О~бщ хи~мия курс химии представляющий собой совокуп
Работа добавлена на сайт samzan.net:
1) О́бщ. хи́мия - курс химии, представляющий собой совокуп. ряда разделов (не) органической, физ-кой, аналитической химии, а также др. направлений химической науки. Основами курса общ. химии явл. учение о строении атома и период-кий зак. Менделеева. Предмет химии- хим-кие элементы и их соединения, а также закономерности, кот. подчиняются различные хим-ие р-ии. Задачи химии- изучение свойств вещ-тв, превращений и получение новых вещ-тв. Роль курса в формировании научного мировоззрения:практические достижения химии стали одним из важнейших моментов научно-технич. революции, а масштабы производственно- технической деятельности людей стали весьма ощутимыми по своим воздействиям на природу и общ-во.
2) Периодический закон Менделеева (открыт Д.И. Менделеевым в 1869г.)- « св-ва простых тел, а также формы и св-ва соединений элементов, а потому и св-ва образуемых ими простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса». Периодическая система хим-их элементов – классиф-ия хим-их элементов, устанавливающая зависимость различных св-в элементов от заряда атомного ядра. В своей табл. Менделеев расположил хим-ие элементы по рядам в порядке возрастания их атомной массы, подобрав длину рядов т.о., чтобы хим-ие элементы в одной колонке имели похожие св-ва. Период-ая с-ма позволяет без спец-ых исследований узнать о св-ах элемента только на основании известных св-в соседних по группе или периоду элементов. Физ-ие и хим-ие св-ва( агрегатное состояние, твердость, цвет, валентность, ионизация, стабильность, металличность или неметалличность и др.).
3) Атом- наим. хим-ки неделимая часть хим-го эл-та, явл-ся носителем его св-в. Атом сост. из атомного ядра и окруж-го его электр-го облака. Ядро атома сост. из полож-но заряж-ых протонов и незаряж-ых нейтронов, а окруж-щее его облако сост. из отриц-но заряж-ых эл-нов. Если число протонов в ядре совпадает с числом эл-нов, то атом в целом оказ-ся электр-ки нейтральным. В противном случае он облад. некот. положит-ым или отриц-ым зарядом и наз. ионом. При хим-их р-ях ядра атомов остаются без измен., измен-ся лишь строение электр-ных оболочек вследств. перераспредел. эл-нов между атомами. Способностью атомов отдавать или присоед-ть эл-ны определ-ся его хим-ие св-ва. Сост. каждого эл-на в атоме обычно описыв. с помощью 4-х квантовых чисел: главного (n), орбитального (l), магнитного (m) и спинового (s). Первые 3 хар-ют движ. эл-на в простр-ве, а 4-ое – вокруг собств. оси. Электр-ая оболочка атома- обл. простр-ва вероятного местонах-ния эл-нов, характер-ся одинак-м знач. гл-го квантового числа n и ,как следствие, располаг-ся на близких энергет-их уровнях. Каждая электр. оболочка может иметь определ. максим. число эл-нов. Электр. оболочка образ-на эл-ми, заряд у кот. отриц-ый. Число эл-нов равно числу протонов, поэтому заряд атома в целом равен 0.
4) Заполнение электронами уровней , подуровней и орбиталей в элект-ой оболочке атома определяет след-е закономер-и: 1) принцип min энергии, в устойчивом состоянии электрон находиться на наиб. низких энергетич-х уровнях и подуровнях в устойчивом сост-и. Это означ. что кажд. нов-й электрон в атоме попадает на самый низкий по энергии свободный подуровень. 2) правило Клечковского (n+l). Энергия атома возрас-т с увелич-м суммы (n+l). При значении такой суммы для 2-х орбиталей больше энергия той, у кот. больше главн. квантовое число. 3) принцип Пауш. В атоме не может быть 2-х элект-в с одинако-ми значениями всех 4-х квант-х чисел. Кажд. орбиталь это энергетическое состояние, кот. хар-ся значен-ми 3-х квант-х чисел (l, n, me) и эти числа определяют размер. Форму орбитали в пространстве. 4) Правило Хунда. При формир. электр. подуровня max число своюодных орбиталей электроны заполняют, чтобы число неспареных электр-в было больше. Поряд. номер элемента в ПС показывает заряд ядра его атома и число электр-в в втоме. Порядк. номер соответств-т числу энергетич. уровней.
5) Хим-я связь – совокпу. Взаимодейст-х между атомами приводящие к образованию устойчивых стр-р (малекул, ионов и т.д.). в нач. 19в. возникла теория хим. связи. 1 теор.: Бертали - гравитационное взаимодействие между атомами (в силу притяжения). 2 теор.: Берцелиус выдвинул электро-хим. связи, согласно кот. атомы состоят из 2-х полесов (+ и -), причем преобл-т какой-н. из полюсов. Разнозаряж. атомы притяг. др. к др. и образ-т хим. связь. 3 теор.: Коссель предложил что при взаимодейст. 2-х атомов, 1 из кот. отдает электрон, а др. принимает, при этом 1-й атом превращ-ся в положит. заряж-й ион, а 2-й отрицат. заряж-й. Взаимодейств. Этих ионов приводит к тому, что между атомами образуется устойчивая связь. Квантово-мех. теор. хим. связи. Сущ-т 2 сп. описания хим. связи: 1) метод валентноя связи – в основе лежат положения о том, что любая ковалентная хим. связь возник-т в результате взаимод-ия 2-х электронов с противоп-но напрвл-ых спинами. Причем, изнач. Эти электроны принадлежвли различ. Атомам. А образ-ся электрон. пара обоим атомам. 2) метод малекулярной орбитали – молекулы рассм-ся как единое целое, а электроны – принадлеж-ие всей молекуле в целом. Состояние электроно описывается молекулярными орбиталями..
6) Хим-ая связь между атомами имеет электростатич. природу. Под хим-ой связью поним. электрич-ие силы притяж., удержив. частицы друг около друга. Частицы, кот. приним. участие в образов-ии хим-их связей, могут быть атомами, мол-ми или ионами. Ионная связь – прочная хим-ая связь, образ. между атомами с большой разн-ю электроотриц-тей, при кот. общая электр. пара переходит к атому с большей электроотриц-ю. Ковалентная связь – хим-ая связь, образов. перекрытием пары валентных электр. облаков. Обеспечив. связь электр. облака (электроны) наз. общей электр. парой. Донорно-акцепторный механизм – хим. связь между 2-мя атомами или гр. атомов, осуществл. за счет неподел. пары эл-нов 1-го атома (донора) и своб. орбитали др-го атома (акцептора). Водородная связь – разновидность донорно-акцепторной связи, взаимод. между атомами Н, ковалентно связ. с атомом А гр. А-Н мол-лы RA-H и электроотриц-ым атомом В др. молекулы ВR‘.
7) Хим. в-во – любая совокуп. Атомов и молекул, хар-р этих связей и взаимное расположение атомов в пространстве. Хим. в-ва бывает: простые и сложные. Все в-ва облад. хим.-физич. св-ми (агригатным сост-м, t кипения, t плавления и др.). Хим. св-во в-ва – это способность вступать во взаимодействия с др. в-ми или претерпивать иные изменения приводящие к образов-ю новых в-в с иным составм, строением и св-ми. Явление при кот. из одних в-в образ-ся др. назыв. хим. реакцией. Типы хим. р-ий: – р-ии соед. (синтеза) это р-ии, в кот. из 2-х или неск. более простых вещ-в получ. 1 более сложное вещ-во; – р-ии разложения- процессы, в кот. из 1 более сложного в-ва образ. неск. более простых в-в; – реакции замещения- простое вещ-во взаимод. с хим. соед., причём атомы некот. элемента в хим. соед. замещаются атомами простого в-ва;-реакции ионного обмена- катион 1 из реагир-х вещ-в соед. с анионом др. вещ-ва, в результате чего и образ. продукты р-ии.
8) Классиф. Хим. р-ий: 1) Экзотермические - протекают с выделением энергии, Эндотермические - протекают с поглощением энергии ; 2) По агрегатному сост. реагирующих в-в: Гетерогенные – исх-ые в-ва и продукты р-ии нах-ся в разн. агрегатных сост-ях, Гомогенные – исх-ые в-ва и продукты р-ии нах-ся в 1 агрегатном сост.; 3) По наличию катализатора: Каталитические, Некаталитические; 4) По направлению: Необратимые - протекают в данных условиях только в одном направлении, Обратимые - протекают в данных условиях одновременно в двух противоположных направлениях; 5) По изменению степени окисления атомов элементов: Окислительно-восстановительные - реакции, идущие с изменением степени окисления, Неокислительно-восстановительные - реакции, идущие без изменения степени окисления.
9) РАСТВОРЫ- гомогенные системы, сост. из 2-х или более компон-в, состав кот. в определ. пределах может непрер. измен-ся. Процесс раств-ия: раств-е в-в явл. следств. взаимод. частиц раств-го вещ-ва и раств-ля. В нач. момент времени раств-ие идет с большой скоростью, но по мере увелич. кол-ва раств-го вещ-ва возраст. скорость обратного процесса – кристалл-ции. Кристал-ей наз. выдел. вещ-ва из р-ра и его осаждение. В какой-то момент скорости раств-ия и осаждения сравняются и наступит сост. динам-го равновесия. Состав р-ров: раст-р сост. по меньшей мере из 2 в-в, 1 из кот. счит-ся раств-лем, а др. – раствор-ым в-ом. Раств-лем счит. компонент, агрег. сост. кот. такое же, как и агрег. сост. р-ра;
10) Способы кол-го выраж. состава р-ров: 1) массовая доля (процентная конц-ия) показ., сколько грамм. раств-го в-ва содержится в 100 грам. р-ра: *100%; 2) . Молярная конц-ция показ., сколько моль раствор-го в-ва содержится в 1 литре (т.е. 1 дм3) р-ра: ;
11) ХИМ. РАВНОВЕСИЕ – сост. хим. системы, при кот. возможны р-ии, идущие с равными скорост-ми в противоп. направл-х. При хим. равновесии конц. реагентов, темп. и др. параметры с-мы не измен. со временем. Необратимые и обратимые р-ии: Если слить р-ры кислоты и щелочи, образуется соль и вода, напр, HCl + NaOH = NaCl + H2O, раствор имеет нейтральную р-ию и в нем не остается даже следов соляной кислоты и гидроксида натрия. Если провести реакцию в растворе между образовавшимися в-ми – хлоридом натрия и водой, то никаких изменений не обнаружится. В таких случаях говорят, что р-ия кислоты со щелочью необратима, т.е. обратная реакция не идет. Практически необратимы при комнат. темпер. очень многие р-ии, например, H2 + Cl2 = 2HCl, 2H2 + O2 = 2H2O и др. Многие р-ии обратимы уже в обычных условиях, это означает, что в заметной степени протекает обратная р-ия. Напр, если попытаться нейтр-ть щелочью водн. р-р очень слабой хлорноватистой кислоты, то окажется, что р-ия нейтрализации до конца не идет и раствор имеет сильнощелочную среду. Это означает, что реакция HClO + NaOH NaClO + H2O обратима, т.е. продукты этой р-ии, реагируя друг с другом, частично переходят в исх. соед. В результате р-р имеет щелочную р-ию. Обратима р-ия образования сложных эфиров (обратная р-ия наз. омылением): RCOOH + R'OH RCOOR' + H2O.
