Chimie organique - Définition et Explications

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Introduction

Écriture topologique d'un composé organique.

La chimie organique est une branche de la chimie concernant l'étude scientifique de molécules contenant du carbone et de l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), en particulier leur structure, leurs propriétés, leur composition, leurs réactions et leur préparation (par synthèse ou autres moyens). Ces composés peuvent comprendre d'autres éléments, comme l'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de...), l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...), certains halogènes (fluor, chlore (Le chlore est un élément chimique de la famille des halogènes, de symbole Cl, et de...), brome (Le brome est un élément chimique de la famille des halogènes, de symbole Br et de...), iode) ainsi que le phosphore (Le phosphore est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole P et...), le soufre ; plus rarement, le sodium (Le sodium est un élément chimique, de symbole Na et de numéro atomique 11. C'est un...), le magnésium (Le magnésium est un élément chimique, de symbole Mg et de numéro atomique 12.), le potassium (Le potassium est un élément chimique, de symbole K (latin : kalium, de...), le fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le...), le cobalt (Le Cobalt est un élément chimique, de symbole Co et de numéro atomique 27 et de...), le zinc (Le zinc (prononciation /zɛ̃k/ ou /zɛ̃ɡ/) est un élément...) et le plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et...).

La première définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la...) de la chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à...) « organique » était due à la conception erronée selon laquelle les composés organiques seraient les seuls entrant en jeu dans les processus du vivant. Cependant, les molécules organiques peuvent être produites par des processus sans rapport avec le vivant et le vivant dépend aussi de la chimie inorganique. Par exemple, de nombreuses enzymes n'existeraient pas sans des métaux de transition comme le fer ou le cuivre ; et des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) comme les coquillages, les dents ou les os sont constitués en partie de composés organiques et en partie de composés inorganiques.

Bien qu'il y ait un recouvrement (Un recouvrement d'un ensemble X est un ensemble P de sous-ensembles non vides de X tel que l'union...) avec la biochimie (La biochimie est la discipline scientifique qui étudie les réactions chimiques ayant lieu...), cette dernière s'intéresse spécifiquement aux molécules fabriquées par les organismes vivants. La matière organique (La matière organique (MO) est la matière carbonée produite en général par...) ainsi que les composés organiques sont au cœur de ces disciplines. On les désignera sous le terme de « substances » organiques.

Historique

Au début du XIXe siècle les chimistes pensaient généralement que les composés des organismes vivants étaient trop complexes de par leur structure et que grâce à une « force vitale » ou vitalisme que l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo...) ne pouvait pas synthétiser, ces composés étaient particuliers du fait qu'ils pouvaient se reproduire. Ils appelèrent ces composés "organiques" et continuèrent à les ignorer.

La chimie organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant l'étude scientifique de...) s'oppose par ailleurs à la chimie minérale (inorganique ou « générale »), laquelle s'occupe de l'étude des substances issues du monde (Le mot monde peut désigner :) minéral (la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...), l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) et l'atmosphère). Cette séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque...) tient au fait que jusqu'au début du XIXe siècle, on pensait que contrairement aux substances minérales, il était impossible de synthétiser des substances organiques sans l'intervention d'une force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) vitale non expliquée.

L'essor de la chimie organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande...) commença lorsque les chimistes découvrirent que ces composés pouvaient être abordés de façon similaire aux composés inorganiques et pouvaient être recrées en laboratoire sans avoir recours à la « force vitale ». Aux alentours de 1816, Michel Chevreul commença une étude des savons à partir de différents corps gras et alcalis. Il sépara les différents acides qui, en combinaison (Une combinaison peut être :) avec les alcali, produisaient le savon (Le savon est un objet liquide ou solide composé de molécules amphiphiles composées...). Ainsi, il démontra qu'il était possible de changer chimiquement les graisses afin de produire de nouveaux composés sans l'aide d'une « force vitale ». En 1828, Friedrich Wöhler fut le premier à produire l'urée (L'urée ou carbamide (DCI) est un composé organique de formule chimique CO(NH2)2. C'est...), un constituant de l'urine (L'urine est un liquide biologique composé des déchets de l'organisme. L'urine est...) qui est une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) organique, à partir du cyanate d'ammonium (L'ion ammonium (de formule NH4+) est un ion polyatomique de charge électrique positive (c'est...) NH4OCN qui est un réactif inorganique. Cette réaction fut ensuite appelée la synthèse de Wöhler. Il fut très prudent et ne déclara pas, ni à ce moment ni plus tard, la fin de la "théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) de la force vitale", mais ceci est maintenant considéré comme le tournant historique.

