Материал: Лидин Р. А., Молочко В. А. Химия для абитуриентов. От средней школы к вузу
меда(11): |
' Н -'1<- |
• - |
• ^ |
’ |
V - |
- : |
- |
|||
|
|
лгг |
.ч нянь** ^.л;.л:лг |
|
|
;•*,>- т ,. |
|
|||
а) СН3СН2О Н -^ -;С Н 3СНО |
|
|
|
|
|
|
||||
•* этанол |
, |
4- |
этаналь |
|
Г'., ^Г_ |
о, |
, |
|
||
|
|
|
*- г с. |
|
|
|
|
|||
б) СН3СН2О Н |
КМпОд |
' |
КМпОд |
|
' |
^ |
|
|||
|
и |
[СН3СНО] |
|
|
СН3СООН |
|
||||
этанол^ |
|
** |
|
|
|
%''-т |
|
уксусная |
|
|
' ‘ |
|
|
|
|
/;;*ислота: |
|
||||
Ацетальдегид в промышленности .подучают ;по реакции -Кучерова (см, разд. 24).
Карбоновые кислоты—это производные углеводородов, содержащие функциональную группу —СООН (карбоксил).
Названия некоторых распространенных карбоновых кис- -
лот: |
^ |
!Ь аУ' *’~1 ■< |
|
‘ У~ |
|
» |
||
«.у‘. |
|
|
||||||
Формула кислоты |
Систематическое' , . |
Традиционное |
|
|
||||
|
|
название* **" |
|
" |
г |
название ’4' |
|
|
НСООН |
” |
метаДовая |
, |
; |
' |
муравьинак |
. |
, |
СН3СООН |
этановая . , |
. ^ |
, уксусная |
|||||
С2Н5СООН |
|
-л./ пропановая |
, |
^ |
|
пропионовая |
|
_ |
С3Н7СООН |
|
бутановая |
|
с .......... масляная, ^ |
|
|||
С4Н9СООН |
|
пентановая |
|
|
|
^валериановая |
|
|
С6Н5СООН |
|
’ бензолкарбоновая |
бензойная |
|
|
|||
• СООН—СООН |
этандиовйя |
|
|
|
. щавелевая |
|
|
|
Простейшие |
карбоновые кислоты |
растворимы |
в |
воде |
||||
и обратимо диссоциируют в водном растворе ^образовани
ем катионов водорода: |
. ^ |
^ г . |
,ч>( |
|
|
СН3СООН <=± |
Н* + СН3СОО-. |
1 |
- |
||
Атом водорода карбоксильной группы можно заместить |
|||||
на металл: , - |
|
|
; |
> |
' |
а) 2СН3СООН + М§ = М^СНзСОО^ + Н2| , |
, г . |
|
|||
уксусная |
, , |
ацетат . |
|
||
кислота |
' . |
магния |
~ |
Ч_, |
|
б) 2СН3СН2СООН + Са(ОН)2 = Са(СН3СН2СОО)2 + 2Н20 , !
пропионовая |
пропионат |
|
|
кислота |
кальция |
|
|
в) 2СН3СООН +Иа2СОз = 2КаСН3СОО + С 0 2 |
+ Н20 . |
||
, уксусная |
ацетат |
, ,. |
, |
кислота |
натрия |
|
|
Важное практическое значение имеет взаимодействие кар |
|||
боновых кислот со спиртами, цапример: . |
|
||
СН3СООН + СН3ОН |
СН3СООСН3 + Н2о : |
|
|
|
& 0 |
|
|
ПОМ |
I / . |
.. |
. |
, . |
О 1; |
* |
.-■ |
|
0 |
ОМ |
.2?"-) |
----- |
|
||
с н 3-к |
: ^ - - - 1 - ^ |
о - |
с н з ч ==ь с н !Г- с ^ |
8 - |
+ н2о . |
||
|
|
|
|
ОСНз |
|
|
|
|
Ч'—, ‘ ,- |
|
4 |
|
|
|
|
В реакции /этерификации кислота всегда отдает группу ОН, а спирт-атом Н (образуется вода). Реакция этерификации
обратима- ^она 'лу^Шё 'протекает в кислотной среде (при рН < 7). Обратная реакция^(гидролиз) идет "лучше поэтов в щелочной среде (рН > 7):
К—С{0)—ОН + Н-^ОК' |
С(6)—ОК' + н2о. |
||
«*> *' |
' |
рН > 7 |
- |
. |
этерификации-называют |
сложными |
|
Продукты |
реакции |
||
их'Общая формула ВСООКг.; . Названия распространенных сложных эфиров:
Формула |
-Систематическое4' ■' |
Традиционное |
|
/ I1название («ат»)с ■- |
название |
СН3СООС2Н5 |
этилацетат 1 . |
уксусноэтиловый эфир |
С2Н5СООСН3 |
метилпропионат |
пропионовометиловый |
С6Н5СООС2Н5 |
этилбензоат |
эфир |
бензойноэтиловый эфир |
||
нсоосбн5 |
фенилформиат ; |
|
