Die Organische Chemie (auch kurz: Organik) ist die Lehre vom Aufbau und Verhalten von Kohlenstoff-Verbindungen, welche auch die Bausteine des derzeit bekannten Lebens sind. Das Gegenstück ist die Anorganische Chemie.
Allgemeines
Die Organische Chemie umfasst praktisch alle 15 Millionen bekannten Verbindungen des Kohlenstoffs. Die Zahl aller bekannten anorganischen Verbindungen (500.000) werden um ein Vielfaches übertroffen. Dies liegt an der besonderen Fähigkeit des Kohlenstoffs, verzweigte Ketten und Ringstrukturen zu bilden.
Ausgenommen sind wenige, eindeutig anorganische Kohlenstoffverbindungen. Dazu gehört elementarer Kohlenstoff, wie er u. a. in Ruß und Steinkohle vorkommt. (siehe auch Graphit, Diamanten, Fullerene).
Ferner seine Oxide CO2, CO, Karbide, Carbonyle, Kohlensäure H2CO3 und dessen Salze, die Carbonate.
Bestimmte Verbindungen werden sowohl von der Organischen als auch Anorganischen Chemie behandelt: Oxalsäure und deren Salze Oxalate, Blausäure und deren Salze Cyanide.
Die historische Einteilung der Chemie in organisch/anorganisch wird im Lehrplan von Schulen und Universitäten immer noch beibehalten, obwohl sie in Fachbereichen wie der Metallorganischen Chemie eigentlich obsolet ist. Dies hat verschiedene Gründe.
Organischen Substanzen sind sehr stark durch das jeweilige Molekül bestimmt (organische Salze wie Acetat werden auch deutlich durch die Molekülform bestimmt). In der Anorganischen Chemie kommen meist nur die allgemeinen Eigenschaften von Festkörpern und/oder Ionen zu Tragen.
Die Synthesestrategien unterscheiden sich oft, da organische Moleküle meist Stück für Stück aufgebaut werden.
Geschichte
Bereits im 18. Jahrhundert war eine beträchtliche Zahl von Organischen Substanzen als Reinstoff isoliert worden.
Beispiele sind der Harnstoff (1773, Rouelle) und viele Säuren, wie die aus Ameisen erhaltene Ameisensäure (1749, Marggraf), die Äpfelsäure aus Äpfeln, und die aus dem Weinstein gewonnene Weinsäure (1769, Scheele).
Ursprünglich bezeichnete man mit "Organischer Substanz" tatsächlich nur solche Stoffe, die man aus Pflanzen- oder Tiergewebe o.ä. gewonnen hatte und die nicht in der unbelebten Natur vorkommen. Daher auch der Name der Organischen Chemie.
Es gelang zunächst nicht, diese im Labor herzustellen, so dass die Meinung entstand, solche Stoffe könnten nur von Lebewesen (Organismen) hergestellt werden, da zu ihrer Entstehung eine besondere 'Lebenskraft' (vis vitalis) notwendig sei.
Durch die synthetische Herstellung von Harnstoff aus anorganischen Ausgangssubstanzen im Jahr 1828 durch Friedrich Wöhler konnte diese Annahme widerlegt werden.
Mit zunehmendem Geschick der Chemiker - etwa bei der Analyse und Synthese der Zucker durch Fischer - gelang es, eine immer größere Zahl von organischen Substanzen durch Totalsynthese aus anorganischen Grundsubstanzen herzustellen.
Zudem wurden dabei aus den Natursubstanzen auch Abkömmlinge (Derivate) hergestellt, die in der Natur nicht vorkommen (wie etwa die Hydrazone und Phenylhydrazone der Kohlenhydrate).
Auch völlig unnatürlich wirkende Stoffe, wie die Kunststoffe und Erdöl zählen zu den Organischen Verbindungen, da sie wie die Substanzen von Lebensformen aus Kohlenstoffverbindungen bestehen. Erdöl, der Ausgangsstoff für viele synthetische Produkte, ist letzten Endes auch organischen Ursprungs.
Die in Lebewesen ablaufenden Stoffwechselprozesse werden nun in der Biochemie behandelt, die auf der Organischen Chemie beruht.
Bedeutung der Organischen Chemie
Die wichtigsten Moleküle des Lebens, darunter Aminosäuren, Proteine, Kohlehydrate und die DNA, sind organisch, und so ist ein Großteil der Biochemie nichts anderes als organische Chemie.
Daraus ergibt sich auch eine große Bedeutung für die Biologie und für die Medizin, etwa bei der Entwicklung und Herstellung von Arzneimitteln, sowie für die Lebensmittelchemie.
Technisch wichtige Bereiche der organischen Chemie sind die Petrochemie, die Kunststoffe, viele Klebstoffe, Farben und Lacke.
Stoffgruppen der Organischen Chemie
- Kohlenwasserstoffe bilden die Grundlage der Nomenklatur.
- Alkohol - Aldehyd - Amin - Ether - Carbonsäure
- Aromat - Aliphat
- acyclische und cyclische Verbindungen
- Aminosäure, Protein, Kohlenhydrate
- Metallorganische Verbindungen, beispielsweise Ferrocen
Reaktionen
Siehe Reaktionsmechanismus
Die Reaktionen in der organischen Chemie lassen sich größtenteils in die folgenden Grundtypen einordnen:
- Radikalische Substitution
- Nucleophile Substitution:
- Elektrophile Substitution:
- Eliminierung
- Nucleophile Addition
- Elektrophile Addition
- Radikalische Addition
- Cycloaddition
- Umlagerung (sofern sie nicht zu den obigen Reaktionstypen gehören)
- Oxidation sowie Reduktion
Darüber hinaus sind viele Reaktionen unter dem Namen ihres Entdeckers bekannt (siehe: Namensreaktionen).
Literatur
- Pfeifer Reichelt: H2O & Co Organische Chemie. Oldenburg, München 2003, ISBN 3-486-16032-X
- K. P. C. Vollhardt, Neil E. Schore: Organische Chemie. Wiley-VCH Verlag, April 2000, ISBN 3527298193
- Eberhard Breitmaier, Günther Jung: Organische Chemie. Thieme, Stuttgart September 2001, ISBN 313541504X
Weblinks
- Materialien aus Forschung und Lehre
- Skript der Uni Regensburg zur Vorlesung Organische Chemie, http://rchsg13.uni-regensburg.de/lehre.html
- Skript der Uni Ulm zur Vorlesung Organische Chemie, http://www.uni-ulm.de/orgchem/FP/Skript_WS2003_2004.pdf
- Mitschrift eines Studenten der Vorlesung Organische Chemie an der Uni Würzburg, http://www.stud.uni-wuerzburg.de/~s173919/organik/organik.pdf
- Internet-Portale zum Thema
- Organische Chemie kompakt, http://www.www.cdch.de
- Umfassende Zusammenstellung, http://www.organische-chemie.ch
- Linksammlung, http://www.chemlin.de