Расчеты концентрации растворенных веществ в растворах

• Количество растворенного вещества  :

 = c•V,

где c – молярная концентрация растворенного вещества в моль/л, V – объем раствора в л.

• Масса растворенного вещества m(р.в.):

m(р. в.) = m(р-ра)• ,

где m(р-ра) – масса раствора в г,   – массовая доля растворенного вещества. Обозначим в исходном (или неразбавленном) растворе величины c, V, m(р-ра),   через с₁, V₁, m₁(р-ра),  ₁, а в разбавленном растворе – через с₂, V₂, m₂(р-ра),  ₂. Составим уравнения разбавления растворов. Левые части уравнений отведем для исходных (неразбавленных) растворов, а правые части – для разбавленных растворов. Неизменность количества растворенного вещества при разбавлении будет иметь вид:

Сохранение массы m(р. в.):

Количество растворенного вещества   связано с его массой m (р. в.) cоотношением:

 = m(р. в.)/M(р. в.),

где M(р. в.) – молярная масса растворенного вещества в г/моль. Уравнения разбавления (1) и (2) связаны между собой следующим образом:

с₁•V₁ = m₂(р-ра)• ₂/M(р. в.),

m₁(р-ра)• ₁ = с₂•V₂•M(р. в.).

Если в задаче известен объем растворенного газа V(газа), то его количество вещества   связано с объемом газа (н.у.) отношением:

= V(газа)/22,4.

Уравнения разбавления примут соответственно вид:

V(газа)/22,4 = с₂•V₂,

V(газа)/22,4 = m₂(р-ра)• ₂/M(газа).

Если в задаче известны масса вещества или количество вещества, взятого для приготовления раствора, то в левой части уравнения разбавления ставится m(р. в.) или  , в зависимости от условия задачи. Если по условию задачи требуется объединить растворы разной концентрации одного и того же вещества, то в левой части уравнения массы растворенных веществ суммируются. Довольно часто в задачах используется плотность раствора   (г/мл). Но поскольку молярная концентрация с измеряется в моль/л, то и плотность следует выражать в г/л, а объем V – в л. Приведем примеры решения «образцовых» задач.

 Задача 1. Какой объем 1М раствора серной кислоты надо взять, чтобы получить 0,5 л 0,1МH₂SO₄?

Дано:

с₁ = 1 моль/л, V₂ = 0,5 л, с₂ = 0,1 моль/л.

Найти:

V₁ = ?

Решение

V₁•с₁ = V₂•с₂,

V₁•1 = 0,5•0,1; V₁ = 0,05 л, или 50 мл.

Ответ. V₁ = 50 мл.

Билет № 15

Общая формула предельных аминокислот с одной карбоксильной и одной аминогруппой - C_nH_2n+1NO₂.

Изомеры и гомологи

Межклассовыми изомерами для аминокислот являются нитросоединения R—NO₂.

Физические свойства: бесцветные кристаллические вещества с температурами плавления 150 - 250^oС, хорошо растворимы в воде (лучше, чем в органических растворителях), многие - сладкие.

Химические свойства

1. Горение: 4NH₂CH₂COOH + 13O₂ ->  8CO₂ + 10H₂O + 2N₂

2. Взаимодействие с водой:

NH₂CH₂COOH + H₂O ->   ⁺NH₃CH₂COOH + OH^-  NH₂CH₂COOH + H₂O ->    NH₂CH₂COO^- + H₃O⁺ (NH₂CH₂COOH ->    NH₂CH₂COO^- + H⁺)

Аминокислоты - амфотерные органические вещества. В водных растворах большинства аминокислот среда слабокислотная.

3. Реакции с растворами щелочей:

NH₂CH₂COOH + NaOH ->   NH₂CH₂COO—Na⁺ + H₂O (NH₂CH₂COONa -аминоацетат натрия)

4. Реакции с растворами кислот:

2NH₂CH₂COOH + H₂SO₄ ->   (NH₃CH₂COOH)₂SO₄ (сульфат глициния)

5. Этерификация:

   NH2CH2COOH + C2H5OH

   ->

   NH2CH2COOC2H5 + H2O (упрощенное уравнение реакции)

6. Конденсация: а) димеризация

б) поликонденсация

Группа —CO—NH— называется амидной группой, а образующиеся полимеры - полиамидами.

Полиамиды  -аминокислот называются пептидами. В зависимости от числа остатков аминокислот различают дипептиды, трипептиды, полипептиды. В таких соединениях группы —CO—NH— называют пептидными группами, а связь C—N - пептидной связью.  К полипептидам относятся белки. В их молекулах присутствуют остатки не одной, а нескольких аминокислот. При гидролизе белков (в кислотной среде или под действием ферментов) образуется смесь аминокислот.

