Kimia biorganike (BOC), rëndësia e saj në mjekësi. Lënda e kimisë bioorganike. klasifikimi, struktura, reaktiviteti i përbërjeve organike James Dewey Watson Gerard, Gerhardt Charles Frederic. Në varësi të natyrës elektronike të reagentëve

Kimia biorganike është një shkencë themelore që studion strukturën dhe funksionet biologjike të përbërësve më të rëndësishëm të materies së gjallë, kryesisht biopolimere dhe bioregulatorë me molekulare të ulët, duke u fokusuar në sqarimin e modeleve të marrëdhënies midis strukturës së përbërjeve dhe efekteve të tyre biologjike.

Kimia bioorganike është një shkencë në kryqëzimin e kimisë dhe biologjisë; ajo ndihmon në zbulimin e parimeve të funksionimit të sistemeve të gjalla. Kimia bioorganike ka një orientim të theksuar praktik, duke qenë baza teorike për marrjen e përbërjeve të reja të vlefshme për industrinë e mjekësisë, bujqësisë, kimike, ushqimore dhe mikrobiologjike. Gama e interesave të kimisë bioorganike është jashtëzakonisht e gjerë - kjo përfshin botën e substancave të izoluara nga natyra e gjallë dhe që luajnë një rol të rëndësishëm në jetë, dhe botën e përbërjeve organike të prodhuara artificialisht që kanë aktivitet biologjik. Kimia bioorganike mbulon kiminë e të gjitha substancave të një qelize të gjallë, dhjetëra e qindra mijëra komponime.

Objektet e studimit, metodat e kërkimit dhe detyrat kryesore të kimisë bioorganike

Objektet e studimit Kimi bioorganike janë proteinat dhe peptidet, karbohidratet, lipidet, biopolimerët e përzier - glikoproteinat, nukleoproteinat, lipoproteinat, glikolipidet, etj., alkaloidet, terpenoidet, vitaminat, antibiotikët, hormonet, prostaglandinat, proceset rregullatore, feromonet, si dhe për medikamente, pesticide etj.

Arsenali kryesor i metodave të kërkimit kimia bioorganike përbëhet nga metoda; Për zgjidhjen e problemeve strukturore përdoren metoda fizike, fiziko-kimike, matematikore dhe biologjike.

Detyrat kryesore Kimia bioorganike janë:

Izolimi në një gjendje individuale dhe pastrimi i përbërjeve të studiuara duke përdorur kristalizimin, distilimin, lloje të ndryshme kromatografia, elektroforeza, ultrafiltrimi, ultracentrifugimi, etj. Në këtë rast, shpesh përdoren funksione specifike biologjike të substancës që studiohet (për shembull, pastërtia e një antibiotiku monitorohet nga aktiviteti i tij antimikrobik, i një hormoni nga efekti i tij në një farë procesi fiziologjik, etj.);
Krijimi i strukturës, duke përfshirë strukturën hapësinore, bazuar në qasjet e kimisë organike (hidrolizë, ndarje oksiduese, ndarje në fragmente specifike, për shembull, në mbetjet e metioninës kur vendoset struktura e peptideve dhe proteinave, ndarja në grupet 1,2-diol të karbohidrateve, etj.) dhe fizikë-kimia kimike duke përdorur spektrometrinë e masës, lloje të ndryshme të spektroskopisë optike (IR, UV, lazer, etj.), Analiza e difraksionit me rreze X, rezonanca magnetike bërthamore, rezonanca paramagnetike e elektroneve, dispersioni i rrotullimit optik dhe dikroizmi rrethor, i shpejtë metodat e kinetikës etj në kombinim me llogaritjet kompjuterike. Për të zgjidhur shpejt problemet standarde që lidhen me vendosjen e strukturës së një numri biopolimerësh, janë krijuar dhe përdoren gjerësisht pajisje automatike, parimi i funksionimit të të cilave bazohet në reaksionet standarde dhe vetitë e përbërjeve natyrore dhe biologjikisht aktive. Këta janë analizues për përcaktimin e përbërjes sasiore të aminoacideve të peptideve, sekuencues për konfirmimin ose vendosjen e sekuencës së mbetjeve të aminoacideve në peptide dhe sekuencës së nukleotideve në acidet nukleike, etj. është e rëndësishme kur studiohet struktura e biopolimereve komplekse. Enzima të tilla përdoren në studimin e strukturës së proteinave (tripsina, proteinazat që çajnë lidhjet peptide në acidin glutamik, prolinën dhe mbetjet e tjera të aminoacideve), acideve nukleike dhe polinukleotideve (nukleaza, enzima kufizuese), polimere që përmbajnë karbohidrate (glikozidaza, përfshirë ato specifike ato - galaktozidazat, glukuronidazat, etj.). Për të rritur efektivitetin e hulumtimit, analizohen jo vetëm përbërjet natyrore, por edhe derivatet e tyre që përmbajnë grupe karakteristike, të futura posaçërisht dhe atome të etiketuara. Derivate të tillë përftohen, për shembull, duke rritur prodhuesin në një mjedis që përmban aminoacide të etiketuara ose prekursorë të tjerë radioaktivë, të cilët përfshijnë tritium, karbon radioaktiv ose fosfor. Besueshmëria e të dhënave të marra nga studimi i proteinave komplekse rritet ndjeshëm nëse ky studim kryhet në lidhje me një studim të strukturës së gjeneve përkatëse.
Sinteza kimike dhe modifikimi kimik i përbërjeve të studiuara, duke përfshirë sintezën totale, sintezën e analogëve dhe derivateve. Për komponimet me peshë të ulët molekulare, kundërsinteza është ende një kriter i rëndësishëm për korrektësinë e strukturës së vendosur. Zhvillimi i metodave për sintezën e përbërjeve natyrore dhe biologjikisht aktive është i nevojshëm për të zgjidhur problemin tjetër të rëndësishëm të kimisë bioorganike - sqarimin e marrëdhënies midis strukturës së tyre dhe funksionit biologjik.
Sqarimi i marrëdhënies ndërmjet strukturës dhe funksioneve biologjike të biopolimerëve dhe bioregulatorëve me molekulare të ulët; studimi i mekanizmave kimikë të veprimit të tyre biologjik. Ky aspekt i kimisë bioorganike po bëhet gjithnjë e më shumë rëndësi praktike. Përmirësimi i arsenalit të metodave për sintezën kimike dhe kimiko-enzimatike të biopolimereve komplekse (peptide biologjikisht aktive, proteina, polinukleotide, acide nukleike, duke përfshirë gjenet që funksionojnë në mënyrë aktive) në kombinim me teknikat gjithnjë e më të përmirësuara për sintezën e bioregulatorëve relativisht më të thjeshtë, si dhe metodat për ndarjen selektive të biopolimerëve, lejojnë të kuptojmë më thellë varësinë e efekteve biologjike në strukturën e përbërjeve. Përdorimi i teknologjisë kompjuterike shumë efikase bën të mundur krahasimin objektiv të të dhënave të shumta nga studiues të ndryshëm dhe gjetjen e modeleve të përbashkëta. Modelet e gjetura të veçanta dhe të përgjithshme, nga ana tjetër, stimulojnë dhe lehtësojnë sintezën e përbërjeve të reja, të cilat në disa raste (për shembull, kur studiohen peptidet që ndikojnë në aktivitetin e trurit) bëjnë të mundur gjetjen e komponimeve sintetike praktikisht të rëndësishme që janë superiore në aktivitetin biologjik. ndaj analogëve të tyre natyrorë. Studimi i mekanizmave kimikë të veprimit biologjik hap mundësinë e krijimit të përbërjeve biologjikisht aktive me veti të paracaktuara.
Marrja e barnave praktikisht të vlefshme.
Testimi biologjik i përbërjeve të marra.

Formimi i kimisë bioorganike. Referencë historike

Shfaqja e kimisë bioorganike në botë ndodhi në fund të viteve '50 dhe në fillim të viteve '60, kur objektet kryesore të kërkimit në këtë fushë ishin katër klasa të përbërjeve organike që luajnë një rol kyç në jetën e qelizave dhe organizmave - proteinat, polisakaridet dhe lipidet. Arritjet e Shquara kimia tradicionale e komponimeve natyrore, siç është zbulimi nga L. Pauling i heliksit α si një nga elementët kryesorë struktura hapësinore zinxhiri polipeptid në proteina, krijimi i strukturës kimike të nukleotideve nga A. Todd dhe sinteza e parë e një dinukleotidi, zhvillimi i F. Sanger i një metode për përcaktimin e sekuencës së aminoacideve në proteina dhe përdorimin e saj për të deshifruar strukturën e insulinës, R. Sinteza e Woodward-it e komponimeve të tilla komplekse natyrore si reserpina, klorofili dhe vitamina Në 12, sinteza e hormonit të parë peptid oksitocinë shënoi, në thelb, transformimin e kimisë së përbërjeve natyrore në kiminë moderne bioorganike.

Sidoqoftë, në vendin tonë, interesi për proteinat dhe acidet nukleike u ngrit shumë më herët. Studimet e para mbi kiminë e proteinave dhe acideve nukleike filluan në mesin e viteve 20. brenda mureve të Universitetit të Moskës, dhe ishte këtu që i pari shkollat shkencore, duke punuar me sukses në këto fusha të rëndësishme të shkencës natyrore deri më sot. Pra, në vitet 20. me iniciativën e N.D. Zelinsky filloi kërkimet sistematike mbi kiminë e proteinave, detyra kryesore që ishte sqarimi i parimeve të përgjithshme të strukturës së molekulave të proteinave. N.D. Zelinsky krijoi laboratorin e parë të kimisë së proteinave në vendin tonë, në të cilin u krye punë e rëndësishme për sintezën dhe analizën strukturore të aminoacideve dhe peptideve. Një rol të jashtëzakonshëm në zhvillimin e këtyre veprave i takon M.M. Botvinnik dhe studentët e saj, të cilët arritën rezultate mbresëlënëse në studimin e strukturës dhe mekanizmit të veprimit të pirofosfatazave inorganike, enzimat kryesore të metabolizmit të fosforit në qelizë. Nga fundi i viteve 40, kur filloi të shfaqej roli kryesor i acideve nukleike në proceset gjenetike, M.A. Prokofiev dhe Z.A. Shabarova filloi punën për sintezën e përbërësve të acidit nukleik dhe derivateve të tyre, duke shënuar kështu fillimin e kimisë së acidit nukleik në vendin tonë. U kryen sintezat e para të nukleozideve, nukleotideve dhe oligonukleotideve dhe një kontribut i madh u dha në krijimin e sintetizuesve automatikë vendas të acidit nukleik.

Në vitet '60 Ky drejtim në vendin tonë është zhvilluar vazhdimisht dhe me shpejtësi, shpesh përpara hapave dhe tendencave të ngjashme jashtë vendit. Zbulimet themelore të A.N. luajtën një rol të madh në zhvillimin e kimisë bioorganike. Belozersky, i cili vërtetoi ekzistencën e ADN-së në bimët më të larta dhe studioi sistematikisht përbërjen kimike të acideve nukleike, studimet klasike të V.A. Engelhardt dhe V.A. Belitser mbi mekanizmin oksidativ të fosforilimit, studime me famë botërore nga A.E. Arbuzov mbi kiminë e përbërjeve organofosforike fiziologjikisht aktive, si dhe veprat themelore të I.N. Nazarov dhe N.A. Preobrazhensky mbi sintezën e substancave të ndryshme natyrore dhe analogëve të tyre dhe veprave të tjera. Arritjet më të mëdha në krijimin dhe zhvillimin e kimisë bioorganike në BRSS i përkasin Akademik M.M. Shemyakin. Në veçanti, ai filloi punën për studimin e peptideve atipike - depsipeptideve, të cilat më pas morën zhvillim të gjerë në lidhje me funksionin e tyre si jonofore. Talenti, depërtimi dhe aktiviteti i vrullshëm i këtij dhe i shkencëtarëve të tjerë kontribuan në rritjen e shpejtë të autoritetit ndërkombëtar të kimisë bioorganike sovjetike, konsolidimin e tij në fushat më të rëndësishme dhe forcimin organizativ në vendin tonë.

Në fund të viteve '60 - në fillim të viteve '70. Në sintezën e përbërjeve biologjikisht aktive me strukturë komplekse, enzimat filluan të përdoren si katalizatorë (e ashtuquajtura sintezë e kombinuar kimiko-enzimatike). Kjo qasje u përdor nga G. Korana për sintezën e parë të gjenit. Përdorimi i enzimave bëri të mundur kryerjen e transformimit rreptësisht selektiv të një numri përbërjesh natyrore dhe marrjen e derivateve të rinj biologjikisht aktivë të peptideve, oligosakarideve dhe acideve nukleike me rendiment të lartë. Në vitet 70 Fushat më intensive të zhvilluara të kimisë bioorganike ishin sinteza e oligonukleotideve dhe gjeneve, studimet e membranave qelizore dhe polisaharideve dhe analiza e strukturave parësore dhe hapësinore të proteinave. Strukturat e enzimave të rëndësishme (transaminaza, β-galaktozidaza, ARN polimeraza e varur nga ADN), proteinat mbrojtëse (γ-globulinat, interferonet), proteinat e membranës(adenozinotrifosfataza, bakteriorodopsina). Rëndësi e madhe punë e fituar për studimin e strukturës dhe mekanizmit të veprimit të rregullatorëve peptide aktiviteti nervor(të ashtuquajturat neuropeptide).

