Учебники Рудзитис / 10

5. Составьте уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

а) СН4 С2Н2 С6Н6 С6Н5ОН 2,4,6-трибромфенол

б) СН4 С2Н6 С3Н8 С6Н14 С6Н6 пикриновая кислота

6.Составьте конспект ответа, характеризующего фенол.

7.На раствор, содержащий 0,1 моль фенола, подействовали бромной водой, взятой в избытке. Какие вещества образовались и какова их масса (в граммах)?

8.Сожгли 4,7 г фенола и получившийся оксид углерода(IV) пропустили через раствор гидроксида кальция, взятого в избытке. Вычислите массу (в граммах) образовавшегося карбоната кальция.

9.Вычислите массу (в граммах) брома, содержавшегося в растворе, если при действии на него избытком фенола выпало 24 г осадка.

1. Конечным продуктом взаимодействия фенола с бромной водой

Используя Интернет и дополнительную литературу, подготовьте электронную презентацию о воздействии фенола и его производных на окружающую среду.

Ямогу объяснить зависимость свойств фенола от строения его молекулы, взаимное влияние атомов в молекуле на примере фенола.

Яумею составлять уравнения реакций, характеризующих химические свойства фенола.

110

ГЛАВА VII

альдегиды и кетоны

•Продуктом какой уже знакомой вам реакции является ацетальдегид? Запишите уравнение реакции и укажите условия её протекания.

Карбонильные соединения — это органические вещества, которые

В молекулах альдегидов карбонильная группа связана с атомом водорода:

Эту группу атомов считают функциональной группой альдегидов и называют альдегидной группой.

АЛЬДЕГИДЫ — это органические вещества, содержащие функциональную

С некоторыми альдегидами вы уже знакомы. Так, например, муравьиный альдегид, или формальдегид, образуется при окислении метанола, уксусный альдегид, или ацетальдегид, — при окислении этанола.

В молекулах всех альдегидов альдегидная группа связана с углеводородным радикалом. (Исключение — формальдегид, в молекуле которого альдегидная группа связана с атомом водорода.) Обозначив углеводородный радикал латинской буквой R, можно записать общую формулу альдегидов:

111

В молекулах КЕТОНОВ карбонильная группа связана с двумя углеводородными радикалами.

Общая формула кетонов

Простейший представитель кетонов — ацетон:

Строение молекул альдегидов. Молекулярная формула формальдегида СН2О. Этой молекулярной формуле соответствует только одна структурная формула. Учитывая электроотрицательность элементов Н, С, О, приходим к выводу, что связи между атомами в молекуле формальдегида должны быть полярными.

В молекулах альдегидов между атомами углерода и водорода существует s-связь, а между атомами углерода и кислорода — одна s- и одна p-связь. Атом углерода находится в состоянии sp2-гибридизации (рис. 32). Электронная плотность, преимущественно p-связи как наиболее подвижной, смещается от атома углерода к более электроотрицательному атому кислорода. Поэтому атом углерода приобретает частичный положительный заряд, а атом кислорода — частичный отрицательный:

112

ствующих органических кислот, в которые эти альдегиды превращаются при окислении (муравьиный альдегид, уксусный альдегид, пропионовый альдегид и т. д.). По международной номенклатуре названия альдегидов образуют от названий соответствующих углеводородов с прибавлением суффикса -аль. Перед названием указывают положение и названия заместителей в углеродной цепи. Например:

Название кетогруппы отражают суффиксом -он, например:

Физические свойства. Метаналь — бесцветный ядовитый газ с резким запахом. Раствор метаналя в воде (35—40 %-ный) называют формалином. Остальные члены ряда альдегидов — жидкости, а высшие

альдегиды — твёрдые вещества. Ацетон — легколетучая жидкость. Получение. В лаборатории альдегиды получают окислением пер-

вичных спиртов. В качестве окислителей применяют оксид меди(II), пероксид водорода и другие вещества, способные отдавать кислород.

Вобщем виде это можно показать так:

Впромышленности альдегиды получают различными способами. Основную массу формальдегида производят из метанола, пропуская его пары вместе с воздухом через реактор с раскалённой серебряной сеткой:

113

Для получения ацетальдегида смесь этилена с воздухом пропускают через водный раствор солей меди, железа и палладия. Упрощённо процесс можно изобразить так:

Ацетон в промышленности в больших масштабах получают, используя кумольный метод (с помощью этого метода получают и фенол, см. § 22):

Карбонильные соединения. Карбонильная группа. Альдегидная группа. Альдегиды. Кетоны

1. Какие соединения относят к альдегидам, а какие — к кетонам? Приведите примеры.

2*. На основе представлений об электронных орбиталях поясните, каково строение функциональной группы альдегидов и чем оно отличается от строения функциональной группы спиртов.

3. Приведите названия веществ, имеющих следующие структурные формулы:

4. Изобразите структурные формулы всех альдегидов, молекулярная формула которых С5Н10О, и назовите их.

114

5.Составьте уравнения реакций, при помощи которых можно получить альдегиды и кетоны.

6.Составьте уравнения реакций окисления этанола и пропанола.

Вчём сходство и различия в строении молекул полученных продуктов?

