الازاحي السالب وهو ازاحة تأثيرية لذرة او مجموعة ساحبة للالكترونات بالمقارنة بذرة الهيدروجين مثل NO2>CN>F>Cl>Br>I>OH>NH2>H

 

 

ب-التأثير الازاحي الموجب وهو ازاحة تأثيرية لذرة او مجموعة لها قوة جذب للالكترونات اقل من قوة جذب ذرة الهيدروجين C2H5->CH3->H

 

 

ويحدث I كل من ± بين ذرة كربون واخري بدون انتقال كامل لاي الكترون من المدار الثماني الي الاخر

 

 

وتكون التغيرات الناتجة في اتجاه واحد دائما من او الي الذرة او المجموعة المعطية او الساحبة ويقل التأثير كلما ذادت طول السلسلة.

 

 

امكانية الاستفادة من التأثير الازاحي:

 

 

-المقارنة لقوة الحامضية للاحماض العضوية حيث ان:

 

 

بزيادة المجموعات الساحبة للالكترونات في ذرة الكربون-α بالنسبة لمجموعة الكاربوكسيلCOOH  

 

 

تزداد الحامضية

 

 

Cl3-C-COOH > Cl2CH-COOH > ClCH2COOH > CH3COOH

 

 

-متغيرات ذرات الهالوجين تعمل علي زيادة الخاصية الحامضية

 

 

FCH2COOH > ClCH2COOH > BrCH2COOH

 

 

-كلما بعداستبدال الهالوجين بعيدا عن الكاربوكسيل تكون الخاصية الحامضية ضعيفة والعكس

 

 

 

 

 

-Atoms or groups acting as electron withdrawing (-I)

 

 

a) Atoms of more electro negativity C-C-X (F, Br, I, Cl), C-C-OH, C-C-NH2

 

 

(F>OH>NH2),(F> Cl>Br>I)

 

 

اذا وجدت شحنة موجبة علي الذرات التي لها خاصية السالبية الكهربية فان هذا يعمل علي زيادة خاصية التأثير الازاحي مثل      R---NH3+X- >RNH2-

 

 

b) Groups containing electron deviancy atoms C=O, C=N

 

 

ذرتي الاكسجين والنيتروجين الاكثر سالبية من الكربون وتوجد رابطة-π لذا فان الذرتين تعمل علي سحب الكثافة الالكترونية

 

 

c- Phenyl and vinyl groups

 

 

CH2=CH-CH2COOH >CH3COOH (-I effect).

 

 

C6H5-CH2COOH >CH3COOH (-I effect).

 

 

تزداد خاصية العطاء الالكتروني بالنسبة لمجموعات الالكيل حينما تزاد الاستبدال في ذرة الكربون-α بمجموعات الميثيل

 

 

 

 

 

ب-التأثير الميزوميرزمي: يمكن فهم التأثير الميزوميرزمي من خلال تكوين حمض الكربونيك بتفاعل الماء مع ثاني اكسيد الكربون حيث ان احد الروابط الزوجية بين الكربون والاكسيجين في ثاني اكسيد الكربون تعتبر متأينة جزئيا لكبر السالبية الكهربية للاكسيجين اي يصبح لذرة الكربون عدد من الالكترونات اقل قليلا مما يلزمها (ثمانية الكترونات) لذا تسترد ذرة الكربون الالكترونات من ذرة الاكسيجين او بقبول الكترونات لاي زوج من ازواج الالكترونات المائية اي ان التفاعل بين الماء وثاني اكسيد الكربون يكون اكسيدين جزئ الماء معطيا للالكترونات وتكون ذرة الكربون مكتسبة للالكترونات.

 

 

ج- الشقوق الطليقة: والتي تنطلق من خلال الكسر المتجانس للجزيئات تحت تأثير الحرارة المرتفعة او بالطاقة الشمسية وتتميز باحتوائها علي الكترون غير مزدوج اومنفرد مثل الشقوق الطليقة المتكونة  Cl,CH3عند كلورة الميثان  %