Получение  -аминокислот.

1. Из карбоновых кислот:

CH₃—CH₂—COOH + Cl₂   CH₃—CHCl—COOH + HCl CH₃—CHCl—COOH + 3NH₃   CH₃—CH(NH₂)—COONH₄ + NH₄Cl CH₃—CH(NH₂)—COONH₄ + HCl   CH₃—CH(NH₂)—COOH + NH₄Cl

2. Гидролиз белков. Качественные ("цветные")реакции на белки: а) Ксантопротеиновая - появление желтой окпаски при взаимодействии белка с концентрированной азотной кислотой. б) Биуретовая - появление фиолетово-синей окраски при взаимодействии белков с гидроксидом меди(II).

Применение.  в составt белковых молекул. применяют в медицине для парэнтерального питания больных с заболеваниями пищеварит. и др. органов, при нарушениях обмена в-в и др.;  в животноводстве для jбогащения кормов; в пищ. пром-сти.

2. Водородная связь

Водородная связь - это взаимодействие между двумя электроотрицательными атомами одной или разных молекул посредством атома водорода: А−Н ^... В (чертой обозначена ковалентная связь, тремя точками - водородная связь).

Водородная связь обусловлена электростатическим притяжением атома водорода (несущим положительный заряд δ+) к атому электроотрицательного элемента, имеющего отрицательный заряд δ−. В большинстве случаев она слабее ковалентной, но существенно сильнее обычного притяжения молекул друг к другу в твердых и жидких веществах. В отличие от межмолекулярных взаимодействий водородная связь обладает свойствами направленности и насыщаемости, поэтому ее нередко считают одной из разновидностей ковалентной химической связи. Она может быть описана с помощью метода молекулярных орбиталей как трехцентровая двухэлектронная связь.

Одним из признаков водородной связи может служить расстояние между атомом водорода и другим атомом, ее образующим. Оно должно быть меньше, чем сумма радиусов этих атомов. Чаще встречаются несимметричные водородные связи, в которых расстояние Н ^... В больше, чем А−В. Однако в редких случаях (фтороводород, некоторые карбоновые кислоты) водородная связь является симметричной. Угол между атомами во фрагменте А−Н ^... В обычно близок к 180^o. Наиболее сильные водородные связи образуются с участием атомов фтора. В симметричном ионе [F−H−F]⁻ энергия водородная связи равна 155 кДж/моль и сопоставима с энергией ковалентной связи. Энергия водородная связи между молекулами воды уже заметно меньше (25 кДж/моль).

Межмолекулярная и внутримолекулярная водородная связь

Водородные связи обнаружены во многих химических соединениях. Они возникают, как правило, между атомами фтора, азота и кислорода (наиболее электроотрицательные элементы), реже - при участии атомов хлора, серы и других неметаллов. Прочные водородные связи образуются в таких жидких веществах, как вода, фтороводород, кислородсодержащие неорганические кислоты, карбоновые кислоты, фенолы, спирты, аммиак, амины. При кристаллизации водородные связи в этих веществах обычно сохраняются. Поэтому их кристаллические структуры имеют вид цепей (метанол), плоских двухмерных слоев (борная кислота), пространственных трехмерных сеток (лед).

3. Названия органических соединений

Названия первых четырех предельных углеводородов тривиальные (исторические названия) — метан, этан, пропан, бутан. Начиная с пятого, названия образованы греческими числительными, соответствующими количеству атомов углерода в молекуле, с добавлением суффикса "–АН", за исключением числа "девять", когда корнем служит латинское числительное "нона".

Таблица 1. Названия предельных углеводородов

1.1.1. Одновалентные радикалы

Одновалентные радикалы, образованные из насыщенных неразветвленных предельных углеводородов отнятием водорода от конечного углеродного атома, называют заменяя суффикс"–АН" в названии углеводорода суффиксом "–ИЛ".

Атом углерода со свободной валентностью получает номер ? Эти радикалы называютнормальными или неразветвленными алкилами:

СН₃– — метил;

СН₃–СН₂–СН₂–СН₂– — бутил;

СН₃–СН₂–СН₂–СН₂–СН₂–СН₂– — гексил.

