شیمی آلی چیست؟ | کاربرد شیمی آلی، اصطلاحات آن و…

در این مقاله فقط به توضیح اینکه شیمی آلی چیست؟ نمی پردازیم و به پاسخ این سوالات نیز می رسیم:

• تفاوت شیمی آلی و معدنی

• کار شیمیدان های آلی چیست؟

• کاربرد شیمی آلی

• مفاهیم کلیدی

• کدام صنایع فارغ التحصیلان شیمی آلی را استخدام می کنند؟

این رشته شامل مطالعه ساختار، خواص، ترکیبات، واکنش ها و همچنین تهیه ترکیبات دارای کربن است. بیشتر ترکیبات آلی حاوی کربن و هیدروژن هستند، اما ممکن است تعدادی عنصر دیگر را نیز شامل شوند (به عنوان مثال، نیتروژن، اکسیژن، هالوژن، فسفر، سیلیکون، گوگرد).

اگر بخواهیم به طور کاملتری بگوییم که شیمی الی چیست می توان اینگونه توضیح داد که مطالعه ترکیب هایی که از C، H ،O ،N و یا سایر عناصر تشکیل شدند مرتبط با شیمی آلی هستند. از یک طرف نوع و نحوه پیوند بین اتمها با همدیگر و ساختارهای مولکولی پایداری که ساخته شده و از طرف دیگر تغییر آنها در واکنش ها، مرتبط با این رشته تحصیلی است. زنجیره ها و حلقه های کربنی در ساختمان مولکولها در واقع به عنوان اسکلتی برای گروه های عاملی هستند.

در چند قرن پیش، تفکر دانشمندان این گونه بود که فقط موجودات زنده قادر هستند ترکیبات آلی را بسازند اما پس از گذشت سالها متوجه شدند که این ترکیبات طیف گسترده تری دارند و در آزمایشگاه هم قابل تهیه هستند.

تفاوت شیمی آلی و معدنی

در واقع اگر بخواهیم به تفاوت شیمی آلی و معدنی بپردازیم باید بگوییم مطالعه ترکیبات دارای C و H را شیمی آلی (به انگلیسی Organic chemistry) یا شیمی کربن می نامند و مطالعه سایر ترکیبات را شیمی معدنی (به انگلیسیInorganic chemistry) نامگذاری نمودند.

👈 تهیه صابون در آزمایشگاه شیمی آلی (آزمایش صابونی شدن به 2 روش)

کار شیمیدان های آلی چیست؟

شیمی آلی یک علم بسیار خلاقانه است که به شیمیدانان اجازه می دهد تا مولکول ها و ترکیبات را ایجاد و کشف کنند. شیمیدانان آلی بیشتر وقت خود را صرف توسعه ترکیبات جدید و یافتن راه های بهتر برای سنتز ترکیبات موجود می کنند.

👈 نحوه شستشوی ظروف آزمایشگاهی {از ظروف نو تا ظروف شیمی آلی}

کاربرد شیمی آلی چیست؟

ترکیبات آلی بسیاری در اطراف ما هستند. بسیاری از مواد مدرن حداقل تا حدی از ترکیبات آلی تشکیل شدند. آنها در زمینه های بیوشیمی، بیوتکنولوژی و پزشکی استفاده می شوند. مثالهایی از جایی که می توانید ترکیبات آلی را پیدا کنید شامل مواد شیمیایی کشاورزی، پوشش ها، لوازم آرایشی، مواد شوینده، مواد رنگی، مواد غذایی، سوخت، پتروشیمی، انواع دارو، پلاستیک و لاستیک است.

مفاهیم کلیدی در شیمی آلی

حال که متوجه شدیم شیمی آلی چیست، خوب است با یک سری از مفاهیم مهم مرتبط با این رشته نیز آشنا شویم تا اگر جایی این اصطلاحات را شنیدیم برایمان بیگانه نباشد.

هیدروکربن ها

هیدروکربن ها یعنی ساده ترین ترکیبات آلی که فقط از کربن و هیدروژن تشکیل شدند و به موارد زیر تقسیم می شوند.

• آلکان ها (هیدروکربن های اشباع با پیوندهای منفرد.)
• آلکن ها (هیدروکربن های غیر اشباع با یک یا چند پیوند دوگانه.)
• آلکین ها (هیدروکربن های غیر اشباع با یک یا چند پیوند سه گانه.)
• هیدروکربن های معطر (ترکیباتی با پیوندهای دوگانه و منفرد متناوب که یک حلقه پایدار مانند بنزن را تشکیل می دهند.)

👈 آشنایی با انواع ظروف آزمایشگاهی (25 ظرف آزمایشگاه!)

گروه های عملکردی

گروه بندی های خاصی از اتم ها در مولکول ها که دارای خواص مشخصه و واکنش شیمیایی هستند. گروه های عملکردی رایج عبارتند از:

• گروه هیدروکسیل (-OH) که در الکل ها یافت می شود.
• گروه کربوکسیل (-COOH) که در اسیدهای کربوکسیلیک یافت می شود.
• گروه آمینو (-NH2) که در آمین ها و اسیدهای آمینه است.
• گروه کربونیل (C=O) که در کتون ها و آلدئیدها یافت می شود.
• هالیدها (F, Cl, Br, I): ترکیبات حاوی هالوژن.

