कार्बनिक पदार्थ कार्बन युक्त एक रासायनिक यौगिक है। एकमात्र अपवाद कार्बोनिक एसिड, कार्बाइड, कार्बोनेट, साइनाइड और कार्बन के ऑक्साइड हैं।
इतिहास
रसायन विज्ञान के प्रारंभिक विकास के चरण में "जैविक पदार्थ" शब्द वैज्ञानिकों के दैनिक जीवन में ही प्रकट हुआ। उस समय, जीवनवादी विश्वदृष्टि हावी थी। यह अरस्तू और प्लिनी की परंपराओं की निरंतरता थी। इस काल में पंडित संसार को सजीव और निर्जीव में बांटने में लगे थे। इसी समय, सभी पदार्थ, बिना किसी अपवाद के, स्पष्ट रूप से खनिज और कार्बनिक में विभाजित थे। यह माना जाता था कि "जीवित" पदार्थों के यौगिकों के संश्लेषण के लिए एक विशेष "ताकत" की आवश्यकता होती है। यह सभी जीवित प्राणियों में निहित है, और इसके बिना कार्बनिक तत्व नहीं बन सकते।
आधुनिक विज्ञान के लिए हास्यास्पद, यह कथन बहुत लंबे समय तक हावी रहा, जब तक कि 1828 में फ्रेडरिक वोहलर ने प्रयोगात्मक रूप से इसका खंडन नहीं किया। वह अकार्बनिक अमोनियम सायनेट से जैविक यूरिया प्राप्त करने में सक्षम था। इसने रसायन शास्त्र को आगे बढ़ाया। हालांकि, कार्बनिक और अकार्बनिक में पदार्थों के विभाजन को वर्तमान में संरक्षित किया गया है।यह वर्गीकरण के अंतर्गत आता है। लगभग 27 मिलियन कार्बनिक यौगिक ज्ञात हैं।
इतने सारे कार्बनिक यौगिक क्यों हैं?
कार्बनिक पदार्थ, कुछ अपवादों को छोड़कर, एक कार्बन यौगिक है। वास्तव में, यह एक बहुत ही जिज्ञासु तत्व है। कार्बन अपने परमाणुओं से श्रृंखला बनाने में सक्षम है। यह बहुत महत्वपूर्ण है कि उनके बीच संबंध स्थिर हो।
इसके अलावा, कार्बनिक पदार्थों में कार्बन संयोजकता प्रदर्शित करता है - IV। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि यह तत्व अन्य पदार्थों के साथ न केवल एकल, बल्कि दोहरा और तिगुना भी बंधन बनाने में सक्षम है। जैसे-जैसे उनकी बहुलता बढ़ती जाएगी, परमाणुओं की श्रृंखला छोटी होती जाएगी। साथ ही, कनेक्शन की स्थिरता ही बढ़ती है।
साथ ही, कार्बन में समतल, रैखिक और त्रि-आयामी संरचनाएं बनाने की क्षमता होती है। यही कारण है कि प्रकृति में इतने सारे विभिन्न कार्बनिक पदार्थ हैं।
रचना
जैसा कि ऊपर बताया गया है, कार्बनिक पदार्थ कार्बन यौगिक हैं। और ये बहुत महत्वपूर्ण है। कार्बनिक यौगिक तब उत्पन्न होते हैं जब यह आवर्त सारणी के लगभग किसी भी तत्व से जुड़ा होता है। प्रकृति में, अक्सर उनकी संरचना (कार्बन के अलावा) में ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, सल्फर, नाइट्रोजन और फास्फोरस शामिल होते हैं। शेष तत्व बहुत दुर्लभ हैं।
गुण
तो, कार्बनिक पदार्थ एक कार्बन यौगिक है। हालांकि, कई महत्वपूर्ण मानदंड हैं जिन्हें इसे पूरा करना होगा। कार्बनिक मूल के सभी पदार्थों में सामान्य गुण होते हैं:
1. परमाणुओं के बीच विद्यमानबांडों की अलग-अलग टाइपोलॉजी अनिवार्य रूप से आइसोमर्स की उपस्थिति की ओर ले जाती है। सबसे पहले, वे कार्बन अणुओं के संयोजन से बनते हैं। आइसोमर्स अलग-अलग पदार्थ होते हैं जिनमें समान आणविक भार और संरचना होती है, लेकिन विभिन्न रासायनिक और भौतिक गुण होते हैं। इस घटना को समावयवता कहते हैं।
2. एक अन्य मानदंड होमोलॉजी की घटना है। ये कार्बनिक यौगिकों की श्रृंखला है, जिसमें पड़ोसी पदार्थों का सूत्र पिछले वाले से एक समूह CH2 द्वारा भिन्न होता है। यह महत्वपूर्ण गुण सामग्री विज्ञान में लागू होता है।
जैविक पदार्थ कितने प्रकार के होते हैं?
