Кислотно-основні властивості

Характерною хімічною властивістю спиртів є їх здатність взаємодіяти з лужними металами і заміщувати гідроксильні атоми водню атомами металу з утворенням речовин, які називають алкоголятами. Наприклад:

2C₂H₅—OH + 2Na → 2C₂H₅—ONa + H₂ ↑.

Інші атоми Гідрогену, котрі зв'язані безпосередньо з Карбоном, у реакцію не вступають. На прикладі цих реакцій науковці вперше зустрілись з явищем впливу одних атомів на інші в молекулі. Суть цього впливу можна показати на прикладі молекули етилового спирту, електронну будову якої можна зобразити в такому вигляді:

Гідроксильний атом Гідрогену займає в молекулі особливе положення. На відміну від інших атомів Гідрогену, він не безпосередньо зв'язаний з атомом Карбону, а черезОксиген. Атом Оксигену, як активніший елемент більше, ніж Карбон, відтягує до себе спільну електронну пару. Внаслідок цього гідроксильний атом Гідрогену слабкіше зв'язаний в молекулі, ніж інші атоми Гідрогену, і є більш «рухливим», тому порівняно легко витісняється атомом металу. Реакції спиртів з металами в дечому нагадують реакції кислот з металами. В молекулах спиртів гідроксильні атоми Гідрогену значно тісніше зв'язані з Оксигеном, ніж у молекулах кислот. Тому спирти на відміну від кислот не дисоціюють у воді і іонів Гідрогену не утворюють.

У спиртах можуть заміщатися не лише гідроксильні атоми Гідрогену, а і вся гідроксильна група. Наприклад, при нагріванні етилового спирту з бромоводнем утворюєтьсябромоетан:

Дегідратація

Для спиртів характерним є також реакції дегідратації (відщеплення води). Так, при нагріванні вище 160°С етилового спирту з надлишком концентрованої сульфатної кислоти як водовіднімаючого засобу від одної молекули спирту відщеплюється одна молекула води і етиловий спирт перетворюється в етилен:

При слабшому нагріванні (близько 140 °С) суміші етилового спирту з сульфатною кислотою при надлишку спирту молекула води відщеплюється не від однієї, а від двох молекул спирту, внаслідок чого утворюється не етилен, а діетиловий ефір:

Естерифікація

Крім того, для спиртів характерні також реакції взаємодії з кислотами, внаслідок чого утворюються складні ефіри. При цьому за рахунок гідроксильної групи кислоти і гідроксильного атома Гідрогену спирту утворюється молекула води, а за рахунок залишків молекул кислоти і спирту — молекули складного ефіру. Наприклад, при легкому нагріванні (не вище 100 °C) етилового спирту з сульфатною кислотою утворюється сульфатноетиловий ефір або діетилсульфат:

Аміловий спирт C₅H₁₁OH — одноатомний насичений спирт.

Реакції окиснення

При повному окисненні спиртів утворюються вуглекислий газ та вода.

2C₂H₅OH + 6O₂ → 4CO₂ + 6H₂O

В органічній хімії одним з прикладів реакцій окиснення є окиснення за Сверном, в результаті якого утворюється альдегід або кетон.

 

39. Загальна характеристика гліколів і гліцеринів.

 

Гліцери́н (гліцеро́л) — триатомний спирт. Це означає, що в молекулі цього спирту три гідроксильні групи приєднані до трьох атомів вуглецю. Хімічна формула — C₃H₈O₃, або C₃H₅(OH)₃.

Гліцерин був відкритий у 1783 році шведським хіміком К. Шеєле, який показав, що фрагменти цієї сполуки складають основу всіх природніх жирів і назвав його «солодкою речовиною із жиру».

Чистий гліцерин являє собою прозору, безбарвну, дуже густу, в'язку, сиропоподібну, без запаху, важчу за воду і неотруйну солодкувату на смак рідину.