Kimi bioorganike moderne shtëpiake

Aktualisht, kimia bioorganike vendase zë pozita udhëheqëse në botë në një numër fushash kryesore. Përparime të mëdha janë bërë në studimin e strukturës dhe funksionit të peptideve biologjikisht aktive dhe proteinave komplekse, duke përfshirë hormonet, antibiotikët dhe neurotoksinat. Rezultate të rëndësishme janë marrë në kiminë e peptideve aktive në membranë. U hetuan arsyet për selektivitetin dhe efektivitetin unik të veprimit të dispepsid-jonoforeve dhe u sqarua mekanizmi i funksionimit në sistemet e gjalla. Janë marrë analoge sintetike të jonoforeve me veti të specifikuara, të cilat janë shumë herë më efektive se mostrat natyrore (V.T. Ivanov, Yu.A. Ovchinnikov). Vetitë unike të jonoforeve përdoren për të krijuar sensorë përzgjedhës të joneve bazuar në to, të cilët përdoren gjerësisht në teknologji. Sukseset e arritura në studimin e një grupi tjetër rregullatorësh - neurotoksinat, të cilat janë frenues të transmetimit të impulseve nervore, kanë çuar në përdorimin e tyre të gjerë si mjete për studimin e receptorëve të membranës dhe strukturave të tjera specifike të membranave qelizore (E.V. Grishin). Zhvillimi i punës për sintezën dhe studimin e hormoneve peptide ka çuar në krijimin e analogëve shumë efektivë të hormoneve oksitocinë, angiotensin II dhe bradikininë, të cilat janë përgjegjëse për tkurrjen e muskujve të lëmuar dhe rregullimin e presionit të gjakut. Një sukses i madh ishte i plotë sinteza kimike përgatitjet e insulinës, duke përfshirë insulinën njerëzore (N.A. Yudaev, Yu.P. Shvachkin, etj.). U zbuluan dhe u studiuan një sërë antibiotikësh proteinikë, duke përfshirë gramicidinën S, polimiksinën M, aktinoksantinën (G.F. Gause, A.S. Khokhlov, etj.). Puna po zhvillohet në mënyrë aktive për të studiuar strukturën dhe funksionin e proteinave të membranës që kryejnë funksionet e receptorit dhe transportit. U morën proteinat fotoreceptore rodopsina dhe bakteriorodopsina dhe u studiua baza fiziko-kimike e funksionimit të tyre si pompa jonike të varura nga drita (V.P. Skulachev, Yu.A. Ovchinnikov, M.A. Ostrovsky). Struktura dhe mekanizmi i funksionimit të ribozomeve, sistemet kryesore për biosintezën e proteinave në qelizë, janë studiuar gjerësisht (A.S. Spirin, A.A. Bogdanov). Ciklet e mëdha të kërkimit shoqërohen me studimin e enzimave, përcaktimin e strukturës së tyre parësore dhe strukturës hapësinore, studimin e funksioneve katalitike (aminotransferazat aspartate, pepsina, kimotripsina, ribonukleazat, enzimat e metabolizmit të fosforit, glikozidazat, kolinesterazat, etj.). Janë zhvilluar metoda për sintezën dhe modifikimin kimik të acideve nukleike dhe përbërësve të tyre (D.G. Knorre, M.N. Kolosov, Z.A. Shabarova), po zhvillohen qasje për krijimin e barnave të gjeneratës së re bazuar në to për trajtimin e sëmundjeve virale, onkologjike dhe autoimune. Duke përdorur veti unike Acidet nukleike dhe mbi bazën e tyre krijohen ilaçe diagnostikuese dhe biosensorë, analizues të një numri përbërjesh biologjikisht aktive (V.A. Vlasov, Yu.M. Evdokimov, etj.)

Progres i rëndësishëm është bërë në kiminë sintetike të karbohidrateve (sinteza e antigjeneve bakteriale dhe krijimi i vaksinave artificiale, sinteza e frenuesve specifikë të thithjes së viruseve në sipërfaqen e qelizës, sinteza e frenuesve specifikë të toksinave bakteriale (N.K. Kochetkov, A. Ya. Khorlin)). Progres i rëndësishëm është bërë në studimin e lipideve, lipoaminoacideve, lipopeptideve dhe lipoproteinave (L.D. Bergelson, N.M. Sisakyan). Janë zhvilluar metoda për sintezën e shumë acideve yndyrore biologjikisht aktive, lipideve dhe fosfolipideve. U studiua shpërndarja transmembranore e lipideve në lloje të ndryshme liposomesh, në membranat bakteriale dhe në mikrozomet e mëlçisë.

Një fushë e rëndësishme e kimisë bioorganike është studimi i një sërë substancash natyrore dhe sintetike që mund të rregullojnë procese të ndryshme që ndodhin në qelizat e gjalla. Këto janë repelentë, antibiotikë, feromone, substanca sinjalizuese, enzima, hormone, vitamina dhe të tjera (të ashtuquajturat rregullatorë me molekular të ulët). Janë zhvilluar metoda për sintezën dhe prodhimin e pothuajse të gjitha vitaminave të njohura, një pjesë të konsiderueshme të hormoneve steroide dhe antibiotikëve. Janë zhvilluar metoda industriale për prodhimin e një sërë koenzimash që përdoren si preparate medicinale (koenzima Q, piridoksal fosfat, tiaminë pirofosfat, etj.). Janë propozuar agjentë të rinj të fortë anabolikë që janë superiorë në veprim ndaj barnave të huaja të njohura (I.V. Torgov, S.N. Ananchenko). Janë studiuar biogjeneza dhe mekanizmat e veprimit të steroideve natyrale dhe të transformuara. Progres i rëndësishëm është bërë në studimin e alkaloideve, glikozideve steroide dhe triterpene dhe kumarinave. Hulumtimet origjinale u kryen në fushën e kimisë së pesticideve, të cilat çuan në lëshimin e një numri ilaçesh të vlefshme (I.N. Kabachnik, N.N. Melnikov, etj.). Një kërkim aktiv është duke u zhvilluar për barna të reja të nevojshme për trajtimin e sëmundjeve të ndryshme. Janë marrë barna që kanë vërtetuar efektivitetin e tyre në trajtimin e një sërë sëmundjesh onkologjike (dopan, sarkolizinë, ftorafur, etj.).

Drejtimet dhe perspektivat prioritare për zhvillimin e kimisë bioorganike

Drejtimet prioritare kërkimin shkencor në fushën e kimisë bioorganike janë:

studimi i varësisë strukturore-funksionale të përbërjeve biologjikisht aktive;
projektimi dhe sinteza e barnave të reja biologjikisht aktive, duke përfshirë krijimin e ilaçeve dhe produkteve për mbrojtjen e bimëve;
kërkime në procese bioteknologjike shumë efikase;
studimi i mekanizmave molekularë të proceseve që ndodhin në një organizëm të gjallë.

I orientuar kërkimi bazë në fushën e kimisë bioorganike synojnë studimin e strukturës dhe funksionit të biopolimerëve më të rëndësishëm dhe bioregulatorëve me molekulare të ulët, duke përfshirë proteinat, acidet nukleike, karbohidratet, lipidet, alkaloidet, prostaglandinat dhe komponimet e tjera. Kimia bioorganike është e lidhur ngushtë me detyra praktike mjekësia dhe bujqësia (prodhimi i vitaminave, hormoneve, antibiotikëve dhe ilaçeve të tjera, stimuluesve të rritjes së bimëve dhe rregullatorëve të sjelljes së kafshëve dhe insekteve), industri kimike, ushqimore dhe mikrobiologjike. Rezultatet e kërkimit shkencor janë baza për krijimin e një baze shkencore dhe teknike për teknologjitë e prodhimit të imunodiagnostikës moderne mjekësore, reagentëve për kërkime gjenetike mjekësore dhe reagentëve për analiza biokimike, teknologjive për sintezën e substancave të drogës për përdorim në onkologji, virologji, endokrinologji, gastroenterologjia, si dhe kimikatet për mbrojtjen e bimëve dhe teknologjitë për aplikimin e tyre në bujqësi.

Zgjidhja e problemeve kryesore të kimisë bioorganike është e rëndësishme për përparimin e mëtejshëm të biologjisë, kimisë dhe një sërë shkencash teknike. Pa sqaruar strukturën dhe vetitë e biopolimerëve dhe bioregulatorëve më të rëndësishëm, është e pamundur të kuptohet thelbi i proceseve jetësore, aq më pak të gjenden mënyra për të kontrolluar fenomene të tilla komplekse si riprodhimi dhe transmetimi i karakteristikave trashëgimore, rritja normale dhe malinje e qelizave, imuniteti, kujtesa, transmetimi i impulseve nervore dhe shumë më tepër. Në të njëjtën kohë, studimi i biologjikisht shumë i specializuar substancave aktive dhe proceset që ndodhin me pjesëmarrjen e tyre mund të hapin mundësi thelbësisht të reja për zhvillimin e kimisë, teknologjisë kimike dhe inxhinierisë. Problemet, zgjidhja e të cilave lidhet me kërkimin në fushën e kimisë bioorganike, përfshijnë krijimin e katalizatorëve rreptësisht specifikë shumë aktivë (bazuar në studimin e strukturës dhe mekanizmit të veprimit të enzimave), shndërrimin e drejtpërdrejtë të energjisë kimike në energji mekanike (bazuar në studimi i tkurrjes së muskujve) dhe përdorimi i parimeve të ruajtjes kimike në teknologji dhe transferimi i informacionit të kryer në sistemet biologjike, parimet e vetë-rregullimit të sistemeve qelizore shumëkomponente, kryesisht përshkueshmëria selektive e membranave biologjike, dhe shumë më tepër. problemet qëndrojnë shumë përtej kufijve të vetë kimisë bioorganike, megjithatë, ajo krijon parakushtet bazë për zhvillimin e këtyre problemeve, duke ofruar pikat kryesore mbështetëse për zhvillimin e kërkimeve biokimike tashmë të lidhura me këtë fushë. Biologji Molekulare. Gjerësia dhe rëndësia e problemeve që zgjidhen, shumëllojshmëria e metodave dhe lidhja e ngushtë me disiplina të tjera shkencore sigurojnë zhvillimin e shpejtë të kimisë bioorganike.Buletini i Universitetit të Moskës, seria 2, Kimia. 1999. T. 40. Nr 5. F. 327-329.

Bender M., Bergeron R., Komiyama M. Kimia bioorganike e katalizës enzimatike. Per. nga anglishtja M.: Mir, 1987. 352 S.

Yakovishin L.A. Kapituj të zgjedhur të kimisë bioorganike. Sevastopol: Strizhak-press, 2006. 196 pp.

Nikolaev A.Ya. Kimia Biologjike. M.: Agjencia e Informacionit Mjekësor, 2001. 496 pp.

Lënda e kimisë bioorganike.
Struktura dhe izomeria e organikes
lidhjet.
Lidhja kimike dhe ndërveprimi
atomet në përbërjet organike.
Llojet reaksionet kimike.
Poli- dhe heterofunksionale
lidhjet.
Libër shkollor bazë - Tyukavkina N.A., Baukov Yu.I.
Kimia biorganike.
Teksti i leksioneve dhe manuali “Kimia biorganike në
pyetje dhe përgjigje" shihni në faqen e internetit të TSU http://tgumed.ru
skeda "Ndihma për studentët", seksioni "Ligjërata mbi
disiplinat kurrikula" Dhe, natyrisht, VK

Kimia bioorganike studion strukturën dhe vetitë e substancave të përfshira në proceset e jetës në lidhje me njohuritë e tyre biologjike.

Kimia bioorganike studion strukturën dhe vetitë e substancave
duke marrë pjesë në proceset e jetës, në lidhje me
njohuri për funksionet e tyre biologjike.
Objektet kryesore të studimit janë biologjike
polimere (biopolimere) dhe bioregulatorë.
Biopolimerët
–
peshë të lartë molekulare
natyrore
komponimet që janë baza strukturore e të gjitha gjallesave
organizmave dhe duke luajtur një rol të caktuar në procese
aktiviteti jetësor. Biopolimerët përfshijnë peptide dhe
proteinat, polisaharidet (karbohidratet), acidet nukleike. NË
Ky grup përfshin gjithashtu lipide, të cilat në vetvete nuk janë
janë komponime me peshë të lartë molekulare, por në
trupi zakonisht shoqërohet me biopolimerë të tjerë.
Bioregulatorët janë komponime që kimikisht
rregullojnë metabolizmin. Këto përfshijnë vitamina,
hormonet, shumë sintetike biologjikisht aktive
komponimet, duke përfshirë barnat.

Tërësia e reaksioneve kimike që ndodhin në trup quhet metabolizëm, ose metabolizëm. Substancat e prodhuara në qeliza

Tërësia e reaksioneve kimike që ndodhin në trup
i quajtur metabolizëm, ose metabolizëm. Substancat
formuar në qeliza, inde dhe organe të bimëve dhe kafshëve
gjatë metabolizmit quhen metabolitë.
Metabolizmi përfshin dy drejtime - katabolizmin dhe
anabolizëm.
Katabolizmi i referohet reaksioneve të zbërthimit të substancave që hyjnë
në trup me ushqim. Si rregull, ato shoqërohen nga oksidimi i përbërjeve organike dhe vazhdojnë me çlirimin
energji.
Anabolizmi është sinteza e molekulave komplekse nga
ato më të thjeshta, si rezultat i të cilave formimi dhe rinovimi i elementet strukturore organizmit të gjallë.
Proceset metabolike ndodhin me pjesëmarrjen e enzimave,
ato. proteinat specifike që gjenden në qeliza
organizmit dhe luajnë rolin e katalizatorëve për biokimik
proceset (biokatalizatorët).

