Theorie:
Organische Chemie
Historisches...
Zu Beginn des 19. Jahrhunderts glaubte man, dass sich Stoffe der lebenden, organischen Materie prinzipiell von jenen der toten, anorganischen Materie unterscheiden. Man war überzeugt, dass nur Organismen organische Stoffe erzeugen konnten.
 | ... und muss Ihnen sagen, dass ich Harnstoff machen kann, ohne dazu Nieren oder überhaupt ein Thier, sey es Mensch oder Hund, nötig zu haben. Friedrich Wöhler, 1828  |
Dem deutschen Chemiker Friedrich Wöhler gelang es 1828 aus (anorganischem) Ammoniumcyanat durch Erhitzen (organischen) Harnstoff herzustellen. Beide Verbindungen haben die gleiche Summenformel, aber ihre Atome sind unterschiedlich miteinander verbunden. Die Bezeichnung "organische Chemie" erhielt nun eine grundlegend neue Bedeutung. Eine scharfe Abgrenzung zwischen anorganischer und organischer Chemie ist nicht möglich.
Der Begriff Organische Chemie wurde aber bis heute beibehalten, denn organische Verbindungen haben typische Gemeinsamkeiten: Sie enthalten ein Gerüst aus Kohlenstoff-Atomen und besitzen charakteristische Bindungen zwischen Kohlenstoff-Atomen und zwischen Kohlenstoff- und Wasserstoff-Atomen.
Wichtig!
Die organische Chemie ist die Chemie der Kohlenwasserstoffe und deren Derivate.
Nur wenige Kohlenwasserstoffe zählt man zu den anorganischen Stoffen, wie die Oxide des Kohlenstoffs, die Kohlensäure, deren Salze und Blausäure.
Derivate von Verbindungen sind Stoffe, die sich von diesen Verbindungen, hier den Kohlenwasserstoffen, herleiten lassen.
Generell enthalten organische Verbindungen:
immer | fast immer | häufig | selten |
Kohlenstoff | Wasserstoff | Sauerstoff | Metalle |
Stickstoff | |||
Schwefel | |||
Phosphor | |||
Halogene |
Organische Reaktionen
Organische Stoffe werden überwiegend durch Atombindungen zusammengehalten. Damit neue Verbindungen entstehen können, müssen zuerst Bindungen unter Einwirkung von Aktivierungsenergie aufgebrochen werden. Die meisten organischen Reaktionen verlaufen auf Grund ihrer hohen Aktivierungsenergie sehr langsam ab. Damit unterscheiden sie sich von den häufig sehr schnellen Ionenreaktionen der anorganischen Chemie.
Technische Synthese (Herstellung): Zumeist werden organische Verbindungen aus Erdgas und Erdöl hergestellt. Durch diese Prozesse werden \(20.000\) - \(30.000\) unterschiedliche Produkte hergestellt.
Organische Synthese: Auch biochemische Synthese genannt, kann auch in lebenden Systemen ablaufen. Beispielsweise wird seit Jahrhunderten Hefe zur Erzeugung von Bier oder Schimmelpilze zur Produktion bestimmte Käsesorten verwendet.
Die Vielfalt der Kohlenwasserstoffe
Die Hauptgründe der geradezu unendlichen Vielzahl an unterschiedlichen Kohlenwasserstoffen findet man in den Eigenschaften des Kohlenstoffs:
- Jedes Kohlenstoff-Atom bildet 4 Atombindungen aus.
- Kohlenstoff ist sehr reaktiv. Aufgrund seiner Elektronegativität (2.5) im Vergleich zu Wasserstoff (2.1) ist die Elektronendichte am Kohlenstoffatom höher. Dadurch sind auch Atombindungen zwischen Kohlenstoff-Atomen stabil.
- Kohlenstoff-Atome können sich fast unbegrenzt mit anderen Kohlenstoff-Atomen verbinden.
- Es gibt Kohlenstoff-Ketten, Kohlenstoff-Ringe, aber auch verzweigte Kohlenstoff-Ketten.
- Neben Einfachverbindungen finden sich auch - weitaus weniger stabile - Doppel- und Dreifachbindungen zwischen Kohlenstoffatomen.
Wichtig!
Aufgrund der Vielfältigkeit wurde eine systematische Namensgebung für alle chemischen Verbindungen eingeführt, die im Kapitel 'IUPAC-Nomenklatur' zusammengefasst ist. Neben den systematischen Namen gibt es für viele Verbindungen noch Trivialnamen, die keinen Regeln folgen, aber noch häufig verwendet werden.
Quellen:
Chovanec, Georg. 2010. CHEMIE, Lehrbrief 9. Wien: Dr. Roland GmbH, Auflage 04/2013
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Friedrich_W%C3%B6hler_Litho.jpg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ethane-flat.png