الكيمياء العضوية

الكيمياء العضوية :
هى أحد فروع علم الكيمياء.
وهى العلم الذى يدرس بناء, خواص, تركيب, تفاعلات, تحضير مركبات الكربون والهيدروجين, والتى يمكن ان تحتوى على أى عدد اخر من العناصر, مثل النيتروجين, الأكسجين,الهالوجينات وأحيانا قليلة الفسفور, أو الكبريت .
ونظرا للخواص الفريدة للمركبات عديدة الكربون فإنه يوجد مدى بالغ الإتساع لإستخدامات المركبات العضوية. فمثلا تدخل المركبات العضوية كمكونات أساسية في عديد من المنتجات (البويات, اللدائن, الطعام, المتفجرات, الأدوية, المنتجات البتروكيماوية, وعديد من المنتجات الأخرى) وبالطبع (بعديا عن بعض الإستثناءات البسيطة) فإنها تكون أساس كل العمليات الحيوية.
كما تتضمن أيضا الكيمياء العضوية التصنيع الكايرالي, الكيمياء الخضراء, كيمياء الموجات الصغيرة, الفلورين, مطياف الموجات القصيرة.
ما هي مصادر المركبات العضوية ؟
قديماً كانت أعضاء الكائن الحي هي المصدر الأساسي لمركبات الكربون , ومن هنا جاءت كلمة (العضوية) ,أما اليوم فإن النفط والفحم الحجري يعتبران من أهم مصادر المركبات العضوية .
الوصف والتسمية
تمت التسمية على أساس الأعداد اللاتينية.
نظرا لوجود صعوبة ناتجة من وجود عدد كبير ومتعدد من المركبات العضوية, إعتمد الكيميائيين على نظام عالمي موحد لتسمية المركبات العضوية. وقد تم ميلاد هذه التسمية في جينيف عام 1892 بعد عدة لقاءات دولية متعلقة بهذا الموضوع كما تم إدراك أنه بنمو أعضاء عائلة المركبات العضوية, يجب أن يتم تعديل هذا النظام. وقد تم الإتفاق على أن يقوم بهذه المهمة الإتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية IUPAC.
تصنيف المواد العضوية في الكيمياء العضوية
بإيجاز يتم تصنيف المواد العضوية طبقا لترتيب بنائها الجزيئي وبطريقة تواجد الذرات الأخرى بالنسبة لذرة الكربون الرئيسية, بينما يفترض أن ذرات الهيدروجين تشغل كل التكافؤات الفارغة لذرات الكربون, والتى مازالت باقية بعد الأخذ في الإعتبار التفريعات المختلفة, الذرات الأخرى, الروابط المتعددة.
أحد الخواص الهامة للكربون في الكيمياء العضوية أنه يستطيع تكوين مركبات معينة, تستطيع الجزيئات المفردة لهذه المركبات ربط نفسها ببعض, وبالتالي تكوين سلسلة أو شبكة. وتسمى هذه العملية بلمرة وتسمى السلاسل أو الشبكات المتكونة بوليمرات, بينما يطلق على الجزئ المكون لها بالمونومر. وتوجد مجموعتان رئيسيتان لهذه المركبات: المجموعة التى يتم تصنيعها وتسمى البوليمرات الصناعية, والبوليمرات التى توجد بصورة طبيبعة وتسمى بوليمرات حيوية.
وبمجرد الحصول على أول بوليمر بطريقة صناعية: الباكالايت, إتجهت صناعة البوليمرات نحو النمو بصورة كبيرة. ومن البوليمرات العضوية الشائعة الإستخدام بولى إثيلين أو البوليثين, البولى بروبيلين, النايلون, التيفلون أو PTFE, البولى إستر, البولى ميثيل ميثا أكريلات (البلاستيك الشفاف), بولى فينيل كلوريد PVC.
خواص المواد العضوية في الكيمياء العضوية :
المركبات العضوية غالبا ما تكون مرتبطة تساهميا. وهذا يسمح بوجود الأشكال البنائية الفريدة مثل السلاسل الطويلة والحلقات. والسبب لإستطاعة الكربون تكوين مثل التركيبات الفريدة والمركبات العديدة للكربون هو يمكن أن تكون روابط تساهمية ثابتة مع بعضها. وبعكس المواد الغير عضوية, فإن المركبات العضوية تذوب, تغلى, تتأصل, وتتحلل تحت 300 °C. وتميل المركبات العضوية المتعادلة لأن تكون ذوبانها أقل في الماء بالمقارنة بعديد من الأملاح الغير عضوية, فيما عدا بعض المركبات مثل المركبات الأيونية العضوية والكحولات ذات الوزن الجزيئي المنخفض, الأحماض الكاربوكسيلية حيث تتواجد رابطة هيدروجينية.
