什么叫有机物(科普|什么是有机物)

什么叫有机物
随着人们的生活物质水平不断提高，人们对健康生活的向往越来越强烈。于是一些健康的食品就会受到人们的青睐，能够卖出好价钱。最近有人就跟我说：“你要注重饮食啦，多买一些有机蔬菜、有机食品，别去省那么几个钱，身体健康最重要。”
我心里想啊，我当然想身体健康啊，但是健康跟有机食品有什么关系啊？哪种蔬菜不是有机物啊？哪种肉类不是有机物啊？能吃的东西，除了水和盐，哪种不是有机物啊？别人卖的有机食品和普通食品，都是有机物啊？我们天天都在吃有机物，健康不健康还不是那样。你花高价钱去买有机食品，还不是便宜了卖有机食品的商家！
到底什么是有机物呢？
最早，人们认为构成生命的物质是有机物（organic compound），构成非生命的物质是无机物（inorganic compound）。或者说能够通过生物合成的物质就是有机物，比如蛋白质、淀粉、脂肪等。还有化石燃料（煤、石油、天然气等），虽然化石燃料没有生命特征，但是化石燃料是远古动植物的遗骸被掩埋，经过漫长地质变化形成的，所以也是生物合成的，所以是有机物。
煤的形成
石油和天然气的形成
很明显这样定义有机物过于肤浅。举个栗子例子，动植物能够合成二氧化碳，但二氧化碳不是有机物。于是有人改正有机物的定义，有机物只能通过有机物来合成，而不能通过无机物合成。二氧化碳可以通过无机物合成，比如将石灰石或方解石投入酸溶液中，就会生产二氧化碳。所以二氧化碳不是有机物。化学反应方程式为
但这种说法在1828年就被打破了，德国化学家维勒用无机物氰酸（HCNO）和氨水（NH?·H?O）合成了有机物尿素[CO(NH?)?]。化学反应方程式为
人工合成尿素成了有机化学诞生的标志。
德国化学家弗雷德里希·维勒
后来，人们用碳氢化合物来描述有机物。也就是说有机物都含有碳元素和氢元素。同样，这个说法被轻而易举地推翻。以下两个栗子例子就可以充分说明。按照有机物都含有碳、氢元素的说法，碳酸（H?CO?）应该是有机物，但碳酸却是无机物。
另一个，让我慢慢道来。甲烷（CH?）是最简单的有机物，这是毫无疑问的。甲烷可以和氯气（Cl?）发生取代反应，甲烷上一个氢原子被氯气的一个氯原子取代，形成一氯甲烷（CH?Cl），一氯甲烷是有机物；一氯甲烷上的一个氢原子又被氯原子取代，形成二氯甲烷（CH?Cl?），二氯甲烷当然还是有机物；继续取代，又一个氢原子被氯原子取代，形成三氯甲烷（CHCl?），三氯甲烷还是有机物；再继续，把三氯甲烷上最后一个氢原子也用氯原子取代掉，就是四氯化碳（CCl?），四氯化碳还是有机物吗？是的，四氯化碳还是有机物！大家发现了吗，四氯化碳没有氢元素哦！
四氯化碳，别名氯仿，多用于萃取，注意有毒
含有碳和氢元素的碳酸是无机物，不含氢元素的四氯化碳是有机物，所以碳氢化合物是有机物的说法不成立。
那到底该怎样定义有机物呢？按照某百科的定义：有机物是含碳化合物（一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸盐、碳酸氢盐、金属碳化物、氰化物、硫氰化物等氧化物除外）或碳氢化合物及其衍生物的总称。这样的定义不会令人满意的，因为在定义中出现了列举，但又不是穷举。这种用归纳法来定义的方法在科学上是不严谨的，不被采纳的，因为人们不知道那个“等”字还包含了什么。比如碳化硅（SiC）是无机物，也不是氧化物，应该被排除，但在此定义中并未提到。
