Effects on humans

Main article: Short-term effects of alcohol

The National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism maintains a database of alcohol-related health effects. ^[81]

BAC (mg/dL)	Symptoms[82]
50	Euphoria, talkativeness, relaxation
100	Central nervous system depression, impaired motor and sensory function, impaired cognition
>140	Decreased blood flow to brain
300	Stupefaction, possible unconsciousness
400	Possible death
>550	Death

[ Effects on the central nervous system

Ethanol is a central nervous system depressant and has significant psychoactive effects in sublethal doses; for specifics, see effects of alcohol on the body by dose. Based on its abilities to change the human consciousness, ethanol is considered a drug.^[83] Death from ethyl alcohol consumption is possible when blood alcohol level reaches 0.4%. A blood level of 0.5% or more is commonly fatal. Levels of even less than 0.1% can cause intoxication, with unconsciousness often occurring at 0.3–0.4%.^[84]

The amount of ethanol in the body is typically quantified by blood alcohol content (BAC), the milligrams of ethanol per 100 milliliters of blood. The table at right summarizes the symptoms of ethanol consumption. Small doses of ethanol generally produce euphoria and relaxation; people experiencing these symptoms tend to become talkative and less inhibited, and may exhibit poor judgment. At higher dosages (BAC > 100 mg/dl), ethanol acts as a central nervous system depressant, producing at progressively higher dosages, impaired sensory and motor function, slowed cognition, stupefaction, unconsciousness, and possible death.

In America, about half of the deaths in car accidents occur in alcohol-related crashes.^[85] There is no completely-safe level of alcohol for driving; the risk of a fatal car accident rises with the level of alcohol in the driver"s blood.^[86] However, most drunk driving laws governing the acceptable levels in the blood while driving or operating heavy machinery set typical upper limits of blood alcohol content (BAC) between 0.05% to 0.08%.

[ Effects on metabolism

Main article: Alcohol metabolism

Ethanol within the human body is converted into acetaldehyde by alcohol dehydrogenase and then into acetic acid by acetaldehyde dehydrogenase. The product of the first step of this breakdown, acetaldehyde,^[87] is more toxic than ethanol. Acetaldehyde is linked to most of the clinical effects of alcohol. It has been shown to increase the risk of developing cirrhosis of the liver,^[77] multiple forms of cancer, and alcoholism.

[ Drug interactions

Ethanol can intesify the sedation caused by other central nervous system depressant drugs such as barbiturates, benzodiazepines, opioids, and phenothiazines^[84]

[ Magnitude of effects

Some individuals have less-effective forms of one or both of the metabolizing enzymes, and can experience more-severe symptoms from ethanol consumption than others. Conversely, those who have acquired alcohol tolerance have a greater quantity of these enzymes, and metabolize ethanol more rapidly.^[88]

[Birth defects

Ethanol is classified as a teratogen. See fetal alcohol syndrome.

[ Other effects

Frequent drinking of alcoholic beverages has been shown to be a major contributing factor in cases of elevated blood levels of triglycerides.^[89]

Ethanol is not a carcinogen.^[90][91] However, the first metabolic product of ethanol, acetaldehyde, is toxic, mutagenic, and carcinogenic. Also, ethanol"s effect on the liver can contribute to immune suppression. Consequently, consumption of alcoholic beverages can be an aggravating factor in carcinogenesis.

Organometallic compounds

Organometallic compounds are also known as organo-inorganics, metallo-organics and metalorganics. Organometallic compounds are distinguished by the prefix "organo-" e.g. organopalladium compounds. Examples of such organometallic compounds include all Gilman which contain lithium and copper. Tetracarbonyl nickel, and ferrocene are examples of organometallic compounds containing transition metals. Other examples include organomagnesium compounds like iodo(methyl)magnesium MeMgI, diethylmagnesium (Et₂Mg), and all Grignard reagents; organolithium compounds such as butyllithium (BuLi), organozinc compounds such as chloro(ethoxycarbonylmethyl)zinc (ClZnCH₂C(=O)OEt); and organocopper compounds such as lithium dimethylcuprate (Li⁺[CuMe₂]^–).