12) Сост. хим. равнов-я сохран-ся только до тех пор, пока остаются неизмен. условия равнов-я, т.е. конц-ии реагир-х вещ-в и темпер., а для р-ий с участием газов – давление. Влияние, кот. оказ. эти факторы на хим-ую р-ию, подчиняются закономерности, кот. была высказана в общем виде в 1884г. франц. ученым Ле-Шателье. Принцип: Если на систему, наход-ся в равнов-ии, производится какое- либо воздействие, то в с-ме возникают процессы, идущие в направлении, препятствующем этому воздействию. Т.е если изменить 1 из условий, при кот. с-ма нах-ся в сост. хим. равновесия, напр, концентрацию, темпер. или давление, то равновесие смещ. в сторону той р-ии, кот. противод-ет произведенному изменению. Увелич. конц-ии 1-го из участвующих в р-ии в-в вызывает в с-ме процесс, ведущий к уменьш. конц-ии этого в-ва.
13) Хим-ая кинетика- раздел физ-ой химии, изуч. закономерности протекания хим-их р-ий во времени, зависим. этих закономерностей от внешних условий, а также механизмы хим-их превращений. Важным понятием хим-ой кинетики явл. скорость хим-ой р-ии. Эта величина определяет, как измен. конц-ия компонентов р-ии с течением времени. Скорость хим-ой р-ии – величина всегда положительная, поэтому если она определ-ся по исходному вещ-ву (концентр-ия кот-го убывает в процессе р-ии), то полученное значение домножается на -1. Константа скорости р-ии (удельная скорость р-ии) – коэффиц-т пропорциональности в кинетич. уравнениях. Физ-ий смысл константы скорости р-ии k следует из ур-ия закона действующих масс: k численно равна скорости р-ии при конц-ии каждого из реагир-х вещ-в равной 1моль/л.
14) Скорость хим. р-ции – изменение концентрации 1-го из реагирующих в-в в ед. вр.: V x.p = C/t, C (моль/л) – концентрация веществ, t(с) – время, V. x. p (моль/л) – скорость химической реакции. Факторы влияющие на скор. хим. р-ий:
15) Теор. электролитической диссоциации (Арениус). Согласно этой теор. сущ-т в-ва способные в растворах и распоавах распадаться на ионы, вследствие чего р-ры и расплавы этих в-в проводят эл. ток. Их назвали электролитами (являются кислты, основания, соли). При растворении электролиты распадают на положит-но заряженные ионы (катионы) и анионы. Под действием эл. тока катионы движуися к катоду (электрод). Анионы – к аноду (положит. заряж. электрод). Недостатки: не учитывается всей сложности явлений в р-рах, она рассматривала что ионы как свобод-е независим-е от малекул воды частица. В наст. вр. док-но, что при растворении электролитов в воде одноврем-о в процессе диссоциации происходит процесс гидротации. Исьтинные электролиты – в-ва, имеющие ионно-кристалическ. решетку. Истинными электр-ми явл. соли, а также гидроксиды щелочных металлов. Потенциальные элект-ы – в-ва, имеющие молек. стр-ру , однако их молекулы содержат сильно полярные ковалентные связи, а потому они облад-т постоян. диполями. к ним относ. Многие кислоты (HCl, H2SO4,HNO5).
16) Степенью диссоциации наз. отношение числа молекул, распавшихся в растворе на ионы, к общему числу молекул электролита в растворе: a=n’/n. Более точной характеристикой диссоциации электролита является константа диссоциации, которая от концентрации раствора не зависит. Выражение для константы диссоциации можно получить, если записать уравнение реакции диссоциации электролита АК в общем виде: A K A + K+. Поскольку диссоциация является обратимым равновесным процессом, то к этой реакции применим закон действующих масс, и можно определить константу равновесия как , где К — константа диссоциации, которая зависит от температуры и природы электролита и растворителя, но не зависит от концентрации электролита. Р-ии, в кот. происходит гетеролитический разрыв связей и образуются промежуточные частицы ионного типа, называются ионными р-ми. Такие р-ии хар-ны для соединений с полярными связями (C-O, C-N, C-Cl) и связями с высокой поляризуемостью (C=C, C=C-C=C, C=O и т.п.), благодаря их склонности к гетеролитическому разрыву. Условия ионных реакций: невысокая температура; полярные растворители, способные к сольватации образующихся ионов. Действие света или радиоактивного излучения не влияет на скорость ионных реакций.
17) Ионное произвед. воды – произвед. конц-ий ионов Н+ и ионов ОН- в воде или в водн. р-рах, константа автопротолиза воды. Водор. показатель, рН – мера активности ( в очень разбавл-ых р-рах она эквивалентна конц-ии) ионов Н в р-ре, и кол-нно выраж-ая его кисл-ть, вычисл-ся как отриц-ый (взятый с обратным знаком) десятичный логарифм активности водород. ионов, выраж-ой в молях на литр: рН=-lg [H+]. Буферные р-ры – р-ры с определ. устойчивой конц-ей водор-ых ионов; смесь слабой к-ты и её соли (напр., СН3СООН и СН3СООNa) или слабого основания и его соли (напр., NH3 и NH4Cl). Величина рН буф-го р-ра мало измен. при добавл. небол. кол-тв свободн. сильной к-ты или щелочи, при разбавл. или концентрир-ии. Буф-ые р-ры широко использ. в разл. хим. исслед-ях. Буф-ые р-ры имеют большое знач. для протекания процесс-в в живых организмах. Напр., в крови постоянство водородного показателя рН поддерж-ся буф-ми смесями, сост-ми из карбонатов и фосфатов. Знач. рН буферного р-ра можно рассч. по формуле: рН=рК+ log [A-]/[HA], где рК-показатель константы диссоц-ии кислоты НА.
18) Гидролизом наз. обменная р-ия взаимод-ия соли с водой, привод-ая к смещению равновесия диссоц-ии воды и к изменению кислотности среды. Гидролизу могут подвергаться только те соли, ионы кот. способны связывать Н+ или ОН- ионы воды в малодиссоц-ые соед-ия, т.е. соли, образ-ые слабыми кислотами и (или) слабыми основаниями. Соли, образ-ые сильными кислотами и сильными основаниями, гидролизу не подвергаются. В результате идролиза солей образуется либо кислота (кислая соль) и основание, либо основание (основная соль) и кислота. Степень гидролиза зависит от хим-ой природы образующейся при гидролизе кислоты (основания) при прочих равных условиях. На гидролиз влияют природа соли, концентрация соли, температура, добавление кислоты, щелочи или др. солей. Пусть НА — кислота, МОН — основание, МА — образованная ими соль. Тогда ур-ние гидролиза будет иметь вид: МА+Н2О ↔ НА+МОН. Эт. равновесию отвечает константа: . Концентрация воды в разбавленных р-рах представляет собою практически постоянную величину.
19) Окисл-но-восстанов-ые р-ии – это встречно-параллельные хим-ие р-ии, протек. с измен-ем ст. окисления атомов, вход-их в состав реагир-их вещ-в, реализующихся путем перераспредел. электр-ов между атомом-окислит-ем и атомом-восстан-ем. Окисление – процесс отдачи эл-нов, с увелич. ст. окисления. При окисл-ии вещ-ва в результате отдачи электр-ов увелич. его ст. окисл-ия. Атомы окисл-го вещ-ва, наз- эл-ов. Восст-ием наз. процесс присоед. эл-ов атомом вещ-ва, при этом его ст. окисления понижается. При восст-ии атомы или ионы присоед. электроны. При этом происходит понижение ст. окисления эл-та. Окислитель – вещ-во, в состав кот. входят атомы, присоед-щие во время хим-ой р-ии эл-ны. В зависим. от поставленной задачи ( окисление в жидкой или в газообр-ой фазе, окисление на поверх-ти) в качестве окисл-ля могут быть использ-ны самые разн. вещ-ва. Восстановитель – вещ-во, в состав кот. входит окисл-ся элемент. Восст-ль окисл-ся в процессе окисления.
20) Типы окисл.-востанов. р-ций: 1) Межмол-ные – р-ии, в кот. окисл-еся и восст-еся атомы нах-ся в мол-ах разн. в-в, напр.:Н2S+Cl2=S+ 2HCl; 2) Внутримол-ные – р-ии, в кот. окисл-ся и восстан-ся атомы нах-ся в мол-ах 1-го и того же в-ва, напр.: NH4NO3=N2O+2H2O; 3) Диспропорционирование (самоокисл-е-самовосст-ие) – р-ии, в кот. атомы с промежут. ст. окисл-ия превращ-ся в смесь атомов с более выс-ой и более низк. ст. окисл-ия, напр.:Cl2+ H2O= HClO+HCl; 3) Репропорционирование (контрпропорц-ие) – р-ии,в кот. из 2-х разл. ст. окисл-я 1-го и того же эл-та получ-ся одна ст. окисл-я, напр.: NH4NO3=N2O+2H2O. Важн. окисл-ли. Галоген,; Кислород O2; Азотная кислота HNO3; Соли азотной к-ты (нитраты); Царская водка – смесь конц-нных азотной и соляной к-т, смеш-ых в соотн-ии 1:3 по объему. Эта смесь она раств-т даже золото и платина; Серная кислота H2SO4; Перманганат калия KMnO4. В зависим. от среды, в кот. протекает р-ия, он восст-тся до разных продуктов: в кислотной среде – до солей марганца (II), в нейтральной – до оксида марганца (IV) в гидратной форме MnO(OH)2, в щелочной – до марганат-иона MnO42–. Дихромат калия K2Cr2O7,. Важн. восст-ли. Относ. активные металлы, так. как щелочные и щелочно-земельные металлы, цинк, алюминий, железо и др.
