مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

ترکیبات آلی

مقدمه

واژه غلط انداز " آلی " باقیمانده از روزگاری است که ترکیبهای شیمیایی را ، بسته به این که از چه محلی منشاء گرفته باشند، به دو طبقه غیر آلی و آلی تقسیم می‌کردند. ترکیبهای غیر آلی ، ترکیبهایی بودند که از مواد معدنی بدست می‌آمدند. ترکیبات آلی ، ترکیبهایی بودند که از منابع گیاهی یا حیوانی ، یعنی از مواد تولید شده به وسیله ارگانیسمهای زنده بدست می‌آمدند.

در حقیقت تا حدود سال 1950، بسیاری از شیمیدانها تصور می‌کردند که ترکیبات آلی باید در ارگانیسم های زنده بوجود آیند و در نتیجه ، هرگز نمی‌توان آنها را از مواد غیر آلی تهیه کرد. ترکیبهایی که از منابع آلی بدست می آمدند، یک چیز مشترک داشتند: همه آنها دارای عنصر کربن بودند. حتی بعد از آن که روشن شد این ترکیبها الزاما نباید از منابع زنده به دست آیند، بلکه می‌توان آنها را در آزمایشگاه نیز تهیه کرد.

بهتر آن دیدند که برای توصیف آنها و ترکیبهایی مانند آنها ، همچنان از واژه آلی استفاده کنند. تقسیم ترکیبها به غیر آلی و آلی تا به امروز همچنان محفوظ مانده است.

منابع مواد آلی

امروزه گرچه هنوز مناسب‌تر است که بعضی از ترکیبهای کربن را از منابع گیاهی و حیوانی استخراج کنند، ولی بیشتر آنها را می‌سازند. این ترکیبها را گاهی از اجسام غیر آلی مانند کربناتها و سیانیدها می‌سازند، ولی اغلب آنها را از سایر ترکیبهای آلی بدست می‌آورند. دو منبع بزرگ مواد آلی وجود دارد که ترکیبهای آلی ساده از آن بدست می‌آیند:

نفت و زغال سنگ؛ (هر دو منبع به معنی قدیمی خود ، آلی‌اند، زیرا فرآورده های تجزیه و فساد گیاهان و جانوران به شمار می آیند).

این ترکیبهای ساده بعنوان مواد ساختمانی اولیه مورد استفاده قرار می‌گیرند و با کمک آنها می‌توان ترکیبهایی بزرگتر و پیچیده‌تر را تهیه کرد. با نفت و زغال سنگ بعنوان سوختهای فسیلی ، باقیمانده از هزاران سال و تجدید نشدنی ، آشنا هستیم. این منابع ، بویژه نفت ، بمنظور تامین نیازهای پیوسته رو به افزایش ما به انرژی ، با سرعتی نگران‌کننده مصرف می‌شوند.

امروزه ، کمتر از ده درصد نفت مصرفی در تهیه مواد شیمیایی ، بکار گرفته می‌شود. بیشتر آن برای تامین انرژی بسادگی سوزانده می‌شود. خوشبختانه ، منابع دیگر انرژی ، مانند خورشیدی ، زمین گرمایی ، باد ، امواج ، جزر و مد ، انرژی هسته‌ای نیز وجود دارد.

زیست توده

چگونه و در کجا می‌توانیم منبع دیگری از مواد اولیه آلی پیدا کنیم؛ بی شک باید به جایی روی آوریم که مبدا اولیه سوختهای فسیلی است، یعنی زیست توده biomass ، ولی این بار بطور مستقیم و بدون دخالت هزاران سال. زیست توده ، تجدید شدنی است، براحتی مورد استفاده قرار می‌گیرد و می‌تواند تا موقعی که بر روی این سیاره زندگی می‌کنیم، تداوم داشته باشد.

در ضمن عقیده بر این است که نفت خیلی گرانبهاتر از آن است که سوزانده شود.

ویژگی ترکیبات کربن

براستی چه ویژگی خاصی در ترکیبهای کربن وجود دارد که لازم است آنها را از ترکیبهای یکصد و چند عنصر دیگر جدول تناوبی جدا کنیم؟ دست کم ، بخشی از پاسخ چنین است: ترکیبهای بسیار زیادی از کربن وجود دارد و مولکول آنها می‌تواند بسیار بزرگ و بسیار پیچیده باشد. شمار ترکیبهای کربن‌دار ، چندین برابر ترکیبهایی است که کربن ندارند. این ترکیبهای آلی را به خانواده هایی تقسیم می‌کنند که معمولا در ترکیبهای غیرآلی ، همانندی برایشان وجود ندارد.