Гліцерин має здатність поглинати вологу з повітря та утримувати її. На повітрі може увібрати до 40% води від своєї маси. Таку властивість речовини називають гігроскопічністю. Через це гліцеринова крапля на руці дає враження легкого нагріву. Від сильного і тривалого охолодження гліцерин кристалізується; температура плавлення кристалів — 20 °C. Гліцерин може залишатись рідким і при температурі нижче 0 ° — подібним чином себе поводять його водні розчини, наприклад, розчин, в якому на дві вагові частини гліцерину приходиться одна частина води, замерзає при температурі мінус 46,5°.Гліцерин вповільнює утворення кристалів льоду.

 

Двохатомні спирти (глікол і) містять в молекулі два гідроксильних групи при різних вуглецевих атомах.

Загальна формула цих спиртів CnH2n (OH) 2. Першим представника двоатомних спиртів є етиленгліколь (етандіол) НОСН2-СН2ОН.

 

40. Феноли: особливості будови. Методи синтезу та хімічні властивості фенолів.

 

Фено́л (гідроксибензол, стара назва — карболова кислота) C6H5OH — органічні сполуки, в молекулах яких, гідроксильні групи поєднані безпосередньо з бензольним кільцем. Фенол називають карболовою кислотою, хоча це дуже слабка кислота. Карболова кислота, під відомішою в побуті назвою "карболка" використовувалась раніше як асептик. Найпростішим з цього класу хімічних сполук є фенол (C₆H₅OH).

За кількістю ОН-груп розрізняють:

одноатомні феноли: фенол (C₆H₅OH)

двоатомні феноли: (гідрохінон, пірокатехін, резорцин)

і т. д.

Феноли мають слабкокислотні властивості, зокрема утворюють солеподібні продукти — феноляти.

Феноли виділяють з кам'яновугільної смоли, синтезують гідролізом відповідних галогенопохідних та інш. способами.

 

Хімічні властивості

1. Горіння
2С₆H₅OH + 14O₂ → 12CO₂ + 6H₂O

2. Взаємодія з лугами
С₆H₅OH + NaOH → С₆H₅ONa + H₂O
У цій реакції фенол поводить себе як кислота, що нейтралізує луг, утворюючи сіль (в приведеній реакції утворюється фенолят натрію) і воду. Зважаючи на кислотні властивості фенолу, його називають ще карболовою кислотою, хоч це дуже слабка кислота.

Реакції за бензольним ядром. Бензол не реагує з бромною водою. Якщо ж до розчину фенолу додати бромну воду, відбудеться реакція заміщення (бромування) з утворенням білого осаду трибромо-фенолу:

Бензольне ядро впливає на гідроксильну групу, полегшується відщеплення гідроксильного гідрогену і фенол виявляє кислотні властивості; гідроксильна група, в свою чергу, впливає на бензольне ядро, полегшуючи заміщення гідрогенових атомів ядра і фенол реагує з бромною водою.

Характерною реакцією фенолу, за якою його можна виявити серед інших речовин, є реакція з розчином хлориду феруму(ІІІ) Унаслідок зливання розчинів речовин утворюється сполука фіолетового кольору:
С₆H₅OH + FeCl₃ → (C₆H₅O)₃Fe + 3HCl

 

 

Джерелом добування фенолу є насамперед коксохімічне виробництво. Фенол поряд з багатьма іншими речовинами (гомологами бензену, нафталіном тощо) добувають із кам’яновугільної смоли при ректифікаційній перегонці. Але розвиток коксохімічного виробництва в основному визначається потребами металургії в коксі, тому воно не задовольняє швидкозростаючі потреби в ароматичних речовинах, зокрема й у фенолі. Зараз широко використовують синтетичні способи добування цієї речовини.