Таблица 2. Названия углеводородных радикалов

1.2. Насыщенные разветвленные соединения с одним заместителем

Номенклатура ИЮПАК для алканов в индивидуальных названиях сохраняет принцип Женевской номенклатуры. Называя алкан, исходят из названия углеводорода, отвечающего самой длиной углеродной цепи в данном соединении (главная цепь), а затем указывают радикалы, примыкающие к этой основной цепи.

Главная углеродная цепь, во-первых, должна быть самой длинной, во-вторых, если имеются две или более одинаковые по длине цепи, то из них выбирается наиболее разветвленная.

*Для названия насыщенных разветвленных соединений выбирают самую длинную цепочку из атомов углерода:

*Нумеруют выбранную цепь от одного конца до другого арабскими цифрами, причем, нумерацию начинают с того конца, к которому ближе находится заместитель:

*Указывают положение заместителя (номер атома углерода, у которого находиться алкильный радикал):

*Называют алкильный радикал в соответствии с его положением в цепи:

*Называют основную (самую длинную углеродную цепь):

Если заместителем будет являться галоген (фтор, хлор, бром, йод), то все номенклатурные правила сохраняются:

Тривиальные названия сохраняются только для следующих углеводородов:

Если в углеводородной цепи находятся, несколько одинаковых заместителей, то перед их названием ставится приставка “ди”, “три”, “тетра”, “пента”, “гекса” и т.д., обозначающая число присутствующих групп:

Билет № 16

1. Оксиды

ОКСИДЫ.

Оксиды-сложные вещества, состоящие из двух химических элементов, один из которых кислород в степени окисления -2 .

ПОЛУЧЕНИЕ ОКСИДОВ.

КЛАССИФИКАЦИЯ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОКСИДОВ.

Оксиды применяют в разных целях, например: в строительстве, для получения кислот, осушение газов. Оксиды - одна из составных частей сложных веществ (стекол, песка, глины, железных руд).

2. Органические соединения

Многообразие органических веществ на планете и разнообразие их строения можно объяснить характерными особенностями атомов углерода.

Атомы углерода способны образовывать очень прочные связи друг с другом, соединяясь в цепочки. В результате получаются устойчивые молекулы. То, как именно атомы углерода соединяются в цепь (располагаются зигзагом), является одной из ключевых особенностей ее строения. Углерод может объединяться как в открытые цепи, так и в замкнутые (циклические) цепочки.

Важно и то, что строение химических веществ прямо влияет на их химические свойства. Значительную роль играет и то, как атомы и группы атомов в молекуле влияют друг на друга.

Благодаря особенностям строения, счет однотипным соединениям углерода идет на десятки и сотни. Для примера можно рассмотреть водородные соединения углерода: метан, этан, пропан, бутан и т.п.

Не последнюю роль в этом многообразии играют такие свойства органических веществ, «завязанные» на их строении, как изомерия и гомология.

Речь идет об изомерах – соединениях, которые имеют одинаковый состав и молекулярную массу. Но атомы в их молекулах расположены в различном порядке (разветвленное и неразветвленное строение).

Что касается гомологии – это характеристика такой углеродной цепи, в которой каждый следующий член может быть получен прибавлением к предыдущему одной группы СН₂. Каждый гомологический ряд можно выразить одной общей формулой. А зная формулу, несложно определить состав любого из членов ряда. Например, гомологи метана описываются формулой C_nH_2n+2.

По мере прибавления «гомологической разницы» СН₂, усиливается связь между атомами вещества. Возьмем гомологический ряд метана: четыре первых его члена – газы (метан, этан, пропан, бутан), следующие шесть – жидкости (пентан, гексан, гептан, октан, нонан, декан), а дальше следуют вещества в твердом агрегатном состоянии (пентадекан, эйкозан и т.д.). И чем прочнее связь между атомами углерода, тем выше молекулярный вес, температуры кипения и плавления веществ.

Характерные свойства

Существует несколько важных свойств, которые выделяют органические соединения в отдельный, ни на чтоне похожий класс химических соединений.

1. Различная топология образования связей между атомами, образующими органические соединения (преждевсего, атомами углерода), приводит к появлению изомеров — соединений, имеющих один и тот же состав имолекулярную массу, но обладающих различными физико-химическими свойствами. Данное явление носитназвание изомерии.

2. Явление гомологии — существование рядов органических соединений, в которых формула любых двухсоседей ряда (гомологов) отличается на одну и ту же группу — гомологическую разницу CH₂. Целый рядфизико-химических свойств в первом приближении изменяется симбатно^{[неизвестный термин]} по ходугомологического ряда. Это важное свойство используется в материаловедении при поиске веществ с заранеезаданными свойствами.

