1.1: چرا این فصل؟
- Page ID
- 215663
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)ما ابتدا با بررسی برخی از ایده های مربوط به اتم ها، پیوندها و هندسه مولکولی که ممکن است از دوره شیمی عمومی خود به یاد بیاورید، به مطالعه شیمی آلی می پردازیم. بسیاری از مطالب موجود در این فصل و فصل بعدی احتمالاً برای شما آشنا هستند، اما با این وجود ایده خوبی است که قبل از ادامه کار مطمئن شوید که آن را درک کرده اید.
شیمی آلی چیست و چرا باید آن را مطالعه کنید؟ پاسخ به این سوالات در اطراف شما است. هر موجود زنده از مواد شیمیایی آلی ساخته شده است. پروتئین هایی که مو، پوست و عضلات شما را تشکیل می دهند، DNA که میراث ژنتیکی شما را کنترل می کند، غذاهایی که شما را تغذیه می کنند و داروهایی که شما را درمان می کنند، همه مواد شیمیایی آلی هستند. هر کس با کنجکاوی در مورد زندگی و موجودات زنده و هرکسی که می خواهد بخشی از پیشرفت های قابل توجه در پزشکی و علوم زیستی باشد، ابتدا باید شیمی آلی را درک کند. به عنوان مثال به نقاشی های زیر نگاه کنید، که ساختارهای شیمیایی برخی از مولکول ها را نشان می دهد که نام آنها ممکن است برای شما آشنا باشد. اگرچه ممکن است نقاشی ها در این مرحله نامفهوم به نظر برسند، نگران نباشید. آنها خیلی زود حس خوبی خواهند داشت و شما به زودی ساختارهای مشابهی را برای هر ماده ای که به آن علاقه دارید طراحی خواهید کرد.
از لحاظ تاریخی، اصطلاح شیمی آلی به اواسط دهه 1700 باز می گردد، زمانی که از آن به معنای شیمی مواد موجود در موجودات زنده استفاده می شد. در آن زمان اطلاعات کمی در مورد شیمی وجود داشت و رفتار مواد «آلی» جدا شده از گیاهان و حیوانات متفاوت از مواد «معدنی» موجود در مواد معدنی به نظر می رسید. ترکیبات آلی به طور کلی جامدات کم ذوب بودند و معمولاً جداسازی، تصفیه و کار با آنها دشوارتر از ترکیبات معدنی با ذوب بالا بودند.
با این حال، در اواسط دهه 1800، مشخص شد که هیچ تفاوت اساسی بین ترکیبات آلی و معدنی وجود ندارد. تنها ویژگی متمایز ترکیبات آلی این است که همه حاوی عنصر کربن هستند.
بنابراین، شیمی آلی مطالعه ترکیبات کربن است. چرا کربن خاص است؟ چرا از بیش از ۱۹۷ میلیون ترکیب شیمیایی شناخته شده در حال حاضر، تقریبا همه آنها حاوی کربن هستند؟ پاسخ به این سوالات از ساختار الکترونیکی کربن و موقعیت متعاقب آن در جدول تناوبی (شکل\(\PageIndex{2}\)) آمده است. به عنوان یک عنصر گروه 4A، کربن می تواند چهار الکترون ظرفیت را به اشتراک بگذارد و چهار پیوند کووالانسی قوی تشکیل دهد. علاوه بر این، اتم های کربن می توانند به یکدیگر متصل شوند و زنجیره ها و حلقه های طولانی را تشکیل دهند. کربن، به تنهایی از همه عناصر، قادر به تشکیل تنوع بسیار زیادی از ترکیبات است، از متان ساده، با یک اتم کربن، به DNA بسیار پیچیده، که می تواند بیش از 100 میلیون کربن داشته باشد.
با این حال، همه ترکیبات کربن از موجودات زنده به دست نمی آیند. شیمیدانان مدرن توانایی بسیار پیچیده ای را برای طراحی و سنتز ترکیبات آلی جدید در آزمایشگاه - داروها، رنگ ها، پلیمرها و بسیاری از مواد دیگر ایجاد کرده اند. شیمی آلی زندگی همه را لمس می کند. مطالعه آن می تواند یک تعهد جذاب باشد.