Als großes Teilgebiet in der Chemie beschäftigt sich die organische Chemie mit den Verbindungen des Kohlenstoffs. Dadurch kommt ihr eine große Bedeutung zu, denn zu den Kohlenstoffverbindungen gehören auch sämtliche Moleküle (=Bausteine) des Lebens. Doch was sind genau die Kohlenstoffe, was gehört zu ihnen und wofür wird die organische Chemie gebraucht?
Die organische Chemie
Die Einteilung in organische und in die anorganische Chemie wurde vor Jahrhunderten von den damaligen Chemikern geprägt. Sie wollten eine strikte Einteilung der Stoffe, die durch Lebewesen erzeugt wurden sowie der Stoffe der unbelebten Natur. In der Historie stand die Theorie, dass organische Moleküle nur von Lebewesen produziert werden konnten. Diese Theorie wurde jedoch 1828 von Friedrich Wöhler widerlegt, als diesem die chemische Synthetisierung von Harnstoff gelang. Seitdem gilt als Definition für die organische Chemie, dass es sich um Verbindungen handelt, die als Hauptelement den Kohlenstoff besitzen. Daher setzt sich auch zum Teil die Bezeichnung “Chemie des Kohlenstoffs” durch. Neben dem Hauptelement Kohlenstoff gehören vor allem noch Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und Phosphor zur organischen Chemie. Des Weiteren gibt es aber auch noch Elemente wie zum Beispiel Halogene und Metalle, die hier eine wichtige Rolle spielen.
Kohlenstoff und seine Bedeutung
Das Element Kohlenstoff hat einen enormen Bindungsreichtum, dass bedeutet, es kann mit einem Element eine Vielzahl von Verbindungen hergestellt werden. Dieses beruht darauf, dass ein Kohlenstoffatom vier Bindungselektronen hat. Hierdurch kann es Bindungen mit 1-4 weiteren Kohlenstoffatomen eingehen, wodurch es zur Bildung von großen Kohlenstoffketten oder Kohlenstoffringen kommen kann. Daneben kann ein Bindungselektron auch nicht mit einem weiteren Kohlenstoffatom belegt sein, sondern mit den anderen Elementen, wie zum Beispiel Sauerstoff und Wasserstoff. Hierdurch kommt es zu einer enormen Vielfalt an den unterschiedlichsten organischen Molekülen, die sehr groß sein können. In der anorganischen Chemie wird dagegen in der Regel nur mit wenigen Atomen ein Molekül gebildet. Die Molekülstruktur (also der Aufbau eines Moleküls) bestimmt die Moleküleigenschaften sehr stark. Und so gibt es auch Moleküle, die die gleichen Bausteine aufweisen (sie haben dann die gleiche Summenformel), sich aber im Aufbau der Moleküle unterscheiden (sie haben eine unterschiedliche Strukturformel). In der Chemie wird dann von Isomeren gesprochen, die jeweils auch wieder unterschiedliche Eigenschaften besitzen können. Da die Vielzahl an organischen Verbindungen so groß ist, werden diese gerne in spezielle Stoffgruppen eingeteilt.
Dabei gibt es hierfür zwei Möglichkeiten:
1) Die Einteilung nach dem Kohlenstoffgerüst
2) Die Einteilung nach der funktionellen Gruppe
Bei der funktionellen Gruppe handelt es sich um jene Atomgruppen in einem Molekül, die dessen Eigenschaften maßgeblich beeinflusst. Hierzu gehören einmal als Ausgangsstoffe der organischen Chemie die Kohlenwasserstoffe (welche noch keine funktionelle Gruppe besitzen), Sauerstoff- und Hydroxyverbindungen, Stickstoffverbindungen, Schwefelverbindungen, Phosphorverbindungen und Metallorganische Verbindungen.
Wo findet man die organische Chemie?
Die organische Chemie begegnet einem im Prinzip in der gesamten Umwelt. Die Menschen und Tiere sind aus Molekülen der organischen Chemie aufgebaut und in ihnen laufen fortlaufend Reaktionen von organischen Verbindungen ab. Und auch die Nahrung besteht aus organischen Verbindungen – ob Fette, Kohlenhydrate, Eiweiße oder auch die unterschiedlichen Vitamine. Damit ist die organische Chemie auch ein wichtiger Baustein in der Biologie und in der Medizin. Zum Beispiel kann ein Mediziner mit dem Wissen der organischen Chemie besser Krankheiten diagnostizieren und mit den aus der Erfahrung der organischen Chemie gewonnenen Arzneimitteln diese behandeln.
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