Классификация органических соединений

Огромное количество органических соединений классифицируют с учетом строения углеродной цепи (углеродного скелета) и наличия в молекуле функциональных групп.

На схеме представлена классификация органических соединений в зависимости от строения углеродной цепи.

Простейшими представителями ациклических соединений являются алифатические углеводороды - соединения, содержащие только атомы углерода и водорода. Алифатические углеводороды могут быть насыщенными (алканы) и ненасыщенными (алкены, алкадиены, алкины).

Простейшим представителем алициклических углеводородов служит циклопропан, содержащий цикл из трех углеродных атомов.

Ароматический ряд объединяет ароматические углеводороды - бензол, нафталин, антрацен и т.д., а также их производные.

Гетероциклические соединения могут содержать в цикле, кроме атомов углерода, один или несколько атомов других элементов - гетероатомов (кислород, азот, серу и др.).

В каждом представленном ряду органические соединения делятся на классы в зависимости от состава и строения. Наиболее простым классом органических соединений являются углеводороды. При замене атомов водорода в углеводородах на другие атомы или группы атомов (функциональные группы) образуются другие классы органических соединений данного ряда.

Функциональная группа - атом или группа атомов, устанавливающие принадлежность соединения к классам органических соединений и определяющие главнейшие направления его химических превращений.

Соединения с одной функциональной группой называются монофункциональными (метанол СН₃–ОН),  с  несколькими  одинаковыми  функциональными группами - полифункциональными  (глицерин

с   несколькими   разными   функциональными группами - гетерофункциональными (молочная кислота

Соединения каждого класса составляют гомологические ряды. Гомологический ряд – это бесконечный ряд органических соединений, имеющих сходное строение и, следовательно, сходные химические свойства и отличающихся друг от друга на любое число СН₂– групп (гомологическая разность).

Основные классы органических соединений следующие:

I. Углеводороды (R–H).

II. Галогенопроизводные (R–Hlg).

III. Спирты (R–OH).

VIII. Нитросоединения (R–NO₂).

IX. Сульфокислоты (R–SO₃H).

Число известных классов органических соединений не ограничивается перечисленными, оно велико и с развитием науки все время увеличивается.

Все классы органических соединений взаимосвязаны. Переход от одних классов соединений к другим осуществляется в основном за счет превращений функциональных групп без изменения углеродного скелета.

Применение органических веществ.

Самый большой список - медицинских препаратов - почти все они являются органическими веществами. Одно из самых простых - аспирин. Далее - употребляемые с пищевыми продуктами, их гораздо меньше, но тоже внушительный список, е менее 30-40 наименований. Следующие - моющие средства, тоже насчитывают несколько десятков наименований Наконец, вещества сельскохозяйственого применения, главным образом ядохимикаты (удобрения большей частью - неорганические вещества) Можно упомянуть ещё вещества технического назначения - растворители, смазочные материалы, красители и т. д

3. Составить изомеры. СМОТРИ Билет № 10 (задание 3)

Билет № 17

1. Основания в свете представлений об электролитической диссоциации

   В состав каждого основания входят ионы металлов и гидроксид-ионы. Поэтому при диссоциации любого основания в растворе образуются в качестве катионов различные ионы металлов, а в качестве анионов – только гидроксид-ионы:

NaOH = Na⁺ + OH ^–

KOH = K⁺ + OH ^–

Слабые многокислотные основания диссоциируют ступенчато.

Например, составим уравнения диссоциации двухкислотного основания – гидроксида магния.

На первой ступени диссоциации отщепляется один гидроксид-ион OH^–:

Mg(OH)₂ ⇄ MgOH⁺ + OH ^–

На второй ступени диссоциации отщепляется гидроксид-ион от катиона MgOH⁺:

MgOH⁺ ⇄ Mg²⁺ + OH ^–

Таким образом, диссоциация данного основания происходит в две ступени и имеет следующую последовательность:

Mg(OH)₂ ⇄ MgOH⁺ + OH ^–

MgOH⁺ ⇄ Mg²⁺ + OH ^–

Число ступеней диссоциации основания определяется числом гидроксид-ионов OH ^–.

Таким образом, с точки зрения электролитической диссоциации:

Основания – это электролиты, которые при диссоциации в водных растворах в качестве анионов отщепляют только гидроксид-ионы.

Следовательно:

Свойства оснований, которые они проявляют в водных растворах, - это свойства гидроксид-ионов OH ^–.

