4462

Особое место среди животных жиров занимает молочный жир, составляющий основную часть (около 90%) сливочного масла. В сливочном масле и молоке содержится значительное количество насыщенных жирных кислот с короткой цепью (например, масляной).

Жиры являются исходным сырьём в производстве мыла. Щелочной гидролиз (омыление) жиров даёт глицерин и натриевые или калиевые соли жирных кислот, которые и являются мылом.

С15Н31СОО− СН2 CH2OH

Этот процесс известен с древнейших времён, когда животные жиры кипятили с золой, содержащей карбонат калия. Натриевые мыла ограниченно растворимы в воде и могут быть получены в идее твёрдых брикетов. Калиевые мыла лучше растворимы и используются в шампунях.

10

Лабораторная работа № 1 Свойства карбоновых кислот, сложных эфиров и жиров

Опыт 1. Кристаллизация уксусной кислоты

Температура плавления уксусной кислоты +16,6оС. При охлаждении уксусная кислота кристаллизуется с образованием кристаллов похожих на лёд (безводную уксусную кислоту называют ледяной уксусной кислотой).

Пробирку с 1-2 мл уксусной кислоты помещают в стакан со льдом. Наблюдается образование кристаллов.

Опыт 2. Взаимодействие уксусной кислоты с солями

а) взаимодействие с карбонатом натрия.

К 3-4 мл 10% раствора Na2CO3 приливают 2-3 мл ледяной уксусной кислоты. Наблюдается интенсивное выделение углекислого газа.

б) взаимодействие со стеаратом натрия.

В пробирку помещают небольшое количество порошка мыла и приливают 2 мл разбавленной уксусной кислоты. Наблюдают образование плохо растворимых в воде пальмитиновой и стеариновой кислот.

Запишите уравнения реакций. Сделайте вывод о силе уксусной кислоты как электролита.

Опыт 3. Взаимодействие уксусной кислоты с цинком и оксидом меди (II)

Впробирку помещают 2-3 мл уксусной кислоты и гранулу цинка. Наблюдают выделение газа.

Впробирку помещают 0,2 г оксида меди и добавляют 2-3 мл уксусной кислоты, пробирку осторожно нагревают. Наблюдают изменение окраски раствора.

Запишите уравнения реакций. Сравните скорости протекания реакций со скоростями аналогичных реакций с участием минеральных кислот - соляной или серной.

Опыт 4. Окисление муравьиной кислоты аммиачным раствором оксида

серебра (реакция серебряного зеркала)

Присутствие в молекуле муравьиной кислоты карбонильной группы позволяет отличить её от других карбоновых кислот реакцией серебряного зеркала, характерной для альдегидов.

В чистую обезжиренную пробирку помещают 2 мл 1% раствора нитрата серебра и добавляют по каплям 5% раствор аммиака до тех пор, пока образовавшийся осадок полностью не растворится. К полученному прозрачному раствору гидроксида диамминсеребра прибавляют несколько капель раствора муравьиной кислоты. Пробирку с реакционной смесью нагревают несколько минут на водяной бане (температура 60-70оС). Металлическое се-

11

ребро выделяется в виде зеркального налета на стенках пробирки или в виде тёмного осадка.

Составьте уравнение реакции.

Опыт 5. Реакция этерификации

В сухой пробирке смешивают спирт, карбоновую кислоту и концентрированную серную кислоту в количествах, указанных в таблице 3. Пробирку закрывают пробкой с обратным холодильником. Смесь в пробирке перемешивают встряхиванием и нагревают 8-10 мин на водяной бане при температуре 65-70оС. Пробирку охлаждают. Для выделения из реакционной массы этилформиата и этилацетата к содержимому пробирки добавляют 3-4 мл насыщенного раствора хлорида натрия (высаливание). Сложный эфир образует верхний слой в расслоившейся двухфазной смеси.

Таблица 3

Синтез сложных эфиров

Опыт 6. Выделение высших жирных кислот из мыла

В пробирку помещают 2 мл раствора хозяйственного мыла, затем приливают 2 мл 10% раствора серной кислоты. Смесь нагревают почти до кипения. Расплавившиеся жирные кислоты всплывают, образуя верхний слой, и затвердевают при охлаждении.

Составьте уравнения реакций.

Опыт 7. Образование нерастворимых солей высших жирных кислот

В три пробирки помещают по 2 мл раствора хозяйственного мыла. В первую пробирку добавляют 1 мл 5% раствора СаCl2, во вторую – 1 мл 5% раствора ацетата свинца, в третью – 1 мл 5% раствора CuSO4.

Пробирку с осадком «медного мыла» (голубоватого цвета) нагревают почти до кипения, при этом «медное мыло» всплывает в виде изумруднозелёного кольца. Если в растворе находится избыток натриевого мыла, то зелёного кольца не получится. Необходимо добавить ещё немного 5% раствора CuSO4 и снова нагреть смесь.

Составьте уравнения реакций.

