כפי שאתה יודע, ניתן לחלק את כל החומרים לשתי קטגוריות גדולות - מינרלים ואורגניים. ניתן להביא דוגמאות רבות לחומרים אנאורגניים או מינרלים: מלח, סודה, אשלגן. אבל אילו סוגי קשרים נכנסים לקטגוריה השנייה? חומרים אורגניים קיימים בכל אורגניזם חי.
חלבונים
חלבונים הם הדוגמה החשובה ביותר לחומר אורגני. הם כוללים חנקן, מימן וחמצן. בנוסף לאלו, לפעמים ניתן למצוא אטומי גופרית בחלק מהחלבונים.
חלבונים הם אחת התרכובות האורגניות החשובות ביותר, והן הנפוצות ביותר בטבע. בניגוד לתרכובות אחרות, לחלבונים יש תכונות אופייניות מסוימות. המאפיין העיקרי שלהם הוא משקל מולקולרי עצום. לדוגמה, המשקל המולקולרי של אטום אלכוהול הוא 46, בנזן הוא 78, והמוגלובין הוא 152,000. בהשוואה למולקולות של חומרים אחרים, חלבונים הם ענקים אמיתיים המכילים אלפי אטומים. לפעמים ביולוגים קוראים להם מקרומולקולות.
חלבונים הם המורכבים ביותר מכולם אורגנייםמבנים. הם שייכים לקבוצת הפולימרים. אם נסתכל על מולקולת פולימר במיקרוסקופ, נוכל לראות שזו שרשרת המורכבת ממבנים פשוטים יותר. הם נקראים מונומרים וחוזרים על עצמם פעמים רבות בפולימרים.
בנוסף לחלבונים, יש מספר רב של פולימרים - גומי, תאית, וכן עמילן רגיל. כמו כן, פולימרים רבים נוצרו בידי אדם - ניילון, לאבסאן, פוליאתילן.
יצירת חלבונים
איך נוצרים חלבונים? הם דוגמה לחומרים אורגניים שהרכבם באורגניזמים חיים נקבע על ידי הקוד הגנטי. בסינתזה שלהם, ברוב המוחלט של המקרים, נעשה שימוש בשילובים שונים של 20 חומצות אמינו.
כמו כן, חומצות אמינו חדשות יכולות להיווצר כבר כשהחלבון מתחיל לתפקד בתא. יחד עם זאת, נמצאות בו רק חומצות אלפא-אמינו. המבנה הראשוני של החומר המתואר נקבע על ידי רצף השאריות של תרכובות חומצות אמינו. וברוב המקרים, שרשרת הפוליפפטיד, במהלך היווצרות חלבון, מתפתלת לסליל, שסיבוביו ממוקמים קרוב זה לזה. כתוצאה מהיווצרות תרכובות מימן, יש לו מבנה חזק למדי.
Fats
שומנים הם דוגמה נוספת לחומרים אורגניים. אדם מכיר סוגים רבים של שומנים: חמאה, שומן בקר ודגים, שמנים צמחיים. בכמויות גדולות נוצרים שומנים בזרעיםצמחים. אם מניחים גרעיני חמנייה קלופים על דף נייר ולוחצים עליו, יישאר כתם שמן על הגיליון.
פחמימות
לא פחות חשוב בחיות הבר הן פחמימות. הם נמצאים בכל איברי הצמח. פחמימות כוללות סוכר, עמילן וסיבים. הם עשירים בפקעות תפוחי אדמה, פירות בננה. קל מאוד לזהות עמילן בתפוחי אדמה. כאשר מגיבים עם יוד, הפחמימה הזו הופכת לכחול. אתה יכול לאמת זאת על ידי הטלת מעט יוד על פרוסת תפוח אדמה.
גם קל לזהות את הסוכר - כולם טעימים מתוקים. פחמימות רבות מהמעמד הזה נמצאות בפירות של ענבים, אבטיחים, מלונים, עצי תפוח. הם דוגמאות לחומרים אורגניים המיוצרים גם בתנאים מלאכותיים. לדוגמה, סוכר מופק מקנה סוכר.
