Методические указания.

Спирты являются важной и многочисленной группой органических соединений. Их можно рассматривать как производные углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода замещены на гидроксильную группу - ОН.

При изучении этого класса соединений необходимо обратить внимание на следующие понятия:

• функциональная группа спиртов

• понятие об атомности спиртов (одноатомные, двухатомные и т.д.)

• классификация спиртов (по характеру углеводородного радикала; положения функциональной группы).

• систематическая номенклатура спиртов (нумерация атомов, суффикс – ол)

Запомните структурные формулы важнейших представителей гомологического ряда спиртов ([1] с.106. табл. 27).

Изучите физические свойства спиртов. Обратите внимание, что физические свойства спиртов обусловлены существованием водородной связи, которая возникает в тех случаях, когда атом водорода связан с электроотрицательным атомом другого элемента, который смещает на себя электронное облако, создавая тем самым положительный заряд δ+ на водороде.

Рассмотрим образование водородной связи между двумя молекулами спирта. Связи О-Н в спирте имеют заметный полярный характер с избытком отрицательного заряда δ- на атоме кислорода. Атом водорода, наоборот, приобретает небольшой положительный заряд δ+ и может взаимодействовать с неподеленными электронными парами атома кислорода соседней молекулы спирта:

.. δ- δ+ .. δ- δ+

О — Н ….О —Н

| |

R R

Водородная связь обычно схематично изображается точками. Таким образом, молекулы спирта связаны между собой (ассоциированы) с помощью водородных связей, чем объясняются такие высокие температуры кипения спиртов.

Химические свойства спиртов обусловлены наличием функциональной группы - ОН. Поэтому при изучении химических свойств обратите внимание на следующие реакции:

а) образование алкоголятов - спирты взаимодействуют с натрием Nа, но не реагируют с гидроксидом натрия NаОН! С увеличение размеров углеводородного радикала скорость реакции падает. Реакционная способность спиртов приведена в учебнике ( [1] стр. 110.)

б) взаимодействие с галогенводородами:

ZnCl₂

СН₃ОН + НСl СН₃Сl + Н₂О

Легче всего взаимодействуют третичные спирты, труднее вступают в реакцию первичные.

в) реакция этерификации - этот процесс будет подробнее рассмотрен в теме «Карбоновые кислоты».

г) реакция дегидратации:

t , H₂SO₄

R — СН — СН—СН₃ R – CH = CH – CH₃ + Н₂О

| |

Н ОН

Дегидратация идет по правилу Зайцева: атом водорода отрывается от наименее гидрированного атома углерода, стоящего рядом с группой – ОН.

Изучите основные способы получения и применение этанола, обратите внимание на токсичность спиртов, их губительное действие на организм.( [1] стр. 116-117.)

При изучении многоатомных спиртов обратите внимание на понятие «атомность спирта». Запомните формулы и названия важнейших представителей многоатомных спиртов:

1 2 3

СН₂ – СН₂ СН₂ – СН – СН₂ СН₂- СН – СН₃ СН₂ – СН₂ –СН₂

| | | | | | | | |

ОН ОН ОН ОН ОН ОН ОН ОН ОН

Этиленгликоль Глицерин 1,2 – пропандиол 1,3- пропандиол

Необходимо отметить особенность химических свойств многоатомных спиртов: чем больше групп – ОН , тем более сильные кислотные свойства проявляют спирты, поэтому они могут взаимодействовать не только с Na, но и со свежеосажденным гидроксидом меди: Н

|

С Н₂ ― ОН ОН ― СН₂ Н₂С ― О О ― СН₂

| | | Сu |

С Н2 ― ОН + Сu(OH)₂ + ОН ―СН → Н₂С ― О О ― СН + 2Н₂О

| | | |

СН₂ ― ОН ОН ― СН₂ Н₂С ― ОН ОН ― СН₂

Это качественная реакция на многоатомные спирты (продукт окрашен в интенсивно синий цвет). Точками обозначен донорно-акцепторный механизм образования связи. Важно отметить и усиление основных свойств многоатомных спиртов на примере взаимодействия глицерина с азотной кислотой:

С Н₂ ― ОН СН₂ ― ОNO₂

| |

СН ― ОН + 3 НОNO₂ → СН ― ОNO₂ + 3Н₂О

| |

СН₂ ― ОН СН₂ ― ОNO₂

Изучите и запомните основные области применения многоатомных спиртов.

