طبقه بندی مواد آلی اساس مطالعه شیمی آلی است. دنیای شگفت انگیز مواد آلی

در تاریخ توسعه شیمی آلی، دو دوره متمایز می شود: تجربی (از اواسط قرن هفدهم تا پایان قرن هجدهم)، که در آن دانش مواد آلی، روش های جداسازی و پردازش آنها به صورت تجربی رخ داده است، و تحلیلی. (اواخر 18 - اواسط قرن 19)، با ظهور روش هایی برای ایجاد ترکیب مواد آلی مرتبط است. در طول دوره تحلیلی، مشخص شد که تمام مواد آلی حاوی کربن هستند. از دیگر عناصر تشکیل دهنده ترکیبات آلی، هیدروژن، نیتروژن، گوگرد، اکسیژن و فسفر کشف شد.

دوره ساختاری (نیمه دوم قرن نوزدهم - اوایل قرن بیستم) از اهمیت زیادی در تاریخ شیمی آلی برخوردار است که با تولد نظریه علمی ساختار ترکیبات آلی مشخص شد که بنیانگذار آن A.M. باتلروف.

اصول اولیه تئوری ساختار ترکیبات آلی:

اتم های موجود در مولکول ها به ترتیب خاصی با پیوندهای شیمیایی متناسب با ظرفیت خود به یکدیگر متصل می شوند. کربن در تمام ترکیبات آلی چهار ظرفیتی است.
خواص مواد نه تنها به ترکیب کیفی و کمی آنها بستگی دارد، بلکه به ترتیب اتصال اتم ها نیز بستگی دارد.
اتم های یک مولکول متقابلاً بر یکدیگر تأثیر می گذارند.

ترتیب اتصال اتم ها در یک مولکول با یک فرمول ساختاری توصیف می شود که در آن پیوندهای شیمیایی با خط تیره نشان داده می شوند.

خواص مشخصه مواد آلی

چندین ویژگی مهم وجود دارد که ترکیبات آلی را به یک کلاس جداگانه و منحصر به فرد از ترکیبات شیمیایی متمایز می کند:

ترکیبات آلی معمولاً گازها، مایعات یا جامدات کم ذوب هستند، برخلاف ترکیبات معدنی که عمدتاً جامداتی با نقطه ذوب بالا هستند.
ساختار ترکیبات آلی عمدتاً کووالانسی است، در حالی که ترکیبات معدنی ساختار یونی دارند.
توپولوژی متفاوت تشکیل پیوند بین اتم های تشکیل دهنده ترکیبات آلی (عمدتاً اتم های کربن) منجر به ظهور ایزومرها می شود - ترکیباتی که دارای ترکیب و وزن مولکولی یکسان هستند، اما دارای خواص فیزیکوشیمیایی متفاوتی هستند. این پدیده ایزومریسم نامیده می شود.
پدیده همسانی وجود مجموعه ای از ترکیبات آلی است که در آن فرمول هر دو همسایه سری (هومولوژیک) با یک گروه متفاوت است - تفاوت همولوژیکی CH 2. مواد آلی می سوزد.

طبقه بندی مواد آلی

این طبقه بندی بر اساس دو ویژگی مهم است - ساختار اسکلت کربن و حضور گروه های عاملی در مولکول.

در مولکول های مواد آلی، اتم های کربن با یکدیگر ترکیب می شوند و به اصطلاح را تشکیل می دهند. اسکلت یا زنجیره کربنی زنجیرها می توانند باز و بسته (چرخه ای) باشند، زنجیره های باز می توانند بدون شاخه (عادی) و منشعب باشند:

بر اساس ساختار اسکلت کربن، آنها به موارد زیر تقسیم می شوند:

- مواد آلی آلی حلقوی دارای یک زنجیره کربنی باز، هم منشعب و هم بدون شاخه. به عنوان مثال،

CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 (بوتان)

CH 3 -CH (CH 3) -CH 3 (ایزوبوتان)

- مواد آلی کربوسیکلیک که در آنها زنجیره کربن در یک چرخه (حلقه) بسته است. به عنوان مثال،

- ترکیبات آلی هتروسیکلیک که در چرخه نه تنها اتم‌های کربن، بلکه اتم‌های عناصر دیگر، اغلب نیتروژن، اکسیژن یا گوگرد را نیز در بر می‌گیرد:

گروه عاملی اتم یا گروهی از اتم های غیر هیدروکربنی است که تعیین می کند آیا یک ترکیب به یک کلاس خاص تعلق دارد یا خیر. علامتی که توسط آن یک ماده آلی به یک طبقه یا طبقه دیگر طبقه بندی می شود، ماهیت گروه عاملی است (جدول 1).

جدول 1. گروه ها و کلاس های عملکردی.

ترکیبات ممکن است حاوی بیش از یک گروه عاملی باشند. اگر این گروه ها یکسان باشند، ترکیبات چند عاملی نامیده می شوند، به عنوان مثال کلروفرم، گلیسرول. ترکیبات حاوی گروه‌های عاملی مختلف را می‌توان به طور همزمان به چند دسته از ترکیبات طبقه‌بندی کرد، به عنوان مثال، اسید لاکتیک را می‌توان هم یک اسید کربوکسیلیک و هم یک الکل در نظر گرفت و کولامین را می‌توان یک آمین و یک الکل در نظر گرفت.

با پیشرفت علم شیمی و ظهور تعداد زیادی از ترکیبات شیمیایی جدید، نیاز به توسعه و اتخاذ یک سیستم نامگذاری که برای دانشمندان سراسر جهان قابل درک باشد، به طور فزاینده ای افزایش یافته است. . در زیر یک نمای کلی از نامگذاری اصلی ترکیبات آلی ارائه می دهیم.

نامگذاری بی اهمیت

در منشاء توسعه شیمی آلی، ترکیبات جدیدی نسبت داده شد ناچیزنام ها، یعنی نام هایی که از لحاظ تاریخی توسعه یافته اند و اغلب با روش به دست آوردن آنها، ظاهر و حتی طعم و غیره همراه هستند. این نامگذاری از ترکیبات آلی بی اهمیت نامیده می شود. جدول زیر برخی از ترکیباتی را نشان می دهد که تا به امروز نام خود را حفظ کرده اند.