Сложные эфиры трехатомного спиртаглицерина и выс ших карбоновых кислот (в общем виде КСООН, где К - это С17Н35, С15Н31 и др.) носят название жиров, например;
сн2оГн |
но]с^ |
; |
сн,—о -с ^ |
|||
|
и--------- л |
_ |
2 |
\ Й |
||
|
_ ;________ ;_ |
у |
сн—о—с ^ ° + зн2о |
|||
С Н |
0 [ Н . Л | 0 ] С < |
|
||||
| |
г --------- , |
о |
|
■>н |
||
СН, |
- ° - < |
|||||
С Н ,0 1 Н |
Н 0 1 С ^ |
я |
||||
г |
и--------- 1 |
|
||||
глицерин |
кислота |
|
жир |
|||
Мы рассмотрели следующие классы органических соеди нений: углеводороды, галогенопроизводные углеводородов, спирты, альдегиды, кислоты, простые и сложш>1ё; эфиры. Химические свойства этих классов наглядно показывают, что. между классами органических веществ имеется, взаимо-
221
связь:.. ,, |
. |
Углеводород-этан С2Н6■-
I •
Галогенопроизводное-бромэтан 0 2Н5Вг
Спиртэтанол С2Н5ОН
I I * Простой эфирдиэтиловый эфир (С2Н5)20
/ / ° |
|
Альдегид-этаналь СН3—С< . |
. |
. Н |
|
1 |
|
Кислота-уксусная кислота СН3—С \ |
|
х ОН |
|
1
Сложный эфирэтилацетат СН3—С \ Х ОС2Н5
При переходе от углеводородов к кислотам по ряду
С2Н6 —* С2Н5ОН —> СН3СНО |
СН^СООН |
в этих веществах увеличивается содержание кислорода. При нято говорить, что углеводороды последовательно окисля ются в спирты, альдегиды и кислоты. Очевидно, что конеч ным продуктом окисления всех органических соединений будет диоксид углерода С 02, содержащий углерод в высшей для него степени окисления (-НУ). Например, для щавелевой кислоты в водном растворе:
полуреакция Н2С20 4 —2е~ = 2СОг + 2Н+. окисления
Аналогично этиловый спирт можно окислить до уксусного альдегида:
полуреакция С2Н5ОН —2е~ = СН3СНО + 2Н+. окисления
Сами углеводороды можно получить из неорганических веществ, например .С + Н2 = СН4.
Таким образом, в природе существует взаимосвязь между неорганическими и органическими веществами.
Упражнения
26.1.Составьте схему получения этилацетата, используя"только неорганические реагенты. Приведите уравнения реакций.
26.2.Приведите общие формулы альдегидов, кетонов и кислот. Объясните, какой тип гибридизации у атомных орбиталей углерода карбонильной и карбоксильной групп.
26.3.Приведите структурные формулы изомеров состава
222
С3Н60, содержащих карбонильную группу. Первое из них дает реакцию «серебряного зеркала». Оба соединения восстанавливаются до соответствующих спиртов, при дегидратации которых,образуется один и тот же алкен. Составьте уравнения всех указанных реакций.
26.4. Изобразите полные структурные' формулы муравьиной, уксусной, пропионовой и бензойной кислот. Назовите эти кислоты по систематической номенклатуре. Приведите .уравнения электроли тической диссоциации этих кислот в водном растворе. Получите бензоаг кальция тремя способами.
26.5.Составьте схемы получения уксусного альдегида: а) из ацетилена, б) из этана. Приведите уравнения реакций и назовите все органические вещества.
26.6.Составьте структурные формулы следующих веществ:
а) глицериновый эфир масляной кислоты; б) пропиловый эфир пропионовой кислоты; в) натриевая солк стеариновой кислоты С17Н35СООН, г) кальциевая соль щавелевой кислоты; д) метилэтилкетон; е) трифторуксусная кислота.
