Учебники Рудзитис / 10

§ 21 Многоатомные спирты

•Какие вещества относят к спиртам?

•Встречались ли вы в быту с глицерином? Если да, то что вы можете сказать о физических свойствах этого вещества?

•В чём заключается реакция нейтрализации?

КМНОГОАТОМНЫМ СПИРТАМ относят органические соединения, в молекулах которых содержится несколько гидроксильных групп, соединённых с углеводородным радикалом.

Формулы многоатомных спиртов, как и одноатомных, можно вывести из формул соответствующих углеводородов, заменяя в них атомы водорода гидроксильными группами.

Если, например, в формуле этана гидроксильными группами заместить два атома водорода (по одному у каждого атома углерода), то получится формула двухатомного спирта этиленгликоля (этандио- ла-1,2):

Из формулы пропана можно вывести формулу трёхатомного спирта глицерина (пропантриола-1,2,3):

По международной номенклатуре названия многоатомных спиртов составляют следующим образом: основа названия — название предельного углеводорода с таким же числом атомов углерода с добавлением суффиксов -диол-, -триол- и т. д., затем через дефис цифрами указывают положение гидроксильных групп в углеродной цепи.

Этиленгликоль и глицерин имеют большое практическое значение.

100

Рис. 30. Качественная реакция на многоатомные спирты

Образование ярко-синего раствора при добавлении глицерина к свежеприготовленному гидроксиду меди(II) в присутствии щёлочи — качественная реакция на многоатомные спирты.

Лабораторный опыт. Растворение глицерина в воде и реакция его с гидроксидом меди(II)

1)Налейте в пробирку 1—2 мл глицерина, добавьте столько же воды и встряхните. Затем добавьте в 2—3 раза больше воды.

# Какова растворимость глицерина в воде?

2)В пробирку налейте 2 мл раствора гидроксида натрия и до-

бавьте немного раствора сульфата меди(II) до выпадения осадка.

Косадку прилейте глицерин и взболтайте.

#Какая качественная реакция характерна для глицерина и других многоатомных спиртов? Напишите уравнения осуществлённых реакций.

Глицерин взаимодействует с азотной кислотой. В результате этой реакции образуется нитроглицерин — сложный эфир азотной кислоты и глицерина:

102

коль применяют также при синтезе некоторых органических соединений (например, синтетического волокна лавсана).

Глицерин применяют для получения нитроглицерина и динамита. Кроме того, глицерин используют в парфюмерии и в медицине (для изготовления мазей, смягчающих кожу), в кожевенном производстве (для предохранения кож от высыхания), в текстильной промышленности (для придания тканям мягкости и эластичности) и т. д. В медицине 1 %-ный раствор и таблетки нитроглицерина служат в качестве средств, расширяющих кровеносные сосуды.

Многоатомные спирты. Этиленгликоль. Глицерин. Качественная реакция на многоатомные спирты

1.Какие соединения называют многоатомными спиртами? Приведите молекулярную, структурную и электронную формулы бутантрио- ла-1,2,4.

2.Запишите структурные формулы двух гомологов этиленгликоля.

103

3.Охарактеризуйте химические свойства этиленгликоля и глицерина. Напишите уравнения соответствующих реакций и перечислите одинаковые и различные свойства одноатомных и многоатомных спиртов.

4.Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

а) СН3—СН3 СН3—СН2Сl СН2=СН2

HO—CH2—CH2—OH

б) HO—CH2—CH2—OH Cl—CH2—CH2—Cl СH2=СH2

СН3—СН3 СН3—СН2Сl СН3—СН2OH СН2=СН2 HO—CH2—CH2—OH

5.Для каких целей применяют этиленгликоль и глицерин?

6.Какой объём газа (в литрах) выделился, если на 3,6 г глицерина подействовали металлическим натрием, взятым в избытке (н. у.)?

7.При действии избытка металлического натрия на смесь, содержащую 6,2 г этиленгликоля и неизвестную массу глицерина, выделилось 5,6 л водорода (н. у.). Вычислите состав смеси в процентах.

8.Какую массу (в килограммах) этиленгликоля можно получить из 108 м3 этилена (н. у.), если известно, что массовая доля выхода продукта реакции составляет 0,78 от теоретического?

1. Гомологами являются

1) метанол и бензол 3) глицерин и этиленгликоль 2) бутин-2 и бутен-2 4) 2-метилпропан и 2-метилпентан

Прочитайте рассказ о нитроглицерине в книге М. Колтуна «Мир химии» из серии «Твой кругозор» (М.: Просвещение, 2009. — С. 157).

Я умею составлять уравнения реакций, подтверждающих свойства многоатомных спиртов, и проводить качественную реакцию на многоатомные спирты.