نامگذاری منطقی

با گسترش فهرست ترکیبات آلی، نیاز به ارتباط نام آنها با اساس نامگذاری منطقی ترکیبات آلی به وجود آمد که نام ساده ترین ترکیب آلی است. به عنوان مثال:

با این حال، ترکیبات آلی پیچیده تر را نمی توان به این ترتیب نام برد. در این مورد، ترکیبات باید بر اساس قوانین نامگذاری سیستماتیک IUPAC نامگذاری شوند.

نامگذاری سیستماتیک IUPAC

IUPAC - اتحادیه بین المللی شیمی محض و کاربردی.

در در این موردهنگام نامگذاری ترکیبات، باید محل اتم های کربن در مولکول و عناصر ساختاری را در نظر گرفت. متداول ترین نامگذاری جایگزینی برای ترکیبات آلی است، به عنوان مثال. اساس اصلی مولکول برجسته شده است، که در آن اتم های هیدروژن با هر واحد یا اتم ساختاری جایگزین می شوند.

قبل از شروع ساخت نام ترکیبات، به شما توصیه می کنیم که نام آنها را یاد بگیرید پیشوندهای عددی، ریشه ها و پسوندهااستفاده شده در نامگذاری IUPAC.

و همچنین نام گروه های عملکردی:

از اعداد برای نشان دادن تعداد پیوندهای متعدد و گروه های عاملی استفاده می شود:

رادیکال های هیدروکربنی اشباع:

رادیکال های هیدروکربنی غیر اشباع:

رادیکال های هیدروکربنی معطر:

قوانین ساخت نام یک ترکیب آلی بر اساس نامگذاری IUPAC:

زنجیره اصلی مولکول را انتخاب کنید

همه گروه های عملکردی موجود و اولویت آنها را شناسایی کنید

وجود پیوندهای متعدد را تعیین کنید

زنجیره اصلی را شماره گذاری کنید و شماره گذاری باید با انتهای زنجیره نزدیک به بالاترین گروه شروع شود. اگر چندین چنین احتمالی وجود داشته باشد، زنجیره شماره گذاری می شود تا پیوند چندگانه یا جایگزین دیگری که در مولکول وجود دارد، حداقل تعداد را دریافت کند.

کربوسیکلیکترکیبات از اتم کربن مرتبط با بالاترین گروه مشخصه شماره گذاری می شوند. اگر دو یا چند جانشین وجود داشته باشد، سعی می کنند زنجیره را به گونه ای شماره گذاری کنند که جانشین ها حداقل تعداد را داشته باشند.

یک نام برای اتصال ایجاد کنید:

- اساس نام ترکیبی را که ریشه کلمه را تشکیل می دهد، تعیین کنید که نشان دهنده هیدروکربن اشباع شده با تعداد اتم های زنجیره اصلی است.

- پس از پایه نام، پسوندی وجود دارد که میزان اشباع و تعداد پیوندهای متعدد را نشان می دهد. به عنوان مثال، - تترائن، - دیئن. در صورت عدم وجود اتصالات متعدد، از پسوند استفاده کنید - sk.

- سپس نام خود نیز به پسوند اضافه می شود گروه عملکردی ارشد.

- به دنبال آن فهرستی از جانشین ها به ترتیب حروف الفبا، که محل آنها را با اعداد عربی نشان می دهد، ارائه می شود. به عنوان مثال، - 5-ایزوبوتیل، - 3-فلورو. اگر چندین جایگزین یکسان وجود داشته باشد، تعداد و موقعیت آنها نشان داده می شود، به عنوان مثال، 2،5 - dibromo-، 1،4،8-trimethyl-.

لطفاً توجه داشته باشید که اعداد با خط فاصله از کلمات و با کاما از یکدیگر جدا می شوند.

همانطور که مثال بیایید برای اتصال زیر یک نام بگذاریم:

1. انتخاب کنید مدار اصلی، که لزوماً شامل می شود گروه ارشد- کان.

تعریف دیگران گروه های عملکردی: - OH، - Cl، - SH، - NH 2.

اتصالات متعددخیر

2. مدار اصلی را شماره گذاری کنید، از گروه بزرگتر شروع می شود.

3. تعداد اتم های زنجیره اصلی 12 است. مبنای نام

10-آمینو-6-هیدروکسی-7-کلرو-9-سولفانیل-متیل استر دودکانوئیک اسید.

10-آمینو-6-هیدروکسی-7-کلرو-9-سولفانیل-متیل دودکانوات

نامگذاری ایزومرهای نوری

در برخی از کلاس‌های ترکیبات مانند آلدئیدها، هیدروکسی‌ها و آمینو اسیدها برای نشان دادن موقعیت نسبی جانشین‌ها استفاده می‌شود. D, L- نامگذارینامه Dنشان دهنده پیکربندی ایزومر راست چرخشی، L- چپ دست

در هسته D, Lنامگذاری ترکیبات آلی بر اساس طرح فیشر است:

اسیدهای آمینه α و آلفا هیدروکسی اسیدها"کلید oxyacid" را جدا کنید، یعنی. قسمت های بالایی فرمول های طرح ریزی آنها. اگر گروه هیدروکسیل (آمینو) در سمت راست قرار دارد، آنگاه است D-ایزومر، سمت چپ L-ایزومر

به عنوان مثال، اسید تارتاریک که در زیر نشان داده شده است D- پیکربندی بر اساس کلید اکسی اسید:

برای تعیین تنظیمات ایزومر قندها"کلید گلیسرول" را جدا کنید. قسمت های پایین تر (اتم کربن نامتقارن پایین تر) فرمول برآمدگی شکر را با قسمت پایین فرمول برآمدگی گلیسرآلدئید مقایسه کنید.

تعیین پیکربندی قند و جهت چرخش شبیه گلیسرآلدئید است، یعنی. D- پیکربندی مربوط به محل گروه هیدروکسیل واقع در سمت راست است، L- تنظیمات - در سمت چپ.

به عنوان مثال، در زیر D-گلوکز است.

2) نامگذاری R-، S (نامگذاری کان، اینگولد و پریلوگ)

در این حالت، جانشین ها در اتم کربن نامتقارن به ترتیب قدمت مرتب شده اند. ایزومرهای نوری دارای نامگذاری هستند آرو اس، و راسمت است R.S..