وتميل المركبات العضوية للذوبان في المذيبات العضوية والتى غالبا ما تكون مواد نقية مثل الإيثر أو الإيثانول أو المخاليط مثل المذيبات البارافينية مثل الإيثرات البترولية المختلفة, الروح البيضاء, أو مدى المخاليط الأروماتية النقية .
مما تتكون المركبات العضوية
تتكون من ذرات كربون, وهيدروجين, ومجموعات فعالة. للكربون تكافؤ رباعي, والهيدروجين أحادي, وغالبا ما تكون المجموعات الفعالة أحادية التكافؤ. ويمكن معرفة درجة التشبع من عدد ذرات الهيدروجين والكربون. ويمكن لمعظم ولكن ليس كل التركيبات أن تلاحظ وتقيم طبقا لقاعدة التكافؤ البسيطة والتى تنص على أنه يوجد رابطة لكل رقم تكافؤ. ومعرفة المعادلة الكيميائية للمركب العضوى ليست كافية نظرا لإمكانية وجود عديد من الأيزومرات. وغالبا ما تتواجد المركبات العضوية كمخاليط. ونظرا لأن عديد من المركبا ت العضوية لها نقط غليان منخفضة و\أو تذوب بسهولة في المذيبات العضوية فإنه توجد طرق عديدة لفص المخاليط لمكوناتها النقية وهذه إحدى خواص الكيمياء العضوية ومن هذه الطرق التقطير, التبللر, الكروماتوجرافي.
وهناك عدة طرق للاستدلال على بناء المركب العضوي, والطرق الآتية مرتبة أبجديا:
• علم تبللر: وهى أدق الطرق لتحديد هندسة الجزيء, وعموما, فإنه من الصعب الحصول على بللورات بحجم كافى وبجودة عالية للحصول على صورة نقية, ولذا فإنها لا تزال من طرق التحليل الثانوية.
• التحليل العنصري: طريقة هدمية تستخدم لتحديد التركيب العنصري للجزيء.
• المطياف تحت الأحمر: يستخدم غالبا لتحديد وجود (أو غياب) مجموعات فعالة معينة في تركيبه.
• مقياس طيف الرنين النووي المغناطيسي (NMR)
كما توجد طرق أخرى في الكيمياء التحليلية.
التفاعلات العضوية
التفاعلات العضوية هى تفاعلات كيميائية تتضمن مركبات عضوية. وبينما يجتاز الهيدروكربون النقي أنواع معينة من التفاعلات, فإن عديد من التفاعلات العضوية تتم بواسطة المجموعات الفعالة. والنظرية العامة لهذه التفاعلات تهتم بالتحليل الدقيق لخواص هذه المجموعات مثل الألفة الإلكترونية للذرات المؤثؤة, قوة الرابطة, الإعاقة الفراغية. وهذه المواضيع تحدد الثبات النسبي للوسيط النشط, والذى عادة ما يحدد مباشرة إتجاه التفاعل.
ومثال :عام لهذا التفاعل هو تفاعل الإستبدال والذى يكتب كالتالي:
Nu− + C-X → C-Nu + −X
حيث تمثل X بعض المجموعات الفعالة و Nuهو محب للنواة.
وتوجد بعض الملاحظات الهامة لمثل هذا التفاعل. حيث لا يهم حدوثها بطريقة عفوية أم لا حيث انها تتم طبقا لطاقة جيبس الحرة للتفاعل. ويمكن تحديد الطاقة المنطلقة أو الممتصة في التفاعل طبقا للتغييرات الحادثة في الإنثالبى. كما توجد بعض الملاحظات الأخرى المتضمنة ما إذا كان هناك تفاعل جانبي يحدث أثناء التفاعل. وغالبا ما تنتج التفاعلات الجانبية نواتج غير مرغوب فيها والتى يمكن أن تكون إما سهلة أو صعبة الفصل عن النواتج الأصلية .
دور الكيمياء العضوية في الطب :
العلاج الكيميائي عبارة عن أدوية ( مواد كيميائية ) مضادة للسرطان Anticancer drugs تسمى أيضا العقاقير المضادة للسرطان . تقوم هذه الأدوية بتدمير و القضاء على الخلايا السرطانية سريعة النمو و إيقاف نموها و انقسامها. فالخلايا السرطانية تنمو و تتكاثر و تنقسم بصورة سريعة فيعمل العلاج الكيميائي على عرقلة عملية انقسام الخلايا السرطانية و القضاء عليها. وقد استخدمت هذه العقاقير في علاج العديد من الأمراض السرطانية طوال الـ 40 سنة الماضية ، ويوجد حاليا أكثر من 30 نوعا قيد الاستخدام .