104

•Какие углеводороды называют аренами?

•Запишите молекулярную и структурную формулы бензола.

•Повторите химические свойства спиртов и аренов.

•Что называют нитрованием?

КФЕНОЛАМ относят производные ароматических углеводородов, в молекулах которых гидроксильные группы связаны с бензольным ядром.

Например, из формулы бензола можно вывести формулы как одноатомных, так и многоатомных фенолов:

Производные ароматических углеводородов, содержащие гидроксильные группы в боковой цепи, относят к АРОМАТИЧЕСКИМ СПИРТАМ.

Так, например, из формулы метилбензола можно вывести формулу ароматического бензилового спирта:

Ароматические спирты по своим химическим свойствам сходны с одноатомными предельными спиртами.

105

В отличие от радикалов предельных углеводородов (СН3 , С2Н5 и т. д.), фенилрадикал обладает свойством несколько оттягивать к себе электроны кислородного атома гидроксильной группы:

В феноле неподелённая электронная пара атома кислорода гидроксильной группы взаимодействует с p-электронным облаком бензольного кольца: p-электронное облако перекрывается с p-орбиталью атома кислорода. В результате в молекуле фенола на атоме кислорода электронная плотность меньше, чем на атоме кислорода в молекуле этилового спирта. Поэтому в молекуле фенола химическая связь между атомом кислорода и атомом водорода становится более полярной, а водородный атом — более подвижным и реакционно-способ- ным.

106

Химические свойства фенола обусловлены наличием в его молекуле гидроксильной группы и бензольного кольца, которые взаимно влияют друг на друга. Наличие гидроксильной группы предопределяет сходство фенола со спиртами (табл. 8). Влияние бензольного ядра на гидроксильную группу обусловливает большую подвижность её водородного атома. Поэтому фенол, в отличие от спиртов, реагирует со щелочами, т. е. обладает свойствами слабых кислот (его иногда называют карболовой кислотой). В свою очередь, гидроксильная группа придаёт атомам водорода бензольного кольца большую подвижность в положении 2, 4, 6. Это один из многих примеров, подтверждающих тезис теории А. М. Бутлерова о взаимном влиянии атомов в молекулах.

Важнейшие химические свойства фенолов отражены в таблице 8.

Таблица 8

Химические свойства фенолов

107

Лабораторный опыт. Химические свойства фенола

1)В пробирку налейте 1—2 мл раствора фенола, встряхните,

азатем прилейте немного насыщенного раствора бромной воды.

2)Влейте в пробирку немного раствора фенола и прилейте 4—5 мл воды. Содержимое пробирки встряхните. К образовавшейся взвеси прибавьте немного раствора гидроксида натрия и взболтайте.

3)В пробирку налейте 1—2 мл раствора фе-

#На основе проведённых опытов поясните, какими общими и отличительными свойствами обладает фенол по сравнению со спиртами и бензолом. Напишите уравнения соответствующих реакций.

Для качественного определения фенола используют цветную реакцию с хлоридом железа(III) (появляется фиолетовое окрашивание).

Рис. 31. Применение фенола

108

Применение. Фенол применяют для производства фенолоформальдегидных пластмасс (см. § 43), красителей, лекарств, взрывчатых веществ и др. (рис. 31). Раствор фенола в воде имеет дезинфицирующие свойства. Тринитрофенол (пикриновую кислоту) используют для получения взрывчатых веществ (пикратов — солей пикриновой кислоты).

Фенол и его производные ядовиты, поэтому при их производстве применяют оборудование, препятствующее проникновению этих веществ в окружающую среду. При помощи специальных устройств остатки фенола улавливают, побочные производственные продукты, содержащие фенол, каталитически окисляют, сточные воды обрабатывают озоном

и т. д. Учёные разрабатывают и другие пути защиты окружающей среды. Генетическая связь фенолов с другими классами органических со-

единений отражена на схеме 5.

Фенолы. Ароматические спирты. Качественная реакция на фенол

1.Какие вещества относят к фенолам, а какие — к ароматическим спиртам? Изобразите структурные формулы двух-трёх представителей: а) фенолов; б) ароматических спиртов.

2.Составьте электронную формулу фенола и поясните, почему атом водорода в гидроксильной группе более подвижен, чем в молекулах

одноатомных спиртов.

3*. В результате каких опытов можно убедиться, что в молекуле фенола бензольное кольцо и гидроксильная группа взаимно влияют друг на друга? Напишите уравнения реакций.

4.Почему мутнеет водный раствор фенолята натрия: а) если к нему добавляют соляную кислоту; б) если через него пропускают оксид углерода(IV)? Приведите уравнения соответствующих реакций.

109