Вихідною речовиною для синтезу фенолу є бензен. Знаючи шлях перетворення від вуглеводнів до спиртів через галогенопохідні, можна скласти рівняння реакцій згідно із такою схемою:

Такий спосіб не є головним, оскільки хлор при бензеновому кільці заледве заміщається на гідроксильну групу (доводиться не тільки нагрівати хлорбензен з розчином лугу, але й застосовувати тиск або ж вести процес у паровій фазі в присутності каталізаторів). Більш сучасним способом є, наприклад, кумольний спосіб:

Це сучасний спосіб добування фенолу. Крім того, він більше прийнятний також тому, що в результаті утворюється ще один важливий продукт — ацетон.



41.Азотовмісні сполуки.Загальна характеристика і класифікація. Номенклатура окремих класів азотовмісних сполук.

 

Нітроге́новмíсні органі́чні сполýки — один з найважливіших типів органічних сполук. До їх складу входить азот. Вони містять у молекулі зв'язок Карбон—Гідроген та Карбон—Нітроген.

 

В нафті поміж інших дещо в більшій кількості міститься азотовмісний гетероцикл: піридин. Азот входить до складу білків, нуклеїнових кислот, гему та деяких ліпідів.

 

 

42. Аліфатичні аміни.Методиодержання та хімічнівластивості.

Аміни - похідні аміаку, в яких атоми водню заміщені на вуглеводневі радикали. Аміни класифікують за кількістю атомів водню, заміщених на вуглеводневі радикали. Розрізняють первинні R - NH _2, вторинні R ₂ - NH і третинні R ₃ - N аміни.

Добування аліфатичних амінів

1. Відновлення нітроалканів:

Відновники: Sn + НСl, LiAlH₄.

2. Взаємодія галогеноалканів з аміаком:

Добуту суміш амінів різної будови розділяють, використовуючи різну реакційну здатність первинних, вторинних і третинних амінів.

3. Синтез Габріеля.
Синтез Габріеля дозволяє отримувати первинні аміни, вільні від більш високоалкілірованних продуктів. Алкілування фталіміду калію за механізмом S _N 2 дає N-алкілфталімід, який можна легко гідролізувати до відповідного аміну:

Хімічні властивості амінів
1. Реакції амінів з кислотами
R - NH ₂ + HCl ® R - NH ₃ ⁺ Cl ^-
Ці солі при взаємодії з водними розчинами підстав виділяють аміни.
Основність амінів визначається легкістю, з якою амін відщеплює протон від води.

2.. Ацилювання амінів (одержання амідів).
Первинні та вторинні аміни реагують з ангідридами і галогенангідриди кислот з утворенням амідів:
CH ₃ CH ₂ NH ₂ + CH ₃ COCl ® CH ₃ CO-NH-CH ₂ CH ₃ + HCl
(CH _{3) 2} NH + (CH ₃ CO) ₂ O ® (CH _{3) 2} N-COCH ₃ + CH ₃ COOH

Аміни проявляють основні властивості через наявність у атома нітрогену неподіленої електронної пари. Однією з важливих реакцій аліфатичних амінів є взаємодія їх зHNO₂: первинні аміни при цьому утворюють спирти, вторинні — нітрозаміни, третинні не реагують. Ароматичні первинні аміни з HNO₂ утворюють діазосполуки.

Аміни широко використовуються в анілофарбувальній та фармацевтичній промисловості, наприклад, як складники реагентів при флотації та масляній агломерації(грануляції, флокуляції) вугілля.

Аміни з коротким радикалом добре розчинюються у воді, зі збільшенням довжини вуглеводневого радикалу розчинність амінів зменшується.

 

43. Аліфатичні нітросполуки.Методи одержання та хімічні властивості.

Нітроалкани мають загальну формулу C _n H _{2 n +1} NO ₂ або R - NO _2. Вони також є ізомерами алкілнітрітам (ефірів азотистої кислоти) з загальною формулою R - ONO.
Ізомерія нітроалканів пов'язана з ізомерією вуглецевого скелета. Розрізняють первинні RCH ₂ NO _2, вторинні R ₂ CHNO ₂ і третинні R ₃ CNO ₂ нітроалкани. Нітроалкани називають по вуглеводню з приставкою нітро -. За систематичною номенклатурою положення нітрогрупи позначається цифрою.