In addition to the traditional metals, lanthanides, actinides, and semimetals, elements such as boron, silicon, arsenic, and selenium are considered to form organometallic compounds, e.g. organoborane compounds such as triethylborane (Et₃B).

[ Coordination compounds with organic ligands

Many complexes feature coordination bonds between a metal and organic ligands. The organic ligands often bind the metal through a heteroatom such as oxygen or nitrogen, in which case such compounds are considered coordination compounds. However, if any of the ligands form a direct M-C bond, then complex is usually considered to be organometallic, e.g., [(C₆H₆)Ru(H₂O)₃]²⁺. Furthermore, many lipophilic compounds such as metal acetylacetonates and metal alkoxides are called "metalorganics."

Many organic coordination compounds occur naturally. For example, hemoglobin and myoglobin contain an iron center coordinated to the nitrogen atoms of a porphyrin ring; magnesium is the center of a chlorin ring in chlorophyll. The field of such inorganic compounds is known as bioinorganic chemistry. In contrast to these coordination compounds, methylcobalamin (a form of Vitamin B₁₂), with a cobalt-methyl bond, is a true organometallic complex, one of the few known in biology. This subset of complexes are often discussed within the subfield of bioorganometallic chemistry. Illustrative of the many functions of the B₁₂-dependent enzymes, the MTR enzyme catalyzes the transfer of a methyl group from a nitrogen on N5-methyl-tetrahydrofolate to the sulfur of homocysteine to produce methionine.

[ Structure and properties

The status of compounds in which the canonical anion has a delocalized structure in which the negative charge is shared with an atom more electronegative than carbon, as in enolates, may vary with the nature of the anionic moiety, the metal ion, and possibly the medium; in the absence of direct structural evidence for a carbon–metal bond, such compounds are not considered to be organometallic.

Depending mostly on the nature of metallic ion and somewhat on the nature of the organic compound, the character of the bond may either be ionic or covalent. Organic compounds bonded to sodium or potassium are primarily ionic. Those bonded to lead, tin, mercury, etc. are considered to have covalent bonds, and those bonded to magnesium or lithium have bonds with intermediate properties.

Organometallic compounds with bonds that have characters in between ionic and covalent are very important in industry, as they are both relatively stable in solutions and relatively ionic to undergo reactions. Two important classes are organolithium and Grignard reagents. In certain organometallic compounds such as ferrocene or dibenzenechromium, the pi orbitals of the organic moiety ligate the metal.

[ Applications

Organometallics find practical uses as stoichiometric and catalytically active compounds. Tetraethyl lead previously was combined with gasoline as an antiknock agent. Due to lead"s toxicity it is no longer used, its replacements being other organometallic compounds such as ferrocene and methylcyclopentadienyl manganese tricarbonyl (MMT). The Monsanto process utilizes a rhodium-carbonyl complex to manufacture acetic acid from methanol and carbon monoxide industrially. Similarly, the Wacker process is used in the oxidation of Olefins. The Ziegler-Natta catalyst is a titanium-based organometallic compound used in the production of polyethylene and other polymers.

Ryoji Noyori"s chiral ruthenium-BINAP complex catalytically reduces beta-ketoesters to secondary alcohols in the production of fine chemicals and pharmaceuticals. Another common industrial organometallic compound is the Grubbs catalyst, a carbenoid (an organometallic compound of a carbene and a metal).

Organometallic compounds of the reactive metals such as lithium or zinc are extremely basic and may also act as reductants. These superbases are used in organic syntheses. Butyllithium is an example, widely used in synthetic organic chemistry. They are air-sensitive, however, and their flammability severely limits their industrial use.

[ Concepts

Electron counting is key in understanding organometallic chemistry. The 18-electron rule is helpful in predicting the stabilities of organometallic compounds. Organometallic compounds which have 18 electrons (filled s, p, and penultimate d orbitals) are relatively stable. This suggests the compound is isolable, but it can result in the compound being inert.

To understand chemical bonding and reactivity in organometallic compounds the isolobal principle should be used. NMR and infrared spectroscopy are common techniques used to determine structure and bonding in this field. Scientists are allowed to probe fluxional behaviors of compounds with variable-temperature NMR.

