Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Березан О.В. Органічна хімія

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
14.06.2026
Размер:
9.59 Mб
Скачать

9. Горіння триметиламіну:

Одержимо:

4(СН3)3N + 21O2 → 2N2 + 12CO2 + 18H2O

Метод електронно-йонних напівреакцій

Вважаючи, що більшість органічних речовин є неелектролітами, можна складати елек- тронно-йонні напівреакції для процесів окиснення та відновлення.

Суть методу полягає в складанні йонних рівнянь для процесів окиснення та відновлення з подальшим їх сумуванням у загальне йонне рівняння. Під час складання рівнянь цим методом необхідно пам’ятати кілька важливих правил:

а) записувати в йонному вигляді відновник, окисник та продукти їхнього окиснення та

відновлення. Сильні електроліти записують у вигляді йонів (SO

2

, SO

2

, NO

 

, NO

4

3

3

 

 

 

 

 

 

 

2+, Cl

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

, Mn

4 ), а слабкі електроліти, осади та гази — у вигляді молекул (H2О, SО2,

, Сl, 2

Н2О2,

Н2, NН3, NО, СО, МnО2, Сu2S, Сr2О3, Аg2О, РН3). Органічні речовини, які є переважно неелектролітами, записують у вигляді молекул;

б) якщо вихідна речовина містить більше атомів Оксигену, ніж продукт реакції, то звільнений Оксиген у формі О–2 зв’язується в кислих розчинах йонами Н+, утворюючи воду, а в нейтральних розчинах — гідроксид-іони;

в) якщо ж вихідна речовина містить менше атомів Оксигену, ніж продукт реакції, то їх нестачу компенсують у кислих та нейтральних розчинах молекули води, а в лужних — гідроксид-іони;

г) сумарне число та знак електричних зарядів у лівій та правій частинах мають бути однаковими;

д) під час сумування йонно-електронних рівнянь можна переносити члени рівняння з однієї частини в іншу; додавати однакові доданки (йони) у кожну частину рівняння.

Приклади:

1) окиснення пропену калій дихроматом у сульфатнокислому середовищі:

СН3–СН=СН2 + К2Сr2O7 + H2SO4 → CO2 + CH3COOH + ...

СН3–СН=СН2 + 4Н2О – 10е → CO2 + CH3COOH + 10Н+

Сr2O

2

+ 14Н

+

+ 6е → 2Cr

3+

+ 7H2O

7

 

 

6 3

10 5

_______________________________________________________________________________________________________________

3Н6

+ 12Н2О + 5Сr2O 2 + 70Н+ → 3CH3COOH + 30Н+ + 10Cr3+ + 3CO2 + 35H2O

 

 

7

 

3Н6

+ 5К2Сr2O7 + 20H2SO4 → 3CH3COOH + 5Cr2(SO4)3 + 5К2SO4 + 3CO2 + 23H2O

2) окиснення етилбензену калій перманганатом у сульфатнокислому середовищі:

C6H5–C2H5

+ KMnO4 + H2SO4 → C6H5COOH + CO2 + ...

 

C6H5–C2H5

+ 4Н2О – 12е → C6H5COOH + CO2 + 12H+

5

MnO + 8Н+ + 5е → Mn2+ + 4H2O

12

4

 

 

 

_______________________________________________________________________________________________________________

 

160

5C6H5–C2H5 + 12MnO

 

+

2+

+ 5CO2

+ 28H2O

4

+ 36Н → 5C6H5–COOH + 12Mn

 

5C6H5–C2H5 + 12KMnO4 + 18H2SO4 → 5C6H5–COOH + 12MnSO4 + 6К2SO4 + 5CO2 + 28H2O

 

3) окиснення сахарози калій дихроматом у сульфатнокислому середовищі:

C12H22O11

+ К2Сr2O7 + H2SO4 → К2SO4 + Cr2(SO4)3 + CO2 + H2O

 

 

 

C12H22O11

+ 13H2O – 48е → 12CO2 + 48H+

6

1

 

 

 

 

 

 

2

 

 

+

 

 

 

 

3+

+ 7H2O

 

 

 

 

 

 

Сr2O 7

 

+ 14Н

 

+ 6е → 2Cr

 

48

8

 

 

 

 

________________________________________________________________________________________________________________

 

 

 

 

 

 

C H

22

O

11

+ 13H

2

O + 8Сr

O 2 + 112Н+ → 16Cr3+ + 48Н+ + 12CO

2

+ 56H

2

O

12

 

 

 

 

 

2

 

7

 

 

 

 

 

C12H22O11

+ 8К2Сr2O7 + 32H2SO4 → 8К2SO4 + 8Cr2(SO4)3 + 12CO2 + 43H2O

Практичні завдання

За допомогою методу електронного балансу перетворіть схеми хімічних реакцій на рівняння

793.С3Н7ОН + О2 → ...