Metabolizmi

katabolizmi
anabolizëm
Zbërthimi i biopolimerëve
me theksim
energji
Sinteza e biopolimereve
me përthithje
energji
Glicerina dhe
acid yndyror

Parimet themelore të teorisë së strukturës së përbërjeve organike A.M. Butlerov

1. Atomet në një molekulë janë të vendosura në një të caktuar
sekuencat sipas valencës së tyre.
Valenca e atomit të karbonit në organike
lidhjet është e barabartë me katër.
2. Vetitë e substancave nuk varen vetëm nga çfarë
atomet dhe në çfarë sasie përfshihen në përbërje
molekulave, por edhe sipas rendit në të cilin ato
të lidhura me njëra-tjetrën.
3. Atomet ose grupet e atomeve që përbëjnë
molekulat ndikojnë reciprokisht njëra-tjetrën, duke shkaktuar
varen nga aktiviteti kimik dhe reaksioni
aftësia e molekulave.
4. Studimi i vetive të substancave na lejon t'i përcaktojmë ato
struktura kimike.

H o m o l o g h i c y r a y d

Homologe
rresht
Një numër i komponimeve strukturore të ngjashme që kanë
veti kimike të ngjashme, në të cilat individuale
anëtarët e një serie ndryshojnë nga njëri-tjetri vetëm në sasi
grupet -CH2- quhet seri homologjike dhe grupi
CH2 – dallimi homologjik.
Anëtarët e çdo seri homologe kanë një dërrmuese
shumica e reagimeve vazhdojnë në të njëjtën mënyrë (përjashtim
përbëjnë vetëm anëtarët e parë të serisë). Prandaj, duke ditur
reaksionet kimike të vetëm një anëtari të serisë, është e mundur me
me një shkallë të lartë probabiliteti për të pohuar se e njëjta gjë
lloji i transformimeve ndodh edhe me anëtarët e mbetur
seri homologe.
Për çdo seri homologe mund të nxirret
formula e përgjithshme që pasqyron marrëdhëniet midis atomeve
karboni dhe hidrogjeni në anëtarët e kësaj serie; kjo është formula
thirrur formulë e përgjithshme seri homologe.

Klasifikimi i përbërjeve organike sipas strukturës së skeletit të karbonit

Klasifikimi i përbërjeve organike sipas pranisë së grupeve funksionale

Grupi funksional
Klasa
Shembull
atomet halogjene (F, Cl, Br, I) derivatet e halogjenit CH3CH2Cl (kloroetani)
hidroksil (-OH)
alkoolet (fenolet)
CH3CH2OH (etanol)
tiol ose mercapto- (– tiolet (merkaptane) CH3CH2SH (etanetiol)
SN)
eterike (–O–)
eteret
CH3CH2–O–CH2CH3
(dietil
eter)
ester
karboksil –C UN
esteret
CH3CH2COOCH3 (metil acetat)
acidet karboksilike CH3COOH (acidi acetik)
amide –С ОНН2
amide
karbonil (–C=O)
sulfo- (–SO3H)
amino- (–NH2)
aldehidet dhe
ketonet
acidet sulfonike
aminet
nitro- (–NO2)
komponimet nitro
acidet
CH3CONH2 (acetamid)
CH3CHO (etanal)
CH3COCH3 (propanon)
СН3SO3Н (acid metanesulfonik)
CH3CH2NH2
(etilaminë,
amina primare)
CH3NHCH3
(dimetilaminë,
amina dytësore)
CH3CH2NO2 (nitroetan)

Nomenklatura e përbërjeve organike

Izomerizmi i përbërjeve organike

Nëse dy ose më shumë substanca individuale kanë
e njëjta përbërje sasiore (formula molekulare),
por ndryshojnë nga njëra-tjetra në sekuencën lidhëse
atomet dhe (ose) vendndodhjen e tyre në hapësirë, pastaj në përgjithësi
Në këtë rast quhen izomerë.
Meqenëse struktura e këtyre përbërjeve është e ndryshme, atëherë
vetitë kimike ose fizike të izomerëve
janë të ndryshme.
Llojet e izomerizmit: strukturor (izomerë të strukturës) dhe
stereoizomerizëm (hapësinor).
Izomerizmi strukturor mund të jetë i tre llojeve:
- izomerizmi i skeletit të karbonit (izomerë zinxhir),
- pozicioni izomerëve (lidhje të shumëfishta ose funksionale
grupe),
- izomerët e grupit funksional (ndërklasor).
Stereoizomerizmi ndahet
konfigurimi
në
konformacionale
Dhe

Ky është izomeria gjeometrike

Dritë e polarizuar në aeroplan

Shenjat e aktivitetit optik:
- prania e një atomi karboni asimetrik;
- mungesa e elementeve të simetrisë molekulare

Enantiomerët e adrenalinës
proteina
Anionike
E sheshtë
qendër
sipërfaqe
jo të zënë
E sheshtë
Anionike
sipërfaqe
qendër
i zënë
(+) - adrenalinë
(-)- adrenalinë
jo të plota
korrespondencë
të ulëta
aktivitet
i plotë
korrespondencë
lartë
aktivitet

Aktiviteti biologjik i enantiomerëve

asparagine
DARVON
analgjezik
NOVRAD
ilaç antitusive
pasqyrë
L-asparagine
D-asparagine
(nga asparagu)
(nga bizelet)
shije e hidhur
shije të ëmbël
enantiomere
Viktimat e talidomidit

Aciditeti dhe baziteti i përbërjeve organike

Acidet e bronzuara (acidet protike) -
molekulat ose jonet neutrale që mund
dhuroj një proton (dhurues proton).
Acidet tipike Brønsted janë acidet karboksilike
acidet. Ata kanë veti më të dobëta acidike
grupet hidroksil të fenoleve dhe alkooleve, si dhe tio-,
amino dhe imino grupe.
Bazat e bronsuara janë molekula neutrale ose
jone të aftë për të pranuar një proton (pranues
protonet).
Bazat tipike Bronsted janë aminet.
Amfolite - komponime, në molekula
të cilat përmbajnë edhe acide edhe
grupet kryesore.

Llojet e acideve dhe bazave sipas Brønsted

Qendrat kryesore në molekulën e novokainës

Përdorimi i vetive themelore për të marrë forma të tretshme në ujë të barnave

bazë
Vetitë
medicinale
droga
përdoren për të marrë format e tyre të tretshme në ujë.
Kur ndërveprojnë me acidet, komponimet me
lidhje jonike - kripëra që janë shumë të tretshme në ujë.
Po, novokainë për injeksion
përdoret në formën e hidroklorurit.
qendra kryesore më e fortë,
me të cilin u bashkua protoni

Karakteristikat acido-bazike të substancave dhe hyrja e tyre në trup

lipid
cipë
PH e stomakut 1
UNS
lipid
cipë
plazma e gjakut
pH 7.4
UNS
OSOSN3
PH e stomakut 1
+
OSOSN3
NH3
SOOOOSCH3
SO -
NH2
NH2
OSOSN3
PH e zorrëve 7-8
plazma e gjakut
pH 7.4
PH e zorrëve 7-8
Ilaçet acidike absorbohen më mirë nga stomaku (pH 1-3),
dhe përthithja e barnave ose bazave ksenobiotike ndodh vetëm
pasi kalojnë nga stomaku në zorrë (pH 7-8). Gjatë
Në një orë, pothuajse 60% e acidit acetilsalicilik absorbohet nga stomaku i minjve.
acid dhe vetëm 6% aniline të dozës së administruar. Në zorrët e minjve
56% e dozës së administruar të anilinës tashmë është zhytur. Një bazë kaq e dobët
si kafeina (рKВH + 0,8), absorbohet në të njëjtën kohë në një shumë më të madhe
shkallë (36%), pasi edhe në mjedisin shumë acid të stomakut, kafeina
është kryesisht në një gjendje jo-jonizuese.

Llojet e reaksioneve në kiminë organike

Reaksionet organike klasifikohen sipas
shenjat e mëposhtme:
1. Sipas natyrës elektronike të reagentëve.
2. Nga ndryshimi i numrit të grimcave gjatë reaksionit.
3. Bazuar në karakteristikat specifike.
4. Sipas mekanizmave elementare
fazat e reaksioneve.

Në varësi të natyrës elektronike të reagentëve, reaksionet dallohen: nukleofile, elektrofile dhe radikale të lira.

Radikalet e lira janë grimca elektrike neutrale
që ka një elektron të paçiftuar, për shembull: Cl, NO2.
Reaksionet e radikaleve të lira janë karakteristike për alkanet.
Reagentët elektrofilë janë katione ose molekula
të cilat vetë ose në prani të një katalizatori
kanë një afinitet të shtuar për një çift elektronik ose
qendrat e molekulave të ngarkuara negativisht. Kjo perfshin
kationet H+, Cl+, +NO2, +SO3H, R+ dhe molekulat me të lirë
orbitalet AlCl3, ZnCl2 etj.
Reaksionet elektrofile janë karakteristike për alkenet, alkinet,
komponimet aromatike (shtimi në një lidhje të dyfishtë,
zëvendësimi i protonit).
Reagjentët nukleofilik janë anione ose molekula që
që kanë qendra me densitet elektronik të rritur. Atyre
përfshijnë anionet dhe molekulat si p.sh
HO-, RO-, Cl-, Br-, RCOO-, CN-, R-, NH3, C2H5OH, etj.

Me ndryshim
numri i grimcave gjatë
dallohen reaksionet
reaksionet e zëvendësimit,
aderimet,
duke u ndarë
(eliminimi),
dekompozimi

Klasifikimi i reaksioneve sipas karakteristikave të veçanta

Reaktiviteti merret parasysh gjithmonë
vetëm në raport me partnerin reaksionar.
Gjatë një transformimi kimik, zakonisht është
nuk preket e gjithë molekula, por vetëm një pjesë e saj -
qendra e reagimit.
Një përbërje organike mund të përmbajë
disa qendra reagimi të pabarabarta.
Reaksionet mund të çojnë në produkte izomere.
Selektiviteti i reagimit - cilësor
kuptimi karakteristik mbizotërues
Reagimi vazhdon në një drejtim nga
disa të mundshme.
Ka regjioselektivitet,
kimioselektiviteti, stereoselektiviteti i reaksionit.

Selektiviteti i reaksioneve në kiminë organike

Regioselektive - reaksion preferencial sipas
një nga disa qendrat e reagimit të një molekule.
CH3-CH2-CH3 + Br2
СН3-СНВr-СН3 + НВr
Izomeri i dytë, 1-bromopropan, praktikisht nuk është formuar.
Kimioselektiviteti - reaksion preferencial sipas
një nga grupet funksionale të lidhura.
Stereoselektiviteti - formim preferencial në një reagim
një nga disa stereoizomerë të mundshëm.

Komponimet multifunksionale përmbajnë
disa grupe funksionale identike.
Komponimet heterofunksionale përmbajnë
disa grupe të ndryshme funksionale.
Heteropolifunksionale
komponimet përmbajnë të dyja
të ndryshme dhe të njëjta
grupet funksionale.

Vetitë e komponimeve poli- dhe heterofunksionale

Secili grup në poli- dhe heterofunksional
komponimet mund të pësojnë të njëjtat reaksione si
grupi përkatës në monofunksionale
lidhjet

Vetitë specifike të poli- dhe
komponimet heterofunksionale
Reaksionet e ciklizimit
Formimi i komplekseve kelate

Komponimet polifunksionale si antidotë
Efekti toksik i metaleve të rënda është
lidhja e grupeve tiol të proteinave. Si rezultat, ato pengohen
enzimat vitale të trupit.
Parimi i veprimit të antidoteve është formimi i fortë
komplekset me jonet e metaleve të rënda.

LEKTORIA 1

Kimia biorganike (BOC), rëndësia e saj në mjekësi

HOC është një shkencë që studion funksionin biologjik të substancave organike në trup.

BOH u ngrit në gjysmën e dytë të shekullit të njëzetë. Objektet e studimit të tij janë biopolimerët, bioregulatorët dhe metabolitët individualë.

Biopolimerët janë komponime natyrore me molekulare të lartë që janë baza e të gjithë organizmave. Këto janë peptide, proteina, polisaharide, acide nukleike (NA), lipide, etj.

Bioregulatorët janë komponime që rregullojnë kimikisht metabolizmin. Këto janë vitaminat, hormonet, antibiotikët, alkaloidet, medikamentet, etj.

Njohja e strukturës dhe vetive të biopolimerëve dhe bioregulatorëve na lejon të kuptojmë thelbin e proceseve biologjike. Kështu, krijimi i strukturës së proteinave dhe NA-ve bëri të mundur zhvillimin e ideve për biosintezën e proteinave të matricës dhe rolin e NA-ve në ruajtjen dhe transmetimin e informacionit gjenetik.

BOX luan një rol të rëndësishëm në vendosjen e mekanizmit të veprimit të enzimave, barnave, proceseve të shikimit, frymëmarrjes, kujtesës, përcjelljes nervore, tkurrjes së muskujve etj.

Problemi kryesor i HOC është të sqarojë marrëdhënien midis strukturës dhe mekanizmit të veprimit të komponimeve.

BOX bazohet në materialin e kimisë organike.

KIMIA ORGANIKE

Kjo është shkenca që studion përbërjet e karbonit. Aktualisht, ka rreth 16 milionë substanca organike.

