مدخل إلى دراسة الجزيئات المحتوية على الكربون
تعتبر الكيمياء التي تهتم بدراسة الجزيئات المحتوية على الكربون فرعاً أساسياً في علم الكيمياء. هذا المجال يدرس عددًا كبيرًا من الجزيئات التي نستخدمها يوميًا، مع التركيز على تركيبها الكيميائي وتفاعلاتها وتأثيراتها المختلفة. تسمى هذه الجزيئات بالجزيئات المحتوية على الكربون.
أهمية الجزيئات المحتوية على الكربون في حياتنا
تتميز الجزيئات المحتوية على الكربون بأهمية كبيرة وتنوع هائل، يفوق بكثير عدد الجزيئات غير العضوية. يقدر عددها بعشرة ملايين جزيء، مقارنة بحوالي نصف مليون جزيء فقط من الجزيئات غير العضوية. هذا الانتشار الواسع يعود إلى قدرة ذرة الكربون الفريدة على الارتباط مع نفسها ومع عناصر أخرى بروابط متعددة: أحادية وثنائية وثلاثية. كما تشكل سلاسل كربونية متنوعة، سواء كانت مستقيمة أو متفرعة، حسب الظروف المحيطة.
أُطلق اسم “الجزيئات المحتوية على الكربون” قديمًا على الجزيئات المستخلصة من الكائنات الحية. أما الجزيئات غير العضوية، فقد سُميت كذلك لأنها كانت تُستخلص من الأتربة والصخور. ومع ذلك، تغير هذا المفهوم مع تطور الأبحاث، ليصبح مصطلح الجزيئات المحتوية على الكربون شاملاً لأي جزيء يحتوي على عنصر الكربون، بغض النظر عن مصدره.
أنواع الجزيئات المحتوية على الكربون
يمكن تقسيم الجزيئات المحتوية على الكربون إلى عدة أنواع رئيسية:
- الهيدروكربونات: تتكون أساسًا من الكربون والهيدروجين، وتشمل الألكانات والألكينات والألكاينات والمركبات العطرية مثل البنزين ومشتقاته.
- الجزيئات المحتوية على الكربون والأكسجين: تتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين، وتشمل الفينولات والكحولات والإيثرات.
- الجزيئات المحتوية على الكربون والأكسجين مع رابطة ببتيدية: صيغتها الكيميائية: (c=o )، وتشمل الألدهيدات والكيتونات والأحماض الكربوكسيلية.
- الجزيئات المحتوية على الكربون والنيتروجين: أي التي تحتوي على النيتروجين، مثل الأمينات.
أسس وقواعد تسمية الجزيئات المحتوية على الكربون
تعتمد تسمية الجزيئات المحتوية على الكربون على قواعد محددة تتبعها الكيمياء الحديثة. فيما يلي بعض الأمثلة على تسمية بعض أنواع الجزيئات:
- الألكانات: تتميز برابطة كربون مفردة، وصيغتها الكيميائية العامة هي ( cnH2n+2).
- الألكينات: تحتوي على رابطة مزدوجة بين ذرات الكربون، وصيغتها الكيميائية هي ( cnH2n).
- الألكاينات: تحتوي على رابطة ثلاثية، وصيغتها الكيميائية هي (❄️cnH2-2).
- الكحولات: صيغتها RoH-OH
- الفينولات: تحتوي على حلقة بنزين مرتبطة بمجموعة هيدروكسيل.
- الإيثرات: تحتوي على ذرة أكسجين واحدة تربط بين مجموعتين عضويتين.
نماذج لجزيئات محتوية على الكربون
فيما يلي بعض الأمثلة على الجزيئات المحتوية على الكربون:
- الألكانات: ميثان، إيثان، بروبان، بيوتان.
- الألكينات: بيوتين، ميثيل.
- الألكاينات: ثنائي الميثيل، هبتاين.
- الكحولات: ميثانول، بروبانول، إيثانول.
- الألدهيدات: بريونات، الأسيتون.
الجزيئات المحتوية على الكربون ضرورية في العديد من الصناعات والاستخدامات اليومية، بدءًا من الأدوية ومستحضرات التجميل وصولًا إلى البلاستيك والمنظفات والعطور.