2. Предельные одноатомные спирты. СМОТРИ Билет № 4 (задание 2)

3. Структурные формулы органических соединений

Углеводороды

Билет № 18

1. Гидролиз солей. СМОТРИ Билет № 4 (задание 3)

2. Полимеры

Полимеры (от греч. polymeres - состоящий из многих частей, многообразный), химические соединения с высокой молекулярной массой (от нескольких тысяч до многих миллионов), молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся группировок (мономерных звеньев). Атомы, входящие в состав макромолекул, соединены друг с другом силами главных и (или) координационных валентностей. Классификация. По происхождению П. делятся на природные (биополимеры), например белки, нуклеиновые кислоты,смолы природные, и синтетические, например полиэтилен, полипропилен, феноло-формальдегидные смолы. Атомы или атомные группы могут располагаться в макромолекуле в виде: открытой цепи или вытянутой в линию последовательности циклов (линейные П., например каучук натуральный); цепи с разветвлением (разветвленные П., например амилопектин); трёхмерной сетки (сшитые П., например отверждённые эпоксидные смолы). П., молекулы которых состоят из одинаковых мономерных звеньев, называются гомополимерами, например поливинилхлорид,поликапроамид, целлюлоза. Макромолекулы одного и того же химического состава могут быть построены из звеньев различной пространственной конфигурации. Если макромолекулы состоят из одинаковых стереоизомеров или из различных стереоизомеров, чередующихся в цепи в определённой периодичности, П. называются стереорегулярными (см. Стереорегулярные полимеры). П., макромолекулы которых содержат несколько типов мономерных звеньев, называются сополимерами. Сополимеры, в которых звенья каждого типа образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в пределах макромолекулы, называются блоксополимерами. К внутренним (неконцевым) звеньям макромолекулы одного химического строения могут быть присоединены одна или несколько цепей другого строения. Такие сополимеры называются привитыми (см. также Сополимеры). П., в которых каждый или некоторые стереоизомеры звена образуют достаточно длинные непрерывные последовательности, сменяющие друг друга в пределах одной макромолекулы, называются стереоблоксополимерами. В зависимости от состава основной (главной) цепи П. делят на: гетероцепные, в основной цепи которых содержатся атомы различных элементов, чаще всего углерода, азота, кремния, фосфора, и гомоцепные, основные цепи которых построены из одинаковых атомов. Из гомоцепных П. наиболее распространены карбоцепные П., главные цепи которых состоят только из атомов углерода, например полиэтилен, полиметилметакрилат, политетрафторэтилен. Примеры гетероцепных П. - полиэфиры (полиэтилентерефталат, поликарбонаты и др.), полиамиды, мочевино-формальдегидные смолы, белки, некоторые кремнийорганические полимеры. П., макромолекулы которых наряду с углеводородными группами содержат атомы неорганогенных элементов, называются элементоорганическими (см. Элементоорганические полимеры). Отдельную группу П. образуют неорганические полимеры, например пластическая сера, полифосфонитрилхлорид (см.Неорганические полимеры). Свойства и важнейшие характеристики. Линейные П. обладают специфическим комплексом физико-химических и механических свойств. Важнейшие из этих свойств: способность образовывать высокопрочные анизотропные высокоориентированные волокна и плёнки (см. Полимеров ориентированное состояние); способность к большим, длительно развивающимся обратимым деформациям (см. Высокоэластическое состояние); способность в высокоэластическом состоянии набухать перед растворением; высокая вязкость растворов (см. Растворы полимеров,Набухание). Этот комплекс свойств обусловлен высокой молекулярной массой, цепным строением, а также гибкостью макромолекул. При переходе от линейных цепей к разветвленным, редким трёхмерным сеткам и, наконец, к густым сетчатым структурам этот комплекс свойств становится всё менее выраженным. Сильно сшитые П. нерастворимы, неплавки и неспособны к высокоэластическим деформациям. П. могут существовать в кристаллическом и аморфном состояниях. Необходимое условие кристаллизации - регулярность достаточно длинных участков макромолекулы. В кристаллических П. возможно возникновение разнообразныхнадмолекулярных структур (фибрилл, сферолитов, монокристаллов и др.), тип которых во многом определяет свойства полимерного материала. Надмолекулярные структуры в незакристаллизованных (аморфных) П. менее выражены, чем в кристаллических. Незакристаллизованные П. могут находиться в трёх физических состояниях: стеклообразном, высокоэластическом и вязкотекучем. П. с низкой (ниже комнатной) температурой перехода из стеклообразного в высокоэластическое состояние называются эластомерами, с высокой - пластиками. В зависимости от химического состава, строения и взаимного расположения макромолекул свойства П. могут меняться в очень широких пределах. Так, 1,4-цис-полибутадиен, построенный из гибких углеводородных цепей, при температуре около 20 ?