برای توصیف پیکربندی اتصال با توجه به R,S-نامگذاریبه صورت زیر عمل کنید:

همه جانشین های روی اتم کربن نامتقارن تعیین می شوند.
قدمت جایگزین ها تعیین می شود، یعنی. جرم اتمی آنها را مقایسه کنید قوانین تعیین سری تقدم مشابه با استفاده از نامگذاری E/Z ایزومرهای هندسی است.
جهت گیری جانشین ها در فضا به گونه ای است که پایین ترین جانشین (معمولاً هیدروژن) در دورترین گوشه از ناظر قرار دارد.
پیکربندی با محل جانشین های باقی مانده تعیین می شود. اگر حرکت از ارشد به وسط و سپس به معاون اول (یعنی به ترتیب کاهش ارشدیت) در جهت عقربه های ساعت انجام شود، آنگاه این یک پیکربندی R است، در خلاف جهت عقربه های ساعت یک پیکربندی S است.

جدول زیر فهرستی از معاونان را به ترتیب افزایش سنوات نشان می دهد:

دسته بندی ها،

در گذشته، دانشمندان تمام مواد موجود در طبیعت را به صورت مشروط غیر زنده و زنده، از جمله قلمرو حیوانات و گیاهان در میان دومی تقسیم می کردند. مواد گروه اول را کانی می نامند. و آنهایی که در دومی گنجانده شده اند شروع به نامیدن مواد آلی کردند.

این به چه معناست؟ کلاس مواد آلی گسترده ترین در بین تمام ترکیبات شیمیایی شناخته شده برای دانشمندان مدرن است. این سؤال که چه موادی آلی هستند را می توان به این ترتیب پاسخ داد - اینها ترکیبات شیمیایی هستند که حاوی کربن هستند.

لطفا توجه داشته باشید که همه ترکیبات حاوی کربن آلی نیستند. به عنوان مثال، کوربیدها و کربناتها، اسید کربنیک و سیانیدها، اکسیدهای کربن در تعداد آنها گنجانده نشده است.

چرا این همه مواد آلی وجود دارد؟

پاسخ این سوال در خواص کربن نهفته است. این عنصر کنجکاو است زیرا قادر به تشکیل زنجیره ای از اتم های خود است. و در عین حال پیوند کربن بسیار پایدار است.

علاوه بر این، در ترکیبات آلی ظرفیت بالایی (IV) نشان می دهد، یعنی. توانایی تشکیل پیوندهای شیمیایی با سایر مواد. و نه تنها تک، بلکه دوتایی و حتی سه گانه (در غیر این صورت به عنوان مضرب شناخته می شود). با افزایش تعدد پیوند، زنجیره اتم ها کوتاه تر شده و پایداری پیوند افزایش می یابد.

کربن همچنین دارای توانایی تشکیل ساختارهای خطی، مسطح و سه بعدی است.

به همین دلیل است که مواد آلی در طبیعت بسیار متنوع هستند. شما به راحتی می توانید این را خودتان بررسی کنید: جلوی آینه بایستید و با دقت به انعکاس خود نگاه کنید. هر یک از ما یک کتاب درسی در مورد شیمی آلی هستیم. در مورد آن فکر کنید: حداقل 30٪ از جرم هر یک از سلول های شما ترکیبات آلی است. پروتئین هایی که بدن شما را ساخته اند. کربوهیدرات ها که به عنوان "سوخت" و منبع انرژی هستند. چربی هایی که ذخایر انرژی را ذخیره می کنند. هورمون هایی که عملکرد اندام ها و حتی رفتار شما را کنترل می کنند. آنزیم هایی که واکنش های شیمیایی را در درون شما آغاز می کنند. و حتی "کد منبع"، زنجیره های DNA، همه ترکیبات آلی مبتنی بر کربن هستند.

ترکیب مواد آلی

همانطور که در ابتدا گفتیم، ماده اصلی ساختمان برای مواد آلی کربن است. و عملاً هر عنصری که با کربن ترکیب شود، می تواند ترکیبات آلی ایجاد کند.

در طبیعت، مواد آلی اغلب حاوی هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، گوگرد و فسفر هستند.

ساختار مواد آلی

تنوع مواد آلی در این سیاره و تنوع ساختار آنها را می توان با ویژگی های مشخصه اتم های کربن توضیح داد.

به یاد دارید که اتم های کربن قادر به ایجاد پیوندهای بسیار قوی با یکدیگر هستند و به صورت زنجیره ای به هم متصل می شوند. نتیجه مولکول های پایدار است. نحوه اتصال اتم های کربن به یک زنجیره (که به صورت زیگزاگ چیده شده اند) یکی از ویژگی های کلیدی ساختار آن است. کربن می تواند به زنجیره های باز و زنجیره های بسته (حلقه ای) ترکیب شود.

همچنین مهم است که ساختار مواد شیمیایی به طور مستقیم بر خواص شیمیایی آنها تأثیر بگذارد. نحوه تأثیرگذاری اتم ها و گروه های اتم در یک مولکول بر یکدیگر نیز نقش مهمی ایفا می کند.

با توجه به ویژگی های ساختاری، تعداد ترکیبات کربنی از همان نوع به ده ها و صدها می رسد. به عنوان مثال می توان ترکیبات هیدروژنی کربن را در نظر گرفت: متان، اتان، پروپان، بوتان و غیره.

به عنوان مثال، متان - CH 4. در شرایط عادی، چنین ترکیبی از هیدروژن با کربن در حالت گازی تجمع است. هنگامی که اکسیژن در ترکیب ظاهر می شود، یک مایع تشکیل می شود - متیل الکل CH 3 OH.

نه تنها مواد با ترکیبات کیفی متفاوت (مانند مثال بالا) خواص متفاوتی از خود نشان می دهند، بلکه موادی با ترکیب کیفی یکسان نیز قادر به این کار هستند. به عنوان مثال، توانایی متفاوت متان CH 4 و اتیلن C 2 H 4 در واکنش با برم و کلر است. متان تنها در صورت گرم شدن یا زیر نور فرابنفش قادر به انجام چنین واکنش هایی است. و اتیلن حتی بدون روشنایی یا گرمایش واکنش نشان می دهد.

بیایید این گزینه را در نظر بگیریم: ترکیب کیفی ترکیبات شیمیایی یکسان است، اما ترکیب کمی متفاوت است. سپس خواص شیمیایی ترکیبات متفاوت است. همانطور که در مورد استیلن C 2 H 2 و بنزن C 6 H 6 وجود دارد.

کمترین نقش را در این تنوع، چنین خواصی از مواد آلی ایفا می کند که به ساختار آنها "گره خورده" است، مانند ایزومریسم و همسانی.

