קבוצה פונקציונלית

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

בכימיה, קבוצה פונקציונלית היא חלק מתרכובת, המשפיע באופן מכריע על תפקודה. המונח מתייחס בדרך כלל לקבוצות כימיות הצמודות לתרכובות הפחמן. מכיוון שישנן אינסוף תרכובות פחמן, נהוג לסווגן לפי קבוצות פונקציונליות שהן מעין תבניות, כשכל תבנית ייחודית רק לקבוצה מסוימת של תרכובות אורגניות, והיא האחראית על התכונות הפיזיקליות והכימיות של כל התרכובות השייכות לקבוצה זו. מונחון IUPAC מסדיר את אופן מתן השמות לתרכובות הפחמן לפי הקבוצה הפונקציונלית שלהן.

הקבוצות הפונקציונליות במולקולה של בנזיל אצטאט (מסומנות באדום צהוב וירוק)

התכונות הנקבעות על ידי הקבוצות הפונקציונליות[עריכת קוד מקור | עריכה]

קשרים בין מולקולרים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. קשרי מימן במולקולות המכילות חנקן, חמצן או פלואור כאטומים צמודים למימן;
    1. קבוצת OH (הידרוקסיד) שמאפיינת כהלים.
    2. קבוצת NH (נגזרות אמוניה) שמאפיינת בסיסים אורגאנים.
    3. קבוצת COOH שמאפיינת חומצות אורגאניות.
  2. קשרי ואן דר ואלס במולקולות שאינן מכילות את היסודות חנקן, חמצן או פלואור כאטומים צמודים למימן.
  • כל המולקולות הנזכרות בסעיף הקודם יכולות לקיים קשרי מימן בקצה של הקבוצות הפונקציונליות הנ"ל ובמקביל לקיים גם קשרי ואן-דר-ואלס באמצעות השרשרת הפחמנית שלהן.
  • קבוצות שיכולות לקיים אך ורק קשרי ואן-דר-ואלס הן:
    1. CHX (ההלוגנים Cl, Br, I) שמאפיינים אלקילהלידים. (X=הלוגן כלשהו).
    2. (אלדהידים). יש להבחין בין קבוצת OH המאפיינת כהלים שבה קבוצת OH מקיימת קשר קוולנטי יחיד עם השלב הפחמני לעומת קבוצת CHO (אלדהיד) שבה מקיים אטום הפחמן קשר יחיד עם המימן וקשר כפול עם החמצן.
    3. COC (אתר). אטום החמצן נמצא בין הפחמנים כאשר הוא חולק קשר יחיד עם כל אחד מהם ולכן אינו מקיים קשרי מימן.
    4. CONa - מתכות אלקליות מטור ראשון במערכה המחזורית המקיימות תגובה עם כהלים שבמהלכה נפלט המימן (במצב צבירה גז) מקבוצת OH של הכהל, היסוד האלקלי יוצר עם התרכובת האורגאנית חומר יוני באמצעות החמצן הנותר מקבוצת OH.

רמת חומציות[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. חומרים נטרלים שאינם מתפרקים לחומצה או בסיס;
    1. אלקאנים (פחמימנים בעלי שלד פחמימני בלבד וקשרים יחידים).
    2. אלקנים (פחמימנים בעלי שלד פחמני בלבד וקשרים כפולים).
    3. כהלים (בעלי קבוצת OH).
    4. אלקילהלידים (בעלי קבוצת CHX).
  2. חומצות אורגאניות בעלות קבוצה COOH. הפחמן של קבוצה זו מקיים קשר יחיד עם הפחמן שלפניו בשרשרת הפחמנית, קשר כפול עם חמצן אחד וקשר יחיד עם קבוצת OH. בשל האלקטרושליליות הגבוהה של שני הפחמנים, משתחרר המימן למים והופך אותם מH2O לH3O+ (יוני הידרוניום).
  3. בסיסים אורגאנים בעלי קבוצת NH.

מסיסות[עריכת קוד מקור | עריכה]

  • שרשראות פחמימניות בעלות קבוצה פונקציונלית המקיימת קשרי מימן מסיסות גם במים (בשל קשרי המימן של המים) וגם בנוזלים וגזים אחרים (בשל קשרי ואן דר ואלס של השרשרת הפחמימנית עצמה).
    • הערה: מידת המסיסות במים תיקבע על ידי אורך השרשרת הפחמימנית ומספר ההסתעפויות שלה. ככל שהשרשרת גדולה יותר ופחות מסועפת, כך גדל שטח המגע בין מולקולות החומר האורגאני ובמקרים מסוימים המולקולה כל-כך גדולה עד שמסיסותה במים זניחה למרות היותה בעלת קבוצה פונציונלית המקיימת קשרי מימן.
  • שרשראות פחמימניות בעלות קבוצה פונקציונלית שאינה מקיימת קשרי מימן אלא רק קשרי ואן דר ואלס, אינן מסיסות במים אך מסיסות במגוון נוזלים וגזים אחרים.
    • הערה: קבוצה יוצאת דופן הינה CONa שאינה יוצרת קשרי מימן אך משום שהיא יוצרת חומר יוני מקוטב, המולקולה מסיסה במים.