Teil 3: Grundlagen der organischen Chemie

Die organische Chemie ist die Untersuchung des Kohlenstoffatoms. Es mag einfach erscheinen, nur eines der vielen Elemente, die in der Natur vorkommen, zu untersuchen. Allerdings ist das Kohlenstoffatom für die Welt um uns herum überaus wichtig. Tatsächlich ist Kohlenstoff so wichtig, dass er als die chemische Grundlage allen bekannten Lebens gilt! Andere Elemente wie Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel sind in der organischen Chemie ebenfalls wichtig, kommen aber weitaus seltener vor als Kohlenstoffatome.

Jedes Kohlenstoffatom hat in seiner Valenzschale vier Elektronen, sodass es vier weitere Elektronen benötigt, um ihre Stabilität zu maximieren (erinnern Sie sich, dass Atome am stabilsten sind, wenn ihre Valenzschale vollständig gefüllt ist, was bei acht Elektronen der Fall ist). Es kann diese vier Elektronen beschaffen, indem es mit anderen Elementen vier kovalente Bindungen eingeht. Die Grundstruktur aller organischen Moleküle ist die so genannte Kohlenwasserstoffkette. Diese besteht aus einer Reihe von Kohlenstoffatomen, die miteinander verbunden sind, sowie allen zusätzlichen Bindungsplätzen, die mit Wasserstoff gefüllt sind. Die Struktur dieses „Rückgrats“ ändert sich je nach Art der Verbindung: Es kann eine Kette oder ein Ring sein und verzweigt oder gerade. Die Bindungen zwischen Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen sind sehr stabil, sodass Kohlenwasserstoffe chemisch reaktionsunfähig sind.

Ein organisches Molekül, das mit dem Kohlenwasserstoff-Grundgerüst verbunden ist, kann eine oder mehrere funktionelle Gruppen aufweisen, die aus Nicht-Kohlenstoffatomen wie Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel bestehen. Die Bindungen zwischen Kohlenstoff- und funktionellen Atomen sind viel weniger stabil, was ihnen eine höhere Reaktivität gibt. Mit anderen Worten: Diese Gruppen werden als „funktionell“ bezeichnet, weil sie genau das tun – sie erhöhen die Reaktivität eines Atoms und geben dem Molekül wiederum eine spezielle Funktion. Obwohl es auf den ersten Blick so aussehen mag, als gäbe es endlos viele mögliche Kombinationen von Atomen, die sich zu Molekülen zusammenfügen könnten, gibt es nur wenige gemeinsame Muster chemischer Strukturen, die in der Natur vorkommen. Nachfolgend sehen Sie eine Übersicht mit den gängigsten Arten von funktionellen Gruppen. Die meisten dieser Gruppen sind auch in ätherischen Ölen enthalten.