تصور کنید دو ماده به ظاهر یکسان دارید – ترکیب یکسان و فرمول مولکولی یکسان برای توصیف آنها. اما ساختار این مواد اساساً متفاوت است که نتیجه آن تفاوت در خواص شیمیایی و فیزیکی است. به عنوان مثال، فرمول مولکولی C 4 H 10 را می توان برای دو ماده مختلف نوشت: بوتان و ایزوبوتان.

این در مورد است ایزومرها- ترکیباتی که دارای ترکیب و وزن مولکولی یکسان هستند. اما اتم های موجود در مولکول های آنها به ترتیب های مختلف (ساختار منشعب و بدون شاخه) قرار گرفته اند.

در رابطه با همسانی- این ویژگی یک زنجیره کربنی است که در آن هر عضو بعدی را می توان با افزودن یک گروه CH 2 به گروه قبلی به دست آورد. هر سری همسانی را می توان با یک فرمول کلی بیان کرد. و با دانستن فرمول، به راحتی می توان ترکیب هر یک از اعضای سریال را تعیین کرد. به عنوان مثال، همولوگ های متان با فرمول C n H 2n+2 توصیف می شوند.

با افزایش "تفاوت همولوگ" CH 2، پیوند بین اتم های ماده تقویت می شود. بیایید سری همولوگ متان را در نظر بگیریم: چهار عضو اول آن گاز (متان، اتان، پروپان، بوتان)، شش عضو بعدی مایعات (پنتان، هگزان، هپتان، اکتان، نونان، دکان)، و سپس موادی در جامد هستند. حالت تجمع (پنتادکان، ایکوزان و غیره). و هر چه پیوند بین اتم‌های کربن قوی‌تر باشد، وزن مولکولی، نقطه جوش و ذوب مواد بیشتر می‌شود.

چه دسته هایی از مواد آلی وجود دارد؟

مواد آلی با منشا بیولوژیکی عبارتند از:

پروتئین ها؛
کربوهیدرات ها؛
اسیدهای نوکلئیک؛
لیپیدها

سه نقطه اول را می توان پلیمرهای بیولوژیکی نیز نامید.

طبقه بندی دقیق تر مواد شیمیایی آلی موادی را که نه تنها منشا بیولوژیکی دارند، پوشش می دهد.

هیدروکربن ها عبارتند از:

ترکیبات غیر حلقوی:
- هیدروکربن های اشباع (آلکان)؛
- هیدروکربن های غیر اشباع:
  - آلکن ها
  - آلکین ها
  - آلکادین ها
اتصالات چرخه ای:
- ترکیبات کربوسیکلیک:
  - alicyclic;
  - معطر
- ترکیبات هتروسیکلیک

همچنین کلاس های دیگری از ترکیبات آلی وجود دارد که در آنها کربن با موادی غیر از هیدروژن ترکیب می شود:

الکل ها و فنل ها؛
آلدئیدها و کتون ها؛
اسیدهای کربوکسیلیک؛
استرها؛
لیپیدها؛
کربوهیدرات ها:
- مونوساکاریدها؛
- الیگوساکاریدها؛
- پلی ساکاریدها
- موکوپلی ساکاریدها
آمین ها؛
اسیدهای آمینه؛
پروتئین ها؛
اسیدهای نوکلئیک

فرمول مواد آلی بر حسب طبقه

نمونه هایی از مواد آلی

همانطور که به یاد دارید، در بدن انسان انواع مختلفی از مواد آلی اساس است. اینها بافت‌ها و مایعات، هورمون‌ها و رنگدانه‌ها، آنزیم‌ها و ATP و موارد دیگر هستند.

در بدن انسان و حیوان، پروتئین ها و چربی ها اولویت دارند (نیمی از جرم خشک سلول حیوانی را پروتئین ها تشکیل می دهند). در گیاهان (تقریبا 80٪ از جرم خشک سلول) - کربوهیدرات ها، در درجه اول پیچیده - پلی ساکاریدها. از جمله سلولز (بدون آن کاغذ وجود نخواهد داشت)، نشاسته.

بیایید در مورد برخی از آنها با جزئیات بیشتر صحبت کنیم.

به عنوان مثال، در مورد کربوهیدرات ها. اگر بتوان جرم تمام مواد آلی روی کره زمین را برداشت و اندازه گیری کرد، این کربوهیدرات ها بودند که برنده این رقابت می شدند.

آنها به عنوان منبع انرژی در بدن عمل می کنند، مواد سازنده سلول ها هستند و همچنین مواد را ذخیره می کنند. گیاهان برای این منظور از نشاسته استفاده می کنند، حیوانات از گلیکوژن استفاده می کنند.

علاوه بر این، کربوهیدرات ها بسیار متنوع هستند. مثلا کربوهیدرات های ساده. رایج ترین مونوساکاریدها در طبیعت پنتوزها (از جمله دئوکسی ریبوز که بخشی از DNA است) و هگزوزها (گلوکز که برای شما آشناست) هستند.

مانند آجر، در یک سایت ساخت و ساز بزرگ در طبیعت، پلی ساکاریدها از هزاران و هزاران مونوساکارید ساخته می شوند. بدون آنها، به طور دقیق تر، بدون سلولز و نشاسته، هیچ گیاهی وجود نخواهد داشت. و حیوانات بدون گلیکوژن، لاکتوز و کیتین کار سختی خواهند داشت.

بیایید با دقت نگاه کنیم سنجاب ها. طبیعت بزرگترین استاد موزاییک و پازل است: تنها از 20 اسید آمینه، 5 میلیون نوع پروتئین در بدن انسان تشکیل می شود. پروتئین ها همچنین عملکردهای حیاتی زیادی دارند. به عنوان مثال، ساخت و ساز، تنظیم فرآیندهای بدن، لخته شدن خون (پروتئین های جداگانه ای برای این کار وجود دارد)، حرکت، حمل و نقل برخی از مواد در بدن، آنها همچنین منبع انرژی هستند، به شکل آنزیم ها به عنوان یک کاتالیزور برای واکنش ها، و محافظت را فراهم می کند. آنتی بادی ها نقش مهمی در محافظت از بدن در برابر تأثیرات منفی خارجی دارند. و اگر اختلالی در تنظیم دقیق بدن رخ دهد، آنتی بادی ها به جای از بین بردن دشمنان خارجی، می توانند به عنوان مهاجم به اندام ها و بافت های بدن عمل کنند.

پروتئین ها نیز به ساده (پروتئین) و پیچیده (پروتئین) تقسیم می شوند. و آنها خواص منحصر به فرد خود را دارند: دناتوره شدن (تخریب، که بیش از یک بار در زمان سخت جوشاندن تخم مرغ متوجه آن شده اید) و دوباره طبیعی شدن (این خاصیت در ساخت آنتی بیوتیک ها، کنسانتره های غذایی و غیره کاربرد گسترده ای پیدا کرده است).