ואיך נוצרות פחמימות בטבע? הדוגמה הפשוטה ביותר היא תהליך הפוטוסינתזה. פחמימות הן חומרים אורגניים המכילים שרשרת של מספר אטומי פחמן. הם מכילים גם כמה קבוצות הידרוקסיל. בתהליך הפוטוסינתזה נוצר סוכר של חומרים אנאורגניים מפחמן חד חמצני וגופרית.
סיבים
סיבים הם דוגמה נוספת לחומר אורגני. רובו מצוי בזרעי כותנה, כמו גם בגבעולים ובעלים שלהם. סיבים מורכבים מפולימרים ליניאריים, המשקל המולקולרי שלו נע בין 500 אלף ל-2 מיליון.
בצורתו הטהורה ביותר, הוא מייצגחומר שאין לו ריח, טעם וצבע. הוא משמש לייצור סרטי צילום, צלופן, חומרי נפץ. בגוף האדם, הסיבים אינם נספגים, אלא הם חלק הכרחי מהתזונה, שכן הם ממריצים את הקיבה והמעיים.
חומרים אורגניים ואי-אורגניים
ישנן דוגמאות רבות להיווצרות של חומרים אורגניים ואי-אורגניים. האחרונים מגיעים תמיד ממינרלים - גופים טבעיים דוממים שנוצרים במעמקי כדור הארץ. הם גם חלק מסלעים שונים.
בתנאים טבעיים נוצרים חומרים אנאורגניים בתהליך הרס של מינרלים או חומרים אורגניים. מצד שני, חומרים אורגניים נוצרים כל הזמן ממינרלים. לדוגמה, צמחים סופגים מים עם תרכובות מומסות, אשר עוברות לאחר מכן מקטגוריה אחת לאחרת. יצורים חיים משתמשים בעיקר בחומר אורגני למזון.
סיבות לגיוון
לעתים קרובות, תלמידי בית ספר או תלמידים צריכים לענות על השאלה מהן הסיבות למגוון של חומרים אורגניים. הגורם העיקרי הוא שאטומי פחמן מחוברים ביניהם באמצעות שני סוגי קשרים - פשוטים ומרובים. הם יכולים גם ליצור שרשראות. סיבה נוספת היא מגוון היסודות הכימיים השונים הכלולים בחומר האורגני. בנוסף, השונות נובעת גם מאלוטרופיה - תופעת קיומו של אותו יסוד בחיבורים.
ואיך נוצרים חומרים אנאורגניים? חומרים אורגניים טבעיים וסינתטיים ודוגמאותיהם נלמדים הן בתיכון והן במוסדות חינוך גבוהים מיוחדים. יצירת חומרים אנאורגניים אינה תהליך מורכב כמו יצירת חלבונים או פחמימות. לדוגמא, אנשים מפיקים סודה מאגמי סודה מאז ומתמיד. בשנת 1791 הציע הכימאי ניקולס לבלאן לסנתז אותו במעבדה באמצעות גיר, מלח וחומצה גופרתית. פעם, סודה, המוכרת היום לכולם, הייתה מוצר יקר למדי. כדי לערוך את הניסוי, היה צורך להצית מלח שולחן יחד עם חומצה, ולאחר מכן להצית את הסולפט שנוצר יחד עם אבן גיר ופחם.
דוגמה נוספת לחומרים לא אורגניים היא אשלגן פרמנגנט, או אשלגן פרמנגנט. חומר זה מתקבל בתנאים תעשייתיים. תהליך היווצרות מורכב מאלקטרוליזה של תמיסת אשלגן הידרוקסיד ואנודת מנגן. במקרה זה, האנודה מתמוססת בהדרגה עם היווצרות תמיסה סגולה - זהו פרמנגנט האשלגן הידוע.
