Composé organique

Définition

Un composé organique est une molécule contenant à la fois du carbone et de l'hydrogène, membre des gaz, des liquides ou des solides de composés chimiques. Ainsi, un composé organique peut être un composé aliphatique ou un composé aromatique, et il s'oppose au composé inorganique.

Le méthanol est un composé organique :

Le méthanol, dérivé de la formule structurelle du méthane, un alcane, est l'un des composés organiques le plus simple.

Explications

La chimie organique est la science qui étudie tous les aspects de composés organiques. La synthèse organique est la méthode de leur préparation. Un composé organique est obligatoirement un composé chimique, et non une substance chimique pure.

Organique vs. inorganique

Les molécules organiques peuvent être de deux types :

• Les molécules organiques naturelles : elles sont synthétisées par les êtres vivants, et sont appelées biomolécules, qui sont étudiées par la biochimie et les dérivés du pétrole tels que les hydrocarbures.
• Les molécules organiques artificielles : sont des substances qui n'existent pas dans la nature et qui ont été fabriquées ou synthétisées par l'homme, par exemple les plastiques.

Pour des raisons historiques, quelques types de composés contenant du carbone, tels que les carbures, les carbonates, de simples oxydes de carbone (tel que le dioxyde de carbone), et les cyanures sont considérés comme inorganiques. La distinction entre composé organique et composé inorganique est parfois quelque peu arbitraire. Le sens moderne du composé organique définit un composé quelconque qui contient une quantité importante (!) de carbone, même si la plupart des composés organiques connus aujourd'hui n'ont aucun lien avec une quelconque substance trouvée dans les organismes vivants.

La ligne qui sépare les molécules organiques des molécules inorganiques est controversée et historiquement elle a été arbitraire, mais en général, les composés organiques ont du carbone avec des liaisons hydrogène, et les composés inorganiques, non. Ainsi, l'acide carbonique est inorganique, tandis que l'acide formique, le premier acide carboxylique, est organique.

Par conséquent, tous les composés organiques contiennent du carbone, mais tous les composés contenant du carbone ne sont pas tous des composés organiques.

⭐ Les composés organiques volatils sont abrégés en COV.

Histoire

L'étymologie du mot organique signifie qu'il provient d'organes, liés à la vie; en opposition à inorganique, qui serait le qualificatif assigné à tout ce qui n'a pas de vie. Ils ont reçu le nom organique au 19^ème siècle, car ils croyaient qu'ils ne pouvaient être synthétisés que par des organismes vivants.

La théorie selon laquelle les composés organiques étaient fondamentalement différents des composés inorganiques a été réfutée par la synthèse de l'urée, un composé organique par définition puisqu'il se trouve dans l'urine des organismes vivants, synthèse faite à partir de cyanate de sulfate de potassium et d'ammonium par Friedrich Wöhler (synthèse de Wöhler).

Les composés carbonés qui sont encore considérés comme inorganiques sont ceux qui étaient déjà inorganiques avant l'époque de Wöhler; c'est-à-dire ceux qui ont été trouvés à partir de sources "inorganiques" non vivantes, telles que les minéraux.

Classification

La classification des composés organiques peut se faire de différentes manières, en fonction de leur origine (naturelle ou synthétique), de leur structure (aliphatique ou aromatique par exemple), de leur fonctionnalité (par exemple : alcools ou cétones) ou de leur poids moléculaire (par exemple : monomères ou polymères).

Les composés organiques peuvent être divisés très généralement en :

• Composés aliphatiques;
• composés aromatiques;
• composés hétérocycliques;
• Composés organométalliques;
• Polymères.

La classification par origine est généralement comprise dans deux types : naturel ou synthétique. Bien que dans de nombreux cas l'origine naturelle soit associée au présent chez les êtres vivants, cela ne doit pas toujours être le cas, puisque la synthèse de molécules organiques dont la chimie et la structure sont à base de carbone sont également synthétisées ex-vivo, c'est-à-dire environnements inertes, tels que l'acide formique dans la comète Halle Bop.

Les naturels

Les composés organiques présents dans les êtres vivants, in vivo, ou "biosynthétisés", ex vivo, constituent une grande famille de composés organiques. Leur étude s'intéresse à la biochimie, la médecine, la pharmacie, la parfumerie, la cuisine et bien d'autres domaines.