نادیده نگیریم لیپیدها(چربی ها). در بدن ما آنها به عنوان منبع ذخیره انرژی عمل می کنند. آنها به عنوان حلال به انجام واکنش های بیوشیمیایی کمک می کنند. در ساختن بدن شرکت کنید - به عنوان مثال، در تشکیل غشای سلولی.

و چند کلمه دیگر در مورد چنین ترکیبات آلی جالبی مانند هورمون ها. آنها در واکنش های بیوشیمیایی و متابولیسم شرکت می کنند. این هورمون‌ها بسیار کوچک هستند که مردان را مردان (تستوسترون) و زنان را (استروژن) زنان می‌سازند. آنها ما را خوشحال یا غمگین می کنند (هورمون های تیروئید نقش مهمی در نوسانات خلقی دارند و اندورفین احساس شادی می کند). و حتی تعیین می کنند که ما "شب جغد" هستیم یا "لارک". این که آیا مایل هستید تا دیروقت درس بخوانید یا ترجیح می دهید قبل از مدرسه زود بیدار شوید و تکالیف خود را انجام دهید نه تنها با برنامه روزانه شما، بلکه توسط برخی هورمون های آدرنال تعیین می شود.

نتیجه گیری

دنیای مواد آلی واقعا شگفت انگیز است. کافی است کمی به مطالعه آن بپردازید تا نفس خود را از احساس خویشاوندی با تمام حیات روی زمین بند بیاورید. دو پا، چهار یا ریشه به جای پا - همه ما با جادوی آزمایشگاه شیمیایی مادر طبیعت متحد شده ایم. باعث می شود اتم های کربن به صورت زنجیره ای به هم بپیوندند، واکنش نشان دهند و هزاران ترکیب شیمیایی مختلف ایجاد کنند.

اکنون شما یک راهنمای سریع برای شیمی آلی دارید. البته همه اطلاعات ممکن در اینجا ارائه نشده است. شاید لازم باشد برخی نکات را خودتان روشن کنید. اما شما همیشه می توانید از مسیری که ما مشخص کرده ایم برای تحقیقات مستقل خود استفاده کنید.

همچنین می توانید از تعریف مقاله مواد آلی، طبقه بندی و فرمول های عمومی ترکیبات آلی و اطلاعات کلی در مورد آنها برای آمادگی در درس شیمی در مدرسه استفاده کنید.

در نظرات به ما بگویید که کدام بخش از شیمی (آلی یا معدنی) را بیشتر دوست دارید و چرا. فراموش نکنید که مقاله را در شبکه های اجتماعی "به اشتراک بگذارید" تا همکلاسی های شما نیز از آن بهره مند شوند.

لطفا در صورت مشاهده هرگونه نادرستی یا اشتباه در مقاله به من اطلاع دهید. همه ما انسان هستیم و همه ما گاهی اوقات اشتباه می کنیم.

blog.site، هنگام کپی کامل یا جزئی مطالب، پیوند به منبع اصلی الزامی است.

مواد آلی -اینها ترکیباتی هستند که حاوی اتم کربن هستند. حتی در مراحل اولیه توسعه شیمی، همه مواد به دو گروه معدنی و آلی تقسیم می شدند. در آن روزها، اعتقاد بر این بود که برای سنتز مواد آلی، نیاز به داشتن یک "نیروی حیاتی" بی سابقه است که فقط در سیستم های بیولوژیکی زنده ذاتی است. بنابراین، سنتز مواد آلی از مواد معدنی غیرممکن است. و تنها در آغاز قرن 19، F. Weller نظر موجود را رد کرد و اوره را از سیانات آمونیوم سنتز کرد، یعنی از ماده معدنی یک ماده آلی به دست آورد. پس از آن تعدادی از دانشمندان کلروفرم، آنیلین، اسید استات و بسیاری از ترکیبات شیمیایی دیگر را سنتز کردند.

مواد آلی زیربنای وجود مواد زنده هستند و همچنین محصولات غذایی اصلی انسان و حیوانات هستند. بیشتر ترکیبات آلی مواد اولیه صنایع مختلف - غذایی، شیمیایی، سبک، دارویی و غیره هستند.

امروزه بیش از 30 میلیون ترکیب آلی مختلف شناخته شده است. بنابراین، مواد آلی گسترده ترین کلاس را نشان می دهند. تنوع ترکیبات آلی با خواص و ساختار منحصر به فرد کربن همراه است. اتم های کربن همسایه با پیوندهای منفرد یا چندگانه (دو، سه گانه) به یکدیگر متصل می شوند.

آنها با وجود پیوندهای کووالانسی C-C و همچنین پیوندهای کووالانسی قطبی C-N، C-O، C-Hal، C-metal و غیره مشخص می شوند. واکنش های مربوط به مواد آلی در مقایسه با واکنش های معدنی دارای ویژگی هایی هستند. واکنش های ترکیبات معدنی معمولاً شامل یون ها می شود. اغلب چنین واکنش هایی خیلی سریع و گاهی فورا در دمای بهینه انجام می شود. واکنش‌ها معمولاً شامل مولکول‌ها می‌شود. باید گفت که در این حالت برخی از پیوندهای کووالانسی شکسته می شوند، در حالی که برخی دیگر تشکیل می شوند. به عنوان یک قاعده، این واکنش ها بسیار کندتر پیش می روند و برای سرعت بخشیدن به آنها باید دما را افزایش داد یا از یک کاتالیزور (اسید یا باز) استفاده کرد.

مواد آلی چگونه در طبیعت تشکیل می شوند؟ بیشتر ترکیبات آلی موجود در طبیعت از دی اکسید کربن و آب موجود در کلروفیل گیاهان سبز سنتز می شوند.

طبقه بندی مواد آلی

بر اساس نظریه O. Butlerov. طبقه بندی سیستماتیک پایه و اساس نامگذاری علمی است که نامگذاری یک ماده آلی را بر اساس فرمول ساختاری موجود امکان پذیر می کند. این طبقه بندی بر اساس دو ویژگی اصلی است - ساختار اسکلت کربن، تعداد و قرارگیری گروه های عاملی در مولکول.

اسکلت کربن بخشی از مولکول یک ماده آلی است که به طرق مختلف پایدار است. بسته به ساختار آن، تمام مواد آلی به گروه هایی تقسیم می شوند.