说了这么多，到底什么是有机物？老实说，我也不知道有机物的完美定义。化学为什么没有物理学和生物学那么受欢迎，其中一个原因就是许多化学概念，研究化学的人都说不清楚。
我有幸和一位知名大学的化学教授交谈过，这位教授给出了一个新奇的概念，化合物除了有有机物和无机物，应该还有介于有机物和无机物之间的过渡化合物，例如醋酸钠（CH?COONa），它的醋酸根部分（CH?COO?）体现有机物的性质，钠离子部分（Na?）体现无机物盐的性质。他更进一步地说道，化学不应该分成有机化学和无机化学来研究，应该合在一起，作为整体来研究。
如何分辨有机物和无机物？
凭经验啊（啪，打脸，你能认真点吗）！呃，凭经验也是一种方法嘛。好了，好了。要分辨有机物，最好找到有机物的特征。
一个是理论上有机物都可以燃烧，但是能燃烧的物质不一定是有机物，很多单质（elementary substance，只含同一种元素的物质）可以燃烧；部分无机物，如一氧化碳、硫化氢等，也是可以燃烧的。
绝大多数的有机物的导电性、导热性都不好，但无机物中也有导电性、导热性不好的物质，如二氧化硅。
绝大多数有机物不易溶于水，而易溶于汽油等有机溶剂。但有些有机物既易溶于水，又易溶于有机溶剂，如乙醇、表面活性剂等。
有机物的稳定性差，容易发生变质。但是不稳定的物质不一定是有机物，比如前面提到的碳酸，就容易分解为水和二氧化碳。
有机物的化学反应进行缓慢，许多反应都要在催化剂催化的条件下才会进行。许多有机化学反应都是可逆反应（reversible reaction，反应既可以正向进行，也可以反向进行，反应物和生成物浓度会达到平衡）。有机化学反应的反应复杂，副反应多，副产物也多，不像无机化学反应那么简单。
组成有机物的元素虽然不多，但是碳原子可以构成任意长度的碳链，并且与碳链不同位置上连接的原子或基团不同，所以形成上千万种不同的有机物，甚至会更多。而无机物的种类，目前发现的也就几十万种。
有机物还有同分异构现象，形成同分异构体（isomer）。同分异构现象的意思是，有两种或两种以上不同的有机物，它们的化学元素组成相同，且各自包含的元素原子个数也相同的现象。同分异构分为构造异构和立体异构。构造异构有碳链异构（如正戊烷、异戊烷和新戊烷）、位置异构（如邻甲酚、间甲酚和对甲酚）和官能团异构（如乙醇和甲醚）。
碳链异构
位置异构
官能团异构
立体异构分为构型异构和构象异构。构型异构又有顺反异构和旋光异构两种。顺反异构主要出现在碳碳双键两侧，氢原子在同一侧的为顺，氢原子在不同侧的为反（见下图）。前段时间大家关注的反式脂肪酸就是这样的一种物质，天然的食品含有的是顺式脂肪酸，而人工合成的大多是反式脂肪酸。研究表明反式脂肪酸对人体有害，现在食品包装上的营养成分表在脂肪的下面都会标明反式脂肪酸的含量为零，或者干脆标明“本产品不含反式脂肪酸”的字样。
顺反异构
旋光异构又叫做手性异构，如下图，具有手性碳原子连接了四个不同基团，但它们空间排列顺序是不同的，有左旋和右旋之分。
旋光异构
有机物如何分类？
有机物种类这么多，如何将它们分类呢？可以根据官能团（functional group）来分类。什么是官能团呢？官能团就是能决定有机物的化学性质的原子或原子团。也就是说，只要我们认出有机物上有哪些官能团，大概就能猜测出该有机物的化学性质。