Arsyet e shumëllojshmërisë së substancave organike.

1. Përbërjet e atomeve C me njëri-tjetrin dhe me elementë të tjerë tabelë periodike D. Mendeleev. Në këtë rast, formohen zinxhirë dhe cikle:

Zinxhir i drejtë Zinxhiri i degëzuar

Konfigurimi planar tetraedral

Konfigurimi i atomit C i atomit C

2. Homologjia është ekzistenca e substancave me veti të ngjashme, ku secili anëtar i serisë homologe ndryshon nga ai i mëparshmi nga një grup.
–CH 2 –. Për shembull, seria homologe e hidrokarbureve të ngopura:

3. Izomerizmi është ekzistenca e substancave që kanë përbërje të njëjtë cilësore dhe sasiore, por strukturë të ndryshme.

JAM. Butlerov (1861) krijoi një teori të strukturës së përbërjeve organike, e cila shërben edhe sot e kësaj dite bazë shkencore kimia organike.

Parimet themelore të teorisë së strukturës së përbërjeve organike:

1) atomet në molekula janë të lidhura me njëri-tjetrin me lidhje kimike në përputhje me valencën e tyre;

2) atomet në molekulat e përbërjeve organike janë të lidhura me njëri-tjetrin në një sekuencë të caktuar, e cila përcakton strukturën kimike të molekulës;

3) vetitë e përbërjeve organike varen jo vetëm nga numri dhe natyra e atomeve të tyre përbërëse, por edhe nga struktura kimike e molekulave;

4) në molekula ekziston një ndikim i ndërsjellë i atomeve, të dyja të lidhura dhe jo të lidhura drejtpërdrejt me njëri-tjetrin;

5) struktura kimike e një substance mund të përcaktohet duke studiuar transformimet e saj kimike dhe, anasjelltas, vetitë e saj mund të karakterizohen nga struktura e një substance.

Le të shqyrtojmë disa dispozita të teorisë së strukturës së përbërjeve organike.

Izomerizmi strukturor

Ajo ndan:

1) Izomerizmi i zinxhirit

2) Izomerizmi i pozicionit të lidhjeve të shumta dhe grupeve funksionale

3) Izomerizmi i grupeve funksionale (izomeria ndërklasore)

Formulat e Njumanit

Cikloheksani

Forma e "karriges" është energjikisht më e dobishme sesa "vaska".

Izomerët e konfigurimit

Këto janë stereoizomere, molekulat e të cilave kanë rregullime të ndryshme atomesh në hapësirë pa marrë parasysh konformacionet.

Në bazë të llojit të simetrisë, të gjithë stereoizomerët ndahen në enantiomere dhe diastereomere.

Enantiomerët (izomerë optikë, izomerë pasqyrë, antipode) janë stereoizomere, molekulat e të cilëve janë të lidhura me njëra-tjetrën si një objekt dhe një imazh pasqyrë i papajtueshëm. Ky fenomen quhet enantiomerizëm. Të gjitha vetitë kimike dhe fizike të enantiomerëve janë të njëjta, me përjashtim të dy: rrotullimi i rrafshit të dritës së polarizuar (në një pajisje polarimetri) dhe aktiviteti biologjik. Kushtet për enantiomerizëm: 1) atomi C është në gjendje hibridizimi sp 3; 2) mungesa e ndonjë simetrie; 3) prania e një atomi C asimetrik (kiral), d.m.th. atom që ka katër zëvendësues të ndryshëm.

Shumë hidroksi dhe aminoacide kanë aftësinë të rrotullojnë rrafshin e polarizimit të një rreze drite majtas ose djathtas. Ky fenomen quhet aktivitet optik, dhe vetë molekulat janë optikisht aktive. Devijimi i rrezes së dritës në të djathtë shënohet me një shenjë "+", në të majtë - "-" dhe këndi i rrotullimit tregohet në gradë.

Konfigurimi absolut i molekulave përcaktohet me metoda komplekse fiziko-kimike.

Konfigurimi relativ i komponimeve optikisht aktive përcaktohet duke krahasuar me një standard gliceraldehidi. Substancat optikisht aktive që kanë konfigurimin e gliceraldehidit dekstrorotator ose levorotator (M. Rozanov, 1906) quhen substanca të serive D dhe L. Një përzierje e barabartë e izomerëve të djathtë dhe të majtë të një përbërjeje quhet racemate dhe është optikisht joaktive.

Hulumtimet kanë treguar se shenja e rrotullimit të dritës nuk mund të lidhet me përkatësinë e një substance në seritë D- dhe L; ajo përcaktohet vetëm eksperimentalisht në instrumente - polarimetra. Për shembull, acidi L-laktik ka një kënd rrotullimi prej +3,8 o, acidi D-laktik - -3,8 o.

Enantiomerët përshkruhen duke përdorur formulat e Fischer-it.

L-rresht D-rresht

Ndër enantiomerët mund të ketë molekula simetrike që nuk kanë aktivitet optik dhe quhen mezoizomere.

Për shembull: Shtëpia e verës

D – (+) – rreshti L – (–) – rreshti

Mezovinnaya k-ta

Racemate – lëng rrushi

Izomerët optikë që nuk janë izomerë pasqyrë, që ndryshojnë në konfigurimin e disa, por jo të gjithë atomeve C asimetrike, që kanë veti të ndryshme fizike dhe kimike, quhen s- di-A-stereoizomere.

p-Diastereomeret (izomerë gjeometrikë) janë stereomerë që kanë një lidhje p në molekulë. Ato gjenden në alkenet, acidet karbonike më të larta të pangopura, acidet dikarbonike të pangopura

Aktiviteti biologjik i substancave organike lidhet me strukturën e tyre.

Për shembull:

Acidi cis-butenedik, acidi trans-butenedik,

acid maleik - acid fumarik - jo toksik,

shumë toksike që gjendet në trup

Të gjitha komponimet natyrore të pangopura me karbon më të lartë janë cis-izomere.

LEKTORIA 2

Sistemet e konjuguara

Në rastin më të thjeshtë, sistemet e konjuguara janë sisteme me lidhje të dyfishta dhe të vetme të alternuara. Ato mund të jenë të hapura ose të mbyllura. Një sistem i hapur gjendet në hidrokarburet diene (HC).

Shembuj:

CH 2 = CH – CH = CH 2

Butadien-1, 3

Kloratini

CH 2 = CH – Cl

Këtu ndodh konjugimi i p-elektroneve me p-elektrone. Ky lloj konjugimi quhet p, p-konjugim.

Një sistem i mbyllur gjendet në hidrokarburet aromatike.

C 6 H 6

Benzeni

Aromaticiteti

Ky është një koncept që përfshin veti të ndryshme të përbërjeve aromatike. Kushtet për aromatikitetin: 1) unazë e mbyllur e sheshtë, 2) të gjithë atomet C janë në hibridizimin sp 2, 3) formohet një sistem i vetëm i konjuguar i të gjithë atomeve të unazave, 4) Rregulli i Hückel-it është i plotësuar: “4n+2 p-elektrone marrin pjesë në konjugim, ku n = 1, 2, 3..."

Përfaqësuesi më i thjeshtë i hidrokarbureve aromatike është benzeni. Ai plotëson të katër kushtet e aromatizimit.

Rregulli i Hükelit: 4n+2 = 6, n = 1.

Ndikimi i ndërsjellë i atomeve në një molekulë

Në 1861, shkencëtari rus A.M. Butlerov shprehu pozicionin: "Atomet në molekula ndikojnë reciprokisht në njëri-tjetrin." Aktualisht, ky ndikim transmetohet në dy mënyra: efekte induktive dhe mezomerike.

Efekti induktiv

Ky është transferimi i ndikimit elektronik përmes zinxhirit s-bond. Dihet se lidhja ndërmjet atomeve me elektronegativitet të ndryshëm (EO) është e polarizuar, d.m.th. zhvendosur në një atom më të OE. Kjo çon në shfaqjen e ngarkesave efektive (reale) (d) në atomet. Kjo zhvendosje elektronike quhet induktive dhe përcaktohet me shkronjën I dhe shigjetën ®.

, X = Hal -, HO -, HS -, NH 2 - etj.

Efekti induktiv mund të jetë pozitiv ose negativ. Nëse zëvendësuesi X tërheq elektrone lidhje kimike më i fortë se atomi H, atëherë ai shfaq – I. I(H) = O. Në shembullin tonë, X shfaq – I.

Nëse zëvendësuesi X tërheq elektronet e lidhjes më të dobëta se atomi H, atëherë ai shfaq +I. Të gjithë alkilet (R = CH 3 -, C 2 H 5 -, etj.), Me n + shfaqin +I.

Efekti mezomerik

Efekti mesomerik (efekti i konjugimit) është ndikimi i një zëvendësuesi të transmetuar përmes një sistemi të konjuguar të lidhjeve p. Shënohet me shkronjën M dhe një shigjetë të lakuar. Efekti mesomerik mund të jetë "+" ose "-".

Më sipër u tha se ekzistojnë dy lloje të konjugimit p, p dhe p, p.

Një zëvendësues që tërheq elektrone nga një sistem i konjuguar shfaq –M dhe quhet një pranues elektroni (EA). Këta janë zëvendësues që kanë dyfish

komunikimi etj.

Një zëvendësues që i dhuron elektrone një sistemi të konjuguar shfaq +M dhe quhet dhurues elektroni (ED). Këta janë zëvendësues me lidhje të vetme që kanë një çift elektronik të vetëm (etj.).

Tabela 1 Efektet elektronike të zëvendësuesve

Deputetët	Orientuesit në C 6 H 5 -R	I	M
Alk (R-): CH 3 -, C 2 H 5 -...	Orientuesit e llojit të parë: drejtojnë zëvendësuesit e ED në pozicione orto- dhe para	+
– H 2, –NНR, –NR 2	–	+
– N, – N, – R	–	+
-H L	–	+
LEKTORIA 3 Aciditeti dhe bazueshmëria Për të karakterizuar aciditetin dhe bazicitetin e përbërjeve organike, përdoret teoria Brønsted. Dispozitat kryesore të kësaj teorie: 1) Një acid është një grimcë që dhuron një proton (H + dhurues); Baza është grimca që pranon protonin (akceptor H+). 2) Aciditeti karakterizohet gjithmonë në prani të bazave dhe anasjelltas. A – H + : B Û A – + B – H + bazë CH 3 COOH + NOH Û CH 3 COO – + H 3 O + Asetet Basic Conjugate Conjugate bazë HNO 3 + CH 3 COOH Û CH 3 COOH 2 + + NO 3 - Asetet Konjugati kryesor i konjuguar bazë Acidet e bronzuara 3) Acidet e bronsted ndahen në 4 lloje në varësi të qendrës së acidit: Komponimet SН (tiolet), Komponimet OH (alkoolet, fenolet, komponimet e karbonit), Komponimet NH (amina, amide), SN për ju (UV). Në këtë rresht, nga lart poshtë, aciditeti ulet. 4) Forca e përbërjes përcaktohet nga qëndrueshmëria e anionit të formuar. Sa më i qëndrueshëm të jetë anioni, aq më i fortë është efekti. Stabiliteti i anionit varet nga delokalizimi (shpërndarja) e ngarkesës "-" në të gjithë grimcën (anionin). Sa më e delokalizuar të jetë ngarkesa “-”, aq më i qëndrueshëm është anioni dhe aq më i fortë është ngarkesa. Zhvendosja e ngarkesës varet nga: a) mbi elektronegativitetin (EO) të heteroatomit. Sa më shumë EO të një heteroatom, aq më i fortë është efekti përkatës. Për shembull: R – OH dhe R – NH 2 Alkoolet janë më të fortë se aminet, sepse OE (O) > EO (N). b) mbi polarizueshmërinë e heteroatomit. Sa më i madh të jetë polarizimi i heteroatomit, aq më i fortë është voltazhi përkatës. Për shembull: R – SH dhe R – OH Tiolet janë më të fortë se alkoolet, sepse Atomi S është më i polarizuar se atomi O. c) mbi natyrën e zëvendësuesit R (gjatësia e tij, prania e një sistemi të konjuguar, delokalizimi i densitetit të elektronit). Për shembull: CH 3 – OH, CH 3 – CH 2 – OH, CH 3 – CH 2 – CH 2 – OH Aciditeti<, т.к. увеличивается длина радикала Me të njëjtën qendër acidi, forca e alkooleve, fenoleve dhe karbonateve nuk është e njëjtë. Për shembull, CH 3 – OH, C 6 H 5 – OH, Forca juaj rritet Fenolet janë komponime më të forta se alkoolet për shkak të p, p-konjugimit (+M) të grupit –OH. Lidhja O-H është më e polarizuar në fenole. Fenolet madje mund të ndërveprojnë me kripërat (FeC1 3) - një reagim cilësor ndaj fenoleve. Karboni krahasuar me alkoolet që përmbajnë të njëjtin R, ato janë më të forta, sepse lidhja O–H është polarizuar ndjeshëm për shkak të efektit –M të grupit > C = O: Përveç kësaj, anioni karboksilate është më i qëndrueshëm se anioni i alkoolit për shkak të p, p-konjugimit në grupin karboksil. d) nga futja e zëvendësuesve në radikal. Zëvendësuesit EA rrisin aciditetin, zëvendësuesit ED ulin aciditetin. Për shembull: r-Nitrofenoli është më i fortë se r-aminofenoli, sepse grupi –NO2 është EA. CH 3 –COOH CCl 3 –COOH pK 4,7 pK 0,65 Acidi trikloroacetik është shumë herë më i fortë se CH 3 COOH për shkak të atomeve – I Cl si EA. Acidi formik H–COOH është më i fortë se CH 3 COOH për shkak të grupit +I të CH 3 – acid acetik. e) mbi natyrën e tretësit. Nëse tretësi është një pranues i mirë i protoneve H +, atëherë forca te-ty rritet dhe anasjelltas. Fondacionet e bronsted 5) Ato ndahen në: a) bazat p (komponimet me lidhje të shumta); b) n-bazat (bazat e amonit që përmbajnë një atom, atom që përmban oksonium, atom që përmban sulfonium) Forca e bazës përcaktohet nga qëndrueshmëria e kationit që rezulton. Sa më i qëndrueshëm të jetë kationi, aq më e fortë është baza. Me fjalë të tjera, forca e bazës është më e madhe, aq më e dobët është lidhja me heteroatomin (O, S, N) që ka një çift elektronik të lirë të sulmuar nga H +. Stabiliteti i kationit varet nga të njëjtët faktorë si qëndrueshmëria e anionit, por me efekt të kundërt. Të gjithë faktorët që rrisin aciditetin ulin bazicitetin. Bazat më të forta janë aminet, sepse atomi i azotit ka një EO më të ulët në krahasim me O. Në të njëjtën kohë, aminet sekondare janë baza më të forta se ato primare, aminet terciare janë më të dobëta se ato sekondare për shkak të faktorit sterik, i cili pengon hyrjen e një protoni në N. Aminat aromatike janë baza më të dobëta se ato alifatike, gjë që shpjegohet me grupin +M –NH2. Çifti elektronik i azotit, që merr pjesë në konjugim, bëhet joaktiv. Stabiliteti i sistemit të konjuguar e bën të vështirë shtimin e H+. Në ure NН 2 –СО– NН 2 ekziston një grup EA > C = O, i cili redukton ndjeshëm vetitë themelore dhe urea formon kripëra me vetëm një ekuivalent të substancës. Kështu, sa më e fortë të jetë substanca, aq më e dobët është themeli që ajo formon dhe anasjelltas. Alkoolet Këto janë derivate hidrokarbure në të cilat një ose më shumë atome H zëvendësohen nga një grup –OH. Klasifikimi: I. Në bazë të numrit të grupeve OH dallohen alkoolet monohidrike, dihidrike dhe polihidrike: CH 3 -CH 2 -OH Etanol Etilen glikol Glicerinë II. Sipas natyrës së R-së dallohen: 1) kufizuese, 2) jokufizuese, 3) ciklike, 4) aromatike. 2) CH 2 = CH-CH 2 -OH Alil alkool 3) Alkoolet ciklike të pangopura përfshijnë: retinol (vitaminë A) dhe kolesterol Inositol substancë e ngjashme me vitaminën

