Name: functional groups in organic molecules
Uploaded: 2020-11-23T11:47:33.000Z
Duration: 2 min 45 s
Channel: JoVE

K12 Standards

Minnesota Academic Standards in Science

9-12

Chemistry

3.2.2 9C.3.2.1.1

Functional Groups

المجموعات الوظيفية مجموعات من الذرات مترابطة تساهميًا،تؤثر في خواصّجزيء معين. غالبًا ما تتشابه الجزيئات التي تحتوي على نفس المجموعات الوظيفية،في خواصّها وتمرّبتفاعلات متشابهة. تتيح تسمية المجموعات الوظيفية،تعريفًا سريعًا للذرات في جزيء معين،وهذا مفيد في الكيمياء العضوية والكيمياء الحيوية.تُشكل الهيدروكربونات الأساس للجزيئات العضوية وتحتوي على أعداد متفاوتة من ذرات الكربون والهيدروجين. من هذه الهيدروكربونات الألكانات،والألكينات،والألكاينات. ترتبط ذرات الكربون ببعضها البعض في الألكانات بروابط أحادية،بينما تحتوي الألكينات والألكاينات على روابط ثنائية وثلاثية على التوالي.تستطيع الهيدروكربونات تشكيل حلقات مغلقة. إذا كانت الحلقة تحتوي على روابط أحادية،تُسمى ألكان حلَقي. وإذا كانت ذرات الكربون مرتبطة بعضها ببعض بواسطة روابط أحادية وثنائية بالتناوب،تُسمى حلقة عطرية أو مجموعة أريل.من أبسط المجموعات،التي لا تحتوي على الكربون مجموعة الهيدروكسيل التي تحتوي على ذرة أكسجين وذرة هيدروجين. وهي من المكونات المهمة للعديد من المركبات،مثل الميثانول،والماء،والكربوهيدرات. من الفئات الأخرى للمجموعات الوظيفية،فئات الكربونيل،التي تحتوي على ذرة كربون وذرة أكسجين مرتبطتان برابطة ثنائية.من بين المجموعات التي تحتوي على الكربونيل،المجموعات الوظيفية مثل الألدهيدات،الكيتونات،الإسترات،والكربوكسيلات. تحتوي الألدهيدات على هيدروجين وعلى مجموعة متغيّرة أو R مرتبطة بكاربونيل،بينما تحتوي الكيتونات على مجموعتين متغيّرتين. مجموعة R غالبًا ما تمثل الهيدروكربونات لكنها قد تكون مجموعات أخرى أو ذرات أخرى.الألدهيدات والكيتونات مجموعتين وظيفيتين رئيسيتين في الكربوهيدرات. تتكوّن الإسترات من مجموعة كربونيل،تحيط بها مجموعة R وذرة أكسجين،بينما الأحماض الكربوكسيلية أو المجموعات الكربوكسيلية،تحيط بها مجموعة R وذرة كحول. تحتوي الليبيدات على إسترات،وتحتوي الأحماض الأمينية على أحماض كربوكسيلية.كما تحتوي الأحماض الأمينية على مجموعة وظيفية أخرى،تُسمى أمين أو مجموعة أمينية. يتكون الأمين من نيتروجين مع زوج وحيد متصلين بمزيج من الهيدروجين ومجموعات R.الأحماض الأمينية هي لبنات بناء البروتينات. مجموعة الفوسفات هي ذرة فوسفات مرتبطة بأربع ذرات أكسجين،وتوجد عادة في الحمض النووي الصبغي DNA للكائنات الحية.كما يمكنها أن ترتبط بالبروتينات لتغيير وظيفتها.