21) Сущ-ют 2 осн-ых спос. ур-ия окисл-но-восстан-ых р-ий: метод электр-го баланса и метод полуреакций. Метод эл-го баланса рассм. измен. ст. окисл-я кажд. атома, измен-го свою валентность:4 Fe + 3 O2 = 2 Fe2O3,Fe = Fe3+ + 3e (× 4),O2 + 4e = 2 O2– (× 3). Этот мет., позвол-т ур-ть любую окисл-но-восст-ую р-ию. Метод полуреакций, уравн-ния окисл-но-восст-ых р-ий учит-ет те реальные частицы, кот. нах-ся в растворе. Для ур-ния окисл-но-восст-ных р-ий методом полуреакций следует придерж-ся определ. поcлед-ти действий. 1) опр-ть, какие эл-ты измен-т степ. окисл-я. 2) сделать запись сх-мы р-ии в ионно-мол-ном виде (сильные эл-ты при этом запис-ся в виде ионов, а слаб. эл-ты, неэл-ты, газы и осадки – в виде мол-л) и выяснить в составе каких реальных частиц участв-т в окисл-но-восст-ной р-ии атомы этих эл-тов; записать процесс превращ-ия исх-ых в-в в конечные продукты. 3) ур-ть, если это требуется, в лев. и прав. частях составляемого ур-ия число атомов, меняющих ст. окисл-я. 4) Ур-ть число атомов О и Н, используя водород- и кислородсодерж-ие частицы, имеющ-ся в водном р-ре. 5) Ур-ть суммы зарядов ионов в лев. и прав. частях ур-ий процессов окисл-я (восст-я), добавляя в ту или иную сторону треб-е число эл-нов. 6) Сост-ть ионно-мол-ное ур-ие окисл-но-восст-ной р-ии, уравняв число отданных и принятых эл-нов. 7) Записать ур-ие р-ии в мол-ном виде.
22) Предмет орган. химии: Орган. химией изначально наз. химия в-в, получ. из организмов растений и животных. Такие в-ва извесны с древности. Люди умели получать уксус из прокисшего вина, а эфирные масла из растений, выделять сахар из сахарного тростника. Химики раздел. все в-ва в зависим. от источника их получ-я на минеральные (неорган.), животные и растительные (орган-ие). Долгое время считалось, что для получ. орган-их в-в нужна особенная «жизненная сила», кот. действует только в жив. организмах, а химики способны лишь выделять орган-ие в-ва из продуктов жизнедеят-ти , но не могут синтез-ть их. Берцелиус ввел понятие орган. в-ва и орган. химия. Нем. ученый Ф. Вёлер в 1824 г. осуществил первый синтез орган. в-в - получил щавелевую к-ту путем взаимод.2 неорган. в-в – дициана и воды. Крупн-им событием в разв. орган. химии было создание в 1961 г. великим рус. ученым А.М. Бутлеровым теории хим. строения орган. соед-ий. Теория хим. строения объясн. многообр. орган. соед-ий. Оно обусл-но способн-ю 4-хвалентного углерода образ-ть углеродные цепи и кольца, соед-ся с атомами др. эл-тов и наличием изомерии хим. строения орган. соед-ий. Эта теория заложила научные основы орган. хим. и объясн. ее важн. закономерности. Осн. положения теории стр-ия сводятся к след-му: 1) в мол-ах атомы соед-ны друг с другом в определ. послед-ти в соотв-ии с их валентностью. Порядок связи атомов наз. хим. строением; 2) св-ва в-ва зависят не только от того, какие атомы и в каком кол-ве входят в состав его мол-лы, но и от того, в каком порядке они соед-ны между собой, т. е. от хим. строения мол-лы; 3) атомы или гр. атомов, образ-шие мол-лу, взаимно влияют друг на друга. В теории хим. строения большое внимание удел-ся взаимн-у влиянию атомов и гр. атомов в мол-ле. Хим. формулы, в кот. изобр. порядок соед-ния атомов в мол-ах, наз. структурными формулами или формулами строения. Знач. теории хим. строения А.М. Бутлерова:1) явл. важнейшей частью теорет-го фундамента орган. химии; 2) по значимости ее можно сопоставить с период-ой с-мой эл-тов Менделеева; 3) она дала возм-ть систематиз-ть огромный практич-ий материал; 4) дала возм-ть заранее предсказать сущ-ние новых в-в, а также указать пути их получ-ия. Теория хим. строения служит руковод-ей основой во всех исслед-ях по орган. химии.
23) Осн. правила наимен. соед-й по сис-ме ИЮПАК: 1. Находят самую длинную непрерывную цепь углеродных атомов в мол-ле. назв. соотв-щего углеводорода использ. как основу назв. соед-ия. 2. Атомам (иным, чем водород) и гр. вдоль этой цепи даются наим-ия, и эти наим-ия пишут перед назв-ем осн-го углеводорода. 3. Атомы углерода осн. углеводородной цепи нумеруют послед-но, начиная с конца, выбранного так, чтобы атомы углерода, несущие заместители, получили наиболее низкие номера. 4. Положения заместителей указ. числами перед назв-ми заместителей, обознач. порядковые номера атомов углерода, к кот. они присоед-ны. 5. Если есть неск. одинаковых гр., перед их назв. ставится приставка "ди", "три", "тетра", "пента", "гекса" и т.д., обознач-я число присутствующих гр. 6. Двойные углерод-углеродные связи указ. суффиксом "ен" ("диен", если их две, и т.п.), а тройные – суф-ом "ин" ("диин" для двух и т.д.); при использ-ии этих суф-ов окончание "ан" опускают. Положение кратных связей обозн. порядковыми номерами углеродных атомов, как это делается для заместителей. 7. Всё назв. пишется 1 словом. Классиф-ия орган. соед-ий. В зависим. от строения углеродных цепей среди орган.х соед-й выдел-ся след. 3 ряда: 1) соед-ия с открытой цепью атомов углерода. В зависим. от хар-ра связей между атомами углерода эти соед-я подраздел. на: а) насыщенные, кот. содержат в мол-лах только простые связи; б) ненасыщенные, в мол-лах кот. имеются двойные или тройные связи между атомами углерода; 2) соед-я с замкнутой цепью атомов углерода. Подраздел.: а) на соед-я аромат-го ряда. Они хар-тся наличием в мол-лах особой циклической групп-ки из 6 атомов углерода – бензольного аромат-го ряда. Эта групп-ка отлич-ся хар-ом связей между атомами углерода и придает содержащим ее соед-ям особые хим. св-ва, кот. наз. аромат-ми св-ми; б) алициклические соед-я. Они различ. по числу атомов углерода в цикле и в зависим. от хар-ра связей между этими атомами могут быть предельными и непредельными; 3) гетероциклические соед-ия. В молекулах этих соед-ий имеются циклы, кот. включают, кроме атомов углерода, также гетероатомы. В рядах ациклических и карбоциклических соед-ий простейшими явл. углеводороды.
24) Алканы, или парафины — алифат-ие предельные углевод-ды, в мол-ах кот.атомы углерода связ. между собой простой (одинарной) s-связью. Общ. формула:СnН2n+2, где n – число атомов углерода. В алканах имеются 2типа хим. связей: С–С и С–Н. Связь С–С является ковал-ой непол-ой. Связь С–Н – ковал-ая слабопол-ая, т.к. С и Н близки по электроотриц-ти (2.5 - для углерода и 2.1 - для водорода). Пространственное строение, т.е. взаимное распол. атомов мол-лы в пространстве, зависит от направл-ти атомных орбиталей (АО) этих атомов. В углевод-дах гл. роль играет простр-ная ориент-я атомных орбит. С, т.к. сферич-я 1s-АО атома Н лишена определ. направл-ти. Простр-ное распол. АО С в свою очередь зависит от типа его гибридизации. Насыщ-й атом С в алканах связан с 4-мя др. атомами. Следов., его сост-е соотв. sp3-гибридизации. Изомерия – явление сущ-ния соед-й, кот. имеют одинак. состав, но разн. строение. Такие соед-я наз. изом-ми. Различия в порядке соед-я атомов в мол-лах (т.е. в хим. строении) приводят к структ-й изомерии. Строение структ-ых изом-ов отраж-ся структ-ми ф-ми. В ряду алканов структ-ая изом-я проявл. при содерж. в цепи 4-х и более атомов С, т.е. нач. с бутана С4Н10. Если в мол-ах одинак. состава и одинак. хим. строения возм-но разл. взаимн. располож. атомов в простр-ве, то наблюд. пространств-я из-рия. По номенкл. ИЮПАК назв. предельных углевод-дов хар-ся суффиксом –ан. Гомолог-ие – гр. родств-ых орган. соед-ий, различ-ся на 1 или неск. метиленовых гр. —СН2—. Гр. —СН2— наз. гомолог-ой разностью.
25) Физ. св-ва алканов. В обычн. усл-ях первые 4 члена гомолог-го ряда алканов (С1 — С4) — газы. Нормальные алканы от пентана до гептадекана (C5 — C17) — жидкости, начин. с С18 и выше — тв. в-ва. По мере увелич. числа атомов С в цепи, возрастают темпер. кип. и плавл. алканов. При одинак. числе атомов С в мол-ле алканы с разветвл-м строением имеют более низк. темпер. кип-я, чем норм-ные алканы. Алканы практич. нераств-мы в воде, т.к. их мол-лы малополярны и не взаимод. с мол-ми воды, они хор. раств-ся в неполярных орган. раств-лях, т.к. бензол, тетрахлорметан и др. Жидкие алканы легко смешив. Др. с др. Хим. св-ва. В обычн. условиях алканы хим-ки инертны. Они устойчивы к действию многих реагентов: не взаимод. с концентрир-ми серной и азотной к-ми, с концентрир-ми и расплавл-ми щелочами, не окисл-ся сильными окисл-ми - KMnО4. Хим. устойчивость алканов объясн. выс. прочностью s-связей С-С и С-Н, а также их неполярностью. Синтетич-е методов получ. алканов:1. Получ. из ненасыщ-х углевод-в. Взаимод. алкенов или алкинов с Н ("гидрирование") происх. в присутствии метал-х катализ-в (Ni, Pd) при нагр-ии. 2. Получ. из солей карб-вых к-т. При сплавл-ии безводных солей карб-ых к-т с щелочами получ-ся алканы, содерж-е на 1 атом С меньше по сравн. с углер-ой цепью исх-ых карб-ых к-т. 4.Получ. метана. в электр. дуге, горящей в атмосфере Н, образ. значит. кол-во метана: С + 2Н2 → СН4.