III. Sipas qëndrimit të gr. –OH bën dallimin ndërmjet alkooleve parësore, dytësore dhe terciare.

IV. Në bazë të numrit të atomeve C dallohen pesha molekulare e ulët dhe pesha molekulare e lartë.

CH 3 –(CH 2) 14 –CH 2 –OH (C 16 H 33 OH) CH 3 – (CH 2) 29 – CH 2 OH (C 31 H 63 OH)

Alkool cetil Alkool myricil

Cetyl palmitate është baza e spermacetit, myricyl palmitate gjendet në dyllin e bletës.

Nomenklatura:

I parëndësishëm, racional, MN (rrënja + mbarimi "ol" + numër arab).

Izomerizmi:

zinxhirë, gr pozicione – OH, optike.

Struktura e molekulës së alkoolit

Acidi CH qendra Nu

Qendra Elektrofile Acidike

qendra e qendrës bazë

Tretësirat e oksidimit

1) Alkoolet janë acide të dobëta.

2) Alkoolet janë baza të dobëta. Ata shtojnë H+ vetëm nga acidet e forta, por janë më të fortë se Nu.

3) –I efekt gr. –OH rrit lëvizshmërinë e H në atomin fqinj të karbonit. Karboni fiton d+ (qendër elektrofile, S E) dhe bëhet qendër e sulmit nukleofilik (Nu). Lidhja C–O prishet më lehtë se lidhja H–O, kjo është arsyeja pse reaksionet S N janë karakteristike për alkoolet. Ata, si rregull, shkojnë në një mjedis acid, sepse... protonimi i atomit të oksigjenit rrit d+ të atomit të karbonit dhe e bën më të lehtë prishjen e lidhjes. Ky lloj përfshin zgjidhje për formimin e etereve dhe derivateve halogjene.

4) Zhvendosja e densitetit të elektronit nga H në radikal çon në shfaqjen e një qendre CH-acid. Në këtë rast, ka procese të oksidimit dhe eliminimit (E).

Vetitë fizike

Alkoolet e ulëta (C 1 - C 12) janë të lëngshme, alkoolet më të larta janë të ngurta. Shumë veti të alkooleve shpjegohen me formimin e lidhjeve H:

Vetitë kimike

I. Acid-bazë

Alkoolet janë komponime amfoterike të dobëta.

2R–OH + 2Na ® 2R–ONa + H2

Alkool

Alkoolat hidrolizohen lehtësisht, gjë që tregon se alkoolet janë acide më të dobëta se uji:

R–Она + НОН ® R–ОН + NaОН

Qendra kryesore në alkoole është heteroatom O:

CH 3 -CH 2 -OH + H + ® CH 3 -CH 2 - -H ® CH 3 -CH 2 + + H 2 O

Nëse tretësira vjen me halogjenë hidrogjeni, atëherë joni halid do të bashkohet: CH 3 -CH 2 + + Cl - ® CH 3 -CH 2 Cl

HC1 ROH R-COOH NH 3 C 6 H 5 ONa

C1 - R-O - R-COO - NH 2 - C 6 H 5 O -

Anionet në solucione të tilla veprojnë si nukleofile (Nu) për shkak të ngarkesës "-" ose çiftit të vetëm elektronik. Anionet janë baza dhe reagentë nukleofile më të forta se vetë alkoolet. Prandaj, në praktikë, alkoolatet, dhe jo vetë alkoolet, përdoren për të marrë etere dhe estere. Nëse nukleofili është një tjetër molekulë alkooli, atëherë ai i shtohet karbokacionit:

Eter

CH 3 -CH 2 + + ® CH 3 -CH 2 + - - H CH 3 -CH 2 -O-R

Kjo është një zgjidhje alkilimi (futja e alkilit R në një molekulë).

Zëvendësues –OH gr. në halogjen është e mundur nën veprimin e PCl 3, PCl 5 dhe SOCl 2.

Alkoolet terciare reagojnë më lehtë me këtë mekanizëm.

Raporti i S E në raport me molekulën e alkoolit është raporti i formimit të estereve me organikë dhe komponimet minerale:

R – O N + H O – R – O – + H 2 O

Ester

Kjo është procedura e acilimit - futja e një acili në molekulë.

CH 3 -CH 2 -OH + H + CH 3 -CH 2 - -H CH 3 -CH 2 +

Me një tepricë të H 2 SO 4 dhe një temperaturë më të lartë se në rastin e formimit të etereve, katalizatori rigjenerohet dhe formohet një alken:

CH 3 -CH 2 + + HSO 4 - ® CH 2 = CH 2 + H 2 SO 4

Zgjidhja E është më e lehtë për alkoolet terciare, më e vështirë për alkoolet dytësore dhe primare, sepse në rastet e fundit formohen katione më pak të qëndrueshme. Në këto rrethe, ndiqet rregulli i A. Zaitsev: "Gjatë dehidrimit të alkooleve, atomi H ndahet nga atomi fqinj C me një përmbajtje më të ulët të atomeve H".

CH 3 -CH = CH -CH 3

Butanol-2

Në trup gr. –OH konvertohet në të lehtë për t’u larguar duke formuar estere me H 3 PO 4:

CH 3 -CH 2 -OH + HO–PO 3 H 2 CH 3 -CH 2 -ORO 3 H 2

IV. Tretësirat e oksidimit

1) Alkoolet primare dhe sekondare oksidohen nga CuO, tretësirat e KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7 kur nxehen për të formuar përbërjet përkatëse që përmbajnë karbonil:

Nitroglicerina është një lëng vajor pa ngjyrë. Në formën e tretësirave të holluara të alkoolit (1%) përdoret për angina pectoris, sepse ka një efekt vazodilues. Nitroglicerina është një eksploziv i fuqishëm që mund të shpërthejë në goditje ose kur nxehet. Në këtë rast, në vëllimin e vogël që zë lënda e lëngshme, në çast formohet një vëllim shumë i madh gazesh, i cili shkakton një valë të fortë shpërthimi. Nitroglicerina është pjesë e dinamitit dhe barutit.

Përfaqësues të pentitolit dhe heksitolit janë ksilitoli dhe sorbitoli, të cilët janë përkatësisht alkoole penta dhe heksahidrike me zinxhir të hapur. Akumulimi i grupeve –OH çon në shfaqjen e një shije të ëmbël. Xylitoli dhe sorbitoli janë zëvendësues të sheqerit për diabetikët.

Glicerofosfatet janë fragmente strukturore të fosfolipideve, të përdorura si një tonik i përgjithshëm.

Alkool benzil

Poziciononi izomerët

Plani 1. Lënda dhe rëndësia e kimisë bioorganike 2. Klasifikimi dhe nomenklatura e përbërjeve organike 3. Metodat e paraqitjes së molekulave organike 4. Lidhja kimike në molekulat bioorganike 5. Efektet elektronike. Ndikimi i ndërsjellë i atomeve në një molekulë 6. Klasifikimi i reaksioneve kimike dhe reagentëve 7. Koncepti i mekanizmave të reaksioneve kimike 2

Lënda e kimisë bioorganike 3 Kimia bioorganike është një degë e pavarur e shkencës kimike që studion strukturën, vetitë dhe funksionet biologjike të përbërjeve kimike me origjinë organike që marrin pjesë në metabolizmin e organizmave të gjallë.

Objektet e studimit të kimisë bioorganike janë biomolekulat dhe biopolimerët me molekula të ulëta (proteina, acide nukleike dhe polisaharide), bioregulatorë (enzima, hormone, vitamina dhe të tjera), komponime fiziologjikisht aktive natyrore dhe sintetike, duke përfshirë barnat dhe substancat me efekte toksike. Biomolekulat janë komponime bioorganike që janë pjesë e organizmave të gjallë dhe të specializuara për formimin e strukturave qelizore dhe pjesëmarrjen në reaksionet biokimike, përbëjnë bazën e metabolizmit (metabolizmit) dhe funksionet fiziologjike të qelizave të gjalla dhe organizmave shumëqelizorë në përgjithësi. 4 Klasifikimi i përbërjeve bioorganike

Metabolizmi është një grup reaksionesh kimike që ndodhin në trup (in vivo). Metabolizmi quhet ndryshe edhe metabolizëm. Metabolizmi mund të ndodhë në dy drejtime - anabolizëm dhe katabolizëm. Anabolizmi është sinteza në trupin e substancave komplekse nga ato relativisht të thjeshta. Ndodh me shpenzimin e energjisë (procesi endotermik). Katabolizmi, përkundrazi, është zbërthimi i përbërjeve organike komplekse në më të thjeshta. Ndodh me çlirimin e energjisë (proces ekzotermik). Proceset metabolike zhvillohen me pjesëmarrjen e enzimave. Enzimat luajnë rolin e biokatalizatorëve në trup. Pa enzimat, proceset biokimike ose nuk do të ndodhnin fare, ose do të vazhdonin shumë ngadalë dhe trupi nuk do të ishte në gjendje të mbante jetën. 5

Bioelementet. Përbërja e përbërjeve bioorganike, përveç atomeve të karbonit (C), të cilat përbëjnë bazën e çdo molekule organike, përfshin gjithashtu hidrogjenin (H), oksigjenin (O), azotin (N), fosforin (P) dhe squfurin (S). . Këto bioelemente (organogjene) janë të përqendruara në organizmat e gjallë në sasi që janë mbi 200 herë më të larta se përmbajtja e tyre në objektet e pajetë. Elementët e shënuar përbëjnë mbi 99% të përbërjes elementare të biomolekulave. 6

Kimia bioorganike u ngrit nga thellësitë e kimisë organike dhe bazohet në idetë dhe metodat e saj. Në historinë e zhvillimit, kimia organike ka këto faza: empirike, analitike, strukturore dhe moderne. Periudha nga njohja e parë e njeriut me substancat organike deri në fund të shekullit të 18-të konsiderohet empirike. Rezultati kryesor i kësaj periudhe ishte se njerëzit kuptuan rëndësinë e analizës elementare dhe vendosjen e masave atomike dhe molekulare. Teoria e vitalizmit - forca jetësore (Berzelius). Periudha analitike vazhdoi deri në vitet 60 të shekullit të 19-të. U shënua nga fakti se nga fundi i çerekut të parë të shekullit të 19-të u bënë një sërë zbulimesh premtuese që i dhanë një goditje dërrmuese teorisë vitaliste. I pari në këtë seri ishte studenti i Berzelius, kimisti gjerman Wöhler. Ai bëri një numër zbulimesh në 1824 - sintezën e acidit oksalik nga cianogjeni: (CN) 2 HOOC - COOH r. – sinteza e uresë nga cianati i amonit: NH 4 CNO NH 2 – C – NH 2 O 8