С - эластичный материал, который при температуре - 60 ?С переходит в стеклообразное состояние; полиметилметакрилат, построенный из более жёстких цепей, при температуре около 20 ?С - твёрдый стеклообразный продукт, переходящий в высокоэластическое состояние лишь при 100 ?С. Целлюлоза - полимер с очень жёсткими цепями, соединёнными межмолекулярными водородными связями, вообще не может существовать в высокоэластическое состоянии до температуры её разложения. Большие различия в свойствах П. могут наблюдаться даже в том случае, если различия в строении макромолекул на первый взгляд и невелики. Так, стереорегулярный полистирол - кристаллическое вещество с температурой плавления около 235 ?С, а нестереорегулярный (атактический) вообще не способен кристаллизоваться и размягчается при температуре около 80 ?С. П. могут вступать в следующие основные типы реакций: образование химических связей между макромолекулами (т. н. сшивание), например при вулканизации каучуков, дублении кожи; распад макромолекул на отдельные, более короткие фрагменты (см. Деструкция полимеров); реакции боковых функциональных групп П. с низкомолекулярными веществами, не затрагивающие основную цепь (т. н. полимераналогичные превращения); внутримолекулярные реакции, протекающие между функциональными группами одной макромолекулы, например внутримолекулярная циклизация. Сшивание часто протекает одновременно с деструкцией. Примером полимераналогичных превращений может служить омылениеполивинилацетата, приводящее к образованию поливинилового спирта. Скорость реакций П. с низкомолекулярными веществами часто лимитируется скоростью диффузии последних в фазу П. Наиболее явно это проявляется в случае сшитых П. Скорость взаимодействия макромолекул с низкомолекулярными веществами часто существенно зависит от природы и расположения соседних звеньев относительно реагирующего звена. Это же относится и к внутримолекулярным реакциям между функциональными группами, принадлежащими одной цепи. Некоторые свойства П., например растворимость, способность к вязкому течению, стабильность, очень чувствительны к действию небольших количеств примесей или добавок, реагирующих с макромолекулами. Так, чтобы превратить линейный П. из растворимого в полностью нерастворимый, достаточно образовать на одну макромолекулу 1-2 поперечные связи. Важнейшие характеристики П. - химический состав, молекулярная масса и молекулярно-массовое распределение, степень разветвлённости и гибкости макромолекул, стереорегулярность и др. Свойства П. существенно зависят от этих характеристик. Получение. Природные П. образуются в процессе биосинтеза в клетках живых организмов. С помощью экстракции, фракционного осаждения и др. методов они могут быть выделены из растительного и животного сырья. Синтетические П. получают полимеризацией и поликонденсацией. Карбоцепные П. обычно синтезируют полимеризацией мономеров с одной или несколькими кратными углерод-углеродными связями или мономеров, содержащих неустойчивые карбоциклические группировки (например, из циклопропана и его производных). Гетероцепные П. получают поликонденсацией, а также полимеризацией мономеров, содержащих кратные связи углерод-элемент (например, С = О, С º N, N = С = О) или непрочные гетероциклические группировки (например, в окисях олефинов, лактамах). Применение. Благодаря механической прочности, эластичности, электроизоляционным и др. ценным свойствам изделия из П. применяют в различных отраслях промышленности и в быту. Основные типы полимерных материалов - пластические массы, резины, волокна (см. Волокна текстильные, Волокна химические), лаки, краски, клеи, ионообменные смолы. Значение биополимеров определяется тем, что они составляют основу всех живых организмов и участвуют практически во всех процессах жизнедеятельности.

