Тема: Вуглеводні. Алкіни. Алкадієни.

Актуальність теми: Алкіни - ненасичені вуглеводні з потрійним зв'язком, які як і алкени реакційно здатні сполуки. Їх використовують для одержання ароматичних сполук як основи синтезу ряду лікарських препаратів. Спряжені алкадієни використовується для одержання синтетичних каучуків, гуми.

 

Навчальні цілі: Теоретичне й практичне засвоєння будови, властивостей,

ізомерії, одержання та застосування алкінів та алкадієнів. Малий практикум.

Знати:

- гомологічний ряд ацетилену;

- властивості ацетиленових вуглеводнів;

- властивості алкадієнових вуглеводнів;

- реакції полімеризації, співполімеризації, їх, механізм

- правила техніки безпеки при роботі з ненасиченими вуглеводнями.

Вміти:

- одержувати ацетилен лабораторним методом;

- довести його ненасичені властивості;

- писати рівняння реакцій полімеризації і співполімеризації;

- при необхідності надати першу медичну допомогу.

 

Самостійна позааудиторна робота

1. Вивчити теоретичний матеріал і вміти дати відповіді на контрольні питання теми.

2. Оформити три графи протоколу.

3. Обчислити масову частку С в ацетилені і об'єм повітря необхідний для повного згорання 1,5 дм³ ацетилену.

4. Здійснити перетворення за допомогою відповідних рівнянь реакцій:

1. Н₂О Н₂ Сl₂ Н₂0

5. кальцію карбід ¾¾® А ¾¾® Б ¾¾® В ¾¾® Г. Визначити речовини А, Б, В, Г. Дати їм назви.

6. Обчислити масову частку хлору в хлоропреновому каучуку.

7. Навести два способи добування бутадієну-1,3.

8. Написати схему реакції бутадієну-1,3 з акрилонітрилом і стиролом.

9. Написати схему реакцій за допомогою, яких можна довести наявність потрійного зв’язку в бутіні-2.

10. Написати схему реакцій гідратації бутіну-1 і пояснити чому кінцевим продуктом не є спирт.

 

Контрольні питання

1. Назвати гомологічний ряд ацетилену, дати назви.

2. Ізомерія і номенклатура ацетиленових вуглеводнів.

3. Фізичні та хімічні властивості ацетиленових вуглеводнів.

4. Реакція електрофільного приєднання (А_Е), галогенування, гідрогалогенування.

5. Реакція гідратації алкінів. Реакція Кучерова.

6. Реакція оксидації, відновлення, димеризації і тримеризації.

7. Ідентифікація алкінових вуглеводнів.

8. Типи дієнів їх, будова, номенклатура та ізомерія.

9. Спряжені дієни їх, особливі хімічні властивості.

10. Полімеризація спряжених дієнів. Натуральні і штучні каучуки.

11. Застосування каучуків і гуми у промисловості і медицині.

Самостійна аудиторна робота

 

1. Виконати передбачені методичною вказівкою лабораторні досліди.

2. Результати спостережень і висновки внести в протокол.

3. Оформити протокол і захистити його у викладача.

4. Написати тестовий контроль або індивідуальне письмове завдання.

5. Написати всі формули ізомерів пентіну. Дати їм назви.

6. Написати структурні формули таких акінів: 3,3- диметилгексину-1, ізопропілетіну, гексіну-3; 3,3-диметилпентіну-1.

7. Чим відрізняється за хімічною будовою натуральний каучук від гутаперчі? Навести фрагмент молекули стереорегулярного бутадієнового каучуку?

 

Теоретична частина

 

Алкіни мають загальну формулу С_nH_2n-2 , sp-гібридизацію, валентний кут 180⁰С, наявність σ і 2-ох π зв'язків. Алкіни утворюють гомологічний ряд, який починається з ацетилену. За ІЮПАК мають закінчення –ін. Нумерація ведеться з потрійного зв'язку, характерна структурна ізомерія (вуглецевого ланцюга, місця потрійного зв'язку).

За хімічними властивостями дуже подібні до алкенів. Характерні реакції електрофільного приєднання по місцю розриву π зв'язків, оксидації, і полімеризації. Алкіни з кінцевим потрійним зв'язком проявляють слабкі кислотні властивості, внаслідок чого атоми Н при потрійному зв'язку легко заміщуються на метали, утворюючи ацетиленіди. В реакції оксидації алкіни вступають з розчином KMnO₄, O₃, SeO₂ i iн. При оксидації KMnO₄, і O₃ в лужному середовищі відбувається розщеплення по місцю розриву потрійного зв'язку і утворюються карбонові кислоти.

Полімеризація проходить з 2-х і 3-х молекул мономерів. Ацетилен утворює при тримеризації бензол, а при димеризації - вінілацетилен, пентамеризації – нафталін. Ацетиленові вуглеводні проявляють наркотичну дію, але не використовуються з цією метою, внаслідок токсичності.

Дієнові вуглеводні (алкадієни) містять два подвійні зв’язки, які можуть бути розміщенні поряд (кумульовані) через один одинарний (спряжені) і через два і більше ізольовані. Алкадієни з спряженими зв'язками легко вступають в реакції полімеризації при цьому утворюються синтетичні каучуки (бутадієновий, ізопреновий, метилізопреновий, хлоропреновий і ін.). Зараз відомо більше 2 тис. різних видів каучуків. При їх вулканізації одержують гуму. Синтетичні каучуки за своїми властивостями не поступаються натуральним.

Вперше в промисловому масштабі синтетичний каучук був одержаний в 1932р. в Росії за методом С.В. Лебедєва.