Në 1853, C. Gerard zhvilloi "teorinë e llojeve" dhe e përdori atë për të klasifikuar përbërjet organike. Sipas Gerardit, komponimet organike më komplekse mund të prodhohen nga katër llojet kryesore të substancave të mëposhtme: HHHH tipi HHHH O lloji UJI H Cl lloji KLORIDI HIDROGJEN HHHHN N lloji AMMONIAQ Që nga viti 1857, me sugjerimin e F. A. Kekule, hidrokarburet filluan të klasifikohen. si metan tip HHHNNHH C 9

Dispozitat themelore të teorisë së strukturës së përbërjeve organike (1861) 1) atomet në molekula janë të lidhura me njëri-tjetrin me lidhje kimike në përputhje me valencën e tyre; 2) atomet në molekulat e substancave organike janë të lidhura me njëri-tjetrin në një sekuencë të caktuar, e cila përcakton strukturën (strukturën) kimike të molekulës; 3) vetitë e përbërjeve organike varen jo vetëm nga numri dhe natyra e atomeve të tyre përbërëse, por edhe nga struktura kimike e molekulave; 4) në molekulat organike ka ndërveprim midis atomeve, të dy të lidhur me njëri-tjetrin dhe të palidhur; 5) struktura kimike e një substance mund të përcaktohet duke studiuar transformimet e saj kimike dhe, anasjelltas, vetitë e saj mund të karakterizohen nga struktura e një substance. 10

Dispozitat themelore të teorisë së strukturës së përbërjeve organike (1861) Një formulë strukturore është një imazh i sekuencës së lidhjeve të atomeve në një molekulë. Formula bruto - CH 4 O ose CH 3 OH Formula strukturore Formulat strukturore të thjeshtuara ndonjëherë quhen formula molekulare racionale - formula e një përbërjeje organike, e cila tregon numrin e atomeve të secilit element në molekulë. Për shembull: C 5 H 12 - pentan, C 6 H 6 - benzinë, etj. njëmbëdhjetë

Fazat e zhvillimit të kimisë bioorganike Si zonë të veçantë njohuri, e cila ndërthur parimet konceptuale dhe metodologjinë e kimisë organike nga njëra anë dhe biokimisë molekulare dhe farmakologjisë molekulare nga ana tjetër, kimia bioorganike u formua në shekullin e njëzetë bazuar në zhvillimin e kimisë së substancave natyrore dhe biopolimereve. Kimia moderne bioorganike ka fituar rëndësi themelore falë punës së W. Stein, S. Moore, F. Sanger (analiza e përbërjes së aminoacideve dhe përcaktimi i strukturës parësore të peptideve dhe proteinave), L. Pauling dhe H. Astbury (sqarim të strukturës së -helix dhe -strukturës dhe rëndësisë së tyre në zbatimin e funksioneve biologjike të molekulave proteinike), E. Chargaff (deshifrimi i veçorive të përbërjes nukleotide të acideve nukleike), J. Watson, Fr. Crick, M. Wilkins, R. Franklin (duke vendosur modelet e strukturës hapësinore të molekulës së ADN-së), G. Corani (sinteza e gjeneve kimike), etj. 14

Klasifikimi i përbërjeve organike sipas strukturës së skeletit të karbonit dhe natyrës së grupit funksional Numri i madh i përbërjeve organike i shtyu kimistët t'i klasifikonin ato. Klasifikimi i përbërjeve organike bazohet në dy karakteristikat e klasifikimit: 1. Struktura e skeletit të karbonit 2. Natyra e grupeve funksionale Klasifikimi sipas metodës së strukturës së skeletit të karbonit: 1. Aciklik (alkanet, alkenet, alkinet, alkadienet); 2. Cikli 2.1. Karbociklike (aliciklike dhe aromatike) 2.2. Heterociklik 15 Komponimet aciklike quhen edhe alifatike. Këto përfshijnë substanca me një zinxhir të hapur karboni. Përbërjet aciklike ndahen në të ngopura (ose të ngopura) C n H 2n+2 (alkane, parafina) dhe të pangopura (të pangopura). Këto të fundit përfshijnë alkenet C n H 2n, alkinet C n H 2n -2, alkadienet C n H 2n -2.

16 Përbërjet ciklike përmbajnë unaza (cikle) brenda molekulave të tyre. Nëse ciklet përmbajnë vetëm atome karboni, atëherë komponime të tilla quhen karbociklike. Nga ana tjetër, komponimet karbociklike ndahen në aliciklike dhe aromatike. Hidrokarburet aliciklike (cikloalkanet) përfshijnë ciklopropanin dhe homologët e tij - ciklobutanin, ciklopentanin, cikloheksanin, etj. Nëse sistemi ciklik, përveç hidrokarburit, përfshin edhe elementë të tjerë, atëherë përbërjet e tilla klasifikohen si heterociklike.

Klasifikimi sipas natyrës së një grupi funksional Një grup funksional është një atom ose një grup atomesh të lidhur në një mënyrë të caktuar, prania e të cilave në një molekulë të një lënde organike përcakton vetitë karakteristike dhe përkatësinë e saj në një ose një klasë tjetër përbërjesh. . Në bazë të numrit dhe homogjenitetit të grupeve funksionale, përbërjet organike ndahen në mono-, poli- dhe heterofunksionale. Substancat me një grup funksional quhen monofunksionale; substancat me disa grupe funksionale identike quhen polifunksionale. Komponimet që përmbajnë disa grupe të ndryshme funksionale janë heterofunksionale. Është e rëndësishme që komponimet e së njëjtës klasë të kombinohen në seri homologe. Një seri homologe është një seri përbërjesh organike me të njëjtat grupe funksionale dhe të njëjtën strukturë; secili përfaqësues i serisë homologe ndryshon nga ai i mëparshmi nga një njësi konstante (CH 2), e cila quhet ndryshim homolog. Anëtarët e një serie homologe quhen homologë. 17

Sistemet e nomenklaturës në kiminë organike - të parëndësishme, racionale dhe ndërkombëtare (IUPAC) Nomenklatura kimike një grup emrash të substancave kimike të veçanta, grupet dhe klasat e tyre, si dhe rregulla për përpilimin e emrave të tyre Nomenklatura kimike është një grup emërtimesh të substancave kimike të veçanta, grupet dhe klasat e tyre, si dhe rregulla për përpilimin e emrave të tyre. Nomenklatura e parëndësishme (historike) lidhet me procesin e marrjes së substancave (pirogallol - produkt i pirolizës së acidit galik), burimin e origjinës nga i cili është marrë (acidi formik), etj. Emrat e parëndësishëm të përbërjeve përdoren gjerësisht në kiminë e përbërjeve natyrore dhe heterociklike (citral, geraniol, tiofen, pirol, kinolinë, etj.) Nomenklatura e parëndësishme (historike) lidhet me procesin e përftimit të substancave (pirogalloli është produkt i pirolizës. të acidit galik), burimi i origjinës, nga i cili është marrë (acidi formik), etj. Emrat e parëndësishëm të përbërjeve përdoren gjerësisht në kiminë e përbërjeve natyrore dhe heterociklike (citral, geraniol, tiofen, pirol, kinolinë, etj.). Nomenklatura racionale bazohet në parimin e ndarjes së përbërjeve organike në seri homologe. Të gjitha substancat në një seri të caktuar homologe konsiderohen si derivate të përfaqësuesit më të thjeshtë këtë seri- e para ose ndonjëherë e dyta. Në veçanti, për alkanet - metan, për alkenet - etilen, etj. Nomenklatura racionale bazohet në parimin e ndarjes së përbërjeve organike në seri homologe. Të gjitha substancat në një seri të caktuar homologe konsiderohen si derivate të përfaqësuesit më të thjeshtë të kësaj serie - i pari ose ndonjëherë i dyti. Në veçanti, për alkanet - metani, për alkenet - etilen, etj. 18

Nomenklatura ndërkombëtare (IUPAC). Rregullat e nomenklaturës moderne u zhvilluan në vitin 1957 në Kongresin e 19-të të Unionit Ndërkombëtar të Kimisë së Pastër dhe të Aplikuar (IUPAC). Nomenklatura funksionale radikale. Këta emra bazohen në emërtimin e klasës funksionale (alkool, eter, keton, etj.), të cilit i paraprijnë emrat e radikaleve hidrokarbure, p.sh.: klorur alil, dietil eter, dimetil keton, alkool propil etj. Nomenklatura zëvendësuese. Rregullat e nomenklaturës. Struktura mëmë është fragmenti strukturor i molekulës (skeleti molekular) që qëndron në bazë të emrit të përbërjes, zinxhirit kryesor të karbonit të atomeve për komponimet aliciklike dhe ciklit për përbërjet karbociklike. 19

Lidhja kimike në molekulat organike Lidhja kimike është dukuria e bashkëveprimit ndërmjet shtresave të jashtme të elektroneve (elektroneve valente të atomeve) dhe bërthamave atomike, e cila përcakton ekzistencën e një molekule ose kristali në tërësi. Si rregull, një atom, duke pranuar ose dhuruar një elektron ose duke formuar një çift elektronik të përbashkët, tenton të marrë konfigurimin e një të jashtme shtresë elektronike të ngjashme me gazrat inerte. Për përbërjet organike janë karakteristike këto lloje të lidhjeve kimike: - lidhja jonike - lidhja kovalente - lidhja dhuruese - marrëse - lidhja hidrogjenore. Ekzistojnë edhe disa lloje të tjera të lidhjeve kimike (metalike, njëelektronike, dyelektronike treqendrore) , por praktikisht nuk gjenden në përbërjet organike. 20

Llojet e lidhjeve në përbërjet organike Më karakteristikë e përbërjeve organike është lidhja kovalente. Një lidhje kovalente është bashkëveprimi i atomeve, i cili realizohet nëpërmjet formimit të një çifti elektronik të përbashkët. Kjo lloj lidhjeje formohet midis atomeve që kanë vlera të krahasueshme të elektronegativitetit. Elektronegativiteti është një veti e një atomi që tregon aftësinë për të tërhequr elektrone në vetvete nga atomet e tjerë. Një lidhje kovalente mund të jetë polare ose jopolare. Një lidhje kovalente jopolare ndodh midis atomeve me të njëjtën vlerë elektronegativiteti

Llojet e lidhjeve në përbërjet organike Një lidhje kovalente polare formohet ndërmjet atomeve që kanë vlera të ndryshme elektronegativiteti. NË në këtë rast atomet e lidhura fitojnë ngarkesa të pjesshme δ+δ+ δ-δ- Një nënlloj i veçantë i lidhjes kovalente është lidhja dhurues-pranues. Si në shembujt e mëparshëm, ky lloj ndërveprimi është për shkak të pranisë së një çifti elektronik të përbashkët, por ky i fundit sigurohet nga njëri prej atomeve që formon lidhjen (dhurues) dhe pranohet nga një atom tjetër (pranues) 24

Llojet e lidhjeve në përbërjet organike Një lidhje jonike formohet midis atomeve që ndryshojnë shumë në vlerat e elektronegativitetit. Në këtë rast, elektroni nga elementi më pak elektronegativ (shpesh një metal) transferohet plotësisht në elementin më elektronegativ. Ky kalim elektronik shkakton shfaqjen e një ngarkese pozitive në atomin më pak elektronegativ dhe një ngarkesë negative në atë më elektronegativ. Kështu, formohen dy jone me ngarkesa të kundërta, midis të cilave ekziston një bashkëveprim elektrovalent. 25

Llojet e lidhjeve në përbërjet organike Një lidhje hidrogjeni është një ndërveprim elektrostatik midis një atomi hidrogjeni, i cili është i lidhur në një mënyrë shumë polare, dhe çifteve elektronike të oksigjenit, fluorit, azotit, squfurit dhe klorit. Ky lloj ndërveprimi është mjaft ndërveprim i dobët. Lidhja e hidrogjenit mund të jetë ndërmolekulare ose intramolekulare. Lidhja ndërmolekulare hidrogjenore (ndërveprimi ndërmjet dy molekulave të alkoolit etilik) Lidhja intramolekulare hidrogjenore në aldehid salicilik 26

Lidhja kimike në molekulat organike Teori moderne Lidhja kimike bazohet në modelin mekanik kuantik të molekulës si një sistem i përbërë nga elektrone dhe bërthama atomike. Koncepti themelor i teorisë mekanike kuantike është orbitalja atomike. Një orbitale atomike është një pjesë e hapësirës në të cilën probabiliteti për të gjetur elektrone është maksimal. Kështu, lidhja mund të shihet si ndërveprim ("mbivendosje") e orbitaleve që secila mban një elektron me rrotullime të kundërta. 27

Hibridizimi i orbitaleve atomike Sipas teorisë mekanike kuantike, numri i lidhjeve kovalente të formuara nga një atom përcaktohet nga numri i orbitaleve atomike me një elektron (numri i elektroneve të paçiftuara). Atomi i karbonit në gjendjen e tij bazë ka vetëm dy elektrone të paçiftuar, por kalimi i mundshëm i një elektroni nga 2s në 2 pz bën të mundur formimin e katër lidhjeve kovalente. Gjendja e një atomi karboni në të cilin ka katër elektrone të paçiftëzuara quhet "e ngacmuar". Përkundër faktit se orbitalet e karbonit janë të pabarabarta, dihet se formimi i katër lidhjeve ekuivalente është i mundur për shkak të hibridizimit të orbitaleve atomike. Hibridizimi është një fenomen në të cilin numri i njëjtë i orbitaleve të së njëjtës formë dhe numër formohet nga disa orbitale me forma të ndryshme dhe të ngjashme në energji. 28