794.C8H18 + O2 → ...

795.СН2=СН2 + KMnO4+ H2SO4 → CO2 + ...

796.С12Н22О11 + O2 → СО2 + Н2О

797.Н + Cu(OH)2 → ...

798.С6Н6 + О2 → ...

799.СН3–СO–СН3 + О2 → CO2 + Н2O

800.

СН3

+ AgNO3 + NH4OH → ...

 

801.

С3Н5(ОН)3 + KMnO4 + H2SO4 → CO2 + ...

 

802.

C2H5OH + KMnO4 + H2SO4→ СН3

+ ...

803.Н2С2О4 + КМnО4 → СО2 + ...

804.С2Н4(ОН)2 + K2Cr2O7 + H2SO4 → СО2 + ...

805.Н2С2О4 + Н2Сr2О7 → Сr2О3 + СО2 + ...

806.С3Н7ОН + КМnО4+ H2SO4 → СО2 + ...

807.C6H12O6 + КМnО4 + H2SO4 → СО2 + ...

808. СН3

+ НСlO2 → СНЗСООН + ...

809.Н2С2О4 + НIO3 → СО2 + ...

810.СН3ОН + СuО → …

811.С2Н2 + КМnО4 + Н2O → …

812.С6Н5–СН3 + КМnО4 + H2SO4 → …

813.С3Н6 + КМnО4 + H2SO4 → СО2 + ...

161

*11 Березан О. Органічна хімія

814. С12Н22О11 + К2Сr2O7 + H2SO4 → СО2 + ...

815. Н + КМnО4 + H2SO4 → НСООН + ...

816.Н2С2О4 + MnO2 + H2SO4 → …

817.C8H16 + O2 → …

818.C6H5–С≡С–Н + КМnО4 + H2SO4 → …

819.С2Н5ОН + CrO3 + H2SO4 → CH3COOH + ...

820.C6H5NO2 + H2S → S + C6H5NH2 + ...

821.C6H5CH(CH3)2 + КМnО4 + H2SO4 → …

822.СН3–СО–СН3 + CrO3 + H2SO4 → …

823.(C2H5)2NH + O2 → …

824.Н2С2O4 + КМnО4 + H2SO4 → CO2 + ...

825.C3Н7ОН + K2Cr2O7 + H2SO4 → CO2 + ...

826.С6Н12O6 + КМnО4 + H2SO4 → СO2 + ...

827.С2Н4 + КМnО4 + Н2O → …

828.Na2C2O4 + КМnО4 + H2SO4 → CO2 + ...

829.СН3–СO–СН3 + K2Cr2O7 + H2SO4 → СН3СООН + СO2 + ...

830.СН3–С(СН3)=СН–СН3 + K2Cr2O7 + H2SO4 → СН3–СO–СН3 + СН3СООН + ...

831.С6Н5–С2Н5 + КМnО4 + H2SO4 → …

832.С5H10 + O2 → …

833.С2Н6O + CrO3 + H2SO4 → CH3COOH + ...

834.С6Н5–С≡СН + O2 → …

835.С6Н5–С≡СН + К2Сr2O7 + H2SO4 → С6Н5–COOH + ...

836.C6H5CH(CH3)2 + KMnO4 + H24 → С6Н5–COOH + ...

837.CH3–NH2 + O2 → …

838.CH3–CH2–CH2–CH2–OH + KMnO4 + H2SO4 → CO2 + ...

839.СН3–CH=CH–CH3 + K2Cr2O7 + H2SO4 → …

162

ХІ. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ВИСОКОМОЛЕКУЛЯРНІ СПОЛУКИ

§87. Основні поняття хімії високомолекулярних сполук (ВМС)

Відносна молекулярна маса полімеру — величина, яка дорівнює масі мономерної ланки (m), що помножена на ступінь полімеризації n: М = m × n. Відносна молекулярна маса полімеру не є постійною величиною, її значення для різних макромолекул можуть істотно відрізнятися в межах 14 000 – 1 500 000.

Гомополімер — полімер, що містить однакові мономерні ланки. Кополімер — полімер, що містить різні мономерні ланки. Кополімеризація — сумісна полімеризація кількох різних мономерів. Мономе́р — низькомолекулярна речовина, з якої синтезують полімер.