कार्बनिक यौगिकों के कई वर्ग हैं। वे सभी के लिए जाने जाते हैं। ये प्रोटीन, लिपिड और कार्बोहाइड्रेट हैं। इन समूहों को जैविक बहुलक कहा जा सकता है। वे किसी भी जीव में सेलुलर स्तर पर चयापचय में शामिल होते हैं। इस समूह में न्यूक्लिक एसिड भी शामिल हैं। तो हम कह सकते हैं कि कार्बनिक पदार्थ वह है जो हम प्रतिदिन खाते हैं, जिससे हम बनते हैं।
प्रोटीन
प्रोटीन में संरचनात्मक घटक होते हैं - अमीनो एसिड। ये उनके मोनोमर हैं। प्रोटीन को प्रोटीन भी कहा जाता है। लगभग 200 प्रकार के अमीनो एसिड ज्ञात हैं। ये सभी जीवों में पाए जाते हैं। लेकिन उनमें से केवल बीस ही प्रोटीन के घटक हैं। उन्हें बुनियादी कहा जाता है। लेकिन साहित्य में आप कम लोकप्रिय शब्द भी पा सकते हैं - प्रोटीनोजेनिक और प्रोटीन बनाने वाले अमीनो एसिड। कार्बनिक पदार्थों के इस वर्ग के सूत्र में अमीन (-NH2) और कार्बोक्सिल (-COOH) घटक होते हैं। वे एक ही कार्बन बांड द्वारा एक दूसरे से जुड़े हुए हैं।
प्रोटीन कार्य
पौधों और जानवरों के शरीर में प्रोटीन कई महत्वपूर्ण कार्य करते हैं। लेकिन मुख्य एक संरचनात्मक है। प्रोटीन कोशिका झिल्ली के मुख्य घटक और कोशिकाओं में ऑर्गेनेल के मैट्रिक्स हैं। हमारे शरीर में धमनियों, शिराओं और केशिकाओं, कण्डरा और उपास्थि, नाखून और बालों की सभी दीवारें मुख्य रूप से विभिन्न प्रोटीनों से बनी होती हैं।
अगला कार्य एंजाइमेटिक है। प्रोटीन एंजाइम के रूप में कार्य करते हैं। वे शरीर में रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं। वे पाचन तंत्र में पोषक तत्वों के टूटने के लिए जिम्मेदार हैं। पौधों में, एंजाइम प्रकाश संश्लेषण के दौरान कार्बन की स्थिति को स्थिर करते हैं।
कुछ प्रकार के प्रोटीन शरीर में विभिन्न पदार्थ ले जाते हैं, जैसे ऑक्सीजन। कार्बनिक पदार्थ भी उनसे जुड़ने में सक्षम हैं। इस तरह ट्रांसपोर्ट फंक्शन काम करता है। प्रोटीन रक्त वाहिकाओं के माध्यम से धातु आयन, फैटी एसिड, हार्मोन और निश्चित रूप से कार्बन डाइऑक्साइड और हीमोग्लोबिन ले जाते हैं। परिवहन अंतरकोशिकीय स्तर पर भी होता है।
प्रोटीन यौगिक - इम्युनोग्लोबुलिन - सुरक्षात्मक कार्य के लिए जिम्मेदार हैं। ये रक्त एंटीबॉडी हैं। उदाहरण के लिए, थ्रोम्बिन और फाइब्रिनोजेन जमावट की प्रक्रिया में सक्रिय रूप से शामिल होते हैं। इस प्रकार, वे अधिक रक्त हानि को रोकते हैं।
प्रोटीन सिकुड़ा हुआ कार्य करने के लिए भी जिम्मेदार होते हैं। इस तथ्य के कारण कि मायोसिन और एक्टिन प्रोटोफिब्रिल लगातार एक दूसरे के सापेक्ष स्लाइडिंग मूवमेंट करते हैं, मांसपेशी फाइबर सिकुड़ते हैं। लेकिन एककोशिकीय जीवों में भी, समानप्रक्रियाएं। जीवाणु कशाभिका की गति का सीधा संबंध सूक्ष्मनलिकाएं के खिसकने से भी है, जो एक प्रोटीन प्रकृति की होती हैं।
जैविक पदार्थों के ऑक्सीकरण से बड़ी मात्रा में ऊर्जा निकलती है। लेकिन, एक नियम के रूप में, ऊर्जा की जरूरत के लिए प्रोटीन का सेवन बहुत कम होता है। यह तब होता है जब सभी स्टॉक समाप्त हो जाते हैं। लिपिड और कार्बोहाइड्रेट इसके लिए सबसे उपयुक्त हैं। इसलिए, प्रोटीन एक ऊर्जा कार्य कर सकते हैं, लेकिन केवल कुछ शर्तों के तहत।