Gjendjet hibride të atomit të karbonit në molekulat organike GJENDJA E PARË HIBRIDAtomi C është në gjendje hibridizimi sp 3, formon katër lidhje σ, formon katër orbitale hibride, të cilat janë të renditura në formën e një tetraedri (këndi i lidhjes) lidhje σ 31

Gjendjet hibride të atomit të karbonit në molekulat organike GJENDJA E DYTË HIBRID Atomi C është në gjendje hibridizimi sp 2, formon tre lidhje σ, formon tre orbitale hibride, të cilat janë të renditura në formën e një trekëndëshi të sheshtë (këndi i lidhjes 120) σ-lidhja π-lidhja 32

Gjendjet hibride të atomit të karbonit në molekulat organike GJENDJA E TRETË HIBRIDAtomi C është në gjendje sp-hibridizimi, formon dy lidhje σ, formon dy orbitale hibride, të cilat janë të renditura në një vijë (këndi i lidhjes 180) lidhje σ π. -obligacionet 33

Karakteristikat e lidhjeve kimike shkalla POLING: F-4.0; O – 3,5; Cl – 3,0; N - 3,0; Br – 2,8; S – 2,5; C-2.5; H-2.1. dallimi 1.7

Karakteristikat e lidhjeve kimike Polarizimi i lidhjes është një zhvendosje në densitetin e elektroneve nën ndikimin e faktorëve të jashtëm. Polarizimi i lidhjes është shkalla e lëvizshmërisë së elektroneve. Ndërsa rrezja atomike rritet, polarizueshmëria e elektroneve rritet. Prandaj, polarizueshmëria e lidhjes Karbon - halogjen rritet si më poshtë: C-F

Efektet elektronike. Ndikimi i ndërsjellë i atomeve në një molekulë 39 Sipas koncepteve teorike moderne, reaktiviteti i molekulave organike është i paracaktuar nga zhvendosja dhe lëvizshmëria e reve elektronike që formohen lidhje kovalente. Në kiminë organike dallohen dy lloje të zhvendosjeve të elektroneve: a) zhvendosjet elektronike që ndodhin në sistemin e lidhjes, b) zhvendosjet elektronike të transmetuara nga sistemi i lidhjes. Në rastin e parë, ndodh i ashtuquajturi efekt induktiv, në të dytën - një efekt mesomerik. Efekti induktiv është një rishpërndarje e densitetit të elektroneve (polarizimi) që rezulton nga ndryshimi në elektronegativitetin midis atomeve të një molekule në një sistem lidhjesh. Për shkak të polarizimit të parëndësishëm të lidhjeve, efekti induktiv zbehet shpejt dhe pas 3-4 lidhjeve pothuajse nuk shfaqet.

Efektet elektronike. Ndikimi i ndërsjellë i atomeve në një molekulë 40 Koncepti i efektit induktiv u prezantua nga K. Ingold dhe ai gjithashtu prezantoi emërtimet e mëposhtme: -I-efekti në rastin e zvogëlimit të densitetit të elektronit nga një zëvendësues +I-efekti në rasti i rritjes së densitetit të elektroneve nga një zëvendësues Një efekt induktiv pozitiv shfaqet nga radikalet alkil (CH 3, C 2 H 5 - etj.). Të gjithë zëvendësuesit e tjerë të lidhur me atomin e karbonit shfaqin një efekt induktiv negativ.

Efektet elektronike. Ndikimi i ndërsjellë i atomeve në një molekulë 41 Efekti mesomerik është rishpërndarja e densitetit të elektroneve përgjatë një sistemi të konjuguar. Sistemet e konjuguara përfshijnë molekula të përbërjeve organike në të cilat lidhjet e dyfishta dhe të vetme alternojnë ose kur një atom me një palë elektronesh të vetme në orbitale p ndodhet pranë lidhjes dyfishe. Në rastin e parë, - bëhet konjugimi, dhe në rastin e dytë, bëhet p, -konjugimi. Sistemet e çiftuara vijnë në konfigurime të qarkut të hapur dhe të mbyllur. Shembuj të komponimeve të tilla janë 1,3-butadieni dhe benzina. Në molekulat e këtyre përbërjeve, atomet e karbonit janë në një gjendje hibridizimi sp 2 dhe, për shkak të orbitaleve p jo hibride, formojnë lidhje që mbivendosen reciprokisht dhe formojnë një re të vetme elektronike, domethënë ndodh konjugimi.

Efektet elektronike. Ndikimi i ndërsjellë i atomeve në një molekulë 42 Ekzistojnë dy lloje të efektit mesomerik - efekti mezomerik pozitiv (+M) dhe efekti mezomer negativ (-M). Një efekt mesomerik pozitiv shfaqet nga zëvendësuesit që sigurojnë p-elektrone në sistemin e konjuguar. Këto përfshijnë: -O, -S -NH 2, -OH, -OR, Hal (halogjene) dhe zëvendësues të tjerë që kanë një ngarkesë negative ose një palë të vetme elektronesh. Efekti negativ mesomerik është karakteristik për zëvendësuesit që thithin densitetin e elektroneve nga sistemi i konjuguar. Këtu përfshihen zëvendësuesit që kanë lidhje të shumta ndërmjet atomeve me elektronegativitet të ndryshëm: - N0 2 ; -SO3H; >C=O; -COON dhe të tjerë. Efekti mezomerik pasqyrohet grafikisht nga një shigjetë e përkulur, e cila tregon drejtimin e zhvendosjes së elektroneve.Ndryshe nga efekti i induksionit, efekti mezomerik nuk shuhet. Ai transmetohet plotësisht në të gjithë sistemin, pavarësisht nga gjatësia e zinxhirit ndërlidhës. C=O; -COON dhe të tjerë. Efekti mezomerik pasqyrohet grafikisht nga një shigjetë e përkulur, e cila tregon drejtimin e zhvendosjes së elektroneve.Ndryshe nga efekti i induksionit, efekti mezomerik nuk shuhet. Ai transmetohet plotësisht në të gjithë sistemin, pavarësisht nga gjatësia e zinxhirit ndërlidhës.">

Llojet e reaksioneve kimike 43 Një reaksion kimik mund të konsiderohet si bashkëveprim i një reagjenti dhe një substrati. Në varësi të metodës së thyerjes dhe formimit të një lidhjeje kimike në molekula, reaksionet organike ndahen në: a) homolitike b) heterolitike c) molekulare Reaksionet homolitike ose të radikaleve të lira shkaktohen nga këputja homolitike e lidhjes, kur çdo atom i mbetet një elektron, pra formohen radikale. Ndarja homolitike ndodh në temperatura të larta, në veprimin e një kuanti të lehtë ose në katalizë.

Reaksionet heterolitike ose jonike zhvillohen në atë mënyrë që një palë elektronesh lidhëse mbetet pranë njërit prej atomeve dhe formohen jone. Një grimcë me një çift elektronik quhet nukleofile dhe ka një ngarkesë negative (-). Një grimcë pa një çift elektronik quhet elektrofile dhe ka një ngarkesë pozitive (+). 44 Llojet e reaksioneve kimike

Mekanizmi i një reaksioni kimik 45 Mekanizmi i një reaksioni është tërësia e fazave elementare (të thjeshta) që përbëjnë një reaksion të caktuar. Mekanizmi i reagimit më së shpeshti përfshin këto faza: aktivizimi i reagentit me formimin e një elektrofili, nukleofili ose radikali i lirë. Për të aktivizuar një reagent, zakonisht nevojitet një katalizator. Në fazën e dytë, reagenti i aktivizuar ndërvepron me substratin. Në këtë rast, formohen grimca të ndërmjetme (të ndërmjetme). Këto të fundit përfshijnë -komplekset, -komplekset (karbokacionet), karbanionet dhe radikalet e reja të lira. Në fazën përfundimtare, shtimi ose eliminimi i një grimce në (nga) ndërmjetësi i formuar në fazën e dytë bëhet me formimin e produktit përfundimtar të reaksionit. Nëse një reagent gjeneron një nukleofile pas aktivizimit, atëherë këto janë reaksione nukleofile. Ato shënohen me shkronjën N - (në indeks). Në rastin kur reagenti gjeneron një elektrofil, reaksionet klasifikohen si elektrofile (E). E njëjta gjë mund të thuhet për reaksionet e radikaleve të lira (R).

Nukleofilët janë reagentë që kanë një ngarkesë negative ose një atom të pasuruar me densitet elektronik: 1) anionet: OH -, CN -, RO -, RS -, Hal - dhe anione të tjera; 2) molekula neutrale me çifte të vetme elektronesh: NH 3, NH 2 R, H 2 O, ROH dhe të tjerë; 3) molekulat me densitet elektronik të tepërt (që kanë - lidhje). Elektrofile janë reagjentë që kanë një ngarkesë pozitive ose një atom të varfëruar në densitetin e elektroneve: 1) kationet: H + (proton), HSO 3 + (jon sulfoniumi i hidrogjenit), NO 2 + (jon nitroni), NO (jon nitrosonium) dhe të tjera katione; 2) molekula neutrale me një orbitale të zbrazët: AlCl 3, FeBr 3, SnCl 4, BF 4 (acidet Lewis), SO 3; 3) molekulat me densitet elektronik të varfëruar në atom. 46

Kimia- shkenca e strukturës, vetitë e substancave, shndërrimet e tyre dhe dukuritë shoqëruese.

Detyrat:

1. Studimi i strukturës së materies, zhvillimi i teorisë së strukturës dhe vetive të molekulave dhe materialeve. Është e rëndësishme të krijohet një lidhje midis strukturës dhe vetive të ndryshme të substancave dhe, mbi këtë bazë, të ndërtohen teoritë e reaktivitetit të një substance, kinetikës dhe mekanizmit të reaksioneve kimike dhe fenomeneve katalitike.

2. Zbatimi i sintezës së synuar të substancave të reja me veti të specifikuara. Këtu është gjithashtu e rëndësishme të gjenden reaksione dhe katalizatorë të rinj për sintezë më efikase të përbërjeve tashmë të njohura dhe të rëndësishme industriale.

3. Detyra tradicionale e kimisë ka marrë një rëndësi të veçantë. Ajo shoqërohet si me një rritje të numrit të objekteve dhe vetive kimike që studiohen, ashtu edhe me nevojën për të përcaktuar dhe zvogëluar pasojat e ndikimit të njeriut në natyrë.

Kimia është një disiplinë e përgjithshme teorike. Ai është krijuar për t'u dhënë studentëve një kuptim shkencor modern të materies si një nga llojet e materies lëvizëse, në lidhje me mënyrat, mekanizmat dhe metodat e shndërrimit të disa substancave në të tjera. Njohja e ligjeve bazë kimike, zotërimi i teknikave të llogaritjes kimike, të kuptuarit e mundësive që ofron kimia me ndihmën e specialistëve të tjerë që punojnë në fushat e saj individuale dhe të ngushta përshpejtojnë ndjeshëm marrjen e rezultatit të dëshiruar në fusha të ndryshme të veprimtarisë inxhinierike dhe shkencore.

Industria kimike është një nga industritë më të rëndësishme në vendin tonë. Prodhuar nga ajo komponimet kimike, kompozime dhe materiale të ndryshme përdoren kudo: në inxhinieri mekanike, metalurgji, bujqësia, ndërtimi, industria elektrike dhe elektronike, komunikimet, transporti, teknologjia hapësinore, mjekësia, jeta e përditshme etj. Drejtimet kryesore të zhvillimit të industrisë moderne kimike janë: prodhimi i përbërjeve dhe materialeve të reja dhe rritja e efikasitetit të prodhimit ekzistues.

NË shkollë mjekësore studentët studiojnë të përgjithshme, bioorganike, kimia biologjike, si dhe biokimi klinike. Njohuritë e studentëve për kompleksin e shkencave kimike në vazhdimësinë dhe ndërlidhjen e tyre ofrojnë mundësi më të mëdha, hapësirë më të madhe për kërkime dhe përdorim praktik të dukurive, vetive dhe modeleve të ndryshme dhe kontribuojnë në zhvillimin personal.

Karakteristikat specifike që studiojnë disiplinat kimike në një universitet mjekësor janë:

· ndërvarësia ndërmjet qëllimeve të kimike dhe edukimi mjekësor;

· universaliteti dhe themeli i këtyre kurseve;

· veçantinë e ndërtimit të përmbajtjes së tyre në varësi të natyrës dhe qëllimeve të përgjithshme të formimit të mjekut dhe specializimit të tij;

· uniteti i studimit të objekteve kimike në nivelet mikro dhe makro me zbulimin e formave të ndryshme të organizimit të tyre kimik si një sistem i vetëm dhe funksioneve të ndryshme që ai shfaq (kimike, biologjike, biokimike, fiziologjike etj.) në varësi të tyre. natyra, mjedisi dhe kushtet;

· varësia nga lidhja e njohurive dhe aftësive kimike me realitetin dhe praktikën, përfshirë praktikën mjekësore, në sistemin "shoqëri - natyrë - prodhim - njeri", për shkak të mundësive të pakufizuara të kimisë në krijimin e materialeve sintetike dhe rëndësisë së tyre në mjekësi. , zhvillimin e nanokimisë, si dhe në zgjidhjen e mjedisit dhe shumë të tjera problemet globale njerëzimit.