بعضی از مولکولهای شناخته شده آلی ، هزاران اتم دارند و آرایش اتمها در مولکولهای نسبتا کوچک ممکن است بسیار پیچیده باشد. یکی از دشواریهای اساسی شیمی آلی ، یافتن چگونگی آرایش اتمها در مولکولها ، یعنی تعیین ساختار این ترکیبهاست.

واکنشها در شیمی آلی

راههای زیادی برای خرد کردن مولکولهای پیچیده یا نوآرایی آنها بمنظور تشکیل مولکولهای تازه وجود دارد. راههای زیادی برای افزودن اتمهای دیگر به این مولکولها یا جانشین کردن اتمهای تازه به جای اتمهای پیشین وجود دارد. بخشی ار شیمی آلی صرف دانستن این مطلب می‌شود که این واکنشها چه واکنشهایی هستند، چگونه انجام می‌شوند و چگونه می‌توان از آنها در سنتز ترکیبهای مورد نیاز استفاده کرد.

گستره اتصال اتمهای کربن در ترکیبات کربن

اتمهای کربن می‌توانند به یکدیگر متصل شوند. گستره اتصال آنها به هم ، به اندازه‌ای است که برای اتمهای هیچ یک از عناصر دیگر ممکن نیست. اتمهای کربن می‌توانند زنجیرهایی به طول هزارها اتم ، یا حلقه‌هایی با ابعاد گوناگون تشکیل دهند. این زنجیرها ممکن است شاخه‌دار و دارای پیوندهای عرضی باشند. به اتمهای کربن در این زنجیرها و حلقه ها ، اتمهای دیگری بویژه هیدروژن ، همچنین فلوئور ، کلر ، برم ، ید ، اکسیژن ، نیتروژن ، گوگرد ، فسفر و سایر اتمها متصل می‌شوند. سلولز ، کلروفیل و اکسی توسین مثالهایی از این دستند.

هر آرایش متفاوتی از اتمها با یک ترکیب معین تطبیق می‌کند و هر ترکیب دارای مجموعه ای از ویژگیهای شیمیایی و فیزیکی مخصوص به خود است. شگفت‌انگیز نیست که امروزه بیش از ده میلیون ترکیب کربن می‌شناسیم و این که بر این تعداد ، همه ساله نیم میلیون افزوده می‌شود. همچنین شگفت انگیز نیست که مطالعه و بررسی شیمی آنها به تخصصی ویژه نیاز دارد.

تکنولوژی و شیمی آلی

شیمی آلی ، زمینه‌ای است که از دیدگاه تکنولوژی اهمیتی فوق‌العاده دارد. شیمی آلی شیمی رنگ و دارو ، کاغذ و مرکب ، رنگینه ها و پلاستیکها ، بنزین و لاستیک چرخ است. شیمی آلی ، شیمی غذایی است که می‌خوریم و لباسی است که می‌پوشیم.

زیست شناسی و شیمی آلی

شیمی آلی در زیست شناسی و پزشکی نقش اساسی برعهده دارد. گذشته از آن ، ارگانیسم های زنده ، بیشتر از ترکیبهای آلی ساخته شده اند. مولکولهای "زیست شناسی مولکولی" همان مولکولهای آلی هستند. زیست شناسی در سطح مولکولی ، همان شیمی آلی است.

کاربرد در سلولهای خورشیدی و دیودهای نوری

نیمه رسانا های آلی (ارگانیگ) یکی از موادی هستند که در ساخت سلول خورشیدی و دیود نوری توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. هر چند که استفاده از این مواد در سلولهای خورشیدی بازده کمتری را نسبت به همتایان سیلیسیمی خود موجب می‌شوند اما به دلایل زیر برای استفاده‌های غیر صنعتی و کاربردهای روزانه نامزد بسیار خوبی هستند:

۱. تهیه آنها به صورت لایه‌های نازک بسیار راحت است. معمولا از تکینیکهای پوشش‌دهی چرخشی (Spin coating) ٫ doctor balde techniques (wet_possessing)g و تبخیر برای این کار استفاده می‌شود.

۲. در مقایسه با مواد غیرآلی مقدار کمی از مواد آلی برای اهداف تولید انرژی کافی است (لایه‌هایی با ضخامت ۱۰۰ نانومتر) و در عین حال تولید آنها به صورت انبوه به صورت مواد شیمیایی ممکن است.

۳. می‌توان از نظر شیمیایی آنها را طوری ساخت که خصوصیاتی مثل نوار بدون انرژی٫ باند رسانش (conduction band)٫ باند ظرفیت (valence band)٫ هدایت الکتریکی٫ حلالیت و غیره مقدار دلخواه را داشته باشند.