المجموعات الفعالة

المجموعات الوظيفية هي مجموعة من الذرات ذات الخصائص المميزة، والتي عند ربطها بالهيكل الكربوني لجزيء ما، تغير خصائص ذلك الجزيء. على سبيل المثال، فإن وجود مجموعات وظيفية معينة على الجزيء سيجعلها محبة للماء، في حين أن البعض الآخر سيجعلها كارهة للماء. هذه المجموعات الوظيفية هي جزء لا غنى عنه من الكيمياء العضوية ومكونات مهمة للجزيئات البيولوجية، مثل الكربوهيدرات والبروتينات والدهون والأحماض النووية. كل مجموعة وظيفية هي ترتيب فريد للذرات ويتم تعيين اسم لها لتوليف الذرات التي تتكون منها المجموعة. الهيدروكربونات تنتج الروابط القوية والمستقرة بين ذرات الكربون جزيئات معقدة تحتوي على سلاسل وفروع وحلقات. تسمى كيمياء هذه المركبات بالكيمياء العضوية. الهيدروكربونات مركبات عضوية تتكون من الكربون والهيدروجين فقط. الألكانات عبارة عن هيدروكربونات— مشبعة أي هيدروكربونات تحتوي على روابط مفردة فقط. تحتوي الألكينات على رابطة أو أكثر من الرابطة المزدوجة للكربون والكربون. تحتوي الألكينات على رابطة ثلاثية أو أكثر من الكربون والكربون. تحتوي الهيدروكربونات العطرية على هياكل حلقية. تُعرف أيضاً باسم مجموعات الأريل. الكحوليات والإيثرات يمكن اعتبار العديد من المركبات العضوية غير الهيدروكربونية مشتقات الهيدروكربونات. يمكن تكوين مشتق هيدروكربوني عن طريق استبدال ذرة هيدروجين واحدة أو أكثر من الهيدروكربون بمجموعة وظيفية، والتي تحتوي على ذرة واحدة على الأقل من عنصر آخر غير الكربون أو الهيدروجين. يتم تحديد خصائص مشتقات الهيدروكربون إلى حد كبير من قبل المجموعة الوظيفية. مجموعة –OH، المعروفة باسم مجموعة الهيدروكسيل، هي المجموعة الوظيفية للكحول. مجموعة –R–O–R– هي المجموعة الوظيفية للأثير. الألدهيدات، والكيتونات، والأحماض الكربوكسيلية، والإسترات تشمل المجموعات الوظيفية المتعلقة بمجموعة الكاربونيل مجموعة –CHO للألدهيد، ومجموعة –CO– للكيتون، ومجموعة –COOH لحمض الكربوكسيل، ومجموعة–COOR للإستر. مجموعة الكاربونيل، رابطة كربون-أكسجين مزدوجة، هي الهيكل الأساسي في هذه الفئات من الجزيئات العضوية: تحتوي الألدهيدات على ذرة هيدروجين واحدة على الأقل متصلة بذرة كربونيل، وتحتوي الكيتونات على مجموعتين من الكربون مرتبطة بذرة كربونيل، والأحماض الكربوكسيلية تحتوي على مجموعة هيدروكسيل مرتبطة بذرة كربونيل، وتحتوي الإسترات على ذرة أكسجين مرتبطة بمجموعة كربون أخرى متصلة بذرة كربونيل كربون. تحتوي كل هذه المركبات على ذرات كربون مؤكسدة نسبة إلى ذرة الكربون لمجموعة كحول. الأمينات تؤدي إضافة النيتروجين إلى إطار عضوي إلى مجموعتين من الجزيئات. يتم تصنيف المركبات التي تحتوي على ذرة نيتروجين مرتبطة في إطار هيدروكربوني على أنها أمينات. هذا النص مقتبس من <a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/20-1-hydrocarbons">Openstax, Chemistry 2e, Section 20.1: Hydrocarbons</a>, <a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/20-2-alcohols-and-ethers">Openstax, Chemistry 2e, Section 20.2: Alcohols and Ethers, </a><a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/20-2-alcohols-and-ethers">Openstax, Chemistry 2e, Section 20.3: Aldehydes, Ketones, Carboxylic Acids, and Esters,</a> and <a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/20-4-amines-and-amides">Openstax, Chemistry 2e, Section 20.4: Amines and Amides.</a>

المجموعات الوظيفية هي مجموعة من الذرات ذات الخصائص المميزة ، والتي عند ربطها بالهيكل العظمي الكربوني للجزيء ، تغير خصائص ...