26) Алке́ны (олефины, этиленовые углеводороды) — ациклические непредельные углевод-ды, содерж-е 1 двойную связь между атомами С, образ. гомолог-й ряд с общ. формулой CnH2n. Атомы С при двойной связи нах-ся в сост. sp² гибридизации, и имеют валентный угол 120°. Строение: Атомы С, между кот. есть 2-ная связь, нах-ся в сост. sp2-гибридизации. Это означает, что в гибридиз-и участвуют 1 s- и 2 р-орбитали, а одна р-орбиталь остается негибридиз-ой. Перекрывание гибридных орбиталей приводит к образ. а-связи, а за счет негибридизованных -орбиталей соседних молекулы этилена атомов углерода образ. 2-ая, п-связь. Двойная связь (0,132 нм) короче одинарной, а ее энергия больше, т. е. она явл. более прочной. Тем не менее наличие подвижной, легко поляризуемой связи приводит к тому, что алкены хим-ки более активны, чем алканы, и способны вступать в р-ии присоед-ия. Изомерия: Наряду с изом-й, связ-й со строением углеродного скелета и полож. двойной связи, в ряду алкенов имеет место геометр-кая или цис-транс-изомерия. Ее сущ-ние обусловлено отсутствием свободного вращения атомов, связ-х двойной связью:
|
CH3 |
|
|||||
|
/ |
|
\ |
|
/ |
|
\ |
цис-изомер Транс-изомер
27) Физ. св-ва алкенов : Низшие алкены (C2—C4) — газы при норм-ных условиях, средние (до C17) — жидкие, высшие явл. тв. в-ми. Все алкены нераств-мы в воде и хор. раств-тся в органич. раствор-лях. Хим. св-ва: 1.Присоед. галогенов CH2=CH-CH3+Cl2CH2Cl-CHCl-CH3 2.Присоед. водорода CH2=CH-CH3+Н2CH3-CH2-CH3 3.Присоед. галогенвод-дов CH2=CH-CH3+НClCH3-CHCl-CH3 . Присоед. протекает по правилу Марковникова( водород присоед-ся к наиб. гидрогенизир-му атому углерода) 4.Присоед. воды 5.Окисл-е перманганатом калия в нейтральной или слабощелочной среде . 6.Полимеризация алкенов Методы получения алкенов: Осн. Промышленным методом получ. алкенов явл. каталитический и высокотемпер-й крекинг углевод-дов нефти и природного газа. Для пр-ва низших алкенов использ. Также р-ию дегидратации соотв. спиртов. В лабораторной практике обычно применяют метод дегидратации спиртов в присутствии сильных минеральных кислот, дегидрогалогенирование и дегалогенирование соотв. галогенпроизводных; синтезы Гофмана, Чугаева, Виттига и Коупа.
28) Диены - это соед. с 2-мя двойными связями. Общ. формула алкадиенов - СnН2n-2, причем n>3. Назв. диенов образ. от назв. алканов с добавл-м в конце суф-са "диен". Строение: 2 двойные связи в алкадиенах могут нах-ся в разл. положениях относит-но друг друга. Если они распол-ны рядом, то такие связи наз.кумулированными (I), если же разделены 1 простой связью (II) — сопряженными или конъюгированными. Двойные связи, раздел-е 2 или неск. простыми, наз. изолированными или несопряженными (III): Н2С=С=СН2 (I);Н2С=СН—CН=СН2 (II); H2C=CH—CH2—CH2—CH=CH2 (III). Из этих 3 видов диеновых углевод-дов наиб. знач. имеют диены с сопряж-ми двойными связями. Номенклатура и изомерия. По системат-ой номенкл. диеновые углевод-ды наз. так же, как и этиленовые, но заменяют при этом суффикс -ен на -диен (2 двойные связи). Положение каждой двойной связи обозн. цифрой. Нумерацию производят т.о., чтобы сумма цифр, обознач. полож. двойных связей, была наим.:1 2 3 4 5: Н2С==СН—СН==СН—СН3 -пентадиен-1,3. В системат-ой номенкл. сохр-ся такие назв., как аллен (пропадиен-1,2), дивинил (бутадиен-1,3), изопрен (2-метилбутадиен—1,3). Изомерия диенов зависит от разл. полож. двойных связей в углеродной цепи и от строения углеродного скелета: Н2С==С—СН==СН2 Н3С—С==С==СН2.
29) Физ. св-ва. Бутадиен-1,3 — легко сжижающийся газ с неприятным запахом. Изопрен — жидкость с tкип 34 °С. Получение. Осн. промышленный способ получения диенов — дегидрирование алканов. Бутадиен-1,3 (дивинил) получают из бутана: СН3-СН2-СН2-СН3→СН2= СН-СН=СН2+2Н2, а изопрен (2-метилбутадиен-1,3) — из 2-метилбутана: СН3-СН(СН3)-СН2-СН3→СН2=С(СН3)-СН=СН2+2Н2 Бутадиен-1,3 можно также получать по реакции Лебедева путем одновременного дегидрирования и дегидратации этанола: 2С2Н5ОН→СН2=СН-СН=СН2+Н2+2Н2О. Хим. св-ва. Диены, содерж. в мол-ле несопряж-ые (изолир-ые) двойные связи, ведут себя как обычн. алкены. В то же время диены с сопряж-ми двойными связями облад. высокой реакц-ой способностью и отлич. рядом особенностей. Однако для тех и других хар-ны прежде всего р-ии присоед-ния. Р-ии присоед-ия. Присоед-ие водорода (гидрирование), галогенов (галогенирование), галогенводородов (гидрогалогенирование) может протекать не только по месту 1 или 2 отдельных двойных связей (1,2-присоед-ие), но и к крайним углеродным атомам (1,4-присоед-ие). МЕЗОМЕРНЫЙ ЭФФЕКТ (эф. сопряж-я, резонансный эф.)- вид взаим. влияния атомов в молекуле или ионе, заключ-ся в статич. поляризации сопряж-й с-мы связей. Получение диенов: Из диеновых углевод-дов особое знач. имеют дивинил (бута-диен-1,3) и изопрен (2-метилбутадиен-1,3). 1. Осн. промыш-ым способом получ. дивинила и изопрена явл.дегидрирование соотв-их бутан-бутиленовых или изопентанамиленовых смесей над катализ-м (Сr2O3): Исх-ые в-ва (сырье) выдел. из продуктов нефтепереработки или попутных газов. 2. Впервые дивинил был получен по методу С.В.Лебедева (1874—1934) из этилового спирта. Затем этот метод был положен в основу промышленного синтеза (1932). В качестве катализатора были предложены оксиды алюминия и цинка, способствующие одновременной дегидратации (отщеплению воды) и дегидрированию (отщеплению водорода): 2С2Н5ОН→Н2С=СН-СН=СН2+2Н2О+Н2
30) Арены или ароматические углеводороды – это соединения, молекулы которых содержат устойчивые циклические группы атомов (бензольные ядра) с замкнутой системой сопряженных связей. Ароматическими соед. обычно наз. карбоцикл-ие соед., в молекулах кот. имеется особая цикл-ая групп-ка из 6 углеродных атомов – бензольное ядро. Прост. в-ом, содерж. такую групп-ку, явл. углевод-д бензол; все остальные аромат-ие соед. этого типа рассм. как производные бензола. . Изомерия: Теория строения допускает сущ-ние только 1 соед. с формулой бензола (C6H6) а также только 1 ближ-го гомолога – толуола (C7H8). Однако послед. гомологи могут уже сущ-ть в виде неск. изомеров. Изомерия обусловлена изомерией углеродного скелета имеющихся радикалов и их взаим.полож. в бензольном кольце. Положение 2 заместит. Указ. с помощью приставок: орто- (о-), если они находятся у соседних углеродных атомов (положение 1, 2-), мета- (м-) для разделенных одним атомом углерода (1, 3-) и пара- (п-) для находящихся напротив друг друга (1, 4-). Номенклатура :Для аренов широко использ. тривиальные назв. (толуол, ксилол, кумол, нафталин, антрацен, фенентрен, пирен, перилен и т.д.). Систем-кие назв. строят из назв. радикала (приставка) и основы, соотв-щей родительскому углевод-ду (корень).
31) Физ. св-ва аренов: Бензол и его ближ-шие гомологи – бесцв. жидкости со специф-им запахом. Аромат. углеводороды легче воды и в ней не раств-ся, однако легко раств-ся в орган. раств-лях – спирте, эфире, ацетоне. Хим. св-ва: Бензольное ядро облад. высокой прочностью, чем и объясняется склонность ароматических углеводородов к реакциям замещения. В отличие от алканов, кот. также склонны к р-ям замещения, аромат. Углевод-ды хар-ся большой подвижностью атомов водорода в ядре, поэтому р-ии галогенирования, нитрования, сульфирования и др. протекают в значит. более мягких условиях, чем у алканов. 2. Дегидрирование циклоалканов. Р-ия происх. при пропускании паров циклогексана и его гомологов над нагретой платиной: . 3. Получение бензола тримеризацией ацетилена. 4. Сплавление солей ароматических кислот со щелочью.
32) Спиртами наз. соед., содерж. 1 или неск. гидрокс-ых групп, связ. с углевод-ным радикалом. В зависим. от хар-ра углевод-го радикала спирты дел. на алифатич-ие, алициклич-ие и аромат-кие, причем у последних гидрокс. гр. не связана с атомом углерода бенз-го кольца. В зависим. от числа гидрокс-х групп спирты подразд. на одно-, двух- и трехатомные. 2-атомные спирты часто наз. гликолями. Спирты, содерж. неск. групп —ОН, объед. общим назв. многоатомные спирты. Структ-я изомерия предельных спиртов определ. строением углеродной цепи и полож. гидрокс. гр. в цепи. Изомерия 2 и 3-атомных спиртов, определ. взаимным располож. гидрокс. гр. По систем. номенкл.назв. спиртов образуют, добавляя суффикс -ол к назв. углевод-да с самой длин. углеродной цепью, включ. гидрокс-ю группу. Нумерацию цепи начин. с того края, ближе к кот. располож. гидрокс-я гр. Физ. св-ва спиртов зависят от строения углевод-го радикала, кол-ва гидрокс-х гр. и их полож. Первые представ.гомолог-го ряда спиртов — жидкости, высшие — тв. в-ва. Метанол и этанол смешив-ся с водой в любых соотн. С ростом мол-ной массы раств-ть спиртов в воде падает. Высшие спирты практич. нераств-мы в воде. Спирты облад. высок. темпер. кипения по сравн. с углевод-ми, что объясн. сильной ассоциацией мол-л спирта в жидк. сост. за счет образ. достаточно прочных водородных связей. Хим. св-ва спиртов обусловлены наличием в их мол-х полярных ковалентных связей С—О и О—Н. Спирты вступают в хим. р-ии с разрывом 1 из этих связей. Т.к. обе связи полярны, то их разрыв происх. по ионному механизму с образ. органич. анионов или катионов: . Способы получения. 1. Получ. из алкенов. Гидратация алкенов протекает по механизму электрофильного присоед. по правилу Марковникова. Это 1 из наиб. важных промышл-х способов получ. спиртов.2. Получ. из галогенопроизводных. Галогеналканы гидролиз-ся под действ. водных р-ров щелочей. 3. Восст-ние карбонильных соед. При восстан. альдегидов образ. первичные спирты, при восст. кетонов — вторичные. Спирты, у кот. гидрокс-ая гр. связана с аромат-им кольцом, наз.фенолами. Назв. ф-лов сост. с учетом того, что для родоначальной структуры по правилам ИЮПАК сохр-но трив-ное назв. “фенол”. Нумерацию атомов углерода бенз-го кольца начин. от атома, связ. с гидрокс-й гр. (если она явл. старшей ф-ей), и продолж. в такой послед-ти, чтобы имеющиеся замест-ли получ. наим. номера. Монозамещ-ые производные ф-ла, напр. метилфенол (крезол), могут сущ-ть в виде 3 структурных изомеров — орто-, мета- и пара-крезолов. Физ. св-ва. Ф-лы в больш. своем — кристалл. в-ва (мета-крезол — жидкость) при комн. темпер. Они облад. хар-ым запахом, плохо раств-мы в воде, но хор. раств-ся в водн. р-рах щелочей. Ф-лы образ. прочные вод-ные связи и имеют довольно выс. темпер. кипения. Хим. св-ва. В фенолах р-орбиталь атома кислорода образ. с аромат-м кольцом единую p -систему. Вследствие такого взаимод. электр-ная плотность у атома кислорода уменьш., а в бенз-ом кольце повыш-ся. Полярность связи О—Н увелич., и водород ОН-группы стан. более реакционноспособным и легко замещ. на металл даже при действ. щелочей (в отличие от предельных о1-атомных спиртов). 1. Кислотные св-ва фенола проявл-ся в р-ях со щелочами; 2. Образов. сложных эфиров; 3. Галогенирование; 4. Нитрование. Под действ. 20% -ной азотной к-ты фенол легко превращ. в смесь орто- и пара-нитрофенолов; 5. Окисление. Ф-лы легко окисл-ся даже под действ. Кислорода воздуха. Способы получ. 1. Получ. Из галогенбензолов.; 2. Получ. Из аромат-х сульфокислот, р-ия провод. При сплавлении сульфокислот со щелочами. Первоначально образ-ся феноксиды обраб-ют сильными к-тами для получ. Свободных фенолов.