3. Задача. Растворы. СМОТРИ Билет № 6 (задание 3 )

Билет № 19

1. Кислоты в свете представлений об электролитической диссоциации

 В состав каждой кислоты входят атомы водорода и кислотные остатки. Поэтому при диссоциации любой кислоты в растворе образуются в качестве катионов только положительно заряженные ионы водорода, в качестве анионов – ионы различных кислотных остатков:

HCl = H⁺ + Cl ^–

HNO₂ ⇄ H⁺ + NO₂^–

Многоосновные кислоты диссоциируют постепенно: сначала отщепляется один ион водорода H⁺, затем второй и т.д. В результате этого первоначально образуется ион с отрицательным зарядом -1, затем с зарядом -2 и т.д. Такую диссоциацию называют ступенчатой диссоциацией.

Первая ступень диссоциации – отщепление одного иона водорода H⁺ от нейтральной молекулы и образование гидросудьфит-иона:

H₂SO₃ ⇄ H⁺ + HSO₃^–

Вторая ступень диссоциации – отщепление иона водорода H⁺ от образовавшегося аниона HSO₃^– и образование сульфит-иона:

HSO₃^– ⇄ H⁺ + SO₃^2-

Таким образом, диссоциация данной кислоты происходит в две ступени и имеет следующую последовательность:

H₂SO₃ ⇄ H⁺ + HSO₃^–

HSO₃^– ⇄ H⁺ + SO₃^2-

Число ступеней диссоциации зависит от числа атомов водорода в молекуле кислоты.

 Таким образом, с точки зрения электролитической диссоциации:

Кислоты – это электролиты, которые при диссоциации (распаде) в водных растворах в качестве катионов отщепляют только ионы водорода.

Следовательно:

Свойства кислот, которые они проявляют в водных растворах, - это свойства ионов H⁺.

2. Углеводороды. СМОТРИ Билет № 13 ( задание 2)

3. Написать электронно-графическую формулу.

Билет № 20

1. Соли в свете представлений об электролитической диссоциации

 Средние соли – это электролиты, которые при диссоциации образуют катионы металлов и анионы кислотных остатков.

В состав каждой средней соли входят ионы металлов и ионы кислотных остатков.

Средние соли имеют одну ступень диссоциации и распадаются на ионы, образуя в качестве катионов ионы различных металлов, а в качестве анионов – ионы различных кислотных остатков.

Составим уравнения диссоциации средних солей карбоната натрия Na₂CO₃ и сульфата железа(III) Fe₂(SO₄)₃ (сильных электролитов):

Na₂CO₃ = 2Na⁺ + CO₃^2-

Fe₂(SO₄)₃ = 2Fe³⁺ + 3SO₄^2-

 Кислые соли – это электролиты, которые при диссоциации образуют положительно заряженные ионы металлов и водорода и отрицательно заряженные ионы кислотных остатков.

Кислые соли диссоциируют ступенчато (в отличие от средних солей).

На первой ступени диссоциации образуются катион металла и анион кислотного остатка, содержащего ион водорода:

NaHCO₃ = Na⁺ + HCO₃^–

На второй ступени диссоциации катион водорода H⁺ отщепляется от аниона HCO₃^–:

HCO₃^– ⇄ H⁺ + CO₃^2–

Таким образом, диссоциация данной кислой соли происходит в две ступени и имеет следующую последовательность:

NaHCO₃ = Na⁺ + HCO₃^–

HCO₃^– ⇄ H⁺ + CO₃^2–

При диссоциации кислой соли в растворе образуются два вида положительных ионов: катионы металла и катионы водорода (в нашем случае Na⁺ и H⁺) – и два вида отрицательных ионов: кислотные остатки, содержащие ионы водорода (+ HCO₃^– ) и не содержащие ионов водорода (CO₃^2– ).

В отличие от кислот и оснований соли при диссоциации не отщепляют каких-либо одинаковых для всех солей ионов, поэтому у них отсутствуют общие свойства, обусловленные наличием одинаковых ионов.

2. Кислородсодержащие органические соединения

Кислородсодержащие органические вещества

1. Понятие функциональной группы

Свойства кислородсодержащих органических веществ очень разнообразны, и они определяются тем, в состав какой группы атомов входит атом кислорода. Эта группа называется функциональной.

Группу атомов, которая существенным образом определяет свойства органического вещества, называют функциональной группой.

Существует несколько различных кислородсодержащих групп.

Производные углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода замещены на функциональную группу, относят к определенному классу органических веществ (Таб. 1).

Таб. 1. Принадлежность вещества к определенному классу определяется функциональной группой

2. Спирты

Одноатомные предельные спирты

Рассмотрим отдельных представителей и общие свойства спиртов.

Простейший представитель этого класса органических веществ – метанол, или метиловый спирт. Его формула – СН₃ОН. Это бесцветная жидкость с характерным спиртовым запахом, хорошо растворимая в воде. Метанол – это очень ядовитое вещество. Несколько капель, принятых внутрь, приводят к слепоте человека, а немного большее его количество – к смерти! Раньше метанол выделяли из продуктов пиролиза древесины, поэтому сохранилось его старое название – древесный спирт. Метиловый спирт широко применяется в промышленности. Из него изготавливают лекарственные препараты, уксусную кислоту, формальдегид. Его применяют также в качестве растворителя лаков и красок.