De 1850 à 1865, le chimiste (Un chimiste est un scientifique qui étudie la chimie, c'est-à-dire la science de la...) français Marcellin Berthelot (Pierre Eugène Marcellin Berthelot, né le 25 octobre 1827 à Paris et mort...) (1827-1907), professeur au Collège de France (Le Collège de France, situé au no 11 place Marcelin-Berthelot dans le quartier latin...), se consacre à la synthèse organique et reconstitue le méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la...), le méthanol (Le méthanol, également connu sous le nom d’alcool méthylique, de carbinol,...), l'éthyne et le benzène (Le benzène est un hydrocarbure aromatique monocyclique, de formule C6H6, également...) à partir de leurs éléments, et expose ses théories dans son livre La Chimie Organique Fondée sur la Synthèse. Actuellement, on peut synthétiser près d'un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf...) de composés, parmi lesquels rares sont les produits que l'on trouve dans la nature.

Un autre grand pas fut franchi en 1856 lorsque William Henry Perkin, alors qu'il cherchait à produire de la quinine (La quinine est un alcaloïde naturel qui est antipyrétique, analgésique et, surtout,...), synthétisa de manière accidentelle la teinture (La teinture est l'action utilisée par le teinturier pour faire absorber un colorant par le...) organique maintenant appelée mauvéine. Cette découverte généra beaucoup d'argent (L’argent ou argent métal est un élément chimique de symbole Ag — du...) et augmenta l'intérêt pour la chimie organique. Une autre étape fut la préparation en laboratoire du DDT par Othmer Zeidler en 1874, mais les propriétés insecticides de la molécule ne furent découvertes que beaucoup plus tard.

Une avancée cruciale pour la chimie organique fut le développement du concept de structure chimique, de manière indépendante et simultanée par Friedrich August Kekule et Archibald Scott Couper en 1858. Les deux hommes suggérèrent que les atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) tétravalent pouvaient se lier les uns aux autres afin de former un squelette (Le squelette est une charpente animale rigide servant de support pour les muscles. Il est à la...) carboné et que les détails des liaisons entre les atomes pouvaient être découverts par une interprétation de certaines réactions chimiques.

Le développement de la chimie organique continua avec la découverte du pétrole (Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de...) et sa séparation, grâce à une distillation (La distillation est un procédé de séparation de mélange de substances liquides...) fractionnée, en composés chimiques de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) d'ébullition (L’ébullition est la formation de bulles lors d’un changement violent d’un corps...) différentes. La transformation des différents composés chimiques du pétrole grâce à des procédés chimiques de plus en plus nombreux engendra l'industrie pétrochimique qui réussit ensuite la synthèse du caoutchouc, de plusieurs adhésifs organiques et des plastiques.

L'industrie pharmaceutique (L'industrie pharmaceutique est le secteur économique qui regroupe les activités de...) débuta pendant la dernière décennie (Une décennie est égale à dix ans. Le terme dérive des mots latins de decem « dix »...) du XIXe siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui...) lorsque la production d'acide acétylsalicylique (L'acide acétylsalicylique, plus connu sous le nom d'aspirine, est la substance active de...), plus connu sous le nom d'aspirine, commença en Allemagne par Bayer. La première fois que l'on améliora de manière systématique (En sciences de la vie et en histoire naturelle, la systématique est la science qui a pour...) un médicament (Un médicament est une substance ou une composition présentée comme possédant...) fut avec l'arsphenamine (Salvarsan). De nombreux dérivés de la molécule très toxique atoxyl furent synthétisés et testés par Paul Ehrlich (Paul Ehrlich, né à Strzelin (Silésie, actuelle Pologne) le 14 mars 1854 et...) et son équipe, et le composé le plus efficace et le moins toxique fut sélectionné pour la production.

Les premières réactions organiques furent souvent le résultat de découvertes fortuites mais, à partir de la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) moitié du 19ème siècle, l'étude systématique des composés organiques se développa. Au début du 20ème siècle, les progrès en chimie organique permirent la synthèse de molécule complexes en suivant un protocole par étapes. Au même moment, on découvrit que les polymères et les enzymes étaient des molécules organiques de grandes tailles et que le pétrole était d'origine biologique.

Le processus permettant de trouver de nouvelles façons de synthétiser une molécule donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire,...) est appelé synthèse totale. La synthèse totale de composés naturels complexes commença avec l'urée, augmenta en complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par...) avec le glucose (Le glucose est un aldohexose, principal représentant des oses (sucres). Par convention, il est...) et le terpineol, et en 1907, la synthèse totale fut commercialisée pour la première fois par Gustaf Komppa avec le camphre (Le camphre est un composé organique bicyclique solide issu du camphrier, connu...). Les avancées pharmaceutiques ont été conséquentes et l'on commença à synthétiser des hormones humaines complexes et leurs dérivés. Depuis le début du 20ème siècle, la complexité de la synthèse globale n'a cessé d'augmenter, avec par exemple l'acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions...) lysergique et la vitamine B12 (La vitamine B12 (ou cobalamine) est une vitamine hydrosoluble assurant une bonne fabrication des...). De nos jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...), les composés synthétisés peuvent comporter des dizaines de Centres stéréogènes qui doivent être synthétisés correctement grâce à la synthèse asymétrique.

La chimie organique se définit maintenant simplement par l'étude des composés à base de carbone autre que les oxydes, les cyanures, les carbonates et les carbures. On l'appelle également la chimie du carbone.

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