Einführung in das Fachgebiet “Organische Chemie”

Das Fachgebiet Chemie setzt sich heute aus den Teilbereichen Anorganische Chemie, Organische Chemie, Physikalische Chemie und Analytische Chemie zusammen. Betrachtet man nur die Anzahl der Verbindungen ist heute das Fachgebiet Organische Chemie das umfangreichste. Aus diesem Grund soll hier kurz auf das Fachgebiet Organische Chemie eingegangen werden.

Einführung in die Organische Chemie

Obwohl Chemie bzw. chemische Anwendungen bereits in der Antike bekannt waren, dauerte es bis ins 18. Jhd. bis eine Trennung in organische und anorganische Chemie erfolgt. Diese Trennung geht auf Berzelius zurück, der die Stoffe in belebte und unbelebte (also in organische und anorganische Stoffe) einteilte. Berzelius Trennung von Stoffen beruhte in der Annahme, dass zur Bildung organischer Stoffe eine “Lebenskraft” erforderlich sei.

Erst im 19. Jhd. konnte diese Vorstellung widerlegt werden So konnte der Chemiker Wöhler 1828 zeigen, dass beim Erhitzen von Ammoniumcyanat (anorganische Verbindung), Harnstoff (organische Verbindung) entsteht. Die “definition des Begriffs Organische Chemie, so wie wir ihn heute kennen, lässt sich auf Lavoisier zurückführen. Lavoisier erkannte in seinen Untersuchungen, dass alle organischen Verbindungen Kohlenstoff enthalten. Aus diesem Grund verstehen wird unter der Organischen Chemie die Chemie der Kohlenstoffverbindungen.

Definition Organische Chemie

Wie bereits erwähnt, geht die Definition Organische Chemie auf Lavoisier zurück und bedeutet Chemie der Kohlenstoffverbindungen. Trotz allem gibt es keine streng gültige Unterscheidungsmerkmale zwischen organischen und anorganischen Verbindungen.

• So gibt es Kohlenstoffverbindungen, die zur Anorganischen Chemie gezählt werden (z.B. CO2 und alle Derivate, HCN und alle Derivate).
• Genauso gilt die Aussage “in anorganischen Verbindungen sind die Atome durch Ionenbindung und in organischen Verbindungen durch Atombindungen miteinander verknüpft” auch nicht immer.
• Ebenfalls ist die Aussage “die meisten organischen Verbindungen sind brennbar, anorganische in der Regel nicht” in der Regel auch gültig. Eine streng gültige Regel lässt sich daraus aber nicht ableiten.

Dennoch ist die Einteilung in Organische und Anorganische Chemie sinnvoll, da weil Kohlenstoff unter allen Elementen eine einzigartige Stellung einnimmt und daher Kohlenstoffverbindungen zu einer einzigartigen Stoffklasse macht.

• Kohlenstoff hat nach seiner Stellung im Periodensystem wenig Neigung, Ionenbindungen einzugehen. Dies liegt daran, dass die Elektronegativität von Kohlenstoff mit 2,5 eher in der Mitte der Skala liegt. Für eine Ionenbindung benötigt man in der Regel eine Elektronegativitätsdifferenz (zwischen beiden Atomen) von 1,7.
• Kohlenwasserstoffe enthalten C-Atome und H-Atome und bilden Atombindungen. Die niedrige Elektronegativitätsdifferenz (geringe Polarität) von C-H Bindungen, sorgt dafür, dass das Kohlenstoffatom gering polarisiert ist und so der Angriff von polaren Reaktionspartnern erschwert wird. Dies ermöglicht die Ausbildung einer Vielfalt von kettenförmigen (aliphatischen) und ringförmigen (cyclischen) Verbindungen.
• Kohlenwasserstoffverbindungen lassen sich durch Einbau von Sauerstoff-, Stickstoff- oder anderen Heteroatomen an Stelle von Kohlenstoffatomen  in organischen Verbindungen eine große Vielfalt von Verbindungen erzeugen.

Einteilung der Organischen Chemie

Das Fachgebiet Organische Chemie wird nach der Art der Verbindungen in acyclische (kettenförmig) , cyclischen (ringförmig) einteilen. Diese können weiter unterteilt werden:

• Acyclische Verbindungen lassen sich in gesättigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe (mit Mehrfachbindungen) unterteilen.
• Cyclische Verbindungen lassen sich in Carbocylen (nur C- und H-Atome) und Heteroyclen unterteilen.
• Carboyclen wiederum lassen sich in Aromaten (cyclische konjugierte Verbindungen) und Alicyclen unterteilen.
• Aromaten wiederum lassen sich in Moncyclen (ein Ring), kondensierte Ringsysteme und aromatische Heterocyclen einteilen.
• Heteroyclen lassen sich in gesättigte oder ungesättigte und monocyclisch oder polycyclisch weiter unterteilen.

• Kurze Definition: Subsitutionsreaktion, Additionsreaktion und Eliminierungsreaktion

Einführung in das Fachgebiet “Organische Chemie” – Testfragen/-aufgaben

1. Was ist die Definition der organischen Chemie?

Die organische Chemie ist das Studium der Struktur, Eigenschaften, Zusammensetzung, Reaktionen und Synthese von organischen Verbindungen, die Kohlenstoffatome enthalten.

2. Nennen Sie drei wichtige Elemente in der organischen Chemie.

Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O) sind drei wichtige Elemente in der organischen Chemie.

3. Was ist ein organisches Molekül?

Ein organisches Molekül ist ein Molekül, das Kohlenstoffatome enthält.

4. Erklären Sie den Begriff “Hydrokarbon”.

Hydrokarbone sind organische Verbindungen, die nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen.

5. Was ist eine funktionelle Gruppe in der organischen Chemie?

Eine funktionelle Gruppe ist eine Gruppe von Atomen innerhalb eines Moleküls, die ein bestimmtes chemisches Verhalten zeigt.

6. Was bedeutet der Begriff “Isomerie” in der organischen Chemie?

Isomerie ist ein Phänomen, bei dem Verbindungen mit der gleichen Molekülformel, aber unterschiedlicher Struktur oder räumlicher Anordnung auftreten.

7. Was ist eine Substitutionsreaktion?

Eine Substitutionsreaktion ist eine chemische Reaktion, bei der ein Atom oder eine Gruppe von Atomen in einem Molekül durch ein anderes Atom oder eine andere Gruppe ersetzt wird.

8. Was ist eine Additionsreaktion in der organischen Chemie?

Eine Additionsreaktion ist eine Reaktion, bei der zwei oder mehr Moleküle miteinander verbunden werden, um ein größeres Molekül zu bilden.

9. Erklären Sie den Begriff “Aromatische Verbindungen”.

Aromatische Verbindungen sind eine Klasse von Verbindungen, die mindestens einen planaren ringförmigen Strukturteil enthält und nach der Hückel-Regel 4n+2 π-elektronen aufweist.

10. Welche Rolle spielt die organische Chemie in unserem täglichen Leben?

Die organische Chemie spielt eine entscheidende Rolle in unserem täglichen Leben, da sie in Medizin, Lebensmitteln, Kunststoffen, Brennstoffen und vielen anderen alltäglichen Produkten vorkommt.