33) Двухатомные спирты (гликоли) содержат в молекуле две гидроксильные группы при разных углеродных атомах. Общая формула этих спиртов CnH2n(OH)2. Первым представителе двухатомных спиртов является этиленгликоль (этандиол) НОСН2—СН2ОН. Номенклатура. Чтобы назвать эти спирты по систематической номенклатуре, к названию алкана добавляют суффикс -диол, а цифрам указывают место гидроксилов в углеродной цепи. По рациональной номенклатуре названия двухатомных спиртов можно составить из названий соответствующих алкеновых углеводородов с добавлением слова гликоль. Изомерия этих спиртов зависит от строения углеродной цепи и расположения в ней двух гидроксильных групп (a-, b-, g-гликоли и т.д.). Получение. В методах получения двухатомных и одноатомных спиртов много общего. Так, двухатомные спирты можно получать: 1. Гидролизом дигалогенопроизводных: 2. Окислением этиленовых углеводородов. 3. Гидратацией оксида этилена: Физ. св-ва. Низшие гликоли (от греч. glykys — сладкий) — сиропообразные, сладкие на вкус, растворимые в воде вещества. Гликоли кипят при более высокой температуре и имеют большую плотность, чем соответствующие им (с тем же числом углеродных атомов) одноатомные спирты. Это объясняется присутствием второй гидроксильной группы, что ведет к образованию дополнительных водородных связей. Хим. св-ва. Двухатомные спирты в химических реакциях могут реагировать одной или двумя гидроксильными группами. 1. Образование гликолятов. В отличие от одноатомных спиртов двухатомные легко вступают во взаимодействие не только со щелочными металлами, но и с оксидами и гидроксидами тяжелых металлов. Образующиеся вещества называют гликолятами. 2. Реакции дегидратации. Эти реакции, как известно, могут быть внутримолекулярными и межмолекулярными: а) внутримолекулярная дегидратация; б) межмолекулярная дегидратация: 3. Образование простых и сложных эфиров. Взаимодействуя спиртами или кислотами (органическими или неорганическими), гликоли образуют простые и сложные эфиры. 4. Замена гидроксильных групп на галоген. 5. Окисление. При окислении двухатомные спирты образуют ряд промежуточных продуктов. Например, при окислении этиленгликоля образуются: гликолевый альдегид (НОСН2—СНО), глиоксаль (ОНС—СНО), гликолевая кислота (НОСН2—СООН), глиоксалевая кислота (ОНС—СООН) и щавелевая кислота (HOOС—COOH). Щавелевая кислота обычно является предпоследним продуктом окисления многих органических соединений. Отдельные представители. Этиленгликоль (этандиол) HOCH2—CH2OH — вязкая бесцветная жидкость, сладкая на вкус, т. кип. 198 °С. Ядовит. Гигроскопичен. Сильно понижает температуру замерзания воды, поэтому этиленгликоль используют для приготовления антифриза (водный раствор, содержащий 25 % этиленгликоля, замерзает при -12 °С, а содержащий 60 % — при -49 °С). Этиленгликоль широко используют в химической промышленности. Так, из этиленгликоля и терефталевой кислоты получают полимер, который идет на изготовление синтетического волокна лавсан. Этиленгликольдинитрат — сильное взрывчатое вещество, заменяющее тринитрат глицерина (нитроглицерин). 1,2-Пропиленгликоль (пропандиол-1,2) H2C—CHOH—CH2OH — жидкость с т. кип. 187,4 °С, смешивается с водой и многими органическими растворителями. Гигроскопичен. Используют для получения некоторых полимеров, входит в состав антифризов, гидравлических тормозных жидкостей. Хладоагент.
34) Многоатомные спирты – это органические соединения, в молекулах которых содержатся две или более гидроксильных групп, соединенных с углеводородным радикалом. Группы ОН в многоатомных спиртах размещаются у разных атомов углерода:
Соединения с двумя группами ОН при одном атоме углерода неустойчивые. Они отщепляют воду и превращаются в альдегиды: . Соединения с двумя группами ОН при соседних атомах углерода называют гликолями (или диолами). Получение: Гликоли получают окислением алкенов в водной среде. Например, при действии перманганата калия или кислорода воздуха в присутствии серебряного катализатора алкены превращаются в двухатомные спирты. Другой способ получения многоатомных спиртов – гидролиз галогенпроизводных углеводородов. Физические свойства. Этиленгликоль и глицерин – бесцветные вязкие жидкости со сладким вкусом. Растворимость в воде – неограниченная. Температуры кипения этиленгликоля – 197,2 °С, глицерина – 290 °С. Этиленгликоль – яд.
Химические свойства. Этиленгликоль и глицерин подобны одноатомным спиртам. Многоатомные спирты в реакции галогеноводородами обменивают одну или несколько гидроксильных групп ОН на атомы галогена. Глицерин взаимодействует с азотной кислотой с образованием сложных эфиров. В зависимости от условий реакции (мольного соотношения реагентов, концентрации катализатора – серной кислоты и температуры) получаются моно-, ди- и тринитроглицериды:
Качественная реакция многоатомных спиртов, позволяющая отличить соединения этого класса, – взаимодействие со свежеприготовленным гидроксидом меди(II). В щелочной среде при достаточной концентрации глицерина голубой осадок Cu(OH)2 растворяется с образованием раствора ярко-синего цвета – гликолята меди(II).
35) Фенолами наз. производные ароматических углеводородов, молекулы которых содержат одну или несколько гидроксильных групп, непосредственно соединенных с бензольным кольцом. Простейший представитель — фенол, С6Н5ОН. Строение фенола. Одна из 2-х неподеленных электронных пар атома кислорода втягивается в p-электронную систему бензольного кольца (+M-ЭФФЕКТ группы ОН). Это приводит к двум эффектам: а) увеличивается электронная плотность в бензольном кольце; б) электронная плотность на атоме кислорода, напротив, уменьшается, что приводит к ослаблению связи О―Н. Первый эффект проявляется в высокой активности фенола в реакциях электрофильного замещения, а второй - в повышенной кислотности фенола по сравнению с предельными спиртами. Физ. свойства. Фенолы в большинстве своем — кристаллические в-ва. Они обладают характерным запахом, довольно плохо растворимы в холодной воде, но хорошо - в горячей и особенно в водных растворах щелочей. Фенолы образуют прочные водородные связи и имеют довольно высокие температуры кипения и плавления. Получения. 1. Получение из галогенбензолов. При нагревании хлорбензола и гидроксида натрия под давлением получают фенолят натрия, при дальнейшей обработке которого кислотой образуется фенол: С6Н5―Сl + 2NaOH → C6H5―ONa + NaCl + Н2О. 2. При каталитическом окислении изопропилбензола (кумола) кислородом воздуха образуются фенол и ацетон. 3. Получение из ароматических сульфокислот. Хим. св-ва. В фенолах p-орбиталь атома кислорода образует с ароматическим кольцом единую p-систему. Вследствие такого взаимодействия электронная плотность у атома кислорода уменьшается, а в бензольном кольце повышается. Полярность связи О—Н увеличивается, и водород ОН-группы становится более реакционноспособным и легко замещается на металл даже при действии щелочей (в отличие от предельных одноатомных спиртов). При нагревании фенола с формальдегидом в присутствии кислотных или основных катализаторов происходит реакция поликонденсации, и образуется фенолформальдегидная смола — высокомолекулярное соединение с разветвленной структурой типа. При стоянии на воздухе фенол постепенно окрашивается в розовато-красный цвет. Фенол используют как полупродукт при получении фенолформальдегидных смол, синтетических волокон, красителей, лекарственных средств и многих других ценных веществ. Пикриновую кислоту применяют в промышленности в качестве взрывчатого вещества. Крезолы используют как вещества с сильным дезинфицирующим действием.
36) Простыми эфирами наз. соед. с общ формулой R—О—R', где R и R' — алкильные или арильные радикалы. Назв. Э. п. производят от назв. углевод-ых радикалов с добавл. слова "эфир" либо по заместит. Номенкл., используя назв. группы RO как приставку к назв. углевод-да RH, напр. C2H5OC2H5 наз. диэтиловый эфир или этоксиэтан. Нек-рые Э. п. имеют тривиальные назв. Назв. Э.п. производят от назв. углевод-дных радикалов с добавл. слова "эфир" либо по заместит. Номенкл., используя назв. гр. RO как приставку к назв. углевод-да RH, напр. C2H5OC2H5 наз. диэтиловый эфир или этоксиэтан. Некот. Э. п. имеют тривиальные назв. Физ. св-ва: бесцв. жидкости с хар-ным запахом; они не образуют межмол. вод-дных связей, более летучи, чем спирты с тем же числом углер-ых атомов. Э. п. плохо раств. в воде, хор. - в орг. р-рителях, раств-ют орг. соед., устойчивы к действ. щелочей и щелочных металлов. Хим. св-ва: Пр. эф. — нейтральные в-ва, довольно трудно вступ-щие в р-ии. Однако с концентрир-ной серной к-той они реагируют, образуя сл. эф. — кислые и средние. Иодистовод-ная к-та может реагир-ть с пр. эф., превращая его в спирт и йодистый алкил: CH3-O-C2H5+ HJ → CH3J+ C2H5OH.Натрий при низ. темпер. не действ. на пр. эф. При более выс. темпер. происх. расщепл. мол-лы эф. по ур-ию: R-O-R+ 2Na → R-ONa + R-Na. Способы получ.: 1) Действ. водоотним-х средств. Классич. способом получ. пр. эф. явл. действ. на спирты серной к-ты. 2) действ. галоидных алкилов на алкоголяты. Сложные эфиры -производные к-т и спиртов, общ. ф-лы RCOOR’, насыщ-е одноосновные - CnH2n+1COOCmH2m+1. Номенкл. и изомерия: Назв. сл. эф. производят от назв. углевод-дного радикала и назв. к-ты, в кот.вместо окончания -овая использ. суффикс –ат. Для сл. эф. хар-ны след. виды изомерии: 1. Изом-я углер-ой цепи начин. по к-ому остатку с бутановой к-ты, по спиртовому остатку — с пропилового спирта. 2. Изом. полож. сложноэф-й групп-ки —СО—О—. Этот вид изом. начин. со сл. эф., в мол-лах кот. содерж. не менее 4 атомов углерода. 3. Межклас-ая изом., напр., метилацетату изомерна пропановая к-та. Для сл. эф., содерж. непредельную к-ту или непредельный спирт, возм-ны еще 2 вида изом.: изом.полож. кратной связи и цис-, транс-изомерия. Физ. св-ва: Сл. эф. низших карб-вых к-т и спиртов предст. собой летучие, нераств-ые в воде жидк. Многие из них имеют приятный запах. Напр., бутилбутират имеет запах ананаса, изоамилацетат — груши. Сл. эф. высших жирных кислот и спиртов — воскообразн. в-ва, не имеют запаха, в воде не раств-мы. Хим. св-ва: 1. Р-ия гидролиза, или омыления. 2. Р-ия присоед. 3. Р-ия восстан. Восстан. сл. эф. Н приводит к образ. 2 спиртов. 4. Р-ия образ. амидов. Под действ. аммиака сл. эф. превращ. в амиды к-т и спирты. Получ: 1. Р-ия этерификации. Спирты вступ. в р-ии с минер-ми и органич. к-ми, образуя сл. эф. 2. Взаимод. ангидридов к-т со спиртами. 3. Взаимод. галоидангидридов к-т со спиртами.
