有机物是复杂程度不同的含碳化合物的总称(不包括氰、氰化物、一氧化碳、二氧化碳和碳酸盐)。因此碳元素是有机物的重要组成部分。碳原子的原子核外有6个电子,2个是内层稳定的电子,4个是外层的价电子。在跟其他原子或原子团相互作用时,碳原子既不倾向于失去电子,也不倾向于获得电子,而是倾向于共用它们的外层电子而形成共价键。这样,碳原子能跟氢、氧或氮原子以共价键结合,也能跟由这些原子组成的原子团如羟基(－OH)、氨基(－NH2)、硝基(－NO2)等以共价键结合。更重要的是碳原子相互以共价键结合,形成以碳链或碳环为骨架,包括氢、氧、氮等元素的各种有机物。碳原子的这一特性使有机物的结构既多样又复杂。

有机化合物按碳原子组成的骨架结构形式不同可分三大类。

1.开链化合物又叫脂肪族化合物。这类有机物分子中的碳原子,相互以共价键结合,彼此连成链状的骨架。最常见的是:

(1)链烃以碳原子为核心或骨架的链状碳氢化合物叫做链烃。链烃中碳原子间每一对外层电子以共价单键结合的,叫做饱和烃,如甲烷(CH4)、乙烷(CH3·CH3)、丁烷(CH3·CH2·CH2·CH3);如果碳原子之间有一个以上碳碳双键或碳碳叁键结合的,就叫不饱和烃,如乙烯(CH2∶CH2)、丙烯(CH3·CH∶CH2)、乙炔(CH∶CH)。

(2)醇碳氢化合物中的氢原子被羟基(－OH)取代,这类化合物叫做醇。如甲烷中的一个氢原子由羟基所取代,便得到甲醇(CH3OH),俗称木精;乙烷中的一个氢原子被羟基取代,便得到乙醇(C2H5OH),俗称酒精;丙烷中三个碳原子上的三个氢原子分别被羟基取代,便得到丙三醇[C3H5(OH)3],俗称甘油。(www.daowen.com)

(3)链烃中碳链末端碳原子上的两个氢原子被氧取代,构成醛基(－CHO)。这种有机物,如甲醛(HCHO)、乙醛(CH3CHO)。碳链中部碳原子上的两个氢原子被氧取代,构成酮基(－CO－)。这种有机物,如丙酮(CH3·CO·CH3)。糖类就是含醛基或酮基的多羟醇。

(4)链烃中碳链末端同一个碳原子上的两个氢原子被氧取代,另一个氢原子被羟基取代,就构成羧基(－COOH)。这样产生的有机物,如醋酸(CH3COOH)、硬脂酸(C17H35COOH)。脂类就是甘油或其他高级醇跟脂肪酸结合所产生的一类有机化合物。氨基酸是含有氨基(－NH2)的羧酸。由不同的氨基酸形成各种各样的蛋白质。

2.碳环化合物这类有机物的分子中碳原子以共价键结合,形成环状的骨架。例如不饱和烃的苯(C6H6)就是环状有机物。胆固醇(C27H45OH)是含羟基的碳环化合物,分子结构中有四个碳环和一小段碳链。

3.杂环化合物这类有机化合物分子中环状骨架除碳原子外,还跟其他原子以共价键结合,如嘧啶(C4H4N2)和嘌呤(C5H4N4)都是杂环化合物,结构式中环状骨架除碳原子外还有氮原子。