 

1. Нітрування алканів (Коновалов, Хесс).

Алкани окислюються концентрованою азотною кислотою або сумішшю азотної та сірчаної кислот. Нітрування протікає тільки під дією розбавленої азотної кислоти пр нагріванні (М.І. Коновалов, 1888):

R-H + HO-NO2® R-NO2 + H2O

 

2. Реакція Мейєра.

CH3Br + AgNO2® CH3NO2 + AgBr реакція Мейера

CH3CH2Br + NaNO2® CH3CH2NO2 + NaBr реакція Корнблюм

Хімічні властивості

1.Первинні і вторинні нітросполуки розчинні в лугах з утворенням солей.

Реакції з азотистої кислотою.

 

2.Активність водневих атомів у вуглецю, безпосередньо пов'язаного з нітрогрупою, виявляється і в ряді інших реакцій, наприклад, в реакціях з азотистої кислотою. Первинні і вторинні нітросполуки реагують з азотистою кислотою, а третинні не реагують.

 

44. Ароматичні аміни: загальна характеристика.

Ароматичні аміни — це похідні ароматичних вуглеводнів, у яких атом (атоми) Гідрогену заміщені на аміногрупу. Ароматичні аміни можна розглядати також як похідні аміаку, у якому атоми Гідрогену (один, два або всі три) заміщені на ароматичні замісники.

Анілін, феніланілін (C₆H₅NH₂) — найпростіший представник ароматичних амінів. Безбарвна оліїста токсична речовина з характерним запахом, погано розчинна у воді і добре — в органічних розчинниках. На повітрі швидко окислюється, набуваючи червоно-бурого кольору.

Вільна пара електронів Нітрогену вступає у взаємодію з π-електронами бензенового ядра, у результаті чого електронна густина на атомі Нітрогену знижується і сила притягання протона до вільної електронної пари ускладнюється. Підвищення електронної густини бензенового ядра в орто- і пара-положеннях збільшує його активність до реакцій заміщення:

45.Ароматичні нітросполуки, загальна характеристика.

НІТРОСПОЛУКИ — похідні вуглеводнів, які містять одну або кілька нітрогруп –NO2.

Залежно від природи вуглеводневого радикалу, з яким зв’язана нітрогрупа, розрізняють аліфатичні та ароматичні Н. За розміщенням нітрогрупи у вуглецевому ланцюгу Н. підрозділяють на первинні, вторинні й третинні. Назви Н. утворюють додаванням префікса нітро- до назви відповідного вуглеводню із зазначенням положення нітрогрупи у вуглецевому ланцюгу: CH₃CH(NO₂)CH₂CH₃ — 2‑нітробутан, C₆H₅NO₂ — нітробензен, C₆H₅CH₂CH₂NO₂ — 1-нітро-2-фенілметан. Ароматичні мононітросполуки — висококиплячі рідини або тверді низькоплавкі речовини, безбарвні або світло-жовтого кольору, важчі за воду і в ній не розчиняються, мають запах гіркого мигдалю. Н., які містять рухливі атоми гідрогену біля атома карбону, є таутомерними сполуками (нітро-ацинітротаутометрія):

У лужному середовищі вони утворюють солі нітронових кислот:

46.Альдегіди та кетони: класифікація, номенклатура, ізомерія. Будова карбонільної групи.

Альдегі́ди — аліфатичні та ароматичні органічні хімічні сполуки, що містять альдегідну групу НС=О .Назва утворена від алкоголю дегідратацій, тобто алкоголю, з якого вилучений водень. Аліфатичні альдегіди — це зазвичай рідини, наприклад, метаналь (формальдегід), етаналь (ацетальдегід). Ароматичні представники цього класу можуть бути, як рідкими (бензальдегід), так і твердими (ванілін).

Кетони — це органічні речовини, молекули яких містять карбонільну групу, з’єднану з двома вуглеводневими радикалами.

Загальні формули: R2C = O, R - CO - R', або

R, R' = алкіл, арил