Organometallic compounds undergo several important reactions:

• oxidative addition and reductive elimination
• transmetalation
• carbometalation
• Hydrometalation
• electron transfer
• beta-hydride elimination
• organometallic substitution reaction
• carbon-hydrogen bond activation
• cyclometalation

[edit]

شیمی آلی فلزی شیمی ترکیب هایی است که دارای پیوند کربن فلز می باشند، این زمینه از شیمی انواع گوناگونی از ترکیبات را در بر می گیرد .این ترکیب ها عبارتند از ترکیب هایی که هم دارای پیوند (?) و هم دارای پیوند (?) بین اتم های فلز و کربن می باشند. تعداد زیادی ترکیب ها ی خوشه ای ، حاوی یک یا چند پیوند فلز- فلز را شامل می شوند . همچنین شامل مولکولهایی می شوند که ساختار غیر معمول یا ناشناخته در شیمی آلی دارند  و واکنش هایی را در بر می گیرند که در بعضی موردها مشابه واکنش های شناخته شده در شیمی آلی اند . در برخی موردها ، کاملا با آن تفاوت دارند. ترکیب های آلی فلزی افزون بر خواص جالب توجه ، کاتالیزگرهایی را نیز می سازند که از نظر صنعتی بسیار مفیدند . در سالهای اخیر واکنشگر های آلی فلزی در سنتز تعداد زیادی از مولکولها ، نقش کلیدی و اساسی پیدا کرده اند . همچنین این ترکیب ها ، مولکولهایی را شامل می شوند که تعداد زیادی از آن ها دارای فعالیت های بیولوژیکی اند.

ترکیبات آلی فلزی را ممکن است صرفا به عنوان ترکیباتی که شیمی آلی فلزات را تشکیل می‌دهند، مشخص کرد. با وجود این ، مرزبندی بین ترکیبات آلی فلزی و شیمی آلی فلزی واضح و روشن نیست. هر شیمیدانی ، نیکل تترا کربونیل را به‌عنوان یک ترکیب آلی فلزی شناسایی و مشخص می‌کند. با وجود این به سختی می‌توان منوکسید کربن را نوعا یک ترکیب آلی قلمداد کرد. به همین ترتیب ، ترکیبات آلی فسفر ، آلی گوگرد و آلی سلنیوم در مرز شیمی آلی فلزی قرار می‌گیرند، با این که فسفر ، گوگرد و سلنیوم جزء غیرفلزات مرزی هستند.

شیمی آلی فلزی مهم و ادراک بهتری از پیوند ، ساختار و واکنش پذیری مولکولها بدست می‌دهد که پاره‌ای از آنها منحصر به شیمی آلی فلزی است. از نظر عملی ، کاتالیزورهای آلی فلزی در عصری که لازم است در فرآیندهای شیمیایی دما و در نتیجه سوخت را به حداقل برسانیم، بطور فزاینده‌ای اهمیت پیدا می‌کند.

قاعده عدد اتمی موثر و شیمی ترکیبات آلی فلزی

تعریف عدد اتمی موثر

در زمان ورنر ، نظریه والانس آن قدر پیشرفت نکرده بود که وی بتواند درباره ماهیت پیوند در ترکیباتی که مطالعه می‌کرد، خیلی اظهار نظر کند. با این حال ، کوشش وی در تمییز بین گروههای یونش پذیر و یونش ناپذیر (مثلا ) راه را برای پیدایش تشکیل پیوند براساس پیوند یونی در مقابل پیوند کووالانسی باز کرد. نخستین کوشش در زمینه توجیه پیوند در کمپلکسها توسط سیجویک به عمل آمد. وی نظریه هشت تایی لوویس را به ترکیبات کئوردینانس تعمیم داد.

او چنین در نظر گرفت که لیگاندها باز لوییس‌اند و به یون فلز که به صورت اسید لوییس عمل می‌کند، الکترون (معمولا به ازای هر لیگاند یک زوج الکترون) نمی‌دهند. فرض شد که پایداری این ترکیبات به آرایش الکترونی گاز نجیب وابسته باشد. مجموع الکترونهای فلز به اضافه الکترونهای داده شده بوسیله لیگاندها ، عدد اتمی موثر (EAN) نامیده شد و وقتی این عدد Kr)36 ، (Xe)54) یا Rn)86) بود، گفته می‌شد که از قاعده EAN تبعیت شده است. به بیان دیگر ، می‌توان گفت که وقتی آرایش الکترونی به صورت است، 18 الکترون در این اوربیتالهای والانس حضور دارند که یک آرایش الکترونی بسته را تشکیل می دهند.