लिपिड
वसा जैसा यौगिक भी एक कार्बनिक पदार्थ है। लिपिड सबसे सरल जैविक अणुओं से संबंधित हैं। वे पानी में अघुलनशील होते हैं, लेकिन गैर-ध्रुवीय समाधानों जैसे गैसोलीन, ईथर और क्लोरोफॉर्म में विघटित होते हैं। वे सभी जीवित कोशिकाओं का हिस्सा हैं। रासायनिक रूप से, लिपिड अल्कोहल और कार्बोक्जिलिक एसिड के एस्टर होते हैं। उनमें से सबसे प्रसिद्ध वसा हैं। जानवरों और पौधों के शरीर में, ये पदार्थ कई महत्वपूर्ण कार्य करते हैं। कई लिपिड दवा और उद्योग में उपयोग किए जाते हैं।
लिपिड के कार्य
ये कार्बनिक रसायन कोशिकाओं में प्रोटीन के साथ मिलकर जैविक झिल्ली बनाते हैं। लेकिन उनका मुख्य कार्य ऊर्जा है। जब वसा के अणुओं का ऑक्सीकरण होता है, तो भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है। यह कोशिकाओं में एटीपी के निर्माण के लिए जाता है। लिपिड के रूप में, शरीर में महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा भंडार जमा हो सकता है। कभी-कभी तो ये सामान्य जीवन के क्रियान्वयन के लिए आवश्यकता से भी अधिक हो जाते हैं। "वसा" कोशिकाओं के चयापचय में पैथोलॉजिकल परिवर्तन के साथ, यह अधिक हो जाता है। यद्यपिनिष्पक्षता में, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस तरह के अत्यधिक भंडार जानवरों और पौधों को हाइबरनेट करने के लिए आवश्यक हैं। बहुत से लोग मानते हैं कि ठंड के मौसम में पेड़ और झाड़ियाँ मिट्टी पर भोजन करते हैं। वास्तव में, वे गर्मियों में बनाए गए तेल और वसा के भंडार का उपयोग कर रहे हैं।
मानव और पशु शरीर में, वसा एक सुरक्षात्मक कार्य भी कर सकता है। वे चमड़े के नीचे के ऊतकों और गुर्दे और आंतों जैसे अंगों के आसपास जमा होते हैं। इस प्रकार, वे यांत्रिक क्षति, यानी सदमे के खिलाफ एक अच्छी सुरक्षा के रूप में काम करते हैं।
इसके अलावा, वसा में तापीय चालकता का निम्न स्तर होता है, जो गर्म रखने में मदद करता है। यह बहुत महत्वपूर्ण है, खासकर ठंडे मौसम में। समुद्री जानवरों में, चमड़े के नीचे की वसा परत भी अच्छी उछाल में योगदान करती है। लेकिन पक्षियों में, लिपिड जल-विकर्षक और स्नेहन कार्य भी करते हैं। मोम उनके पंखों को कोट करता है और उन्हें अधिक लोचदार बनाता है। कुछ पौधों की प्रजातियों की पत्तियों पर समान कोटिंग होती है।
कार्बोहाइड्रेट
कार्बनिक सूत्र C (H2O)m इंगित करता है कि यौगिक किसका है वर्ग कार्बोहाइड्रेट। इन अणुओं का नाम इस तथ्य को संदर्भित करता है कि इनमें ऑक्सीजन और हाइड्रोजन पानी के समान मात्रा में होते हैं। इन रासायनिक तत्वों के अलावा, यौगिकों में, उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन हो सकता है।
कोशिका में कार्बोहाइड्रेट कार्बनिक यौगिकों का मुख्य समूह है। ये प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के प्राथमिक उत्पाद हैं। वे अन्य के पौधों में संश्लेषण के प्रारंभिक उत्पाद भी हैंअल्कोहल, कार्बनिक अम्ल और अमीनो एसिड जैसे पदार्थ। कार्बोहाइड्रेट भी जानवरों और कवक की कोशिकाओं का हिस्सा हैं। वे बैक्टीरिया और प्रोटोजोआ के मुख्य घटकों में भी पाए जाते हैं। तो, एक पशु कोशिका में वे 1 से 2% तक होते हैं, और एक पौधे कोशिका में उनकी संख्या 90% तक पहुंच सकती है।