Education

JoVE Core

Molecular Biology

البيولوجيا الجزيئية

Unit 1

الوحدة الأولى

Biochemistry of the Cell

الكيمياء الحيوية للخلية

KEY TERMS AND CONCEPTS

المصطلحات والمفاهيم الأساسية

functional groups in organic molecules

Functional groups are the parts of organic molecules that give them specific chemical behavior. They help determine how a compound reacts and what properties it has. In organic chemistry, these groups are used to classify molecules in a clear way.

Hydrocarbons are one common class of organic compounds. They contain only carbon and hydrogen. Alcohols, aldehydes, and ketones are other classes that are identified by their functional groups. These groups make each class behave differently from the others.

Knowing functional groups helps students recognize related compounds and compare their structures. It also provides a simple way to organize many organic molecules into meaningful groups. That makes functional groups an important part of high school chemistry.

Functional Groups in Organic Molecules

the periodic table and organismal elements

the-periodic-table-and-organismal-elements

Element Groups in Living Things

Living things are built from elements found on the periodic table. This page focuses on the elements that make up organisms and how they are grouped in biology. These organismal elements are usually divided into major, minor, and trace categories. Major elements make up most of the mass of living matter. Minor elements are needed in smaller amounts. Trace elements are present in very small amounts but still play important roles. The periodic table helps show where these elements fit and how...

functional groups

Functional groups are the parts of organic molecules that give them specific chemical behavior. They help determine how a compound reacts and what properties it has. In organic chemistry, these groups are used to classify molecules in a clear way. Hydrocarbons are one common class of organic compounds. They contain only carbon and hydrogen. Alcohols, aldehydes, and ketones are other classes that are identified by their functional groups. These groups make each class behave differently from the...

polymers

Polymer Structures and Uses

Polymers are large molecules built from repeating smaller units called monomers. Their long-chain structure gives them many different properties and makes them useful in everyday materials. Polymers can form in two main ways. In addition polymerization, monomers join together without losing any atoms. In condensation polymerization, monomers link while a small molecule is released. These two pathways help explain how many common plastics and related materials are made. The structure of a...

what are lipids?

Lipids in Cells: Fats and Membranes

Lipids are a group of biomolecules found in living things. They are known for their role in energy storage and in building cell membranes. This makes them important in many parts of biology. Fats are one common type of lipid. Other lipids include phospholipids and steroids. Each group has a different structure and a different job in the body. Phospholipids are especially important because they help form cell membranes. Steroids also belong to the lipid group, and they have their own distinct...

structure of lipids

Types of Lipids and Their Structure

Lipids are a major group of biological molecules, and their structure helps explain their different forms. Many lipids are built from fatty acids, which are long hydrocarbon chains with a carboxyl group. The carbon chain is hydrophobic, meaning it does not mix well with water, while the carboxyl group is the acidic end. Triglycerides are one common lipid type. They consist of a glycerol molecule joined to three fatty acid chains. Saturated triglycerides have fatty acids with only single...

chemistry of carbohydrates

Carbohydrate Structures and Types

Carbohydrates are biomolecules built from carbon, hydrogen, and oxygen. Their chemistry helps explain how simple sugars join together and how larger carbohydrate molecules form. The smallest carbohydrates are monosaccharides, or single sugar units. These can link to make disaccharides, which contain two sugar units, and polysaccharides, which are long chains of many sugar units. Carbohydrates play an important role in biology because they are part of the structures and processes found in...