ایزومر

ترکیباتی با فرمول مولکولی یکسان اما ساختارهای متفاوت است. انواع ایزومرها عبارتند از:

• ایزومرهای ساختاری (اتصالات مختلف اتم ها.)
• ایزومرهای هندسی (آرایش فضایی متفاوت اتم ها به دلیل محدودیت چرخش حول پیوندهای دوگانه.)
• ایزومرهای نوری (مولکول هایی که تصاویر آینه ای غیرقابل نصب هستند.)

👈 بشر چیست؟ + آشنایی با انواع بشر آزمایشگاهی

واکنش‌ها

واکنش‌های آلی شامل مکانیسم‌های متنوعی هستند، مانند:

• واکنش های افزایشی که اتم ها به پیوند دو یا سه گانه اضافه می شوند.
• واکنش های جانشینی که یک اتم یا گروهی از اتم ها با اتم یا گروه دیگری جایگزین می شوند.
• واکنش های حذف که اتم ها از یک مولکول حذف می شوند و اغلب یک پیوند دو یا سه گانه تشکیل می دهند.
• واکنش های بازآرایی که ساختار مولکول برای تشکیل ایزومر متفاوت تغییر پیدا می کند.

سنتز

سنتز یعنی فرآیند ساخت ترکیبات آلی پیچیده از ترکیبات ساده تر که شامل مراحل متعدد و انواع مختلفی از واکنش ها است.

کدام صنایع فارغ التحصیلان شیمی آلی را استخدام می کنند؟

• بیوتکنولوژی

تقریباً تمام محصولات بیوتکنولوژی نتیجه شیمی آلی هستند. بیوتکنولوژی شامل استفاده از موجودات زنده و فرآیندهای زیستی برای ایجاد یا اصلاح محصولات برای یک کاربرد خاص است. به عنوان مثال، یک شرکت بیوتکنولوژی ممکن است بذرهایی را برای محصولاتی تولید کند که به بیماری ها مقاوم هستند یا گیاهانی که به خشکی مقاوم هستند.

زمینه های شغلی رایج در بیوتکنولوژی عبارتند از:

1. مراقبت های بهداشتی
2. تولید محصولات زراعی و کشاورزی
3. کاربردهای غیرغذایی محصولات زراعی
4. محصولات مصرفی (به عنوان مثال، پلاستیک های زیست تخریب پذیر، روغن نباتی)
5. بخش محیط زیست
6. سوخت های زیستی
7. محصولات مصرفی

اکثر محصولات مصرفی که استفاده می کنیم شامل شیمی آلی هستند. به عنوان مثال صنعت آرایشی و بهداشتی را در نظر بگیرید. شیمی آلی، چگونگی واکنش پوست به عوامل متابولیک و محیطی را بررسی می کند و شیمیدان ها محصولات را بر اساس آن فرموله می نمایند.

نمونه های دیگری از محصولات موجود در زندگی روزمره که شامل شیمی آلی هستند عبارتند از صابون ها، کالاهای پلاستیکی، عطر، زغال سنگ و افزودنی های غذایی.

👈 آزمایش ساده شیمی برای مدرسه و خانه!

• شیمی صنعتی آلی

برای اقتصادهای مدرن جهان، شیمی صنعتی آلی تمرکز بر تبدیل مواد خام (مانند نفت، گاز طبیعی، هوا، آب، فلزات و مواد معدنی) به محصولات مصرفی و صنعتی دارد.

امروزه شیمی صنعتی آلی عمدتاً بر پایه نفت و گاز طبیعی استوار است. از آنجایی که این مواد خام محدود هستند، تمرکز صنعت بر یادگیری چگونگی تبدیل منابع تجدیدپذیر (به عنوان مثال گیاهان) به مواد شیمیایی آلی صنعتی است.

بخش های عمده شیمی صنعتی آلی عبارتند از:

1. محصولات لاستیکی و پلاستیکی
2. منسوجات و پوشاک
3. نفت
4. خمیر و کاغذ
5. فلزات اولیه

👈 اصلی ترین تفاوت پیپت و بورت!

• صنعت نفت

بیشترین حجم فرآورده های نفتی، نفت کوره و بنزین است. نفت همچنین ماده خام بسیاری از محصولات شیمیایی (به عنوان مثال، داروها، حلال ها، کودها، آفت کش ها و پلاستیک ها) می باشد.

صنعت نفت معمولاً به سه بخش عمده تقسیم می شود:

1. بالادست – اکتشاف و تولید
2. جریان میانی – حمل و نقل
3. پایین دست – پالایش نفت خام، فرآوری و تصفیه گاز طبیعی، ایجاد پتروشیمی

• صنعت داروسازی

صنعت داروسازی ترکیباتی را که به عنوان دارو برای انسان یا حیوانات مورد استفاده قرار می گیرد، توسعه، تولید و به بازار عرضه می کند. از این رو شیمی آلی در این زمینه نیز کاربرد دارد.

• اداره غذا و دارو و…

اداره غذا و دارو، اداره ثبت اختراع و علائم تجاری و همچنین دولت های ایالتی و محلی، شیمیدان های آلی را در زمینه های تخصصی ذکر شده در بالا استخدام می کنند.

بخشی از منبع: https://www.acs.org/careers/chemical-sciences/areas/organic-chemistry.html