ترکیبات غیر حلقوی شامل موادی با زنجیره کربنی مستقیم یا منشعب هستند. ترکیبات کربوسیکلیک شامل موادی با چرخه هستند که به دو زیر گروه تقسیم می شوند - alicyclic و معطر. ترکیبات هتروسیکلیک موادی هستند که مولکول های آنها بر اساس چرخه هایی است که توسط اتم های کربن و اتم های سایر عناصر شیمیایی (اکسیژن، نیتروژن، گوگرد)، هترواتم ها تشکیل شده است.

مواد آلی نیز بر اساس وجود گروه های عاملی که بخشی از مولکول ها هستند طبقه بندی می شوند. به عنوان مثال، کلاس های هیدروکربن ها (به استثنای اینکه هیچ گروه عاملی در مولکول های آنها وجود ندارد)، فنل ها، الکل ها، کتون ها، آلدئیدها، آمین ها، استرها، اسیدهای کربوکسیلیک و غیره. باید به خاطر داشت که هر گروه عاملی (COOH، OH، NH2، SH، NH، NO) خصوصیات فیزیکوشیمیایی یک ترکیب معین را تعیین می کند.

ساده ترین طبقه بندی این است. که تمام مواد شناخته شده به تقسیم می شوند غیر آلی و ارگانیک. مواد آلی شامل هیدروکربن هاو مشتقات آنها تمام مواد دیگر غیر آلی هستند.

مواد معدنیبا توجه به ترکیب آنها به دو دسته تقسیم می شوند ساده و پیچیده.

مواد سادهاز اتم های یک عنصر شیمیایی تشکیل شده و به فلزات، نافلزات و گازهای نجیب تقسیم می شود. مواد پیچیده از اتم های عناصر مختلف تشکیل شده اند که از نظر شیمیایی به یکدیگر پیوند دارند.

مواد معدنی پیچیده با توجه به ترکیبات و خواص خود به مهمترین کلاس های زیر تقسیم می شوند: اکسیدها، بازها، اسیدها، هیدروکسیدهای آمفوتریک، نمک ها.

اکسیدها- اینها مواد پیچیده ای هستند که از دو عنصر شیمیایی تشکیل شده اند که یکی از آنها اکسیژن با حالت اکسیداسیون (-2) است. فرمول کلی اکسیدها به این صورت است: E m O n که m تعداد اتم های عنصر E و n تعداد اتم های اکسیژن است. اکسیدها به نوبه خود به دو دسته نمک ساز و غیر نمک ساز طبقه بندی می شوند. ترکیبات تشکیل دهنده نمک به بازی، آمفوتریک و اسیدی تقسیم می شوند که به ترتیب با بازها، هیدروکسیدهای آمفوتریک و اسیدها مطابقت دارند.
اکسیدهای پایهاکسیدهای فلزی در حالت اکسیداسیون +1 و +2 هستند. این موارد عبارتند از:
- اکسیدهای فلزی زیر گروه اصلی گروه اول ( فلزات قلیایی) Li-Fr
- اکسیدهای فلزی زیرگروه اصلی گروه دوم ( Mg و فلزات قلیایی خاکی) Mg-Ra
- اکسیدهای فلزات واسطه در حالت های اکسیداسیون پایین تر
اکسیدهای اسیدی- تشکیل نافلزات با CO. بیش از +2 و فلزات با S.O. از 5+ تا 7+ (SO 2، SeO 2، P 2 O 5، As 2 O 3، CO 2، SiO 2، CrO 3 و Mn 2 O 7). استثنا: NO اکسید 2 و ClO 2 هیچ هیدروکسید اسیدی مربوطه وجود ندارد، اما آنها اسیدی در نظر گرفته می شوند.
اکسیدهای آمفوتریک- تشکیل شده توسط فلزات آمفوتریک با S.O. +2، +3، +4 (BeO، Cr 2 O 3، ZnO، Al 2 O 3، GeO 2، SnO 2 و PbO).
اکسیدهای غیر نمک ساز- اکسیدهای غیر فلزی با CO+1، +2 (CO، NO، N 2 O، SiO).
دلایل- اینها مواد پیچیده ای هستند که از اتم های فلز و یک یا چند گروه هیدروکسیل (-OH) تشکیل شده اند. فرمول کلی بازها به این صورت است: M(OH) y که y تعداد گروه های هیدروکسو برابر با حالت اکسیداسیون فلز M است (معمولاً 1+ و 2+). بازها به دو دسته محلول (قلیایی) و نامحلول تقسیم می شوند.
اسیدها-(هیدروکسیدهای اسیدی) مواد پیچیده ای متشکل از اتم های هیدروژن هستند که می توانند با اتم های فلزی و باقیمانده های اسیدی جایگزین شوند. فرمول کلی اسیدها: H x Ac، که در آن Ac باقیمانده اسیدی است (از انگلیسی "اسید" - اسید)، x تعداد اتم های هیدروژن برابر با بار یون باقی مانده اسیدی است.
هیدروکسیدهای آمفوتریک- اینها مواد پیچیده ای هستند که هم خواص اسیدها و هم خواص بازها را نشان می دهند. بنابراین فرمول هیدروکسیدهای آمفوتریک را می توان به دو صورت اسیدی و باز نوشت.
نمک ها- اینها مواد پیچیده ای هستند که از کاتیون های فلزی و آنیون های باقی مانده اسید تشکیل شده اند. این تعریف در مورد نمک های متوسط صدق می کند.
نمک های متوسط- اینها محصولات جایگزینی کامل اتم های هیدروژن در یک مولکول اسید با اتم های فلزی یا جایگزینی کامل گروه های هیدروکسی در یک مولکول پایه با باقی مانده های اسیدی هستند.
نمک های اسیدی- اتم های هیدروژن در اسید تا حدی با اتم های فلز جایگزین می شوند. آنها با خنثی کردن یک باز با اسید اضافی به دست می آیند. برای نامگذاری صحیح نمک ترش،بسته به تعداد اتم های هیدروژن موجود در نمک اسید، باید پیشوند هیدرو- یا دی هیدرو- را به نام نمک اضافه کرد. . باید به خاطر داشت که نمک های اسیدی فقط می توانند دو یا چند اسید بازی تشکیل دهند.
نمک های اساسی- گروه های هیدروکسی باز (OH-) تا حدی با باقیمانده های اسیدی جایگزین می شوند. برای نام بردن نمک پایه،لازم است پیشوند hydroxo- یا dihydroxo- را به نام یک نمک معمولی اضافه کنید، به عنوان مثال، (CuOH) 2 CO 3 هیدروکسی کربنات است به یاد داشته باشید که نمک های اساسی فقط می توانند بازهایی حاوی دو یا چند گروه هیدروکسی تشکیل دهند.
نمک های مضاعف- آنها حاوی دو کاتیون مختلف هستند که از طریق کریستالیزاسیون از محلول مخلوط نمک با کاتیون های مختلف، اما آنیون های یکسان به دست می آیند. به عنوان مثال، KAl(SO 4) 2، KNaSO 4.
نمک های مخلوط- حاوی دو آنیون مختلف هستند. به عنوان مثال، Ca(OCl)Cl.
نمک های هیدراته (هیدرات های کریستالی) - آنها حاوی مولکول های آب تبلور هستند. مثال: Na 2 SO 4 10H 2 O.

