כימיה אורגנית ושימושיה

כימיה אורגנית

כימיה אורגנית היא ענף מחקר הכימיה העוסק בתרכובות אורגניות, כלומר, תרכובות המכילות גם אטומי פחמן וגם אטומי מימן. תחום הכימיה האורגנית הינו תחום בעל תנופה רבה, שכן הוא מהווה את תחום חקר המזון, חקר התרופות, חקר הנשק ועוד.

מהי כימיה אורגנית?

כימיה אורגנית היא תחום מדעי העוסק בחקר החומרים והתרכובות האורגניים. הכימיה האורגנית עוסקת בחקר המאפיינים של התרכובות האורגניות, הריאקציות של תרכובות אלה בחשיפה לתנאים משתנים (כגון טמפרטורה, רמת חומציות, לחץ ועוד), והאופן שבו ניתן לייצר תרכובות זהות או דומות באופן מלאכותי, בתנאי מעבדה.

תרכובות אורגניות (המילה "אורגני" מקורה במילה "אורגניזם" – יצור חי) הן אבני הבניין של מרבית היצורים החיים, והן מבוססות בדרך כלל בעיקר על פחמן, מימן, ועל חומרים נוספים כמו גופרית, חנקן, זרחן ואחרים.

פחמימות, חלבונים, שומנים, וחומצות גרעין, הם כולם תרכובות אורגניות. בשלב זה של המחקר בתחומי הכימיה האורגנית, אנחנו מכירים מעל 11 מליון תרכובות אורגניות ובכל שנה מגלים אלפי תרכובות אורגניות חדשות.

ההיסטוריה של הכימיה האורגנית

במאה ה – 18 סווגו כל החומרים לשתי קבוצות – אחת היא קבוצת החומרים האורגניים, והשנייה – קבוצת החומרים האנאורגניים (או אי-אורגניים), כלומר, החומרים הסינתטיים. התפישה הויטאליסטית, שהיתה מקובלת עד למאה ה 19 לספירה, דיברה על "כוח ויטלי", כוח חיים, שהוא זה שיוצר את התרכובות האורגניות.

בשנת 1828 הופקה התרכובת האורגנית הראשונה באופן סינתטי, בתהליך של סינתזה שקרויה עד היום על שם הממציא שלה – סינתזת ולר. תהליך זה של יצירת תרכובת אורגנית מתרכובות אנאורגניות – סתר את תיאוריית הויטליות והיווה את יריית הפתיחה לתחום מחקר שקרוי היום כימיה אורגנית.

מבנה התרכובת האורגנית

תחום המחקר של הכימיה האורגנית עוסק בעיקר בתרכובות פחמימניות, בהן בדרך כלל השלד מבוסס על פחמן. פחמן הינו יסוד כימי אל-מתכתי המהווה אחד ממרכיבי היסוד לכל תרכובת וחומר אורגני בעולם החי, והוא מתרכב עם אטומים אחרים בשתי צורות: בתרכובת רוויה (תרכובות בעלות קשרים כימיים יחידים בין אטומים) או בתרכובת בלתי רוויה (אשר מכילה קשרים כימיים כפולים או משולשים בין אטומים).

תרכובות אורגניות לדוגמה

כאמור, כמות התרכובות  האורגניות המוכרת לנו היא עצומה, ובכל שנה מתגלות עוד תרכובות כאלה. תרכובות אורגניות לדוגמה הם האתנול (האלכוהול שאנחנו שותים במשקאות חריפים); אצטון; תרכובות ארומטיות (כמו בנזן, מתיל, פנול – המשמש כחומר חיטוי וחומר בסיס לייצור אספירין); פולימרים (חלבונים, חומצות גרעין, תאית, ועוד – כיום ישנו מגוון רחב של פולימרים סינתטיים); אלקלואידים; ועוד.

כימיה אורגנית – השימושים

תעשיות רבות נסמכות על מחקר בתחומי הכימיה האורגנית, לדוגמה הנדסה של פולימרים (הנדסת הפולימרים הינה הפקת חומרים סינטטים כגון ניילון, טפלון, פלסטיק וכדומה, לרוב על בסיס נפט), הנדסה גנטית(הנדסת רכיבי הDNA  של צמחים ויצורים חיים על מנת שיהיה אפשר להפיק מהם תועלת רבה יותר), מחקרים ותעשייה חקלאית, פרמקולוגיה ועוד. היקפי המסחר בתרכובות אורגניות ברחבי העולם כבירים (מאות מיליוני דולרים בשנה), וברחבי העולם נעשים מאמצים מחקריים לסנטז תרכובות אורגניות (למשל, על מנת להוזיל את עלויות התרכובות).

המאפיינים הפיזיקאליים של תרכובות אורגניות

את התרכובות האורגניות מחלקים לקבוצות ומשפחות על פי המאפיינים שלהם על פי תכונות כמותיות ותכונות איכותיות. התכונות האיכותיות מתארות את החומר, למשל את רמת המסיסות שלו במים או בתגובה לנוכחות חומרים אחרים (למשל, אלקאנים הם תרכובות אורגניות שמקורם בנפט ולא ניתן כיום להפיק אותן באופן מלאכותי. הם משמשים בייצור דלק. אלו חומרים הידרופוביים – הם לא מסיסים במים. עם זאת, הם מסיסים בחומרים אפולריים.), את צבעו או את ריחו.

התכונות האיכותיות של תרכובות אורגניות נקודת הרתיחה ונקודת ההתכה שלהם, אשר בחומרים אורגניים עולה ככל שמספר הפחמנים עולה (מעניין לציין כי תרכובות אנאורגניות נוטות להתפרק, ובדרך כלל לא ניתן להרתיח אותן), ועוד.