و يقوم العلاج الكيميائي بتدمير الخلايا السرطانية في كل أجزاء الجسم على عكس العلاج الإشعاعي Radiotherapy الذي يقتصر فقط على تدمير الخلايا السرطانية في جزء محدد من الجسم. أكثر من نصف المرضى المصابين بمرض السرطان يتلقون علاج كيميائي حيث يساعدهم على الشفاء من السرطان و التمتع بحياتهم. و يقوم الطبيب بوضع خطة للعلاج الكيميائي تختلف من مريض إلى آخر تبعا لعدة عوامل منها نوع الورم السرطاني، مكان الإصابة بالسرطان، الحالة الصحية للمريض، سن المريض.
طريقة عمل العلاج الكيميائي:
يقوم العلاج الكيميائي بتدمير و القضاء على الخلايا سريعة النمو. و حيث أن الخلايا السرطانية سريعة النمو فتنمو و تتكاثر و تنقسم بمعدل أكبر من معدل نمو باقي خلايا الجسم الطبيعية، فان العلاج الكيميائي يقوم بتدميرها. و هناك بعض الخلايا الطبيعية في الجسم تنمو و تتكاثر طبيعيا بصورة سريعة، فلا يستطيع العلاج الكيميائي التفرقة بين تلك الخلايا الطبيعية و بين الخلايا السرطانية فيقوم بتدمير الاثنان. و يظهر ذلك في صورة الأعراض الجانبية للعلاج الكيميائي. لكن بعد انتهاء العلاج الكيميائي ينتهي هذا التأثير على الخلايا الطبيعية و تعود إلى طبيعتها.
و يوجد أكثر من نوع من أدوية العلاج الكيميائي حيث أن الخلايا السرطانية تنمو بدرجات متفاوتة. لذلك يختلف نوع الدواء الكيميائي تبعا لنوع الخلايا السرطانية و معدل نموها. كذلك كل دواء له طريقة عمل مختلفة و فعال في وقت محدد من دورة حياة الخلية السرطانية التي يستهدفها. لذلك يحدد الطبيب المختص نوع دواء العلاج الكيميائي المناسب لكل حالة.
طرق إعطاء العلاج الكيميائي .
هناك عدة طرق مختلفة لإعطاء العلاج الكيميائي:
حقن في الوريد: في اغلب الحالات يتم إعطاء الدواء الكيميائي عن طريق الحقن في الوريد. حيث يتم وضع أنبوبة صغيرة في الوريد من خلال الجلد ( عادة في الذراع ) و تكون ملحقة بكيس يحتوى على الدواء الكيميائي فيمر الدواء من ذلك الكيس إلى الوريد و بالتالي إلى الدم. و من خلال الدم يصل الدواء إلى جميع أجزاء الجسم و يبدأ في مهاجمة الخلايا السرطانية.
عن طريق الفم: في صورة أقراص أو كبسولات أو شراب.
حقن عضلية أو حقن في الجلد.
حقن في سائل النخاع الشوكي.
و يتم إعطاء العلاج في المستشفى أو في المنزل تبعا لحالة المريض ونوع العلاج المستخدم.
استخدامات العلاج الكيميائي:
يوجد أكثر من استخدام للعلاج الكيميائي، يعتمد اختيار أحدها على نوع الورم السرطاني و مرحلة المرض و حالة المريض.
تتمثل استخدامات العلاج الكيميائي في الآتي:
1 - العلاج من السرطان: حيث يستخدم العلاج الكيميائي للقضاء التام على الخلايا السرطانية و الشفاء من مرض السرطان.
2 - التحكم في السرطان: حيث يستخدم العلاج الكيميائي للحد من انتشار الخلايا السرطانية و الحد من زيادة نمو الورم السرطاني، و كذلك القضاء على الخلايا التي يمكن أن تنتشر من الورم الأصلي و تغزو أجزاء أخرى من الجسم.
3 - التخلص من أعراض مرض السرطان: حيث يستخدم العلاج الكيميائي لعلاج الألم الناتج عن مرض السرطان.
و قد يستخدم العلاج الكيميائي منفردا لعلاج السرطان أو قد يستخدم بالإضافة إلى أنواع أخرى من العلاج مثل الجراحة، العلاج الإشعاعي، و العلاج البيولوجي.