Вопросы для самопроверки:

1. Перечислите основные признаки классификации спиртов?

2. Напишите формулы первых пяти членов гомологического ряда спиртов, назовите их?

3. Напишите формулу фенола и бензилового спирта, отметьте отличие в строении.

4. Осуществите цепочки превращений:

С₂Н₄ → С₂Н₅ОН → С₂Н₅Оnа

С₂Н₅ОН → С₂Н₄ → С₂Н₅ОН → С₂Н₅Br

5. Чем определяется атомность спиртов ?

6. Какая масса бромэтана образуется при взаимодействии 23 г этанола с избытком бромида калия в присутствии серной кислоты при выходе продукта реакции 85 %. Ответ: 46,3 г.

7. Каково значение спиртов для пищевых производств?

8. Дана смесь спиртов: этанол, глицерин. Предложите способы обнаружения спиртов. Приведите уравнения реакций.

9. Приведите примеры изомерных спиртов, отличающихся строением радикала.

Методические указания.

Карбоновые кислоты – это органические соединения, содержащие в молекуле функциональную группу - СООН , т.е. карбоксильную группу, причем водород карбоксильной группы обладает кислотным характером.

При классификации карбоновых кислот необходимо учесть следующие признаки:

а) характер углеводородного радикала

б) число карбоксильных групп

в) молярная масса карбоновых кислот

При рассмотрении насыщенных одноосновных карбоновых кислот необходимо обратить внимание на следующие вопросы:

а) функциональная группа карбоновых кислот

б) общая формула: С_nH_{2n +1} COOH или С_nH_2n O₂

в) номенклатура карбоновых кислот:

- углеводородный атом карбоксильной группы будет первым в нумерации углеводородной цепи;

- добавление к названию соответствующего углеводорода окончания «овая» и слова кислота.

г) гомологический ряд – необходимо знать первых пять членов гомологического ряда карбоновых кислот: строение и названия (тривиальные и по заместительной номенклатуре).

д) изомерия кислот определяется изомерией углеводородного радикала.

е) общая характеристика физических свойств включает в себя рассмотрение существования водородных связей между молекулами кислот. Этот вопрос подробно описан в учебнике ( [2] § 94, стр. 217).

При рассмотрении химических свойств кислот важно изучить строение карбоксильной группы ([2] § 95 стр. 219). Именно она и обуславливает свойства кислот. Обратите внимание, что химические свойства кислот делятся на две группы:

I) сходство с минеральными кислотами:

а) диссоциация карбоновых кислот в водной среде

С Н₃СООН СН₃СОО ^- + Н₃О+

б) образование солей (при взаимодействии с основаниями, основными оксидами, активными металлами)

СН₃СООН + NaОН → СН₃СООNa + Н₂О

Соли карбоновых кислот легко гидролизуются, поэтому водные растворы их имеют щелочную среду.

II) специфические свойства кислот:

а) галогенирование

СН₃ – СООН + Cl₂ → CH₂ Cl – СООН + НCl

(атом галогена идет ко второму атому углерода, т.е. в α – положение и получается α – галогензамещенные кислоты)

б) действие на кислоты галогенидов фосфора:

О О

// //

СН₃ – С + PCl₅ → СН₃ – С + PОCl₂ + НCl

\ \

ОН Cl

Ацетил хлорид

Или

О О

// //

СН₃ – С + SOCl₂ → СН₃ – С + SO₂ + НCl

\ тионил \

ОН хлорид Cl

в) реакция этерификации: О

//

СН₃СООН + С₂Н₅ОН → СН₃ – С + Н₂О

\

О – С₂Н₅

Механизм этой реакции очень подробно описан в учебнике ([2] § 110 стр.247). При изучении обратите внимание, что в реакции этерификации участвуют – ОН от карбоксильной группы кислоты, а у спирта участвует атом водорода, входящий в состав гидроксильной функциональной группы.

Самостоятельно рассмотрите получение и свойства муравьиной и уксусной кислот.( [1] § 96 стр. 158-159). Обратите внимание на основной технический способ получения муравьиной кислоты:

t, P

1. СО + NaОН → HCOONa