26.7. Определите, какие из указанньрс ниже веществ будут реа гировать: а) с натрием; б) с гидроксидом натрия:
С3Н7.СНО, С3Н7СООН* С6Н5ОН, С5Н1ьОН, >2,2-диметидпррпан,
СН3СНОНСН2СНО, (С6Н4ОН)СН?СН2ОН. |
- |
Составьте уравнения всех возможных* реакций.?'' - .. ; |
26.8.Составьте схему получения бензойной кислоты из гептана. Приведите уравнения реакций с указанием условий-их протекания.
26.9.Составьте уравнения,реакций,, представленных-следующи
ми,схемами: , , . ■.,(, |
,<0 \ |
% |
|
<ггч |
|
||
С12 |
КарН |
|
Н2304, 180°С |
>... |
Вг2 |
‘ |
|
а)‘ пропан ——►... |
>.'.. — —— |
■' |
►... |
||||
«21ЧабН ^ • |
Сй(ОН)2’ |
; >м - |
. |
л |
' . |
||
Вг2 |
КаОН |
Си, 300°С |
- КаН803 |
, . , , |
|||
б) этан ►... |
------- ►... |
------------ ►... ----------- ►... |
|||||
Назовитевсе. органические вещества по систематической, номенкла туре. *4 ‘ *
26.10. Укажите, с помощью каких реакций можно различить пропионовую кислоту и метиловый эфир уксусной кислоты. Со ставьте уравнения реакций.
26.11. Составьте уравнения следующих реакций: а) гидролиз цропилового,эфира бензойной кислоты; б) получение4пропионата кальция; Г- . ^ в) полное сгорание пропилового спирта в кислороде;
г) этерифйкация уксусной кислоты с помощью З-метилбутанола-1; д) полимеризация метилового эфира, производного от кислоты СН2=С(СН3)СООН, по месту двойной связи.
26.12. Из веществ, формулы которых приведены ниже, выведите формульг-отвейающих им углеводородов. Распределите углеводоро ды по гомологическим рядам и назовите их:
СН3СН2ОН, сн2=снсоон, СН=ССН2ОН, |
, |
сн3сн(сн3)сн2соон, сн3сн2сно, |
СН3СВг=СНСН2СН2СН2Вг, СН3С(=СН2)СН2СНО,
223
СН3ОН, СН3С=ССН2СНО, СН3СН(СН3)СООН, СН3СН2СНВгСН2СН3, СН3СН2С^ССНС1СН3, СН2=СНСН2СН2ОН, СН=ССН2СООН
26.13.Альдегид акролеин является продуктом окисления аллиловего спирта СН2=СНСН2ОН. При окислении акролеина образу ется акриловая кислота. Добавление пропанола переводит кислоту
всложный эфир. Составьте уравнения реакций.
26.14.Предложите схему получения этилацетата из этилена. Составьте уравнения реакций веществ в структурной форме.
26.15.Предложите схему получения этилацетата из ацетилена.
Уравнения реакций представьте в структурном виде. |
*• |
27. УГЛЕВОДЫ. НИТРОСОЕДИНЕНИЯ. АМИНЫ. АМИНОКИСЛОТЫ
Углеводы. Классификация углеводов. Глюкоза, ее строение и свойства. Фруктоза как изомер глюкозы. Сахароза и ее гидролиз. Крахмал и целлюлоза. Их строение и свойства. Применение углево дов.
Нитросоединения. Нитробензол, его получение и свойства. Амины. Классификация и номенклатура. Строение аминов и их
свойства. Ароматические амины. Анилин, его получение и примене ние.
Аминокислоты, их строение, свойства и значение. Белки как высокомолекулярные природные соединения. Строение белков и их свойства. Проблема химического синтеза белков. _ -
Углеводы (сахара) - важнейшие природные соединения, состоящие из углерода, водорода й кислорода. Углеводы подразделяют на- моносахариды^и полисахариды. Мойосахариды не подвергаются гидролизу, а полисахариды при кипя чении с разбавленными растворами кислот расщепляются до моносахаридов.
Углеводы относятся к полифункциональным соединени ям. В молекуле моносахарида имеются функциональные группы разных типов: группы ОН (спиртовая функция) и группы СО (альдегидная или кетонная функция). Поэтому различают альдегидоспирты. (спиртоалъдёгиды, альдозы) и кетоспирты {спиртокетоны, кетозы).
Важнейший представитель альдоз-это глюкоза:
|
Н |
Н |
ОН Н |
~ |
|
|
1 1 . 1 1 |
|
^ О ' |
||
СН2—С—С—С—С—С \ |
|||||
I |
^1 |
I |
I |
I |
|
он |
он он н |
он |
|
||
224