Мономе́рна ланка — група атомів, яка повторюється n разів у молекулі полімеру.

Поліконденсація — метод отримання полімерів з низькомолекулярних речовин, який супроводжується виділенням побічних низькомолекулярних продуктів реакції (води, амоніаку, спирту, гідроген хлориду). Молекули мономерів повинні містити дві однакові або різні функціональні групи: –ОН, –СНО, –СООН, –NН2.

Поліме́р — високомолекулярна речовина, молекули якої містить значну кількість структурних одиниць (мономерних ланок).

Полімеризація — процес отримання полімерів, який полягає в послідовному приєднанні молекул ненасичених сполук одна до одної з утворенням високомолекулярного продук-

ту — полімеру: nСН2=СН2 → (–СН2–СН2–)n.

Співконденсація — реакція поліконденсації з використанням низькомолекулярних сполук різної хімічної природи.

Ступінь полімеризації — кількість мономерних ланок у макромолекулі полімеру. Позначається буквою n.

§88. Класифікація високомолекулярних сполук

1. За структурою макромолекул:

а) лінійні — полімери, які містять макромолекули, що не мають розгалужень або мають дуже малі розгалуження:

...–СН2–СН2–СН2–СН2–...

поліетилен

б) розгалужені — полімери, які містять макромолекули, що мають значні розгалуження:

поліетилен, який отримують за умов високого тиску

в) сітчасті, «прошиті» полімери — гігантські тривимірні утворення молекул. Також утворюються хімічні зв’язки між макромолекулами. Сірка приєднується до полімеру в місцях розриву подвійних зв’язків (процес вулканізації):

163

Вулканізація приводить до перетворення каучуку на гуму.

2.Залежно від способу упаковки молекул:

аморфні — полімери, у яких немає впорядкованості у розміщенні макромолекул;

кристалічні — полімери, що мають впорядковане розміщення макромолекул;

3.За розміщенням структурних ланок:

стереорегулярні — полімери, у ланцюгу яких спостерігається одноманітне чергування ланок;

стереонерегулярні — полімери, у яких спостерігається безладне розміщення структурних ланок у макромолекулі;

4.Залежно від способу отримання:

природні (білки, натуральний каучу́к, натуральний шовк тощо);

штучні (ацетатне та віскозне волокно тощо);

синтетичні (полістире́н, поліпропіле́н, капро́н, лавса́н тощо).

§89. Основні напрями використання високомолекулярних сполук

1.Пластичні маси — значна група матеріалів, основою яких є високомолекулярні сполуки. Під дією температури та тиску вони можуть набувати різної форми та зберігати її. Залежно від впливу нагрівання пластмаси поділяють на дві великі групи:

а) термопластичні — пластмаси, які внаслідок нагрівання і підвищення тиску не зазнають істотних хімічних змін (поліетилен, поліпропілен, полівінілхлорид, полістирен тощо);

б) термореактивні — полімери, які внаслідок нагрівання змінюють свої фізико-хіміч- ні властивості: утрачають здатність плавитися і розчинятися в органічних розчинниках (фенолформальдегідні смоли).

2.Каучу́ки — група еластичних полімерних матеріалів, які за нормальних умов перебувають у високоеластичному стані, тобто здатні змінювати свою форму під впливом дії зовнішніх сил (наприклад, розтягуватися) і швидко повертатися у вихідний стан після припинення цієї дії.

3.Воло́кна нитчасті матеріали, отримані з природних і синтетичних органічних

полімерів, які характеризуються впорядкованим розміщенням лінійних молекул уздовж осі волокна, що зумовлює їхню високу механічну міцність. Волокна поділяють на природні та хімічні, а хімічні — на штучні та синтетичні:

а) штучні волокна отримують унаслідок хімічної обробки природних високомолекулярних сполук, зокрема клітковини;

б) синтетичні волокна виготовляють з високомолекулярних сполук — смол, які синтезують з низькомолекулярних речовин.

