Ugljik u organskim spojevima

Uvod

Što sve možete doznati o ugljiku uvidom u njegov položaj u periodnom sustavu elemenata? Ponovite gledanje videozapisa Kemijski element: Ugljik i zapišite pojmove koji su vam još nedovoljno jasni o ovom kemijskom elementu, a prezentirani su u ovom videozapisu.

Kemijski element: Ugljik

Atomi ugljika –osnova svih organskih molekula

Osnovu svih organskih molekula čine atomi ugljika. Za razliku od atoma mnogih drugih elemenata, svaki se atom ugljika u molekulama može vezati s četiri atoma. Zato kažemo da je atom ugljika četverovalentan, odnosno da može ostvariti četiri kemijske veze. Četverovalentnost atoma ugljika jedan je od razloga postojanja ogromnog broja raznovrsnih ugljikovih spojeva.

Organske molekule složenije od molekule metana sadrže dva, tri ili više ugljikovih atoma. Budući da svaki ugljikov atom može stvarati četiri veze, brojnost različitih molekula ne iznenađuje. S obzirom na osnovnu strukturu, molekule ugljikovodika mogu biti lančaste i prstenaste.

Lančaste molekule mogu biti razgranane i nerazgranane. Atom ugljika na kojemu se lanac grana povezan je s tri ili četiri druga ugljikova atoma.

Pentan, izopentan i neopentan spojevi su koji imaju istu molekulsku formulu, C₅H₁₂, ali različit način međusobnog povezivanja atoma ugljika u molekuli. Pozorno proučite rotirajuće trodimenzijske modele ovih molekula.

Proširite vidike – cikloalkani

Cikloalkani su skupina zasićenih ugljikovodika kod kojih su atomi ugljika međusobno povezani u prstenaste strukture. U prirodi su nađeni cikloalkani koji imaju u prstenu od tri do više od trideset atoma ugljika.

Zasićeni i nezasićeni ugljikovodici

Osim jednostrukim vezama ugljikovi se atomi mogu povezivati dvostrukom i trostrukom vezom. Molekule u kojima se ugljikovi atomi vežu samo jednostrukim vezama sadrže najveći mogući broj vodikovih atoma. Zato takve ugljikovodike nazivamo zasićenima.

U molekulama nezasićenih ugljikovodika barem su dva atoma ugljika međusobno povezana dvostrukom ili trostrukom vezom.

Vrsta veze u molekulama utječe na kemijska svojstva tvari. Zbog dvostruke ili trostruke veze među atomima ugljika nezasićeni su ugljikovodici znatno reaktivniji od zasićenih.

Modeli i formule organskih spojeva

Prostorni se razmještaj atoma u molekulama prikazuje modelima. Uz modele kuglica-štapić često rabimo i kalotne modele. Zbog ograničenja u primjeni modela organske se molekule najčešće prikazuju strukturnim i sažetim strukturnim formulama.

Sažeta strukturna formula molekule propana:

[latex]\ce{CH_3CH_2CH_3}[/latex]

Sažeta strukturna formula pojednostavljeni je oblik strukturne formule molekule. Atomi se prikazuju u skupinama, stoga ta formula zahtijeva manje prostora i vremena za pisanje od strukturne formule.

Molekulska formula molekule propana:

[latex]\ce{C_3H_8}[/latex]

Molekulska formula prikazuje vrstu i broj atoma u molekuli. Iz molekulske se formule ne može iščitati struktura molekule. Molekule različite strukture, a iste vrste i broja atoma prikazujemo istom molekulskom formulom.