आज, कार्बोहाइड्रेट के केवल तीन समूह हैं:
- साधारण शर्करा (मोनोसैकराइड);
- ओलिगोसेकेराइड, जिसमें क्रमिक रूप से जुड़े सरल शर्करा के कई अणु होते हैं;
- पॉलीसेकेराइड, इनमें मोनोसेकेराइड के 10 से अधिक अणु और उनके डेरिवेटिव होते हैं।
कार्बोहाइड्रेट कार्य
कोशिका में सभी कार्बनिक पदार्थ कुछ कार्य करते हैं। तो, उदाहरण के लिए, ग्लूकोज मुख्य ऊर्जा स्रोत है। यह सभी जीवित जीवों की कोशिकाओं में टूट जाता है। यह सेलुलर श्वसन के दौरान होता है। ग्लाइकोजन और स्टार्च ऊर्जा के मुख्य स्रोत हैं, पहला जानवरों में और दूसरा पौधों में।
कार्बोहाइड्रेट एक संरचनात्मक कार्य भी करते हैं। सेल्युलोज पादप कोशिका भित्ति का मुख्य घटक है। और आर्थ्रोपोड्स में, काइटिन समान कार्य करता है। यह उच्च कवक की कोशिकाओं में भी पाया जाता है। यदि हम एक उदाहरण के रूप में ओलिगोसेकेराइड लेते हैं, तो वे साइटोप्लाज्मिक झिल्ली का हिस्सा होते हैं - ग्लाइकोलिपिड्स और ग्लाइकोप्रोटीन के रूप में। इसके अलावा, ग्लाइकोकैलिक्स अक्सर कोशिकाओं में पाया जाता है। पेंटोस न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण में शामिल हैं। इस मामले में, डीऑक्सीराइबोज डीएनए में शामिल है, और राइबोज आरएनए में शामिल है। इसके अलावा, ये घटक कोएंजाइम में पाए जाते हैं, उदाहरण के लिए, एफएडी में,एनएडीपी और एनएडी।
कार्बोहाइड्रेट शरीर में एक सुरक्षात्मक कार्य करने में भी सक्षम हैं। जानवरों में, पदार्थ हेपरिन सक्रिय रूप से तेजी से रक्त के थक्के को रोकता है। यह ऊतक क्षति के दौरान बनता है और वाहिकाओं में रक्त के थक्कों के निर्माण को रोकता है। कणिकाओं में मस्तूल कोशिकाओं में हेपरिन बड़ी मात्रा में पाया जाता है।
न्यूक्लिक एसिड
प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट और लिपिड कार्बनिक पदार्थों के सभी ज्ञात वर्ग नहीं हैं। रसायन विज्ञान में न्यूक्लिक एसिड भी शामिल हैं। ये फास्फोरस युक्त बायोपॉलिमर हैं। वे, सभी जीवित प्राणियों के कोशिका केंद्रक और कोशिका द्रव्य में होने के कारण, आनुवंशिक डेटा के संचरण और भंडारण को सुनिश्चित करते हैं। इन पदार्थों की खोज जैव रसायनज्ञ एफ। मिशर के लिए धन्यवाद, जिन्होंने सैल्मन शुक्राणुजोज़ा का अध्ययन किया था। यह एक "आकस्मिक" खोज थी। थोड़ी देर बाद, सभी पौधों और जानवरों के जीवों में आरएनए और डीएनए भी पाए गए। कवक और बैक्टीरिया की कोशिकाओं के साथ-साथ वायरस में भी न्यूक्लिक एसिड को अलग किया गया है।
प्रकृति में कुल मिलाकर दो प्रकार के न्यूक्लिक एसिड पाए जाते हैं- राइबोन्यूक्लिक (आरएनए) और डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक (डीएनए)। शीर्षक से अंतर स्पष्ट है। डीएनए में डीऑक्सीराइबोज, पांच कार्बन वाली चीनी होती है। और राइबोज RNA अणु में पाया जाता है।
कार्बनिक रसायन द्वारा न्यूक्लिक अम्लों का अध्ययन किया जाता है। शोध के विषय भी दवा द्वारा तय किए जाते हैं। डीएनए कोड में कई आनुवंशिक बीमारियां छिपी होती हैं जिन्हें वैज्ञानिकों ने अभी तक खोजा है।