37-38) Альдегиды и кетоны :характер-ся присутств. в мол-ле карбон-ной гр. или радикала карбонила, >С=O. В А. атом С этого радикала связан не менее чем с 1-м атомом Н, так что получ. одновалентный радикал, , наз. также альдегидной гр. В кетонах карбон-ая гр. связана с 2-мя углевод-дными радикалами и наз. также кетогр. Обычно назв. А. произв-ся от трив-ных назв. предельных к-т с тем же числом атомов С в мол-ле. Женевская номенклатура производит назв. А. от назв. углевод-дов с присоед-ем к оконч. ан слога аль. Женевская номенклатура производит назв. К. от углевод-дов с тем же числом атомов С, присоед-я к оконч. ан слог он и прибавляя цифру, обознач. место атома С карбон-ой гр., считая от начала норм-ной углеродной цепи; ацетон, т.о., наз. пропаноном, диэтилкетон — пентаноном-З, и т. д. Физ. св-ва. Прост-ий из А. — газ, хорошо раств-мый в воде, облад. острым запахом. Низш. А.— жидк.; первые члены ряда смешив. с водой, а след. — лишь раств-мы в ней; высшие А. — нераств-мые тв. в-ва. Низш. А. облад. резким, иногда удушливым запахом. Прост-шие кетоны — смеш-щиеся с водой -жидкости с хар-ным, не очень резким запахом. Средние гомологи облад. более или менее приятным запахом, напомин-м запах мяты. Высшие К. — тв. в-ва. Хим.с в-ва: I. Р-ии присоед..:1. А. и К.способны присоед. атомы Н, причем гл-ми продуктами восст-ния явл. спирты: первичные — из А. и вторичные — из К. 2. Образ. бисульфитных соед. присоед-ем частицы кислого сернистокислого натрия; 3. Присоед. синильной к-ты к карбон-ной гр. также происх. т.о., что атом Н присоед. к кислородному атому, а остаток CN к атому С; II. Р-ии замещения. Со спиртами в присутствии минеральных к-т, действ. как катализ-ры, А. реагируют с выдел. воды и образов. т. н. ацеталей, т. е. простых эфиров 2-атомных спиртов, ангидридами кот. явл. альдегиды ; III. Р-ии окисления.1. Образ. карбоновых к-т. Благодаря тому, что в А. есть атом Н, связ. с карбон-ной гр., А. чрезвычайно легко окисл-ся не только разными окисл-ми, но даже и кислородом воздуха. Продуктами окисл-ия обычно явл. к-ты, содерж. в мол-ле то же число атомов С, что и исх-ные А.; Способы получения. 1. А. и К. получ-ся окисл-ем спиртов, причем при окисл-ии первичных спиртов получ. А., а при окислении вторичных — К . 2. При пропускании паров спирта через нагретые трубки с цинком первичные спирты распад-ся на А. и водород, а вторичные — на К. и водород . 3. Получ. из одноосн-ых карб-вых к-т. 4. Действие воды на дигалоидные соед. А. и К. могут получ-ся при взаимод. с водой дигалоидных соед., содерж. оба атома галоида при 1 и том же атоме С . Представ-ли: Муравьиный альдегид. Муравьиный А., газообр. в-во весьма острого запаха, получ. обычно пропусканием смеси паров метилового спирта с воздухом через раскаленную спираль из медной сетки. Образовавшийся муравьиный А. поглощают водой. Водный р-р его (обыкн-нно 40%-ный) продается под назв. формалина.
39) Аминами наз. органич. производные аммиака, в кот. 1, 2 или все 3 атома Н замещены на углеводные радикалы (предельные, непредельные, аромат-кие). Изомерия аминов происх. как от изомерии радикалов (собственно изомерия), так и от того, что в мол-ле амина может быть неск. разл. радикалов. Физ. св-ва: 1) представ. ряда аминов – при комн. темпер. газообр., далее при увелич. числа атомов в R амины становятся жидк-ми, а при увелич. длины цепи R до 10 атомов С – кристалл-ми в-ми. Раств-ть аминов в воде убывает по мере увелич. длины цепи R и при возраст. числа органич. гр., связ. с азотом (переход к вторичным и третичным аминам). Запах аминов напоминает запах аммиака, высшие (с большими R) амины практич. лишены запаха. Хим. св-ва : Отличительная способность аминов – присоед-ть нейтральные мол-лы (напр., галогеноводороды HHal, с образ. органоаммониевых солей, подобных аммонийным солям в неорганич. химии. Для образ. новой связи азот предоставляет неподеленную электронную пару, исполняя роль донора. Участвующий в образовании связи протон Н+ (от галогеноводорода) играет роль акцептора (приемника), такую связь называют донорно-акцепторной Способы получ.: 1) Действие галоидных алкилов на аммиак и амины; 2) Взаимодействие спиртов с аммиаком; 3) Получение из амидов кислот; 4) Получение из азидов кислот; 5) омыление эфир о в изоциановой кислоты и изонитрилов; 6) Восстановление азотистых соединений. АМИНОСПИРТЫ - органические соединения, содержащие в молекуле одну или несколько амино- и гидроксильных (спиртовых) групп. Физ. св-ва: Простейшим представителем аминоспиртов является 2-аминоэтанол — соединение, в котором две функциональные группы расположены у соседних атомов углерода. 2-Аминоэтанол (бета-этаноламин) — представляет собой вязкую жидкость с высокой температурой кипения. 2-аминоэтанол называют также коламин известным как структурный компонент сложных липидов. А. вступают в реакции, характерные для аминов и спиртов. Однако из-за взаимного влияния амино- и гидроксигрупп они труднее дегидратируются, этерифицируются или N-алкилируются спиртами, чем соответствующие амины и спирты. Аминогруппа первичных и вторичных А. реагирует легче. В промышлености АМИНОСПИРТЫ получают: 1.Аммонолизом или аминированием эпоксисоединений соответственно NH3 или аминами. 2. Восстановлением 1,2-нитроспиртов, синтезируемых альдольной конденсацией из низших нитропарафинов и формальдегида.
40) Карбоновыми кислотами называются органические соединения, в которых функциональной группой является карбоксильная группа . Название группы «карбоксильная» происходит от названия составляющих ее групп – карбонильной и гидроксильной –ОН. Общая формула карбоновых кислот:
Классификация: В зависимости от числа этих групп различают одно-, двух-, трёх-… многоосновные кислоты. В зависимости от типа присоединенного к карбоксилу радикала они обычно подразделяются на алифатические (насыщенные и ненасыщенные), алициклические, ароматические и т.д. Номенклатура. Для наименования карбоновых кислот широко применяются тривиальные названия, которые часто связаны с первыми источниками их получения: муравьиная, уксусная, стеариновая, акриловая. По номенклатуре ИЮПАК в основе наименования кислот положено название углеводорода с тем же числом атомов углерода, к которому прибавляется суффикс с окончанием «овая», для дикарбоновых кислот «диовая», нумерация начинается с атома углерода карбоксильной группы.
41) Сп. получения. Карбоновые кис-ы широко распространены в природе, как в свободном состоянии, так и в виде структурных компонентов ряда природных органических веществ (жиров). Физ. св-ва. 1-ые 3 кислоты (муравьиная, уксусная и пропионовая – подвижные жидкости с резким запахом. Начиная с С4 (бутановая (масляная)) – маслянистые жидкости с крайне неприятным запахом (запах прогорклого сливочного масла). С С10 и выше карбоновые кислоты являются твердыми веществами, без цвета и запаха. Низкомолекулярные карбоновые кислоты хорошо растворимы в воде, с увеличением молекулярной массы растворимость их падает. Хим. св-ва. Хи-кое поведение карбоновых кислот связано с наличием в их молекуле карбоксильной группы, а также со строением углеводородного радикала. Электронная плотность -связи в группе смещена в сторону атома кислорода. Вследствие этого у атома углерода создается недостаток электронной плотности, и он притягивает к себе неподеленные электронные пары от кислорода гидроксильной группы. В результате электронная плотность О–Н-связи смещается в сторону атома кислорода, водород становиться подвижным и приобретает способность отщепляться в виде протона. В водном растворе карбоновая кислота диссоциирует с образованием аниона карбоксильной кислоты и катиона гидроксония (протона).
42) Осн. структурной ед. белков явл. -аминокислоты. -Аминокислоты предст. собой производные карбоновых к-т, у кот. 1 водородный атом, у -углеродного атома замещен на аминогруппу (–NН2), например:
Классиф. аминокислот: I – Аминокислоты: 1) Алифатические: глицин, аланин, валин, лейцин, изолейцин; 2. Гидроксилсодержащие: серин, треонин; 3. Серосодержащие – цистеин, метионин; 4. Ароматические – фенилаланин, тирозин, триптофан; 5. Иминокислота – пролин. II – основан на полярности R-групп аминок-т. Различ. полярные и неполярные аминок-ты. У неполярных в радикале есть неполярные связи С–С, С–Н, таких аминок-т 8: аланин, валин, лейцин, изолейцин, метионин, фенилаланин, триптофан, пролин. Все остальные аминок-ты относ. к полярным (в R-группе есть полярные связи С–О, С–N, –ОН, S–H). Кислотно-основные св-ва аминок-т. Кислотно-основные св-ва аминок-т связаны с наличием в их структуре 2 ионизируемых групп-карбоксильной и аминогр., поэтому амнокислоты могут проявлять св-ва как к-т, так и оснований, т.е. они явл. амфотерными соед. Ионное строение обуславл. некот. св-ва -аминок-т: выс. темпер. плавления, нелетучесть, раств-ть в воде и нераств-ть в неполярных органич. раств-лях.