164

§90. Основні групи полімерів

 

 

Полімер

Мономер

 

Метод

 

отримання

 

 

 

Полімери вуглеводнів з одним подвійним зв’язком

 

(–CH2–СН2–)n

СН2=СН2

 

 

поліетилен

етен (етилен)

 

 

 

СН2=СН–СН3

 

 

поліпропілен

пропен (пропілен)

 

полі-

 

 

 

 

 

меризація

поліізобутилен

2-метилпропен

 

 

 

 

 

Полімери вуглеводнів із двома подвійними зв’язками

 

каучук натуральний (ізопреновий)

2-метилбута-1,3-дієн (ізопрен)

 

 

 

 

(–CH2–CH=СН–СН2–)n

 

 

полі-

 

 

меризація

каучук бутадієновий

бута-1,3-дієн (дивініл)

 

каучук хлоропреновий

2-хлоробута-1,3-дієн (хлоропрен)

 

 

С6Н5–СН=СН2

кополіме-

 

ризація

 

бута-1,2-дієн

стирен

каучук бутадієн-стиреновий

 

 

 

Полімери галогенопохідних вуглеводнів

 

 

СН2=СН–Сl

 

 

полівінілхлорид

хлороетен (хлоровініл)

 

 

 

полі-

 

 

 

(–CF2–CF2–)n

 

 

меризація

CF2=CF2

 

 

фторопласт-4

 

 

1,1,2,2-тетрафлуороетен

 

(політетрафтороетилен, тефлон)

 

 

 

 

Полімери кислот та їхні похідних

 

 

 

СН2=СН–СООН

 

поліакрилова кислота

акрилова кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

полі-

 

 

 

меризація

поліметакрилова кислота

метакрилова кислота

 

 

 

 

 

 

 

165

Полімери ароматичних сполук

 

 

 

С6Н5–СН=СН2

полі-

 

 

 

меризація

полістирен

 

стирен (вінілбензен)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С6Н5–ОН

НСОН

спів-

 

 

 

фенол

формальдегід

конденсація

 

 

 

 

(метаналь)

 

 

 

 

 

фенолформальдегідні смоли

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поліамідні полімери

 

 

 

 

 

 

 

 

(–NН–(СН2)5–СO–)n

 

 

 

полі-

 

 

 

меризація

полікапролактам (капрон)

 

капролактам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(–NН–(СН2)6–NН–СO–(СН2)4–CO–)n

НООС–(СН2)4–СOОН Н2N–(СН2)6–NН2

спів-

конденсація

полігексаметилендіамід, анід (найлон)

 

адипінова кислота

гексаметилендіамін

 

 

 

 

 

 

(–NН–(СН2)6–СO–)n

 

Н2N–(СН2)6–СOОН

полі-

 

конденсація

 

енант

 

аміноенантова кислота

 

 

 

 

 

 

Високомолекулярні естери

 

 

 

 

 

 

 

(–О–(СН2)2–O–СО–С6Н4–СО–)n

 

 

 

спів-

 

лавсан

 

 

СН2ОН–СН2ОН

конденсація

(поліетилентерефталат, ПЕТФ)

 

 

́

́

 

терефталева кислота

етиленгліколь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§91. Синтез полімерів із речовин, добутих із природних джерел

166

* СКІ — синтетичний каучук ізопреновий, СКБ — синтетичний каучук бутадієновий

167

ХIІ. УЗАГАЛЬНЕННЯ ЗНАНЬ З КУРСУ ОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ.

 

РОЗПІЗНАВАННЯ ОРГАНІЧНИХ РЕЧОВИН

 

§92. Якісні реакції для виявлення органічних сполук

Речовина

Реактив

Рівняння реакцій

 

Спостереження

Ненаси-

а) бромна

CH2=CH2 + Br2 → CH2Br–CH2Br

 

 

чені

вода (Br2)

CH≡CH + 2Br2 → CHBr2–CHBr2

 

Знебарвлення

вугле-

 

 

бромної води

 

 

 

 

водні:

 

 

 

 

 

- алкени

б) розчин

3CH2=CH2 + 2KMnO4 + 4H2O →

 

Знебарвлення

- алкіни

калій пер-

3CH2OH–CH2OH + 2MnO2↓ + 2KOH

фіолетового калій

- алкадієни

манганату

3CH≡CH + 8KMnO4 + 4H2O →

 

перманганату і поява

 

KMnO4

3COOH–COOH + 8MnO2↓ + 8KOH

бурого MnO2

- алкіни

водно-аміач-

 

 

 

З’являється

будови

ні розчини

 

 

 

CH≡CH + 2Cu2O(NH3) →

 

темно-червоний

R–C≡CH

оксидів чи

 

 

Cu–C≡C–Cu↓ + H2O

осад купрум(І)

 

солей Cu(I)

 

 

 

 

 

ацетиленіду

 

або Ag(I)

 

 

 

 

 

 

 

 

Арени:

нітратна

 

 

 

Після додавання во-

- бензен

кислота

 

 

 

ди до реакційної

 

HNO3

+ HNO3

+ H2O

суміші утворюється

 

за наявності

оліїста рідина

 

H2SO4

 

 

 

із запахом гіркого

 

 

 

 

 

мигдалю

- толуен

а) водний

C6H5–CH3 + 2KMnO4

 

Швидке знебарвлення

 

розчин

 

 

 

фіолетового розчину

 

 

 

 

 

KMnO4

 

 

 

 

C6H5

+ 2MnO2↓ + 2KOH

KMnO4 і поява MnO2

 

 

 

 

 

 

 

бурого кольору

 

б) хромова

 

[O]

 

Утворення безбарв-

 

суміш

 

 

ної оліїстої рідини

 

C6H5–CH3 C6H5

 

 

К2Сr2O7 і

 

 

 

із запахом гіркого

 

H2SO4(конц.)