nucleic acids

Nucleic Acids and Genetic Information

Nucleic acids carry genetic information in cells. They include DNA and RNA, which are made from nucleotide building blocks. These molecules store, copy, and help use the instructions needed for life. DNA is the main long-term storage molecule for genetic information. RNA helps carry and use that information in cells. Together, these nucleic acids connect the code in a cell to the proteins it can make.

intermolecular forces

Forces Between Molecules

Forces between molecules help explain why matter behaves the way it does. These intermolecular attractions act between separate molecules, not within a single molecule. They are often much weaker than the bonds that hold atoms together inside a molecule, but they still affect many properties of liquids and solids. Several common types of intermolecular forces are covered in this topic. These include dipole-dipole forces, hydrogen bonding, ion-dipole forces, and van der Waals forces. Van der...

noncovalent attractions in biomolecules

How Biomolecules Hold Their Shape

Biomolecules hold their shape through noncovalent attractions. These interactions occur within and between molecules and help control the structure and stability of complexes. They are different from covalent bonds because they do not involve sharing electrons. Four main noncovalent interactions are important in biology: hydrogen bonds, van der Waals forces, ionic bonds, and hydrophobic interactions. Hydrogen bonds form when a hydrogen atom is covalently bonded to a strongly electronegative...

pH Scale and Acid-Base Balance

pH measures how acidic or basic an aqueous solution is. It is a key way to describe the balance between acids and bases in water-based solutions. The pH scale shows this balance with low values for acidic solutions and high values for basic solutions. Neutral solutions fall in the middle of the scale. Understanding pH helps explain how different substances behave in water. It also helps compare solutions that are more acidic, more basic, or neutral.

hydrolysis of atp

ATP Hydrolysis and Energy Release

ATP hydrolysis is a key chemical reaction in cells that releases energy. ATP, or adenosine triphosphate, is the molecule cells use to store and transfer energy for many processes. During hydrolysis, water breaks the bond in ATP’s terminal phosphate group. This reaction converts ATP into ADP, or adenosine diphosphate, and inorganic phosphate. The released energy can then be used to drive cellular work. High school biology students often see ATP hydrolysis as part of energy transfer in living...

key terms and concepts

Learn how functional groups help classify organic molecules and affect chemical behavior. Explore hydrocarbons, alcohols, aldehydes, and ketones in high school chemistry.

Functional Groups in Organic Molecules | JoVE K12

molecular biology

JoVE Core Molecular Biology showcases the molecular processes of the cell through clear and concise animated video lessons. Additionally, in scientist-in-action videos, these concepts' application is demonstrated through real experiments in modern laboratories.

What is Organic Chemistry?

Organic chemistry is the study of compounds of carbon called organic compounds. Organic compounds either originate from living organisms or are ...

Introduction to Functional Groups


Functional groups are group of atoms with specific chemical properties that occur within organic molecules and sometimes denoted as &#8220;R&#8221;. ...

Organic Compounds

All living things are formed mostly of carbon compounds called organic compounds. The category of organic compounds includes both natural and synthetic ...

Overview of Advanced Functional Groups


Functional groups are groups of atoms with specific chemical properties that occur within organic molecules and are sometimes denoted as &#8220;R&#8221;. ...

Polymer Classification: Architecture

Polymers are classified as linear or branched on the basis of their chain architecture. The polymer chains in linear polymers have a long chain-like ...

Matter and Its Interactions: Construct and revise an explanation for the outcome of a simple chemical reaction based on the outermost electron states of atoms, trends in the periodic table, and knowledge of the patterns of chemical properties. (P: 6, CC: 1, CI: PS1)

3 Developing possible explanations of phenomena or designing solutions to engineering problems
 3.2 Constructing explanations and designing solutions 
  3.2.2 Students will be able to use their understanding of scientific principles and the engineering design process to design solutions that meet established criteria and constraints.*  

Functional Groups in Organic Molecules

Description

Transcript

More videos by Standards