Составление отчета по лабораторной работе

Каждый эксперимент, проведенный в лаборатории по анализу или синтезу органического соединения, должен быть запротоколирован в виде отчета. Отчет позволяет систематизировать исследования, сделать правильные выводы из экспериментов.

План отчета:

1. Номер и название работы.

2. Номер и название опыта.

3. Краткое описание опыта: нагревание, охлаждение, изменение цвета раствора, выпадение осадка или его растворение, цвет осадка, выделение газа, его цвет и запах.

4. Уравнения всех протекающих реакций.

5. Свойства исходных и полученных веществ по литературным данным.

6. Особенности мер техники безопасности при проведении анализа (синтеза).

7. Схема прибора для проведения синтеза.

8. Подпись у преподавателя.

Лабораторная работа № 1

Качественный элементный анализ

Органических веществ

Теоретическая часть

Органическая химия – это раздел химической науки, в котором изучаются соединения углерода, их строение, свойства, способы получения и практического использования. Кроме углерода, органические соединения содержат водород, кислород, азот и галогены, реже – фосфор, серу и другие элементы.

Органические соединения очень многочисленны благодаря особым свойствам углерода, атомы которого способны соединяться друг с другом в цепи различного строения, образовывать не только простые, но и кратные связи, образовывать прочные связи почти с любым другим элементом.

Эти свойства углерода объясняются наличием на внешнем энергетическом уровне (2s и 2p) четырех электронов, поэтому атом углерода не склонен ни отдавать, ни приобретать свободные электроны с образованием ионов, а также малым размером атома. Вследствие этого углерод образует главным образом ковалентные, а не ионные связи, и проявляет валентность, равную 4.

Основой современной органической химии является теория строения органических соединений, созданная на базе теории химического строения А. М. Бутлерова и электронных (квантовохимических) представлений о строении атома и природе химической связи.

Основные положения теории химического строения а. М. Бутлерова

1. Атомы в молекулах соединены друг с другом в определенной последовательности согласно их валентностям. Атомы углерода могут соединяться друг с другом, образуя длинные цепи. Последовательность межатомных связей в молекуле называется ее химическим строением и отражается одной структурной формулой.

2. Химическое строение можно устанавливать химическими методами. (В настоящее время используются также современные физические методы).

3. Свойства веществ определяются не только качественным и количественным составом, но и химическим строением (порядком соединения атомов).

4. По свойствам данного вещества можно определить строение его молекулы, а по строению молекулы – предвидеть свойства.

5. Атомы и группы атомов в молекуле оказывают взаимное влияние друг на друга. Свойства органических соединений зависят от взаимного влияния атомов в молекуле. Влияние атомов или групп атомов ослабевает по мере их удаления друг от друга.

Классификация органических соединений

В основе классификации органических соединений лежит гомологический ряд углеводородов (ряд однотипных соединений, в котором каждый последующий член отличается от предыдущего на группу СН₂). Базовыми соединениями в органической химии считают углеводороды. Все остальные органические соединения рассматривают как их производные. При систематизации органических соединений учитывают строение углеродного скелета, наличие и строение функциональных групп, тип связей, соединяющих атомы углерода.

В зависимости от природы углеродного скелета (последовательность химически связанных между собой атомов углерода) органические соединения делят на ациклические и циклические.

Ациклические соединения (нециклические, алифатические) – это соединения, молекулы которых состоят из незамкнутых углеродных цепей (прямых или разветвленных) и не содержат циклических фрагментов. Среди ациклических соединений различают:

1. Предельные или насыщенные углеводороды представляют собой цепочки атомов углерода, соединенных простыми связями и окруженных атомами водорода.

метан бутан

2. Непредельные или ненасыщенные углеводороды имеют те же варианты строения основной цепи, что и насыщенные, но содержат двойные или тройные связи между атомами углерода.

этилен ацетилен

Циклические соединения – это соединения, молекулы которых состоят из замкнутых в кольцо углеродных цепей. Циклические соединения делят на две большие группы:

1. Карбоциклические углеводороды содержат циклические фрагменты, образованные только атомами углерода. Они включают две группы.

Алициклические карбоциклические соединения (т. е. и алифатические, и циклические одновременно). В этих соединениях циклические фрагменты могут содержать как простые, так и кратные связи, кроме того, соединения могут содержать несколько циклических фрагментов, по свойствам не отличаются от соединений с открытой цепью.

циклопропан циклопентадиен

Ароматические карбоциклические соединения содержат в своем составе один или несколько бензольных циклов (особая циклическая группировка из шести атомов углерода). При этом они могут также содержать фрагменты насыщенных или ненасыщенных углеводородных цепей.

бензол изопропилбензол

(кумол)

2. Гетероциклические углеводороды содержат в составе цикла (помимо атомов углерода) различные гетероатомы: O, N, S. Циклы могут содержать как простые, так и кратные связи, а также присоединенные к гетероциклу углеводородные заместители.

фуран пиридин

При замещении одного или нескольких атомов водорода в углеводороде какой-либо функциональной группой (атом или группа атомов, определяющие принадлежность соединения к определенному классу и определяющие его химические свойства) образуются соответствующие производные углеводородов (табл. 1).

Таблица 1

Классификация органических соединений по функциональным группам

Функциональная группа	Название группы	Классы соединений	Пример
–ОН	Гидроксил	Спирты	С2Н5ОН этанол
	Карбонил	Альдегиды	этаналь
		Кетоны	пропанон

Продолжение табл. 1

	Карбоксил	Карбоновые кислоты	СН3СООН уксусная кислота
–F, –Cl, –Br, –I	Галогены	Галогено- производные	CH3Cl Хлорметан

Качественный анализ используется для идентификации элементов, входящих в состав органических соединений. Для этого необходимо разрушить молекулу и преобразовать элементы в ионизирующиеся в воде неорганические соединения либо в простые вещества, которые легко обнаружить известными аналитическими реакциями.