首先，只含有碳和氢的有机物叫做烃。其中，碳原子骨架组成直链型的是脂肪烃；碳原子骨架形成闭环的是脂环烃；碳原子骨架含有苯环的是芳香烃。
苯环结构，六个碳原子以大Π键的形式连接
碳链都是通过碳碳单键相连的烃是烷烃，碳链中含有双键的是烯烃，碳链中含有叁键的是炔烃。其中，直链烷烃是饱和烃，其他烃（包括环烷烃）是不饱和烃，因为不饱和烃还可以再加上氢原子。
石油和石油提炼产品如汽油、柴油、航空煤油等的主要成分都是烃，或者说是石油类，为我们提供许多能量。最简单的芳香烃就是苯，这是能够导致白血病的物质。
烃上的氢原子被卤素（氟、氯、溴、碘）原子所取代，就叫卤代烃，如前面举例的一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。臭名昭著的氟氯昂（甲烷或乙烷上的氢原子被氟、氯原子取代，常用于制冷剂）就是这一类物质。
氟利昂破坏臭氧层的机理
构成环烃的碳链环上要是出现了氧原子或氮原子等，就是杂环化合物。如呋喃、噻吩、吡咯、吡啶、嘧啶、吲哚、喹啉等。而多个苯环相连的是稠环芳香烃，如萘、蒽、菲等。
部分官能团
连在碳链上的羟基是醇羟基，拥有醇羟基的物质是醇，比如乙醇，也就是酒精。查醉驾检测的酒精浓度就是查乙醇的浓度；医用酒精的乙醇浓度是75%，杀灭病菌的效果最好。
连接在苯环上的羟基是酚羟基，拥有酚羟基的物质是酚，比如苯酚。两个烃基通过一个氧原子相连的是醚，比如乙醚，这是一种很危险的迷药。
在碳链的中间含有羰基的物质叫做酮，比如丙酮，一种常见的有机溶剂，有毒。在碳链末端含有羰基的物质是醛，比如甲醛，一种在装修时常用的有机溶剂，有剧毒。
含有羧基的物质叫做羧酸，比如乙酸，也就是醋酸。我们食用醋的有效成分就是醋酸。如果将醇和羧酸放在一起，就会生成很香的物质，叫做酯。比如将乙醇（酒精）和乙酸（醋酸）放在一起加热，就会形成很香的乙酸乙酯，所以做菜的时候加一点料酒和醋，做出来的菜就会很香。其化学反应方程式为：
官能团的种类还有很多，含硫的磺酸基，含氮的硝基、氨基、氰基，含磷的磷酸基，等等。
有机物还可以通过加聚反应或缩聚反应形成高分子有机物。聚乙烯和聚氯乙烯是常见的通过加聚反应形成的。现在的供水管的管材是PVC管，就是聚氯乙烯做的。聚氯乙烯是由很多个氯乙烯分子不断地加成在碳碳双键上形成的，其化学反应方程式为：
另一种能形成高分子有机物的反应是缩聚反应，酚醛树脂、蛋白质、淀粉等高分子有机物都是通过这类反应形成的，这类反应的特点是通过脱水缩合形成。使用苯酚和甲醛生成酚醛树脂的化学反应方程式为：
高分子有机物中的碳链是线性链状的话，该物质就表现出热塑性。热塑性的物质较软，加热易流动，易加工。橡皮筋就是这一类物质做成的。如果高分子有机物中的碳链形成网状结构，该物质就表现出热固性。热固性的物质较硬，一旦加工成型就保持不变，加热也很难变形，所以不易加工。电盒就是这样的物质做成的。
有机物种类繁多，这里只能讲个大概。希望读者能比之前了解的多一点。最后说一句，有机物和我们的生活息息相关，“柴米油盐酱醋茶”里除了盐，其它全都是有机物。为我们提供能量的煤、石油、天然气、木炭，都是有机物。日常常用的物品，纤维（服装、纸张原料）、塑料（橡皮、塑料袋、塑料桶、电器绝缘外壳等原料）、橡胶（轮胎、垫片原料）、木材、药品（不管是中药还是西药）、化妆品、洗涤用品，都是有机物。生产用的农药、化肥、除草剂、防腐涂料、炸药，都是有机物。所有生物自然都有有机物。