Ідентифікують дані вуглеводні як всі ненасичені вуглеводні за допомогою Вr₂-води, розчину KMnO₄, а також фізичними методами.

 

Практична робота

Властивості алкінів і алкадієнів

Дослід 1. Добування ацетилену і доведення його ненасиченості (дослід проводити у витяжній шафі).

У пробірку помістити невеликий кусок кальцій карбіду (СаС₂), долити

35см³ води і негайно закрити корком із газовідвідною трубкою, кінець якої опустити спочатку в розчин KМnO₄, потім у бромну воду. Після цього кінець трубки підпалити. Спостерігати за забарвленням полум’я.

1. Що спостерігається в пробірках? Чому?

2. Написати рівняння реакцій одержання ацетилену та його реакції з розчином KМnO₄, бромною водою і горіння.

3. Яким полум’ям горить ацетилен і чому?

Дослід 2. Добування ацетиленідів металів.

Одержати ацетилен аналогічно першому досліду і кінець трубки

піднести до фільтрувальних паперів, один змочений аргентумдіаміно нітратом [Ag(NH₃)₂]NO_3, а другий купрумдіаміно хлоридом[Cu(NH₃)₂]Cl₂. Папірці обережно просушити. Що спостерігається?

Написати рівняння реакцій утворення ацетиленідів даних металів.

 

Дослід 3. Добування ацетальдегіду за реакцією Кучерова.

У пробірку внести дві ложечки жовтого меркурій (ІІ) оксиду, два кусочки кальцій карбіду (завбільшки з горошину), налити до повного об'єму пробірки розчину сульфатної кислоти і закрити пробкою з газовідвідною трубкою, кінець якої опустити в пробірку з фуксинсульфітною кислотою.

Реакція відбувається при кімнатній температурі і закінчується через 5-6 хв. Утворення ацетальдегіду виявити за запахом або за зміною забарвлення розчину фуксинсульфітної кислоти.

Описати перебіг досліду.

Яка роль Меркурій (ІІ) сульфату, що утворюється з оксиду та сульфатної кислоти?

Дослід 4. Визначення ненасиченості каучуків.

У суху пробірку внести 1 см³ розчину каучуку в бензині або гумового клею (під витяжкою!) і піпеткою, краплями доливати бромної води в бензині весь час струшуючи пробірку.

Що спостерігається?

Про що свідчить дана реакція?

Написати рівняння реакції взаємодії каучуку з бромною водою.

 

Дослід 5. Визначення каучуків за продуктами піролізу.

В пробірку внести 2 краплі розчину натурального каучуку і закрити її Г-подібною трубкою, кінець якої опустити в другу пробірку, вміщену у склянку з льодом. Пробірку з каучуком нагрівати доки не утвориться 2-3 см³ рідини. (реактив для визначення: 1 г п-диметиламінобензальдегіду + 0,01 г гідрохінону + 100 см³ спирту + 10 см³ етиленгліколю + 5 см³ конц. НСІ) Натуральний каучук забарвлює реактив в червоно-фіолетовий колір, бутадієн-стирольний – в зелений, бутадієн-нітрильний – в вишнево-червоний і хлорпреновий – в бузковий.

 

Дослід 6. Порівняльна характеристика різних каучуків.

Дано набори різних видів каучуків. Уважно розглянути їх. Звернути увагу на колір, консистенцію, еластичність та випробувати їх розчинність в органічних розчинниках. Результати спостережень оформити у вигляді таблиці.

Каучуки	Формула мономеру	Формула полімеру	Формула мономерної ланки	Фізичні властивості	Реакції ідентифікації з реактивом для визначення (див. дослід 5)

 

Дослід 7. Ситуаційна задача.

Дано кусочки бутадієнового, хлоропренового каучуків і гуми. Як за допомогою якісних реакцій розпізнати їх? Описати хід визначення і спостереження.

 

ЛІТЕРАТУРА

Основна:

1. Черних В.П., Зименковський Б.С., Гриценко І.С. Органічна хімія в 3-х кн.- Харків, 1993.

2. Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков. Биоорганическая химия. – Москва, -"Медицина", 1991.

3. Посібник до лабораторних та семінарських занять з органічної хімії. – Харків, 1991.

4. Українська Державна Фармакопея. К., 2001.

5. Ахметов Н.С. Общая неорганическая химия; Учебное пособие для студентов хим.-тех. Спец. Вузов.,М.: Высш. шк., 1988г.

6. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Т.1. Качественный анализ. М.: Высшая школа, 1986 г.

7. Алексеев В.Н. Курс качественного химического полумикроанализа, М., 1973 г.

8. В.І. Кабачний, Л.К. Осіненко, А.Д. Грицак та ін. Фізична і колоїдна хімія, -Х., 1999р.

Додаткова:

1. А.В. Домбровський, В.М. Найдан. Органічна хімія.- К.: Вища школа, 1992.

2. О.В. Стеценко, Р.П. Виноградова. Біоорганічна хімія. Навчальний посібник.-К.: Вища школа, 1992.

3. Б.Н. Степаненко. Курс органической химии.-К., 1989.

4. В.М. Найдан. Органічна хімія. Малий лабораторний практикум.-К., 1994.

5. М.Н. Стромберг. Курс физической химии.-М.: Высш. шк, 1993.

6. Пономарьов В.Д. Аналитическая химия. Ч.1. Качественный анализ.-М.,1982 г.

7. Тагер В.М. Физикохимия полимеров. – М., 1980.

 

Методичні вказівки для студентів до практичних занять.

ЗАНЯТТЯ № 8