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

작용기는 분자의 특성에 영향을 미치는 공유 결합된 원자 집합입니다. 동일한 작용기를 포함하는 분자는 종종 유사한 특성을 나타내며 유사한 반응을 보입니다. 작용기의 이름을 지정하면 분자의 원자를 빠르게 식별할 수 있으며 이는 유기 화학 및 생화학에 유용합니다.

탄화수소는 유기 분자의 기초이며 다양한 수의 탄소 및 수소 원자를 포함합니다. 여기에는 알칸, 알켄 및 알킨이 포함됩니다. 알칸의 탄소 원자는 단일 결합으로 연결되는 반면 알켄과 알킨은 각각 이중 또는 삼중 결합을 포함합니다.

탄화수소는 닫힌 고리를 형성할 수 있습니다. 고리에 단일 결합만 포함되어 있는 경우 시클로 알칸이라고 합니다. 탄소가 단일 결합과 이중 결합을 번갈아 서로 연결되어 있는 경우 방향족 고리 또는 아릴기라고 합니다.

가장 단순한 비탄소 함유 그룹 중 하나는 산소 원자와 수소 원자를 포함하는 수산기입니다. 그것은 메탄올, 물 및 탄수화물과 같은 여러 화합물의 중요한 성분입니다. 작용기의 또 다른 유형은 이중 결합으로 연결된 탄소와 산소를 포함하는 카르보닐기입니다.

카르보닐 함유기는 알데히드, 케톤, 에스테르 및 카르복실기와 같은 작용기를 포함합니다. 알데히드는 수소와 카르보닐에 부착된 가변 또는 R기를 가지고 있는 반면 케톤은 두 개의 가변기를 가지고 있습니다. R기는 종종 탄화수소를 나타내지만 다른 기 또는 원자일 수 있습니다.

알데히드와 케톤은 탄수화물의 기본 작용기입니다. 에스테르는 R기와 산소가 측면에 있는 카보닐기로 구성되며 카르복실산 또는 카복실기에는 R기와 알코올이 측면에 있습니다. 지질은 에스테르를 포함하고 아미노산은 카르복실산을 포함합니다.

아미노산은 또한 아민 또는 아미노기라고 하는 다른 공통 작용기를 가지고 있습니다. 아민에는 수소와 R기의 결합에 연결된 고립 전자쌍을 가진 질소가 있습니다. 아미노산은 단백질의 구성 요소입니다.

인산기는 인에 4개의 산소가 결합된 것으로서 모든 생명체의 유전물질인 DNA에서 흔히 발견됩니다. 그것은 또한 단백질에 부착되어 기능을 변경할 수도 있습니다.

작용기

작용기는 분자의 탄소 골격에 연결될 때 해당 분자의 특성을 변경하는 특징적인 특성을 가진 원자 그룹입니다. 예를 들어, 분자에 특정 작용기가 있으면 친수성이 되고, 다른 작용기는 소수성이 됩니다. 이러한 작용기는 유기화학에서 없어서는 안 될 부분이자 탄수화물, 단백질, 지질, 핵산과 같은 생물학적 분자의 중요한 구성요소입니다. 각 기능 그룹은 원자의 고유한 배열이며 그룹을 구성하는 원자 조합의 이름이 지정됩니다.

탄화수소

탄소 원자 사이의 강력하고 안정적인 결합은 사슬, 가지 및 고리를 포함하는 복잡한 분자를 생성합니다. 이러한 화합물의 화학을 유기화학이라고 합니다. 탄화수소는 탄소와 수소로만 구성된 유기 화합물입니다. 알칸은 포화 탄화수소, 즉 단일 결합만 포함하는 탄화수소입니다. 알켄은 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 포함합니다. 알킨은 하나 이상의 탄소-탄소 삼중 결합을 포함합니다. 방향족 탄화수소에는 고리 구조가 포함되어 있습니다. 이는 아릴 그룹으로도 알려져 있습니다.

알코올 및 에테르

탄화수소가 아닌 많은 유기 화합물은 탄화수소의 파생물로 생각할 수 있습니다. 탄화수소 유도체는 탄화수소의 하나 이상의 수소 원자를 탄소 또는 수소 이외의 원소의 하나 이상의 원자를 함유하는 작용기로 대체함으로써 형성될 수 있습니다. 탄화수소 유도체의 특성은 주로 작용기에 의해 결정됩니다. 수산기 그룹으로 알려진 -OH 그룹은 알코올의 작용기입니다. –R–O–R– 그룹은 에테르의 작용기입니다.

알데히드, 케톤, 카르복실산 및 에스테르

카르보닐기와 관련된 작용기로는 알데히드의 -CHO기, 케톤의 -CO-기, 카르복실산의 -COOH기, 에스테르의 -COOR기가 있습니다. 탄소-산소 이중 결합인 카르보닐 그룹은 이러한 종류의 유기 분자의 핵심 구조입니다. 알데히드는 카르보닐 탄소 원자에 부착된 적어도 하나의 수소 원자를 포함하고, 케톤은 카르보닐 탄소 원자에 부착된 두 개의 탄소 그룹을 포함하며, 카르복실산 카르보닐 탄소 원자에 부착된 수산기 그룹을 포함하고, 에스테르는 카르보닐 탄소 원자에 연결된 다른 탄소 그룹에 부착된 산소 원자를 포함합니다. 이 화합물은 모두 알코올 그룹의 탄소 원자에 비해 산화된 탄소 원자를 포함합니다.

아민

유기 골격에 질소를 첨가하면 두 가지 분자 계열이 생성됩니다. 탄화수소 골격에 결합된 질소 원자를 포함하는 화합물은 아민으로 분류됩니다.

이 문서는 에서 발췌되었습니다 <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>

작용기는 특징적인 특성을 가진 원자 그룹으로, 분자의 탄소 골격에 연결될 때 ...

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주요 용어 및 개념

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

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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.

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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.*  

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