۴. تنوع در اندازه نوار بدون انرژی در این مواد باعث می‌شود که مواد آلی در طول موجهای متفاوتی جذب کنند. اگر این طول موج در محدوده فروسرخ باشد می توان سلولهای خورشیدی و یا دیودهایی از مواد شفاف ساخت و برای مثال در پنجره‌ها به کار برد.

۵. انعطاف پذیری مواد آلی مانند پلیمرها امکان ساخت سلولهای خورشیدی ای توسط این مواد را فراهم می‌آورد که به صورت سطوح منحنی وجود دارند. برای مثلا در شیشه اتومبیل ها می‌توان از آنها استفاده کرد.

۶. امکان تولید لایه‌های نازک با سطوح بزرگ

۷. برتری های اقتصادی (قیمت ارزان تر) و زیست محیطی نسبت به مواد غیر آلی.

این خصوصیات و بسیاری خصوصیات جالب دیگر نیمه رساناهای آلی را برای کاربردهای تجاری مورد توجه قرار داده است. مواد آلی‌ای که بیشتر روی آنها برای اهداف بالا تحقیق شده است عبارتند از:

پلیمرها که از تکرار یک واحد مولکولی بین ۱۰ تا ۱۰۰۰ بار بوجود می‌آیند.

اولیگومرها که از تکرار یک واحد مولکولی بین ۲ تا ۱۲ بار بوجود می‌آیند و در واقع همان پلیمرها هستند ولی با طولی بسیار کوتاه‌تر.

دندریمرها واحد های تکرار شونده مولکولی که توسط پیوند کووالانسی به صورت سه بعدی به یکدیگر متصل شده‌اند.

• رنگ‌ها
• کریستال‌های مایع
• لایه‌های خودسامان‌ده

ترکيبات آلي فلزي

شيمي آلي فلزي شيمي ترکيب هايي است که داراي پيوند کربن فلز مي باشند، اين زمينه از شيمي انواع گوناگوني از ترکيبات را در بر مي گيرد .اين ترکيب ها عبارتند از ترکيب هايي که هم داراي پيوند (و هم داراي پيوند () بين اتم هاي فلز و کربن مي باشند. تعداد زيادي ترکيب ها ي خوشه اي ، حاوي يک يا چند پيوند فلز- فلز را شامل مي شوند . همچنين شامل مولکولهايي مي شوند که ساختار غير معمول يا ناشناخته در شيمي آلي دارند و واکنش هايي را در بر مي گيرند که در بعضي موردها مشابه واکنش هاي شناخته شده در شيمي آلي اند . در برخي موردها ، کاملا با آن تفاوت دارند. ترکيب هاي آلي فلزي افزون بر خواص جالب توجه ، کاتاليزگرهايي را نيز مي سازند که از نظر صنعتي بسيار مفيدند . در سالهاي اخير واکنشگر هاي آلي فلزي در سنتز تعداد زيادي از مولکولها ، نقش کليدي و اساسي پيدا کرده اند . همچنين اين ترکيب ها ، مولکولهايي را شامل مي شوند که تعداد زيادي از آن ها داراي فعاليت هاي بيولوژيکي اند.

ترکيبات آلي فلزي را ممکن است صرفا به عنوان ترکيباتي که شيمي آلي فلزات را تشکيل مي‌دهند، مشخص کرد. با وجود اين ، مرزبندي بين ترکيبات آلي فلزي و شيمي آلي فلزي واضح و روشن نيست. هر شيميداني ، نيکل تترا کربونيل را به‌عنوان يک ترکيب آلي فلزي شناسايي و مشخص مي‌کند. با وجود اين به سختي مي‌توان منوکسيد کربن را نوعا يک ترکيب آلي قلمداد کرد. به همين ترتيب ، ترکيبات آلي فسفر ، آلي گوگرد و آلي سلنيوم در مرز شيمي آلي فلزي قرار مي‌گيرند، با اين که فسفر ، گوگرد و سلنيوم جزء غيرفلزات مرزي هستند. شيمي آلي فلزي مهم و ادراک بهتري از پيوند ، ساختار و واکنش پذيري مولکولها بدست مي‌دهد که پاره‌اي از آنها منحصر به شيمي آلي فلزي است. از نظر عملي ، کاتاليزورهاي آلي فلزي در عصري که لازم است در فرآيندهاي شيميايي دما و در نتيجه سوخت را به حداقل برسانيم، بطور فزاينده‌اي اهميت پيدا مي‌کند.

منبع: برگرفته از سايت هاي

www.daneshnameh.roshd.ir

www.wikipediafa.org