43) Методы получения. Аминокислоты имеют чрезвычайно большое физиологическое значение. Из остатков аминокислот построены белки и полипептиды. При гидролизе белковых веществ животных и растительных организмов образуются аминокислоты. Физ. св-ва. Аминокислоты в настоящее время рассматриваются как продукты нейтрализации карбоксила и аминогруппы в одной и той же молекуле, т.е. как внутренние соли . Молекула внутренней соли является биполярным ионом, то есть молекулой с разноимёнными зарядами на противоположных концах молекулы. Существованием аминокислот в виде биполярных ионов объясняются высокие температуры плавления аминокислот, их малая летучесть, нерастворимость в углеводородах и хорошая растворимость в воде. Некоторые аминокислоты оптически активны. Хим. св-ва. Поскольку в молекулах аминокислот имеются амино- и карбоксильные группы, они вступают в реакции, характерные для этих функциональных групп. Эти реакции были рассмотрены ранее в соответствующих разделах курса. Наличие в молекуле аминокислоты кислотной и основной групп обуславливает амфотерность этих соединений и существование их в виде биполярного иона. В кислой среде образуется катион соли аминокислоты как основания, в щелочной – анион соли аминокислоты, как кислоты. Химическое поведение аминокислот в значительной мере определяется взаимным расположением аминогруппы и карбоксила. Особенно ярко это проявляется при нагревании аминокислот. Отдельные представители. α-Аминопропионовая кислота (α-аланин) . В α-аланине имеется асимметрический атом углерода. Поэтому он оптически активен. L(+)-аланин входит в состав всех белков. Его можно получать гидролизом фиброина шёлка.
44) БЕЛКИ-класс сложных азотсодержащих соед., наиб. хар-ных и важных (наряду с нуклеиновыми к-ми) компонентов живого в-ва. Б. предст. собой полипептиды, в мол-лу кот. входит от 50 до неск. тыс. аминок-т с относительной мол-ной массой свыше 10 000. Наиб. хар-ными Ф-ии: 1) Структурная: Белки формируют в-во соединительной ткани – коллаген, эластин, кератин, протеогликаны. Непосредственно участвуют в построении мембран и цитоскелета– спектрин (поверхностный, основной белок цитоскелета эритроцитов), гликофорин . К данной ф-ии можно отнести участие в созд. органелл – рибосомы; 2) Ферментативная: Все ферменты явл. белками.; 3) Гормональная: Регуляцию и согласование обмена в-в в разных клетках организма осущ-ют гормоны. Часть из них явл. белками, напр., инсулин и глюкагон; 4) Рецепторная: Эта ф-ия заключ. в избират-ом связывании гормонов, биологически активных в-в и медиаторов на поверхности мембран или внутри клеток; 5) Транспортная: Только белки осущ-ют перенос в-в в крови, напр., липопротеины (перенос жира), гемоглобин (транспорт кислорода), трансферрин (транспорт железа) или через мембраны - Na+,К+-АТФаза (противопол. трансмембранный перенос ионов натрия и калия), Са2+-АТФаза (выкачивание ионов кальция из клетки); 6) Резервная: В качестве примера можно привести пр-во и накопление в яйце яичного альбумина. У животных и чел. таких специализир-ых депо нет, но при длит-ом голодании использ. белки мышц, лимфоидных органов, эпителиальных тканей и печени; 7) Сократительная: Сущ-ет ряд внутриклеточных белков, предназнач. для измен. формы клетки и движ. самой клетки или ее органелл (тубулин, актин, миозин); 8) Защитная: Защитной ф-ей при инфекциях облад. иммуноглобулины крови, при повреждении тканей - белки свертывающей системы крови.
45) Мол-ла белка предст. собой полипептидную цепь, постр. из аминок-т, соедин. между собой пептидной связью -СО-NH-. На 1 конце такой пептидной цепи нах-ся свободная карбокс-ная гр. (COOH-группа), на др-м – аминогр. (NH2-группа). Мол-лы белков могут сост. из 1 полипептидной цепи или из 2 и более пептидных цепей. Строение полипептидной цепи определ. первичную, уникальную структуру белка, т.к. замена даже 1 аминок-ного остатка в цепи приводит к измен. св-в белка и его ф-ий. Различ. простые белки (протеины), в состав мол-л кот. входят только белковые компон-ты – аминок-ты, и сложные белки (протеиды), в состав молекул кот. помимо белка входят в-ва небелковой природы. К протеинам относ. альбумины и глобулины, составл. осн. массу белков животного организма. физико-хим-ми св-ми белков явл. высокая вязкость р-ров, незначит. диффузия, способн. к набуханию в больших пределах, оптическая активность, подвижн. в электрич. поле, низкое осмотическое давление и высок. онкотическое давление, способн. к поглощ. УФ-лучей при 280 нм (это св-во, обусловленное наличием в белках ароматич. аминок-т, используется для колич-го определ. белков). Б., как и аминок-ты, амфотерны благодаря наличию свободных NH2- и СООН-групп. Для них хар-ны все св-ва к-т и оснований. В зависим. от р-ии среды и соотнош. кислых и основных аминок-т белки в р-ре несут или отриц-ный, или положит-ый заряд, перемещаясь к аноду или катоду. Это св-во использ. при очистке белков методом электрофореза. Б. обладают явно выражен. гидрофильными св-ми. С коллоидным сост. белков связан ряд хар-ных св-в, в частности явление светорассеяния, лежащее в основе колич-го определ. белков методом нефелометрии. Этот эффект используется в соврем. методах микроскопии биологич.объектов.
46) Углеводы, обширная группа органич. соед., входящих в состав всех живых организмов. Первые известные представители этого класса в-в по составу отвечали общ. формуле CmH2nOn, т.е. углерод + вода; позднее к У. стали относить также их многочислен. производные с иным составом, образ-ся при окислении, восст-нии или введении заместителей. В зависим. от способности к гидролизу все углеводы делятся на: моносахариды — углеводы, молекулы кот. не подвержены гидролизу; олигосахариды — углеводы, из молекул которых при гидролизе образуется от двух до десяти одинаковых или различных моносахаридов; полисахариды — углеводы, из молекул которых при гидролизе образуется от десятков тысяч и выше одинак. или различн. моносахаридов.
47) Моносахариды по числу углеродных атомов в молекуле делятся на: триозы (С3Н6О3), тетрозы (С4Н8О4), пентозы (С5Н10О5), гексозы (С6Н12О6), гептозы (С7Н14О7) и октозы (С8Н16О8). Моносахариды — дифункциональные соединения, так как в составе каждой молекулы содержатся несколько гидроксильных групп и одна карбонильная. В зависим. от природы карбонильной группы (альдегидная или кетонная) моносахариды делятся на альдозы и кетозы. Оптическая изомерия: Если атом углерода в молекуле связан с 4 различн. атомами или атомными гр., напр.: то возможно сущ-ние двух соединений с одинаковой структурной формулой, но отличающихся пространственным строением. Молекулы таких соед. относятся друг к другу как предмет и его зеркальное изобр. и явл. пространственными изомерами. Изомерия этого вида наз. оптич., изомеры – оптич. изомерами или оптич. антиподами: Молекулы оптич. изомеров несовместимы в пространстве (как левая и правая руки), в них отсутствует плоскость симметрии. Т. О., оптическими изомерами наз. пространств. изомеры, мол-лы кот.относятся между собой как предмет и несовместимое с ним зеркальное изобр. Оптич. изомеры имеют одинак. физ. и хим. св-ва, но различ. отношен. к поляризованному свету. Такие изомеры облад. оптич. активностью (1 из них вращает плоскость поляризованного света влево, а другой - на такой же угол вправо). Различия в хим. св-вах наблюд. только в р-ях с оптич. активными реагентами. Оптич. изомерия проявл. в органич. в-вах различных классов и играет очень важную роль в химии природных соединений.
48) Дисахариды — общее назв. подкласса олигосахаридов, у которых молекула состоит из двух мономеров — моносахаридов. Дисахариды образуются в результате реакции конденсации между двумя моносахаридами, обычно гексозами. Реакция конденсации предполагает удаление воды. Связь между моносахаридами,возникающая в результате реакции конденсации,называется гликозидной связью.Обычно эта связь образуется между 1-м и 4-м углеродными атомами соседних моносахаридных единиц (1,4-гликозидная связь). Процесс конденсации может повторяться бессчетное число раз,в результате чего возникают огромные молекулы полисахаридов. После соединения моносахаридных единиц их называют остатками. Дисахариды — хорошо кристаллизующиеся вещества, легко растворимы в воде и в 45 — 48°-ном спирте, плохо растворимы в 96°-ном спирте; оптически активны; сладки на вкус. Гидролиз дисахаридов (для сахарозы называется инверсией) происходит при действии кислот; при наличии 5-членного кольца в моносахаридном остатке скорость кислотного гидролиза дисахаридов возрастает. Гидролиз дисахаридов осуществляется также ферментами (карбогидразами), например a- или b-гликозидазами (в зависимости от типа гликозидной связи в дисахаридах). В результате гидролиза образуются моносахариды. Дисахариды широко распространены в животных и растительных организмах. Они встречаются в свободном состоянии (как продукты биосинтеза или частичного гидролиза полисахаридов), а также как структурные компоненты гликозидов и др. соединений. Обычно дисахариды получают из природных источников (например, сахарозу — из сахарной свёклы или сахарного тростника, лактозу — из молока животных). Многие дисахариды синтезируют химическими и биохимическими методами. Сахароза, лактоза и мальтоза — ценные пищевые и вкусовые вещества. Производством сахарозы занята сахарная промышленность. Химические свойства Восстанавливающие дисахариды способны к таутомерии, поэтому остаток моносахарида, сохранивший свой гликозидный гидроксил может переходить в открытую форму (не теряя при этом связи с остатком второго моносахарида):
49) ПОЛИСАХАРИДЫ - полимерные углеводы, молекулы кот. построены из моносахаридных остатков, соедин. гликозидными связями. Степень полимеризации П. составл. от 10-20 до неск. тысяч остатков. Моносах-ный остаток способен образ. 1 гликозидную связь с соседним моносах-дом, но может предоставить неск. гидрокс. групп для присоедин. др. моносах-дов. В соотв. с этим, как и в случае олигосах-дов, мол-лы П. могут быть линейными или разветвленными. Линейные П. имеют 1 невосстанавлив. и 1 восстанавлив. конец; в разветвл-х П. также может быть только 1 восстанавлив. конец, тогда как число невосстанавлив. концевых моносах-ных остатков на 1 превышает число разветвлений. Благодаря гликозидной гидроксигр. восстанавлив. конца мол-лы П. могут присоед. к мол-лам неуглеводной природы, напр. к белкам и пептидам с образов. гликопротеинов и протеогликанов, к липидам с образов. липополисахаридов и гликолипидов и т.д.; в сравнительно редких случаях наблюд. образов. циклических П. Свойства. Большинство П.-бесцв. аморфные порошки, разлагающ. при нагрев. выше 200 °С. П., мол-лы кот. облад. разветвл. структурой или имеют полианионный хар-р благодаря карбокс-м или сульфатным гр. достаточно легко раств-м в воде, несмотря на высок. молек-ной массы, тогда как линейные П., облад. жесткими вытянутыми мол-лами (целлюлоза, хитин), образуют прочные упорядоченные надмол-ные ассоциаты, в результате чего практически не раств-м в воде. Раств-мые П. можно осадить из водных р-ров смешив-мися с водой органич. раств-лями (напр., этанолом, метанолом, ацетоном). Раств-сть конкретного П. определяет методику выделения его из природные объекта. Так, целлюлозу и хитин получают, отмывая подходящими реагентами все сопутствующие в-ва, тогда как прочие П. вначале переводят в р-р и выдел. затем фракционным осаждением раств-лями, с помощью образ. нераств-мых комплексов или солей, ионообменной хроматографией и т.д. Из хим. р-ий П. важн.знач. имеет гидролиз глико-зидных связей под действ. разбавл. минеральных к-т, позвол. получить моносах-ды, вход. в состав П. В отличие от олигосах-дов, восст-щие св-ва или мутаротация (связ. с наличием в мол-ле концевой карбон-ной гр.) в П. проявл. слабо из-за их больших мол. масс. Наличие множества гидрокс-ых гр. позволяет проводить р-ии алкилирования или ацилирования; некот. из них имеют существ. знач. для установл. строения или практич. Использ. П. Многие П. производят в крупных масштабах, они находят разнообр. практич. примен. Так, целлюлозу использ. для производства бумаги и искусств. волокна, целлюлозы ацетаты - для волокон и пленок. Крахмал использ. в пищевая промышленности, где находят применен. в качестве текстурир. агентов также пектины, альгинаты, каррагинаны и галактоманнаны. Перечисленные П. имеют растит. происхождение, но с ними все успешнее конкурируют бактериальные П., получаемые в результате пром. микробиологическое синтеза .