Sont distingués :

• Les glucides sont composés principalement de carbone (C), d'oxygène (O) et d'hydrogène (H). Ils sont souvent appelés "sucres" mais cette nomenclature n'est pas tout à fait correcte. Ils ont une grande présence dans le règne végétal (fructose, cellulose, amidon, alginates), mais aussi chez l'animal (glycogène, glucose). Ils sont généralement classés en fonction de leur degré de polymérisation dans :
  • monosaccharides (fructose, glucose, ribose et désoxyribose);
  • disaccharides (saccharose, lactose, maltose);
  • trisaccharides (maltotriose, raffinose);
  • polysaccharides (alginates, acide alginique, cellulose, amidon, etc.).
• Les lipides sont un groupe de molécules organiques, la plupart des biomolécules, composées principalement de carbone et d'hydrogène et dans une moindre mesure d'oxygène, bien qu'elles puissent également contenir du phosphore, du soufre et de l'azote. Leur principale caractéristique est d'être hydrophobe (insoluble dans l'eau) et soluble dans les solvants organiques tels que la benzine, le benzène et le chloroforme. Dans l'usage familier, les lipides sont incorrectement appelés graisses, car les graisses ne sont qu'un type de lipides provenant d'animaux. Les lipides remplissent diverses fonctions dans les organismes vivants, parmi lesquels la réserve d'énergie (comme les triglycérides), la structure (comme les phospholipides des bicouches) et le régulateur (comme les hormones stéroïdiennes).
• Les protéines sont des polypeptides, c'est-à-dire qu'elles sont formées par la polymérisation de peptides, et celles-ci par l'union d'acides aminés. Ainsi, les "polyamides naturels" peuvent être considérés puisque la liaison peptidique est analogue à la liaison amide. Ils comprennent une très importante famille de molécules chez les êtres vivants mais surtout dans le règne animal. Des exemples de protéines sont le collagène, les fibroïnes ou la soie d'araignée.
• Les acides nucléiques sont des polymères formés par la répétition de monomères appelés nucléotides, liés par des liaisons phosphodiester. De longues chaînes sont ainsi formées; certaines molécules d'acide nucléique atteignent des poids moléculaires gigantesques, avec des millions de nucléotides enchaînés. Ils sont constitués par les particules de carbone, d'hydrogène, d'oxygène, d'azote et de phosphate. Les acides nucléiques stockent l'information génétique des organismes vivants et sont responsables de la transmission héréditaire. Il existe deux types de base, l'ADN et l'ARN.
• Les petites molécules sont des composés organiques de poids moléculaire modéré (généralement considérés comme "petits" ceux ayant un poids moléculaire inférieur à 1 000 g / mol) et qui apparaissent en petites quantités chez les êtres vivants, mais leur importance n'est pas mineure. Ils appartiennent à différents groupes d'hormones telles que la testostérone, les oestrogènes ou d'autres groupes tels que les alcaloïdes. Les petites molécules sont d'un grand intérêt dans l'industrie pharmaceutique en raison de leur pertinence dans le domaine de la médecine.

Les biosynthétiques

Les composés organiques ex vivo sont des composés organiques qui ont été synthétisés sans l'intervention d'aucun être vivant, dans des environnements extracellulaires et extraviraux.

On les trouve au travers de divers processus géologiques, processus atmosphériques, processus de synthèse planétaire :

• L'huile est une substance classée comme un minéral dans lequel un grand nombre de composés organiques sont présents. Beaucoup d'entre eux, tels que le benzène, sont utilisés par l'homme en tant que tel, mais beaucoup d'autres sont traités ou dérivés pour obtenir une grande quantité de composés organiques, tels que des monomères pour la synthèse de matériaux polymères ou plastiques.
• En 2000, l'acide formique, un composé organique simple, a également été trouvé dans la queue de la comète Hale-Bopp. Puisque la synthèse organique de ces molécules est irréalisable dans les conditions spatiales, cette découverte semble suggérer que la formation du système solaire a dû précéder une période de réchauffement lors de son effondrement final.
• Depuis la synthèse de l'urée par Wöhler, un très grand nombre de composés organiques ont été synthétisés chimiquement pour le bénéfice humain. Ceux-ci comprennent les médicaments, les déodorants, les parfums, les détergents, les savons, les fibres textiles synthétiques, les matières plastiques, les polymères en général, ou les colorants organiques.

Sources

Les composés organiques peuvent être obtenus par purification à partir d'organismes ou de pétrole et par synthèse organique.

La plupart des composés organiques purs sont maintenant produits artificiellement, bien qu'un sous-ensemble important soit encore extrait de sources naturelles car sa synthèse en laboratoire serait trop coûteuse. Ces derniers sont utilisés dans les réactions de semi-synthèse.

Certains éléments sont également d'origine organique : carbone, azote, oxygène, phosphore, soufre, sélénium, béryllium, magnésium, calcium, strontium, baryum, radium, potassium, chlore, sodium, bore.

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