در واقع از این قاعده تقریبی بیش از پیش به عنوان قاعده 18 الکترون یاد می شود و مزیت آن این است که برای ردیفهای جدول تناوبی یکسان است و الزامی ندارد که برای هر گاز نجیب به EAN متفاوتی اشاره کنیم. علاوه بر این ، به خاطر سپردن این عدد آسان است، چون صرفا به ظرفیت 9 اوربیتال ، مجموعه ای از یک اوربیتال S ، سه اوربیتال P و پنج اوربیتال d تشکیل می شود، اشاره دارد.

تعداد ترکیبات آلی فلزی بخصوص کربونیل‌ها و نیتروزیلهای فلزی که از این قاعده تبعیت می‌کنند، نسبتا زیاد است و زمانی بکار می‌آید که برای عضوی از این گروههای ترکیبات آلی فلزی که از آن تبعیت می‌کنند، بکار برده شود.

نظریه اوربیتال مولکول در ترکیبات آلی فلزی

چیزی که مانع بررسی کمی اوربیتالهای مولکولی در کربونیلها می‌شود، نداشتن معلومات در مورد انرژیهای نسبی اوربیتالهای گوناگون می‌باشد. با وجود این ، می‌توانیم ملاحظه کنیم که در تمام کمپلکسهای کربونیل و تا حد کمتری در سایر ترکیبات آلی فلزی سیستم ( پیوندی سیگما ) قوی که توسط اثر بده و بستانی سیستم ( پیوندی پی ) تقویت شده است، منجر به جدایی شدید اوربیتالهای پیوندی و ضد پیوندی می‌شود. در این صورت فقط یک آرایش با پایداری ماکسیمم وجود دارد که آن هم معمولا مربوط به یک مجموعه هجده الکترونی است.

کربونیلهای فلزی

تقریبا کلیه فلزات واسطه ، ترکیباتی می‌دهند که آنها کربن منوکسید به‌صورت لیگاند عمل می‌کند. در مورد این ترکیبات سه نکته قابل توجه است:

1. کربن مونوکسید معمولا یک باز لوییس بسیار قوی تلقی نمی‌شود، ولی با وجود این ، مولکول مذکور با فلزات در این کمپلکسها پیوندهای قوی تشکیل می‌دهند.
   
   
2. این فلزات همیشه در یک حالت اکسایش پایین ، اکثرا در حالت اکسایش قراردادی صفر ، ولی همچنین در حالتهای اکسایش مثبت کم و منفی کم قرار دارند.
   
   
3. قاعده 18 الکترون با تکرار فوق‌العاده ، احتمالا در 99% موارد تبعیت می‌شود. نمونه‌هایی از کاربرد این قاعده در مورد پاره ای از فلز کربونیلها به قرار زیر است:
   
   

از طرف دیگر ، می‌توان آرایش الکترونی کروم را به صورت نوشت و وقتی به این شش الکترون ، شش زوج الکترون که بوسیله گروههای کربن منوکسید تامین می‌شوند، اضافه گردد جمعا 18 الکترون (6+12=18) خواهیم داشت. پس تنها با شمارش الکترونها در اوربیتالهای 3d ، 4s و 4p داریم:

فلزات با عدد اتمی فرد

در فلزاتی که عدد اتمی آنها فرد است، قاعده 18 الکترون صرفا بوسیله افزایش لیگاندهای کربن منوکسید برآورده نمی‌شود؛ زیرا تعداد الکترونهای جزء حاصل ، صرفنظر از اینکه چه تعداد کربونیل اضافه شده باشد، فرد خواهد بود ( و بنابراین تعداد الکترونها مساوی 18 نمی‌شود ). در این فلزات قاعده 18 الکترون به چند طریق برآورده می‌شود. ساده‌ترین آنها افزودن یک الکترون بوسیله عامل کاهنده است که یک آنیون مثل تشکیل می‌دهد. بطریق دیگر ، آن جزء که دارای کمبود الکترون است می تواند بطور کوالانسی با اتم یا گروهی مثل هیدروژن یا کلر که آن نیز یک الکترون جفت نشده دارد، تشکیل پیوند بدهد: یا . سرانجام چنانچه گونه دیگری موجود نباشد که جزء فلز کربونیل با آن ترکیب شود، دو جزء فلز کربونیل هر کدام با یک الکترون فرد می‌توانند از طریق به اشتراک گذاشتن این الکترونها به‌صورت دی‌مر در آیند.