Опыт 8.Эмульгирующие свойства мыла

В две пробирки помещают по 2-3 капли подсолнечного масла. В одну из них добавляют 2 мл дистиллированной воды, а в другую - 2 мл 1% раствора хозяйственного мыла. Энергично встряхивают обе пробирки. В пробирке с мылом образуется устойчивая молочно-белая эмульсия. В пробирке с водой эмульсия быстро разрушается с выделением слоя капелек масла.

Моющее действие мыла объясняется его способностью снижать поверхностное натяжение капель масла, что приводит к увеличению устойчивости эмульсий и пен.

Вопросы и задания

1.Рассмотрите закономерности изменения некоторых физических свойств карбоновых кислот и дайте им объяснение.

2.Назовите следующие кислоты:

а) СН3(СН2)5СООН б) (СН3)2СНСООН в) СF3СООН г) СН2(СООН)2

3.Какие ионы присутствуют в водном растворе пропаноата натрия? Какие вещества получаются при электролизе этого раствора?

4.Объясните, почему α-водородные атомы в пропановой кислоте легко замещаются атомами галогена, тогда как β-водородные атомы гораздо более инертны?

13

5.В чём заключается особенность строения муравьиной кислоты, какая реакция отличает её от остальных карбоновых кислот?

6.Объясните, почему карбонильная группа в карбоновых кислотах менее реакционноспособна, чем в альдегидах и кетонах.

7.Сравните свойства гидроксильной группы в этаноле, уксусной кислоте и феноле. Предложите способ разделения смеси этанола, фенола и уксусной кислоты.

8.Продолжите уравнения реакций:

а) С2Н5СООН + PCl5→ ?

б)С6Н5СООН + SOCl2 → ?

в) (С6Н5СО)2O + NH3→ ?

г) (CH3)2CHCOCl + C2H5OH→ ?

9. Из каких кислот и спиртов могут быть получены следующие сложные эфиры: а) пропилпропаноат; б) метилбензоат; в) НСООС2Н5; г) СН3(СН2)3СООСН3; д) (СН3)2СНСООС(СН3)2; е) С6Н5СООСН(CH3)2.

10.Массовые доли С, Р и О в кислоте равны соответственно 48,65%; 8,11%; 43,24%. Определите формулу кислоты.

11.Какую массу этилацетата можно получить в реакции этерификации этанола массой 1,61 г и уксусной кислоты массой 1,8 г, если выход продукта составил 75%?

12.Кислоты, входящие в состав природных жиров и масел, состоят из четного числа атомов углерода. Кислоты с нечётным числом углеродных атомов встречаются очень редко. Предложите способ синтеза таких кислот, исходя из природных аналогов, удлинением их цепи на один атом углерода:

RCH2COOH → RCH2CH2COOH

13.Бараний жир состоит в основном из эфира глицерина и стеариновой ки-

слоты СН3(СН2)16СООН. Основной компонент льняного масла – эфир глицерина и линоленовой кислоты СН3СН2СН=СНСН2СН=СН(СН2)7СООН. Назовите обе эти кислоты по номенклатуре IUPAC. Объясните, почему льняное масло при комнатной температуре – жидкость, а бараний жир – твёрдое вещество.

14.Каковы продукты реакций эфира глицерина и линоленовой кислоты

а) с водным раствором NaOH; б) с Н2 + Ni; в) с Br2; г) с О3, затем Zn + LiAlH4.

15.Органическое вещество А растворяется в тёплой воде, давая кислый раствор. Оно реагирует с фенолом в щелочной среде с образованием сложного эфира и с диэтиламином, давая N, N-диэтиламид. С бензолом в присутствии

хлорида алюминия вещество А образует бензофенон С6Н5СОС6Н5. Каково строение вещества А?

16.Объясните, как можно получить ацетилхлорид из уксусной кислоты. Напишите уравнения реакций ацетилхлоридаа) с ацетатом натрия; б) с анилином; в) с этанолом; г) с бензолом.

14

Литература

1.Бутин К.П. Органическая химия. Учебник для вузов / Бутин К.П., Курц А.Л., Реутов О.А. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2012. – 567 с.

2.Грандберг И.И. Органическая химия. Учебник для вузов. – М.:

Юрайт, 2011. – 608 с.

3.Артеменко А. И. Органическая химия. Учеб. для студентов строит. специальностей. - М.: Высш. шк., 1987. – 250 с.

4.Терней А. Современная органическая химия. - М.: Мир, 1981. – 678с.

5.Марч Дж. Органическая химия. – М.: Мир, 1987.–381 с.

6.Яблоков В.А. Химия-10. Учебное пособие / Яблоков В.А., Монич Т.П., Яблокова Н.В. – Н.Новгород: Нижегородский гуманитарный центр, 2006. – 280 с.

Захарова Ольга Михайловна Пестова Ирина Ивановна

15

КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ

Учебно-методическое пособие по выполнению лабораторных работ по дисциплине « Органическая химия»

для обучающихся по направлению подготовки 20.03.01Техносферная безопасность профиль Безопасность технологических процессов и производств

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

603950, Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65.

http://www. nngasu.ru, srec@nngasu.ru

16