Не менее распространенным является и второй представитель класса  спиртов – этиловый спирт, или этанол.Его формула – С₂Н₅ОН. По своим физическим свойствам этанол практически ничем не отличается от метанола. Этиловый спирт широко применяют в медицине, также он входит в состав спиртных напитков. Из этанола получают в органическом синтезе достаточное большое количество органических соединений.

Получение этанола. Основным способом получения этанола является гидратация этилена. Реакция происходит при высокой температуре и давлении, в присутствии катализатора.

СН₂=СН₂ + Н₂О → С₂Н₅ОН

Реакция взаимодействия веществ с водой называется гидратацией.

Многоатомные спирты

К многоатомным спиртам относятся органические соединения, в молекулах которых содержится несколько гидроксильных групп, соединенных с углеводородным радикалом.

Рис. 1.

Одним из представителей многоатомных спиртов является глицерин (1,2,3-пропантриол). В состав молекулы глицерина входят три гидроксильных группы, каждая из которых находится у своего атома углерода. Глицерин – это очень гигроскопичное вещество. Он способен поглощать влагу из воздуха. Благодаря такому свойству, глицерин широко используется в косметологии и медицине. Глицерин обладает всеми свойствами спиртов. Представителем двух атомных спиртов является этиленгликоль. Его формулу можно рассматривать, как формулу этана, в которой атомы водорода у каждого атома замещены на гидроксильные группы. Этиленгликоль – это сиропообразная жидкость, сладковатая на вкус. Но она очень ядовита, и ни в коем случае ее нельзя пробовать на вкус! Этиленгликоль используется в качестве антифриза. Одним из общих свойств спиртов является их взаимодействие с активными металлами. В составе гидроксильной группы атом водорода способен замещаться на атом активного металла.

2С₂Н₅ОН + 2Na→ 2С₂Н₅ОNa+ H₂↑

Получается этилат натрия, и выделяется водород. Этилат натрия – солеподобное соединение, которое относится к классу алкоголятов. В силу своих слабых кислотных свойств спирты не взаимодействуют с растворами щелочей.

3. Карбонильные соединения

Карбонильные соединения

Рис. 2. Отдельные представители карбонильных соединений

К карбонильным соединениям относятся альдегиды и кетоны. В составе карбонильных соединений находится карбонильная группа (см. Таб. 1). Простейшим альдегидом является формальдегид. Формальдегид  – это газ с резким запахом, чрезвычайно ядовитое вещество! Раствор формальдегида в воде называется формалином и применяется для сохранения биологических препаратов (см. Рис. 2).

Формальдегид широко используют в промышленности для изготовления пластмасс, которые не размягчаются при нагревании.

Простейшим представителем кетонов является ацетон. Это жидкость, которая хорошо растворяется в воде, и в основном его применяют в качестве растворителя. Ацетон обладает очень резким запахом.

4. Карбоновые кислоты

Карбоновые кислоты

В составе карбоновых кислот находится карбоксильная группа (см. Рис. 1). Простейшим представителем этого класса является метановая, или муравьиная кислота. Муравьиная кислота содержится в муравьях, в крапиве и хвое ели. Ожог крапивой – это результат раздражающего действия муравьиной кислоты.

5. Характеристика отдельных представителей

Таб. 2.

Наибольшее значение имеет уксусная кислота. Она необходима для синтеза красителей, медикаментов (например, аспирина), сложных эфиров, ацетатного волокна. 3-9%-ный водный раствор уксусной кислоты – уксус, вкусовое и консервирующее средство.

Кроме муравьиной и уксусной карбоновых кислот, существует целый ряд природных карбоновых кислот. К ним относятся лимонная и молочная, щавелевая кислоты. Лимонная кислота содержится в соке лимона, малины, крыжовника, в ягодах рябины и т.д. Широко применяется в пищевой промышленности и медицины. Лимонную и молочную кислоты используют в качестве консервантов. Молочную кислоту получают путем брожения глюкозы. Щавелевая кислота используется для удаления ржавчины и в качестве красителя. Формулы отдельных представителей карбоновых кислот приведены в Таб. 2.

В высших жирных карбоновых кислотах содержится, как правило, 15 и более атомов углерода. Например, стеариновая кислота содержит 18 атомов углерода. Соли высших карбонов кислот натрия и калия называются мылами.Стеарат натрия С₁₇Н₃₅СООNa входит в состав твердого мыла.

Между классами кислородсодержащих органических веществ существует генетическая связь.

3. Задача. Нахождение молярной массы вещества. СМОТРИ Билет № 5 (задание 3)

102