طبقه بندی مواد آلی

ترکیباتی که فقط از اتم های هیدروژن و کربن تشکیل شده اند نامیده می شوند هیدروکربن ها. قبل از شروع این بخش، به یاد داشته باشید که برای ساده کردن ضبط، شیمیدان ها کربن و هیدروژن را به صورت زنجیره ای نمی نویسند، اما فراموش نکنید که کربن چهار پیوند تشکیل می دهد و اگر در شکل کربن با دو پیوند به هم وصل شده باشد، به هیدروژن متصل است. توسط دو نفر دیگر، اگرچه مورد دوم مشخص نشده است:

بسته به ساختار زنجیره کربن، ترکیبات آلی به ترکیبات زنجیره باز تقسیم می شوند - غیر چرخه ای(آلیفاتیک) و چرخه ای- با یک زنجیره بسته از اتم ها.

چرخه ایبه دو گروه تقسیم می شوند: کربوسیکلیکاتصالات و هتروسیکلیک.

ترکیبات کربوسیکلیکبه نوبه خود شامل دو سری اتصال است: alicyclicو معطر.

ترکیبات معطرساختار مولکولی بر اساس حلقه‌های مسطح حاوی کربن با یک سیستم بسته ویژه از الکترون‌های π است. تشکیل یک سیستم π مشترک (یک ابر تک الکترونی π).

هر دو هیدروکربن های غیر حلقوی (آلیفاتیک) و حلقوی می توانند دارای پیوندهای متعدد (دو یا سه گانه) باشند. چنین هیدروکربن هایی نامیده می شوند نامحدود(غیراشباع)، بر خلاف محدود کردن(اشباع)، که فقط حاوی پیوندهای منفرد است.

پیوند پی (پیوند π) یک پیوند کووالانسی است که از همپوشانی اوربیتال‌های اتمی p تشکیل می‌شود. بر خلاف پیوندهای سیگما، که با همپوشانی اوربیتال‌های s-اتمی در امتداد یک خط پیوند اتمی ایجاد می‌شوند، پیوندهای پی از همپوشانی اوربیتال‌های اتمی p در دو طرف یک خط پیوند اتمی تشکیل می‌شوند.

در مورد تشکیل یک سیستم معطر، به عنوان مثال، بنزن C6H6، هر یک از شش اتم کربن در حالت هیبریداسیون sp2 قرار دارند و سه پیوند سیگما با زوایای پیوند 120 درجه را تشکیل می دهند. چهارمین p-الکترون هر اتم کربن عمود بر صفحه حلقه بنزن جهت گیری می کند. به طور کلی، یک پیوند منفرد ظاهر می شود که به تمام اتم های کربن حلقه بنزن گسترش می یابد. دو ناحیه از پیوندهای پی با چگالی الکترونی بالا در دو طرف صفحه پیوند سیگما تشکیل شده است. با چنین پیوندی، تمام اتم های کربن در مولکول بنزن معادل می شوند و بنابراین، چنین سیستمی از سیستمی با سه پیوند دوگانه موضعی پایدارتر است.

هیدروکربن های آلیفاتیک اشباع شده، آلکان نامیده می شوند. نام قدیمی آنها امروزه اغلب استفاده می شود - پارافین:

هیدروکربن های آلیفاتیک غیراشباع با یک پیوند سه گانه آلکین نامیده می شوند. فرمول کلی آنها C n H 2n - 2 است

هیدروکربن های آلی حلقوی اشباع سیکلوآلکان هستند، فرمول کلی آنها C n H 2n است:

ما به طبقه بندی هیدروکربن ها نگاه کردیم. اما اگر در این مولکول ها یک یا تعداد بزرگتراتم های هیدروژن با سایر اتم ها یا گروه های اتم (هالوژن ها، گروه های هیدروکسیل، گروه های آمینه و غیره) جایگزین می شوند، مشتقات هیدروکربنی تشکیل می شوند: مشتقات هالوژن، حاوی اکسیژن، حاوی نیتروژن و سایر ترکیبات آلی.

اتم‌ها یا گروه‌هایی از اتم‌ها که مشخص‌ترین ویژگی‌های یک کلاس معین از مواد را تعیین می‌کنند، گروه‌های عاملی نامیده می‌شوند.

هیدروکربن ها و مشتقات آنها با گروه عاملی یکسان سری های همولوگ را تشکیل می دهند.

یک سری همولوگ مجموعه ای از ترکیبات متعلق به یک کلاس (هومولوگ) است که از نظر ترکیب با تعداد صحیحی از گروه های -CH 2 - (تفاوت همولوگ) با یکدیگر تفاوت دارند و ساختار مشابهی دارند و بنابراین خواص شیمیایی مشابهی دارند.

شباهت خواص شیمیایی همولوگ ها مطالعه ترکیبات آلی را بسیار ساده می کند.