50) Липиды представляют собой группу природных органических соединений, различающихся по своей химической структуре и функциям. Однако они характеризуются следующими общими признаками: нерастворимостью в воде, а растворимостью в органических растворителях (эфире, хлороформе, бензоле), гидрофобностью и содержанием высших жирных кислот. Липиды содержатся в животных и растительных организмах. Извлекают из любого растительного материала в виде сложной смеси и в зависимости от способов и приемов экстрагирования, вида растворителя различают свободные, связанные, прочно связанные липиды. Состав свободных и связанных липидов неодинаков. Основная фракция свободных липидов – триацилглицеролы (60-70%), а связанных липидов (фосфолипидов) от 30 до 40%. ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ. В организме липиды выполняют пять основных функций: 1) энергетическую – являются резервными соединениями, основной формой запасания энергии и углерода. При окислении 1г нейтральных жиров (триацилглицеролов) выделяется около 38 кДж энергии; 2) защитную – липиды (воски) образуют защитные водоотталкивающие покровы растений, их семян и плодов и термоизоляционные (жир) прослойки у животных организмов; 3) структурную – являются главными структурными компонентами клеточных мембран; 4) липиды служат предшественниками ряда других биологически активных веществ – витамина Д, желчных кислот, каротиноидов, стеролов и т.д.; 5) регуляторную – производными жирных кислот являются стероидные гормоны и простагландины – гормоны местного действия. Липидами являются жирорастворимые витамины и провитамины (каротины, стеролы); обладая высокой биологической активностью, эти вещества оказывают регулирующее влияние на обмен веществ. КЛАССИФИКАЦИЯ ЛИПИДОВ. Существует несколько классификаций липидов. Наибольшее распространение получила классификация, основанная на структурных особенностях липидов и их способности к гидролизу (рисунок 1).
.
51) Простые липиды – соединения, состоящие только из жирных кислот и спиртов. Они делятся на две группы: 1) нейтральные ацилглицеролы и 2) воски. Нейтральные ацилглицеролы представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. Физ. св-ва. Жиры легче воды и нерастворимы в ней. Хорошо растворимы в органических растворителях, например, в бензине, диэтиловом эфире, хлороформе, ацетоне и т.д. Температура кипения жиров не может быть определена, поскольку при нагревании до 250оС они разрушаются с образованием из глицерина при его дегидратации сильно раздражающего слизистые оболочки глаз альдегида акролеина (пропеналя). Жиры, в которых преобладают остатки насыщенных кислот – твёрдые (говяжий, бараний и свиной жиры). Хим. св-ва. определяются сложноэфирным строением молекул триглицеридов и строением и св-вами углеводородных радикалов жирных кислот, остатки которых входят в состав жира. При хранении растительные масла, животные жиры, а также жиросодержащие продукты (мука, крупа, кондитерские изделия, мясные продукты) под влиянием кислорода воздуха, света, ферментов, влаги приобретают неприятный вкус и запах. Иными словами, жир прогоркает. Прогоркание жиров и жиросодержащих продуктов – результат сложных химических и биохимических процессов, протекающих в липидном комплексе. В зависимости от характера основного процесса, протекающего при этом, различают гидролитическое и окислительное прогоркание. Каждый из них может быть разделен на автокаталитическое (неферментативное) и ферментативное (биохимическое) прогоркание. Воски - сложные эфиры высших жирных кислот и высших одноатомных спиртов жирного (реже ароматического) ряда. Воски явл. тверд. соединениями с ярко выраженными гидрофобными свойствами. Воски встречаются как в животных, так и в растительных организмах и выполняют, главным образом, защитную функцию. Среди животных восков наибольшее значение имеет пчелиный воск, под его покровом хранится мед и развиваются личинки пчелы. Различные воска широко применяют для изготовления свечей, помад, мыла, разных пластырей.
52) Сложные липиды. Фосфолипиды явл. структурными компонентами клеточных мембран и в небольшом количестве обнаружены в составе запасных отложений. Они легко образуют комплексы с белками и в виде фосфолипопротеинов присутствуют во всех клетках живых существ. Фосфолипиды найдены в животных и растительных организмах. Особенно много их содержится в нервной ткани, сердце, печени животных. Много фосфолипидов в семенах растений, особенно в семенах масличных и бобовых культур. ФУНКЦИИ ФОСФОЛИПИДОВ: в растворах образуют слоистые структуры, которые играют очень важную роль в построении клеточных мембран. образуя комплексы с белками клеточных мембран, регулируют процессы транспорта ионов и других органических веществ через мембрану, обеспечивая нормальный ход обменных процессов в клетке; являются природными антиоксидантами и предохраняют масла от окисления, легко окисляясь сами. Физ. св-ва: твердые в-ва жироподобного вида; они бесцветны, но быстро темнеют на воздухе, вследствие окисления ненасыщенных жирных кислот. Они хорошо растворимы в большинстве неполярных органических растворителей (бензол, хлороформ, петролейный эфир) и масле. В воде они не растворимы, но могут образовывать эмульсии или коллоидные растворы.
53) ПРОГОРКАНИЕ. При хранении растительные масла, животные жиры, а также жиросодержащие продукты (мука, крупа, кондитерские изделия, мясные продукты) под влиянием кислорода воздуха, света, ферментов, влаги приобретают неприятный вкус и запах. Иными словами, жир прогоркает. Прогоркание жиров и жиросодержащих продуктов – результат сложных химических и биохимических процессов, протекающих в липидном комплексе. В зависимости от характера основного процесса, протекающего при этом, различают гидролитическое и окислительное прогоркание. Каждый из них может быть разделен на автокаталитическое (неферментативное) и ферментативное (биохимическое) прогоркание. Аналитическая хар-ка жиров: Кислотное число предст. собой число мг гидроксида калия, необходим. для нейтрализации свободных жирных к-т, содерж-ся в 1 г жира. Число омыления равно числу мг гидроксида калия, расход-ся при омылении 1 г жира кипячением последнего с избытком гидроксида калия в спиртовом растворе. Йодное число выраж. числом г йода, кот. может присоед. по двойным связям к 100 г жира. Для определ. ЙЧ применяют р-ры хлорида йода ICl, бромида йода IBr, или йода в р-ре сулемы, кот. более реакционноспособны, чем сам йод. ЙЧ явл. мерой ненасыщенности к-т жиров.
54) Мыла-соли высших жирных (С8-С18), нафтеновых и смоляных к-т; одни из осн. моющих средств. Технич. смеси водораств-ых (калиевых, натриевых, аммониевых) солей этих к-т наз. щелочн-ми мылами, водонерастворимые соли, содерж. металлы II, III и др. гр. (напр., Са, Mg, Ni, Mn, Al, Co, Pb и других) - металлич. Щелочные мыла получают главным образом из стеариновой, пальмитиновой, лауриновой, олеиновой, нафтеновых кислот, канифоли и таллового масла. Детергенты (моющие средства) представляющие собой смесь натриевых солей эфиров серной кислоты и высших спиртов. Мыла и детергенты представляют собой эмульгирующие вещества, превращающие смесь масла и воды в устойчивую эмульсию. Моющая способность мыл и детергентов зависит от их эмульгирующих свойств, а также от способности понижать поверхностное натяжение. Благодаря эмульгированию находящиеся на коже или на одежде жиры и масла, впитывающие в себя грязь, можно удалить водой. Дестабилизация или стабилизация масляно-водных эмульсий мылами и детергентами называется детергенцией.
2. Пространство и время в физике
3. Гайдамаки. Прочитайте напам~ять уривок із поеми.html
4. Yerold Hevenly Fith Simms HF
5. тема РФ Соотношение категорий финансы деньги кредит История развития финансовой науки
6. М- Мысль 1995 590 [1] с
7. Тема 1 Общие механизмы понятия и термины
8. Контрактная система найма и стимулирование труда работников
9. то что познается мыслью
10. тема неизбежно трансформировала курс на создание объединений в ведомственный монополизм что еще сильнее под
11. заготовительные расходы по всем поступившим материалам учитывают на отдельном аналитическом счете
12. Кинематика материальной точки
13. Предмет разделы и задачи геодезии
14. . Основное макроэкономическое тождество
15. Банковские операции и сделки Банковские операции позволяют кредитным организациям с достаточной надежно
16. Essi англ essy ssy попытка проба очерк; от латинского
17. Юрский Сергей Юрьевич
18. МОДУЛЬНОГО КОНТРОЛЮ 1 з навчальної дисципліни ЕКОЛОГІЧНЕ ПРАВО УКРАЇНИ для студентів 3 кур
19. ~Р Конситуциялы~ ке~есі туралы за~ ~ай жылы ~абылданды 1995ж 29 желто~сан 2
20. Созвездие Персей