1. Marrëdhënia midis proceseve metabolike dhe energjisë në trup

Proceset e jetës në Tokë përcaktohen në një masë të madhe nga akumulimi i energjisë diellore në lëndë ushqyese - proteina, yndyrna, karbohidrate dhe transformimet pasuese të këtyre substancave në organizmat e gjallë me çlirimin e energjisë. Kuptimi i marrëdhënies midis transformimeve kimike dhe proceseve energjetike në trup u kuptua veçanërisht qartë më pas veprat e A. Lavoisier (1743-1794) dhe P. Laplace (1749-1827). Ata treguan me matje të drejtpërdrejta kalorimetrike se energjia e çliruar në procesin e jetës përcaktohet nga oksidimi i ushqimit nga oksigjeni i ajrit të thithur nga kafshët.

Metabolizmi dhe energjia - një grup procesesh të transformimit të substancave dhe energjisë që ndodhin në organizmat e gjallë, dhe shkëmbimi i substancave dhe energjisë midis trupit dhe mjedisi. Metabolizmi dhe energjia është baza e jetës së organizmave dhe është një nga më të rëndësishmet shenja specifike materie e gjallë, duke dalluar të gjallën nga jo të gjallët. Në metabolizëm, ose metabolizëm, i siguruar nga rregullimi më kompleks mbi nivele të ndryshme, përfshihen shumë sisteme enzimatike. Gjatë procesit metabolik, substancat që hyjnë në trup shndërrohen në substanca të vetë indeve dhe në produkte përfundimtare që ekskretohen nga trupi. Gjatë këtyre transformimeve, energjia çlirohet dhe absorbohet.

Me zhvillimin në shekujt XIX-XX. termodinamika - shkenca e ndërkonvertimit të nxehtësisë dhe energjisë - u bë e mundur të llogaritet në mënyrë sasiore transformimi i energjisë në reaksionet biokimike dhe të parashikohet drejtimi i tyre.

Shkëmbimi i energjisë mund të kryhet duke transferuar nxehtësi ose duke bërë punë. Megjithatë, organizmat e gjallë nuk janë në ekuilibër me mjedisin e tyre dhe për këtë arsye mund të quhen sisteme të hapura jo ekuilibër. Megjithatë, kur vërehet për një periudhë të caktuar kohore, nuk ka ndryshime të dukshme në përbërjen kimike të trupit. Por kjo nuk do të thotë se substancat kimike që përbëjnë trupin nuk pësojnë asnjë transformim. Përkundrazi, ato rinovohen vazhdimisht dhe mjaft intensivisht, siç mund të gjykohet nga shkalla me të cilën izotopet dhe radionuklidet e qëndrueshme të futura në qelizë si pjesë e substancave më të thjeshta pararendëse, inkorporohen në substanca komplekse të trupit.

Ekziston një gjë midis metabolizmit dhe metabolizmit të energjisë dallimi themelor. Toka nuk humb apo fiton ndonjë sasi të konsiderueshme të materies. Lënda në biosferë shkëmbehet në një cikël të mbyllur, etj. përdoret në mënyrë të përsëritur. Shkëmbimi i energjisë kryhet ndryshe. Nuk qarkullon në një cikël të mbyllur, por shpërndahet pjesërisht në hapësirën e jashtme. Prandaj, për të ruajtur jetën në Tokë, është e nevojshme një rrjedhje e vazhdueshme e energjisë nga Dielli. Për 1 vit në procesin e fotosintezës në globit absorbohet rreth 10 21 feçet energji diellore. Megjithëse përfaqëson vetëm 0,02% të energjisë totale të Diellit, është pa masë më shumë se energjia e përdorur nga të gjitha makinat e prodhuara nga njeriu. Sasia e substancës që merr pjesë në qarkullim është po aq e madhe.

2. Termodinamika kimike si bazë teorike bioenergjisë. Lënda dhe metodat e termodinamikës kimike

Termodinamika kimike studion kalimet e energjisë kimike në forma të tjera - termike, elektrike etj., përcakton ligjet sasiore të këtyre kalimeve, si dhe drejtimin dhe kufijtë e shfaqjes spontane të reaksioneve kimike në kushte të caktuara.

Metoda termodinamike bazohet në një numër konceptesh strikte: "sistemi", "gjendja e sistemit", "energjia e brendshme e sistemit", "funksioni i gjendjes së sistemit".

Objekt studimi në termodinamikë është një sistem

I njëjti sistem mund të jetë në gjendje të ndryshme. Çdo gjendje e sistemit karakterizohet nga një grup i caktuar vlerash të parametrave termodinamikë. Parametrat termodinamikë përfshijnë temperaturën, presionin, densitetin, përqendrimin, etj. Një ndryshim në të paktën një parametër termodinamik çon në një ndryshim në gjendjen e sistemit në tërësi. Gjendja termodinamike e një sistemi quhet ekuilibër nëse karakterizohet nga qëndrueshmëria e parametrave termodinamikë në të gjitha pikat e sistemit dhe nuk ndryshon në mënyrë spontane (pa shpenzime të punës).

Termodinamika kimike studion një sistem në dy gjendje ekuilibri (përfundimtare dhe fillestare) dhe mbi këtë bazë përcakton mundësinë (ose pamundësinë) e një procesi spontan në kushte të dhëna në një drejtim të caktuar.

Termodinamika studimet transformimet e ndërsjella të llojeve të ndryshme të energjisë që lidhen me transferimin e energjisë midis trupave në formën e nxehtësisë dhe punës. Termodinamika bazohet në dy ligje bazë, të quajtur ligjet e parë dhe të dytë të termodinamikës. Lënda e studimit në termodinamikë është energjia dhe ligjet e shndërrimeve reciproke të formave të energjisë gjatë reaksioneve kimike, proceseve të tretjes, avullimit, kristalizimit.

Termodinamika kimike - seksion kimia fizike, duke studiuar proceset e bashkëveprimit të substancave duke përdorur metoda termodinamike.
Drejtimet kryesore të termodinamikës kimike janë:
Termodinamika kimike klasike, e cila studion ekuilibrin termodinamik në përgjithësi.
Termokimia, e cila studion efektet termike që shoqërojnë reaksionet kimike.
Teoria e zgjidhjeve, e cila modelon vetitë termodinamike të një lënde bazuar në idetë për strukturën molekulare dhe të dhënat mbi ndërveprimet ndërmolekulare.
Termodinamika kimike është e lidhur ngushtë me degë të tilla të kimisë si kimi analitike; elektrokimia; kimia e koloideve; adsorbimi dhe kromatografia.
Zhvillimi i termodinamikës kimike vazhdoi njëkohësisht në dy mënyra: termokimike dhe termodinamike.
Shfaqja e termokimisë si një shkencë e pavarur duhet të konsiderohet zbulimi nga Herman Ivanovich Hess, një profesor në Universitetin e Shën Petersburgut, i marrëdhënies midis efekteve termike të reaksioneve kimike -- ligjet e Hesit.

3. Sistemet termodinamike: të izoluara, të mbyllura, të hapura, homogjene, heterogjene. Koncepti i fazës.

Sistemi- ky është një koleksion substancash ndërvepruese, të izoluara mendërisht ose në fakt nga mjedisi (epruvetë, autoklavë).

Termodinamika kimike merr parasysh kalimet nga një gjendje në tjetrën, ndërsa disa mund të ndryshojnë ose të mbeten konstante. opsione:

· izobarike- në presion të vazhdueshëm;

· izokorik- në vëllim konstant;

· izotermike- në temperaturë konstante;

· izobarik - izotermik– në presion dhe temperaturë konstante, etj.

Vetitë termodinamike të një sistemi mund të shprehen duke përdorur disa funksionet e gjendjes së sistemit, thirri funksionet karakteristike: energjia e brendshmeU , entalpi H , entropia S , Energjia e Gibbs G , Energjia e Helmholcit F . Funksionet karakteristike kanë një veçori: ato nuk varen nga metoda (rruga) e arritjes së një gjendjeje të caktuar të sistemit. Vlera e tyre përcaktohet nga parametrat e sistemit (presioni, temperatura, etj.) dhe varet nga sasia ose masa e substancës, ndaj është e zakonshme t'i referohen ato në një mol të substancës.

Sipas metodës së transferimit të energjisë, materies dhe informacionit ndërmjet sistemit në shqyrtim dhe mjedisit, sistemet termodinamike klasifikohen:

1. Sistem i mbyllur (i izoluar).- ky është një sistem në të cilin nuk ka shkëmbim të energjisë, materies (përfshirë rrezatimin) ose informacion me trupa të jashtëm.

2. Sistemi i mbyllur- një sistem në të cilin ka një shkëmbim vetëm me energji.

3. Sistemi i izoluar adiabatik - Ky është një sistem në të cilin ka një shkëmbim të energjisë vetëm në formën e nxehtësisë.

4. Sistemi i hapurështë një sistem që shkëmben energji, lëndë dhe informacion.

Klasifikimi i sistemit:
1) nëse transferimi i nxehtësisë dhe masës është i mundur: i izoluar, i mbyllur, i hapur. Një sistem i izoluar nuk shkëmben as materie as energji me mjedisin. Një sistem i mbyllur shkëmben energji me mjedisin, por nuk shkëmben materie. Një sistem i hapur shkëmben materien dhe energjinë me mjedisin e tij. Koncepti sistem i izoluar përdoret në kiminë fizike si teorike.
2) nga struktura dhe vetitë e brendshme: homogjene dhe heterogjene. Një sistem quhet homogjen, brenda të cilit nuk ka sipërfaqe që e ndajnë sistemin në pjesë që ndryshojnë në vetitë ose përbërje kimike. Shembuj të sistemeve homogjene janë tretësirat ujore të acideve, bazave dhe kripërave; përzierjet e gazit; substanca të pastra individuale. Sistemet heterogjene përmbajnë sipërfaqe natyrore brenda tyre. Shembuj të sistemeve heterogjene janë sistemet që përbëhen nga substanca me gjendje të ndryshme grumbullimi: metali dhe acidi, gazi dhe të ngurta, dy lëngje të pazgjidhshëm në njëri-tjetrin.
Faza- kjo është një pjesë homogjene e një sistemi heterogjen, që ka të njëjtën përbërje, veti fizike dhe kimike, e ndarë nga pjesët e tjera të sistemit nga një sipërfaqe, pas kalimit nëpër të cilën vetitë e sistemit ndryshojnë befas. Fazat janë të ngurta, të lëngëta dhe të gazta. Një sistem homogjen përbëhet gjithmonë nga një fazë, një heterogjen - nga disa. Në bazë të numrit të fazave, sistemet klasifikohen në njëfazore, dyfazore, trefazore etj.

5. Ligji i parë i termodinamikës. Energjia e brendshme. Efektet termike izobarike dhe izokorike .

Ligji i parë i termodinamikës- një nga tre ligjet bazë të termodinamikës, paraqet ligjin e ruajtjes së energjisë për sistemet termodinamike.

Ligji i parë i termodinamikës u formulua në mesin e shekullit të 19-të si rezultat i punës së shkencëtarit gjerman J. R. Mayer, fizikanit anglez J. P. Joule dhe fizikantit gjerman G. Helmholtz.

Sipas ligjit të parë të termodinamikës, sistemi termodinamik mund të angazhohen punojnë vetëm për shkak të energjisë së saj të brendshme ose ndonjë burimi të jashtëm të energjisë .

Ligji i parë i termodinamikës shpesh formulohet si pamundësia e ekzistencës së një makine me lëvizje të vazhdueshme të llojit të parë, e cila do të bënte punë pa marrë energji nga asnjë burim. Një proces që ndodh në një temperaturë konstante quhet izotermike në presion të vazhdueshëm - izobarike, me volum konstant - izokorik. Nëse gjatë një procesi sistemi është i izoluar nga mjedisi i jashtëm në mënyrë të tillë që të përjashtohet shkëmbimi i nxehtësisë me mjedisin, procesi quhet adiabatike.

Energjia e brendshme e sistemit. Kur një sistem kalon nga një gjendje në tjetrën, disa nga vetitë e tij ndryshojnë, veçanërisht energjia e brendshme U.

Energjia e brendshme e një sistemi është energjia totale e tij, e cila përbëhet nga energjitë kinetike dhe potenciale të molekulave, atomeve, bërthamave atomike dhe elektroneve. Energjia e brendshme përfshin energjinë e lëvizjeve përkthimore, rrotulluese dhe vibruese, si dhe energjinë potenciale për shkak të forcave të tërheqjes dhe zmbrapsjes që veprojnë midis molekulave, atomeve dhe grimcave intra-atomike. Ai nuk përfshin energjinë potenciale të pozicionit të sistemit në hapësirë dhe energjinë kinetike të lëvizjes së sistemit në tërësi.

Energjia e brendshme është një funksion termodinamik i gjendjes së sistemit. Kjo do të thotë se sa herë që sistemi e gjen veten në një gjendje të caktuar, energjia e tij e brendshme merr një vlerë të caktuar të natyrshme në këtë gjendje.

∆U = U 2 - U 1

ku U 1 dhe U 2 janë energjia e brendshme e sistemit V gjendjet përfundimtare dhe fillestare, përkatësisht.

Ligji i parë i termodinamikës. Nëse sistemi shkëmben energji termike Q dhe energji mekanike(puna) A, dhe në të njëjtën kohë kalon nga gjendja 1 në gjendjen 2, sasia e energjisë që lirohet ose thithet nga sistemi i formave të nxehtësisë Q ose puna A është e barabartë me energjinë totale të sistemit gjatë kalimit. nga një gjendje në tjetrën dhe regjistrohet.