7.Напишите структурную формулу вещества состава С4Н8О, если известно, что оно взаимодействует с гидроксидом меди(II) и при окислении образует 2-метилпропановую кислоту. Назовите это вещество.

8.При сжигании 7,5 г органического вещества (н. у.) образуется 4,5 г водяного пара и 11 г оксида углерода(IV). Найдите молекулярную формулу вещества и назовите его, если известно, что плотность его пара по водороду равна 15.

9.Какой объём воздуха (н. у.) потребуется для окисления метанола, если нужно получить 1 т раствора с массовой долей метаналя 40 %?

1. Формулы только альдегидов находятся в ряду

1)С3Н7СОН, СН3СООН, С6Н5ОН

2)С2Н5СОН, С6Н5СН3, СН3СОСН3

3)С3Н7СООН, С4Н9СОН, СН3СОСН3

4)С2Н5СОН, С3Н7СОН, НСОН

Найдите в Интернете информацию, касающуюся применения ацетона.

Язнаю состав и строение альдегидов и кетонов, их функциональные группы.

Яумею составлять формулы изомеров и гомологов альдегидов и называть их по международной номенклатуре.

115

§ 24 Свойства и применение альдегидов

•Предположите, как влияет функциональная группа на свойства альдегидов.

•Что такое качественная реакция?

СН3—СНО + 2[Ag(NH3)2]OH 2Ag + CH3COONH4 + 3NH3 + H2O В общем виде это уравнение часто записывают так:

Восстановленное серебро оседает на стенках пробирки в виде блестящего налёта, а альдегид окисляется в соответствующую органическую кислоту.

Реакция «серебряного зеркала» — качественная реакция на альдегиды.

Лабораторный опыт. Окисление метаналя (этаналя) оксидом серебра(I)

1) Тщательно вымойте пробирку. Для этого налейте в неё концентрированный раствор гидроксида натрия и несколько минут нагревайте до кипения. Затем вылейте гидроксид натрия, охладите пробирку и несколько раз промойте её дистиллированной водой.

116

2) В чистую пробирку налейте 2 мл свежеприготовленного раствора с массовой долей нитрата серебра(I) 0,02 и к нему добавьте по каплям разбавленный раствор аммиака до растворения появившегося осадка. К полученному раствору добавьте несколько капель раствора метаналя (или этаналя). Пробирку поместите

встакан с горячей водой.

#Что происходит в пробирке? Напишите уравнение протекающей реакции.

2)Другой качественной реакцией на альдегиды является их окисление гидроксидом меди(II). Если к голубому осадку гидроксида меди(II) прилить раствор альдегида в щелочной среде и смесь нагреть, то появляется жёлтый осадок гидроксида меди(I), который при дальнейшем нагревании превращается в красный оксид меди(I):

СН3—СНО + 2Cu(OH)2 + NaOH CH3COONa + Cu2O + 3H2O

Метаналь окисляется легче, чем другие альдегиды:

СН2О + 4Cu(OH)2 + 2NaOH Na2CO3 + 2Cu2O + 6H2O

Лабораторный опыт. Окисление метаналя (этаналя) гидроксидом меди(II)

В пробирку налейте 1 мл раствора с массовой долей сульфата меди(II) 0,02 и 1 мл раствора с массовой долей гидроксида натрия 0,1. К полученному осадку гидроксида меди(II) прилейте примерно 1 мл раствора метаналя или этаналя. Полученную смесь нагрейте.

#Что образуется при окислении альдегидов? Как можно отличить альдегиды от других органических веществ?

#Напишите уравнения соответствующих реакций.

Ре а к ц и и п р и с о е д и н е н и я обусловлены наличием в карбонильной группе p-связи, которая легко разрывается. По месту её разрыва присоединяются атомы и атомные группы. Так, например, при пропускании смеси метаналя с водородом над нагретым катализатором происходит восстановление метаналя в метанол:

117

1.Как можно двумя способами доказать, что в данном растворе содержится альдегид? Приведите уравнения соответствующих реакций.

2.Перечислите области применения важнейших альдегидов и кетонов. На каких свойствах основано их использование?

3.Составьте уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

а) СН4 С2Н2 СН3—СОН CH3—CH2OH

CH3—CH2—Br С2Н4 CH3—CH2OH СН3—СОН б) СН4 HCOH СН3ОН СН3Cl С2Н6 C2H5OH

СН3СОOН

4.Напишите уравнения химических реакций, подтверждающих генетическую связь между классами органических соединений в схеме 6. Результат обсудите с соседом по парте.

5.Окислили 2 моль метанола, а образовавшийся метаналь растворили в 200 г воды. Вычислите содержание метаналя в растворе (в процентах).

6.При окислении этаналя выделилось 2,7 г серебра. Вычислите, какой объём (в литрах) ацетилена потребовался для получения необходимой массы этаналя СН3—СОН (н. у.).

Используя Интернет, подготовьте электронную презентацию на тему «Применение альдегидов».

Ямогу объяснить зависимость свойств альдегидов от строения их функциональной группы.

Ямогу проводить качественные реакции на альдегиды.

Яумею составлять уравнения реакций, подтверждающих свойства альдегидов.

119