Grupy funkcyjne – jak nie oszaleć przez chemię organiczną ?

Chemia organiczna, Wstęp do chemii organicznej

1. Jak nie oszaleć ucząc się chemii organicznej ?

O ile dobrze kojarzę, dzisiaj znanych jest około 20 milionów związków organicznych. Oznacza to, że w każdym z nich mamy jakieś inne połączenia atomów dające oryginalną, niepowtarzalną cząsteczkę o określonych właściwościach. Nietrudno się domyśleć, że poznanie tych właściwości w takiej ilości cząsteczek jest po prostu niemożliwe.

Jak zatem nie oszaleć ucząc się chemii organicznej? Z pomocą przychodzą właśnie grupy funkcyjne.

2. Co to jest grupa funkcyjna ?

Okazuje się, że jeśli w cząsteczce zidentyfikujemy pewne charakterystyczne ułożenie odpowiednich atomów, to gdy zobaczymy je w zupełnie innej cząsteczce, to mają one podobne właściwości (podobne zachowanie chemiczne). To posłużyło jako podstawa klasyfikacji związków organicznych.

Grupa funkcyjna to pewna grupa (zbiór) atomów, która jest ze sobą odpowiednio połączona, co nadaje cząsteczce określone właściwości^[1]. Te same grupy funkcyjne w innych cząsteczkach będą z reguły^[2] wykazywać podobne właściwości chemiczne.

Nagle zamiast ogarniać te dwadzieścia milionów cząsteczek mamy do opanowania kilka (kilkanaście) grup funkcyjnych, które wystarczy odszukać w naszej cząsteczce. Nic nie stoi na przeszkodzie, aby w jednej cząsteczce znajdowała się więcej niż jedna grupa funkcyjna (nie ma tutaj żadnego limitu), a nawet tak to wygląda w prawdziwym życiu.

3. Jakie grupy funkcyjne będą na maturze ?

Zanim zaproszę Cię do tabelkowego podsumowania, to pozwolę sobie na wprowadzający komentarz z perspektywy osoby uczącej się (którą byłem i którą wciąż jestem^[3]).

Ogólnie 99% podręczników tłumaczy chemię organiczną idąc właśnie po kolei po grupach funkcyjnych : alkeny, alkiny, benzen, alkohole itd. Początkowo bardzo mnie wkurzało, że uczę się np. o alkenach, a w reakcjach powstaje mi nagle jakiś alkohol. To denerwuje, bo jesteśmy ciągle zasypywani różnymi grupami funkcyjnymi^[4], które jeszcze nam się mylą. Niestety, tego nie da się uniknąć, bo po prostu jest wszystko ze sobą powiązane. Dlatego też uważam, że chemię organiczną trzeba po prostu zrobić dwa razy.

Pierwsze czytanie to walka o życie, przyswajanie koniecznych pojęć, których nie da się zrozumieć (bo są to pojęcia fundamentalne, jak np. dodawanie i odejmowanie w matematyce. Nie ma tutaj tłumaczenia, które działanie to które). Nie ma rady, trzeba właśnie poznać różne grupy funkcyjne, definicje izomerów, stereoizomerów, podziału reakcji organicznych itp. Dopiero drugie czytanie porządkuje odpowiednio wiedzę, bo wtedy ucząc się o alkenach, pojawienie się alkoholu nie będzie dla nas stanowiło problemu. Nie ma tu chyba zdziwienia, jeśli powiem, że wszystko wymaga troszkę czasu.

Poniżej znajdziesz listę grup funkcyjnych, które trzeba ogarniać na maturę. Gdy jesteś na początku nauki może wydawać się tego dużo, ale będziesz to poznawać jedno po drugim. To się samo przyswoi, uwierz mi. Musisz tylko troszkę czasu poświęcić.

Jeszcze ważny komentarz do powyższego podsumowania grup funkcyjnych. Jest tam wśród nich benzen, który sam w sobie akurat nie jest grupą funkcyjną, tylko przykładem związku, które ogólnie nazywamy węglowodorami aromatycznymi.

Lista grup funkcyjnych, które trzeba ogarniać na maturę. Gdy jesteś na początku nauki to wydaje się tego dużo, ale będziesz to poznawać jedno po drugim, więc to się samo przyswoi, uwierz mi. Musisz tylko troszkę czasu poświęcić.

^[1]O ile intuicyjne rozumienie grup funkcyjnych jest no cóż… łatwe oraz intuicyjne, tak ubranie to w odpowiednie słowa stanowi niemałe wyzwanie.

^[2]Oczywiście to nie jest coś, co z automatu można sobie kopiować pomiędzy cząsteczkami. Przykładowo, typowo alkohole (związki mające grupę hydroksylową czyli ーOH) nie reagują z roztworem NaOH, ale jednak otoczenie cząsteczki może tak wpłynąć na jej właściwości, że już z tym roztworem NaOH przereaguje.

Pozornie ta sama reakcja zachodząca na tej samej grupie funkcyjnej, ale jedna z nich zachodzi, a druga nie. Jak widzisz, za samymi grupami funkcyjnymi kryje się większa głębia, która jednak jest do zrozumienia. Spokojnie, na maturze czegoś takiego nie będzie (chyba, że z wytłumaczeniem).

Chemia organiczna wciąż pozostaje cudownie piękną i logiczną gałęzią nauki, tylko że nie uwierzysz w to, dopóki nie zagłębisz się poza podstawy podstaw (czyli maturę). Dlatego tak nienawidzimy chemii maturalnej, bo napędza ona niechęć do nauki ścisłej, prezentując ją jako zbiór faktów do wykucia na pałę.

^[3] Nigdy nie wierzcie nauczycielowi, który stwierdzi, że już wszystko umie i nie musi się douczać. Kłamie. Poprawna odpowiedź kryjąca się za takim hasłem to ,,nie chce mi się douczać”.

^[4] Też ewentualnie nauczenie się najpierw tych kilkunastu grup funkcyjnych przypomina uczenie się wiersza na pamięć. Lepsze jest chyba podejście jedno po drugim, ale to już kwestia indywidualna.