هیدروکربن های جایگزین

هیدروکربن های هالوژنهرا می توان به عنوان محصولات جایگزینی یک یا چند اتم هیدروژن با اتم های هالوژن در هیدروکربن ها در نظر گرفت. مطابق با این، ممکن است مشتقات هالوژنی اشباع شده و غیر اشباع (به طور کلی، پلی-) وجود داشته باشد آلدهیدها، کتونها، کربوکسیلیک اسیدها، ساده و استرها.
الکل ها- مشتقات هیدروکربن هایی که در آنها یک یا چند اتم هیدروژن با گروه های هیدروکسیل جایگزین می شوند، اگر یک گروه هیدروکسیل داشته باشند، به آنها اشباع می گویند.
فنل ها- مشتقات هیدروکربن های آروماتیک (سری بنزن)، که در آن یک یا چند اتم هیدروژن در حلقه بنزن با گروه های هیدروکسیل جایگزین می شود.
آلدهیدها و کتون ها- مشتقات هیدروکربن های حاوی یک گروه کربونیل از اتم ها (کربونیل) در مولکول های آلدهید، یک پیوند کربونیل به یک اتم هیدروژن متصل است، دیگری به یک رادیکال هیدروکربنی در مورد کتون ها، گروه کربونیل به دو متصل است مختلف) رادیکال ها
اترهامواد آلی حاوی دو رادیکال هیدروکربنی هستند که توسط یک اتم اکسیژن به هم متصل شده اند: R=O-R یا R-O-R 2. رادیکال ها می توانند یکسان یا متفاوت باشند. ترکیب اترها با فرمول C n H 2n + 2O بیان می شود.
استرها- ترکیباتی که از جایگزینی اتم هیدروژن گروه کربوکسیل در اسیدهای کربوکسیلیک با یک رادیکال هیدروکربنی تشکیل می شوند.
ترکیبات نیترو- مشتقات هیدروکربن ها که در آنها یک یا چند اتم هیدروژن با یک گروه نیترو -NO 2 جایگزین شده است.
آمین ها- ترکیباتی که به عنوان مشتقات آمونیاک در نظر گرفته می شوند، که در آنها اتم های هیدروژن با رادیکال های هیدروکربنی جایگزین می شوند، بسته به ماهیت رادیکال، آمین ها می توانند آلیفاتیک باشند. بسته به تعداد اتم های هیدروژن که با رادیکال ها جایگزین می شوند، آمین های اولیه، ثانویه و سوم متمایز می شوند. در یک مورد خاص، آمین های ثانویه و سوم ممکن است رادیکال های یکسانی داشته باشند. آمین های اولیه را می توان به عنوان مشتقات هیدروکربن ها (آلکان ها) نیز در نظر گرفت که در آنها یک اتم هیدروژن با یک گروه آمینه جایگزین می شود. اسیدهای آمینه شامل دو گروه عاملی متصل به یک رادیکال هیدروکربنی هستند - گروه آمینه -NH 2 و کربوکسیل -COOH.

سایر ترکیبات آلی مهم شناخته شده‌اند که دارای چندین گروه عملکردی متفاوت یا یکسان هستند، زنجیره‌های خطی بلند مرتبط با حلقه‌های بنزن. در چنین مواردی، تعیین دقیق اینکه آیا یک ماده به یک کلاس خاص تعلق دارد یا خیر غیرممکن است. این ترکیبات اغلب به گروه‌های خاصی از مواد طبقه‌بندی می‌شوند: کربوهیدرات‌ها، پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک، آنتی‌بیوتیک‌ها، آلکالوئیدها و غیره. در حال حاضر بسیاری از ترکیبات نیز شناخته شده‌اند که می‌توان آنها را به دو دسته آلی و معدنی طبقه‌بندی کرد. به آنها ترکیبات آلی عنصری می گویند. برخی از آنها را می توان به عنوان مشتقات هیدروکربنی در نظر گرفت.

نامگذاری

برای نامگذاری ترکیبات آلی از 2 نامگذاری استفاده می شود: نام های منطقی و سیستماتیک (IUPAC) و بی اهمیت.

گردآوری اسامی بر اساس نامگذاری IUPAC:

1) نام ترکیب بر اساس ریشه کلمه است که نشان دهنده یک هیدروکربن اشباع با تعداد اتم های زنجیره اصلی است.

2) پسوندی به ریشه اضافه می شود که درجه اشباع را مشخص می کند:

یک (نهایی، بدون اتصال چندگانه)؛

En (در حضور یک پیوند دوگانه)؛

در (در حضور باند سه گانه).

اگر چندین پیوند چندگانه وجود داشته باشد، پسوند نشان دهنده تعداد این پیوندها (-diene، -triene، و غیره) است و بعد از پسوند، موقعیت پیوند چندگانه باید به صورت اعداد نشان داده شود، به عنوان مثال:

CH 3 –CH 2 –CH=CH 2 CH 3 –CH=CH–CH 3

بوتن-1 بوتن-2

CH2 =CH–CH=CH2

گروه هایی مانند نیترو، هالوژن، رادیکال های هیدروکربنی که در زنجیره اصلی قرار نمی گیرند در پیشوند قرار می گیرند. آنها به ترتیب حروف الفبا فهرست شده اند. موقعیت جایگزین با عدد قبل از پیشوند نشان داده می شود.

ترتیب نامگذاری به شرح زیر است:

1. طولانی ترین زنجیره اتم C را پیدا کنید.

2. اتم های کربن زنجیره اصلی را به ترتیب شماره گذاری کنید و از انتهای نزدیک به شاخه شروع کنید.

3. نام آلکان از نام های رادیکال های جانبی تشکیل شده است که به ترتیب حروف الفبا فهرست شده اند که نشان دهنده موقعیت در زنجیره اصلی و نام زنجیره اصلی است.

مراحل تدوین نام

زبان شیمی که شامل نمادهای شیمیایی (از جمله فرمول های شیمیایی) به عنوان یکی از خاص ترین بخش های آن است، ابزار فعال مهمی برای شناخت شیمی است و بنابراین نیاز به استفاده روشن و آگاهانه دارد.

فرمول های شیمیایی- اینها تصاویر معمولی از ترکیب و ساختار مواد شیمیایی فردی با استفاده از نمادهای شیمیایی، شاخص ها و سایر علائم هستند. هنگام مطالعه ترکیب، ساختار شیمیایی، الکترونیکی و فضایی مواد، خواص فیزیکی و شیمیایی آنها، ایزومریسم و سایر پدیده ها، از فرمول های شیمیایی انواع مختلف استفاده می شود.

به خصوص بسیاری از انواع فرمول ها (ساده، مولکولی، ساختاری، طرح ریزی، ساختاری، و غیره) در مطالعه مواد ساختار مولکولی - اکثر مواد آلی و بخش نسبتا کمی از مواد معدنی در شرایط عادی استفاده می شود. به طور قابل توجهی انواع کمتری از فرمول ها (ساده ترین) در مطالعه ترکیبات غیر مولکولی استفاده می شود، که ساختار آنها به وضوح توسط مدل های توپ و چوب و نمودار ساختارهای بلوری یا سلول های واحد آنها منعکس می شود.