 

бензальдегід

 

мигдалю

Галоге-

а) проба

прожарений у полум’ї мідний дріт

 

нопохідні

Бейльштейна

уносять у розчин сполуки (наприклад,

Полум’я

алканів

 

хлороформу), а потім — у полум’я:

 

забарвлюється

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

в зелений колір

 

 

2СНCl3 + 5CuO

 

 

 

 

 

 

 

4CuCl + CuCl2 + 2CO2↑ + H2O

 

 

б) метод

R–OH + Na → R–O–Na + [H]

 

З’являється осад

 

Степанова

R1–Cl + 2[H] → R1–H + HCl

 

аргентум галогеніду:

 

 

 

AgCl — білий,

 

 

HCl + AgNO3 → AgCl↓ + HNO3

 

 

 

 

AgBr — жовтуватий,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AgІ — жовтий

168

Речовина

Реактив

 

Рівняння реакцій

Спостереження

 

Насичені

а) хром(VI)

 

 

 

 

 

 

 

Жовтогарячий

 

одно-

оксид у

 

 

[O]

 

 

 

 

 

R–CH2–OH

R

 

 

розчин швидко стає

атомні

сульфатно-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

голубувато-зеленим

спирти:

кислому

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

і мутнішає

 

- первинні

середовищі

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

та

 

 

 

 

 

 

 

 

Зміна оранжево-

 

вторинні

б) хромова

 

 

 

 

 

 

 

 

3C2H5OH + К2Сr2O7 + 4H2SO4

червоного забарвлен-

 

 

суміш

 

 

 

 

 

 

 

ня реакційної суміші

 

К2Сr2O7 з

 

 

 

 

 

 

 

 

3CH3

 

+ Сr2(SO4)3+ К2SO4+7H2O

2

)

 

H2SO4(конц.)

 

 

 

 

 

 

 

(колір йонів Сr2O 7

 

 

 

 

 

 

 

 

на зелене (йони Сr3+)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Із третинними спир-

 

в) реактив

пробу Лукаса використовують для

тами спостерігають

 

Лукаса —

швидке помутніння

 

визначення будови спирту, а саме —

 

суміш

розчину; із вторин-

 

належності його до первинних, вто-

 

HCl (конц.)

ними — через

 

 

ринних чи третинних спиртів:

 

 

i цинк

4–5 хв.; первинні

 

 

R–CHOH–R1+ HCl →R–CHCl–R1+H2O

 

 

хлориду

спирти за н. у.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

не реагують

 

- етанол та

 

 

 

 

 

 

 

 

З’являються

 

спирти із

лужний

 

 

 

 

 

 

 

світло-жовті

 

загальною

3C2H5OH + 4І2 + 6KOH →

кристали

 

розчин

 

формулою

 

CHІ3 + 5KІ + HCOOK + 5H2O

йодоформу CHІ3,

 

йоду

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

який має

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

характерний запах

 

Багато-

cвіжо-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

атомні

приготова-

2

+ Сu(ОН)2

Утворення

 

спирти

ний куп-

 

 

 

 

 

 

 

комплексної солі

 

 

рум(ІІ) гід-

 

 

 

 

 

 

 

купрум(ІІ)

 

 

роксид

 

 

 

 

 

 

 

гліцерату

 

 

Cu(OH)2

 

 

 

 

 

 

+ 2H2О

яскраво-синього

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кольору

 

Феноли

а) дисоци-

 

 

C6H5O

+ H

+

 

 

 

ація

 

 

 

 

C6H5OH

 

 

 

 

 

у водному

слабка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кислота

 

 

 

 

 

 

 

 

 

розчині

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) бромна

C6H5OH + 3Br2

 

 

 

 

 

 

 

вода (Br2)

 

 

 

 

 

 

 

Утворення

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

білого осаду

 

 

 

 

 

 

 

 

 

↓ + 3HBr

2,4,6-три-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

бромофенолу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

169