همه مولکولها را می‌توان بر حسب تقارنهای آنها تعریف کرد، حتی اگر فقط بگوییم که آنها ، هیچ تقارنی ندارند. مولکولها یا اجسام دیگر ممکن است دارای عناصر تقارن نظیر صفحه‌های آینه‌ای ، محورهای چرخشی و مراکز وارونگی باشند. انعکاس ، چرخش یا وارونگی واقعی را عمل تقارن می‌نامند. اکثر این عناصر و اعمال تا اندازه ای آشنا هستند، اما برای کاربردهای عملی در شیمی باید کاملا با آن آشنا شد.

برای اینکه مولکولی ، عنصر تقارن معینی را داشته باشد، شکل ظاهری آن بعد از عمل تقارن که از زاویه یکسانی از مولکول گرفته شده است (اگر چنین عکسهایی امکان پذیر باشند) باید غیرقابل تشخیص باشند. اگر بعد از انجام یک عمل تقارنی ، مولکول حاصل به هر طریقی از مولکول اولیه قابل تشخیص باشد، در آن صورت ، آن عمل ، جزو اعمال متقارن مولکول نیست.

عمل یکسانی (E)

اولین عمل ، عمل یکسانی (E) است که به‌منظور تکمیل مجموعه اعمال ریاضی گنجانده شده است. این عمل ، هیچ تغییری در مولکول ایجاد نمی‌کند. هر مولکولی ، یک عمل یکسانی دارد، حتی اگر هیچ تقارنی نداشته باشد.

عمل انعکاسی (?)

عمل بعدی ، عمل انعکاسی (?) ، موقعی وجود دارد که مولکول ، دارای یک صفحه آینه‌ای باشد. اگر جزئیاتی نظیر آرایش موها و محل اندامهای داخلی را در نظر نگیریم، بدن انسان دارای یک صفحه آینه‌‌ای چپ – راست می‌باشد. بسیاری از مولکولها ، صفحه آینه‌ای دارند، اگرچه ممکن است در نگاه اول آشکار نباشد. عمل انعکاس ، جای چپ و راست را عوض می‌کند، مانند اینکه هر نقطه به‌طور عمود از میان صفحه به موقعیتی دقیقا در همان فاصله از صفحه که در آغاز بود، حرکت کرده است.

مولکولها می‌توانند به هر تعدادی صفحه آینه‌ای داشته باشند. اجسام خطی نظیر یک مداد چوبی گرد یا مولکولهای همچون استیلن و کربن دی‌اکسید دارای تعداد نامحدودی صفحه آینه‌ای هستند که همه آنها دربرگیرنده محور مرکزی جسم می‌باشند.

عمل چرخشی (C_n)

عمل چرخشی که چرخش متعارف نیز نامیده می‌شود، مستلزم چرخش به اندازه 360بر n درجه حول محور چرخش است. CHCl₃ نمونه ای از مولکولهایی است که دارای محور درجه سه (C₃) می‌باشند و در آن ، محور چرخش بر محور پیوند C-H منطبق است. اگر چرخش C₃ دوبار پشت سرهم انجام می‌گیرد، یک چرخش جدید ?240حاصل می‌شود که با C²₃ نشان داده شده و جزو اعمال تنقارن مولکولی نیز می‌باشد.

سه عمل متوالی C₃ برابر عمل یکسانی است (C³₃=E) که در همه مولکولها وجود دارد. بسیاری از مولکولها و اجسام دیگر محورهای چرخش متعددی دارند.

دانه‌های برف

دانه‌های برف ، نمونه‌هایی در این مورد هستند، با شکلهای پیچیده ای که معمولا شش گوشه‌ای تقریبا مسطح است. خطی که عمود بر صفحه دانه برف از مرکز آن گذشته ، دربرگیرنده یک محور درجه دو (C₂) ، یک محور درجه سه (C₃) و یک محور درجه شش (C₆) است. دقت کنید که چرخش به اندازه ?240 (C²₃) و ?300 (C⁵₆) نیز جزو اعمال تقارن دانه برف می‌باشند.

