私たちの小さな青い大理石の生命は、何よりも 1 つのことに依存しています。それは、炭素の存在です。私たちの地球に住むすべてのものは、体の細胞から庭の草、通りの向こう側の木々に至るまで、何らかの形で炭素で構成されています.有機化学とは、生物、つまり生物を構成するもの、およびそれが地球上の生命にどのように適用されるかについての研究です。
これは、ブローチするのが難しいテーマのように聞こえるかもしれません。そのため、初心者向けの簡単な有機化学のトピックをいくつか集めて、正しい道を示してください.
有機化学とは
この科学分野では、炭素と生命の化学を研究しています。これらの種類の反応のすべてが有機的であるとは限らないため、この種の化学では、炭素と水素の結合と、生物を生み出す結果を具体的に調べます。獣医学から歯学、薬学に至るまで、さまざまな職業の多くが有機化学に依存しています。
有機化学者は通常、その分野で学位を取得する必要がありますが、他の多くの職業では、学位または証明書を取得するためにある程度の経験が必要です。この高度な科学を理解するのに役立つ、初心者向けの有機化学のトピックをいくつか見てみましょう。
絆の重要性
地球上のすべてが原子と分子で構成されていることはわかっていますが、これらすべての構成要素をまとめているのは何ですか?それらをあなた、私、そして地球上の他のすべての生物に変えているのは何ですか?
答えは絆です。原子は本来、可能な限り低いエネルギー状態に到達しようとします。ほとんどの原子は、原子価殻 (電子を保持する原子の一部) がいっぱいになると安定します。結合には、イオン結合と共有結合の 2 種類があります。
イオン結合は、原子が 1 つ以上の電子を獲得または失うときに発生します。これらの結合は無機材料で最も一般的であるため、このトピックについてはここでは触れません。
共有結合は、原子が電子を獲得または失うのではなく電子を共有するときに発生します。これらの結合は、この地球上の生命を構成する分子の基礎です。これらには、極性と非極性の 2 つのフレーバーがあります。極性共有結合では、電子は不均等に共有され、分子内の影響を受ける原子間を行き来します。非極性結合を持つ分子は、電子を均等に共有します。
原子が互いに結合するこの傾向が、この惑星上のすべてを構成しています。あなたがこれを読んでいるコンピューターはおそらくイオン結合で結合されていますが、あなたの体の細胞は共有結合に依存しています.
電子の役割
有機化学と化学結合に関して電子については既に説明しましたが、なぜこれらの小さな亜原子粒子がそれほど重要なのでしょうか?
簡単に言えば、電子の動きがなければ生命そのものが成り立たないからです。
原子の原子価殻は、M&M のキャンディー殻のようなものです。あなたの好きなキャンディーは、その硬い外殻がなければかなり厄介ですよね?原子は完全な原子価殻がないとかなり厄介です。そのため、原子はその外殻を満たすために結合する他の元素を常に探しています.
すべての原子がその完全なペアを見つけるわけではありません。たとえば、塩素は自然に 7 つの価電子を持っているため、ナトリウムのようなものとペアになって食卓塩 (塩化ナトリウム) を作ると、常に 1 つの奇数電子が出力されます。有機化学は、これらの要素間の結合と、それらがどのように組み合わさって人体のような複雑なものを作成するかに焦点を当てています。
平均的な 154 ポンドの人は、70 億個の原子で構成されています。いいえ、それはタイプミスではありません。それにもかかわらず、私たちの体はほとんどが宇宙です。人間の解剖学的構造を見ると、臓器がぎっしりと詰め込まれているため、他のものを入れる余地がないように見えます。スペースをすべて取り除けば、人体は角砂糖ほどの大きさの箱に収まります。
アルカン、アルケン、アルキン — 違いは何ですか?
有機化学と、すべての生命を構成する炭素/水素結合について話してきましたが、それだけではありません。炭素と水素の両方を含む化合物は炭化水素として知られており、アルカン、アルケン、アルキンの 3 つのクラスに分類されます。 3 つすべてが水素と炭素で構成されていますが、それぞれ異なる物理構造を持っているため、さまざまな化学的性質を持っています。
アルカンは、水素原子と炭素原子の間に単結合を持つ飽和炭化水素です。これらは適度に安定した分子であり、その結合は簡単には切れません。最も単純なアルカンは CH4 で表され、官能基は含まれません。
アルケンは不飽和炭化水素であり、水素と炭素の間に 1 つ以上の二重結合または三重結合があります。これらの化合物は官能基を持つことができますが、常にそうであるとは限りません。これらの炭化水素は、アルキンよりも安定していますが、アルカンよりも反応性が高くなります。
アルキンも不飽和炭化水素であり、分子間に 1 つ以上の三重結合しかありません。また、それらは最も不安定な炭化水素であり、アルカンやアルケンよりも環境と反応する可能性が高くなります.
機能グループ
さまざまなタイプの炭化水素について話すときに官能基について言及しましたが、その用語はどういう意味ですか?
官能基は、「分子内に存在する他の原子に関係なく、特徴的な特性を持つ分子内の原子の特定のグループ」として定義されます。これらの機能グループのうち、鍵と見なされる 14 の機能グループと、時折登場するその他の機能グループがあります。アルコールやケトンなど、いくつか聞いたことがあるでしょう。ケトンは、人気が高まっているケトダイエットの中心です.
覚えておくべき最も重要なことは、これらの官能基の 1 つまたは複数が炭化水素に存在する場合、たとえそれらの周りの分子が変化したとしても、それらは変化しないということです.
有機化学の勉強
これらの初心者向けの有機化学トピックのいずれかに興味をそそられた場合、この分野に参入するにはどうすればよいか疑問に思うかもしれません。高校生のときにできる最善のことは、数学、科学、生物、化学に集中することです。高得点を獲得し、科学に焦点を当てた大学を選択してください。有機化学を生き抜くためのヒントはたくさんあります — まずはそこにたどり着くだけです.