همچنین دو مجموعه سه‌تایی دیگر از محورهای C₂ در صفحه دانه برف وجود دارد که یک مجموعه از نقطه‌های متقابل و مجموعه دیگر از وسط اضلاع میان نقطه‌ها می‌گذرد. در مولکولهای دارای بیش از یک محور چرخشی ، محور C_n دارای بزرگترین مقدار n ممکن به‌عنوان محور چرخش با بزرگترین مرتبه یا محور اصلی تعیین می‌شود.

محور چرخش با بزرگترین مرتبه در دانه برف ، محور C₆ است. (در موقع انتقال به مشخصات کارتزین ، محور C_n با بزرگترین مرتبه معمولا به‌عنوان محور Z انتخاب می‌شود). در صورت لزوم ، محورها C₂ عمود بر محور اصلی را با پریم مشخص می‌کنند. یک تک پریم نشان می‌دهد که محور از داخل چندین اتم مولکول می‌گذرد، در حالی‌که یک جفت پریم نشان می‌دهد که محور از بین اتمها می‌گذرد.

عمل وارونگی (i)

این عمل ، کمی پیچیده‌تر است. هر نقطه از وسط مرکز مولکول به موقعیتی مقابل موقعیت اولیه حرکت می‌کند، به‌طوری‌که فاصله اش از نقطه مرکزی برابر با فاصله ای باشد که در آغاز داشت. اتان در حالت صورتبندی نامتقابل نمونه ای از مولکولهایی است که دارای مرکز وارونگی می‌باشند. بسیاری از مولکولها که در نگاه اول به نظر می‌رسد مرکز وارونگی دارند، فاقد آن هستند. متان و مولکولهای چهار وجهی دیگر ، نمونه‌هایی از این مولکولها هستند.

اگر دو اتم هیدروژن یک مدل متان در صفحه عمودی سمت راست و دو اتم هیدروژن دیگرش در صفحه افقی در چپ نگاه داشته شود، عمل وارونگی دو هیدروژن واقع در صفحه افقی را به سمت راست و دو هیدروژن واقع در صفحه عمودی را به سمت چپ منتقل می‌کند. پس متان ، عمل وارونگی ندارد، چون جهت‌گیری مولکول پس از عمل i با جهت‌گیری اولیه متفاوت است.

بطور کلی ، چهار وجهی‌ها ، مسطح مثلثی‌ها ، پنج ضلعی‌ها مرکز وارونگی ندارند. مربعها ، متوازی‌الاضلاعها ، اجسام راست‌گوشه و دانه‌های برف مرکز وارونگی دارند.

عمل چرخش- انعکاس (S_n)

این عمل که گاهی اوقات ، چرخش نامتقارن نامیده می‌شود، مستلزم چرخش به اندازه 360 بر n درجه و به دنبال آن ، انعکاس از صفحه عمود بر محور چرخش می‌باشد. برای مثال ، در متان ، خطی که از وسط کربن عبور کرده و زاویه میان هیدروژنها را در طرفین نصف می‌کند، یک محور S₄ می‌باشد. از این نوع خط سه تا و در کل سه محور S₄ وجود دارد. این عمل ، مستلزم چرخش مولکول به اندازه ?90 و سپس انعکاس از صفحه آینه‌ای عمود می‌باشد. دو عمل متوالی S_n یک محور C_n/2 ایجاد می‌کند. در متان ، دو عمل S₄ یک C₂ ایجاد می‌کند.

بعضی وقتها ممکن است محور S_n مولکول با محور C_n آن منطبق باشد. مثلا دانه‌های برف ، علاوه بر محورهای چرخش اشاره شده در بالا ، محورهای S₂ ، S₃ و S₆ منطبق بر محور C₆ نیز دارند. دقت کنید که محور S₂ با وارونگی و محور S₁ با صفحه آینه‌ای یکسانی هستند. در مورد اول ، نماد i و در مورد دوم نماد ? ترجیح داده می‌شود.