Органическая химия для поступающих в вузы. Учебное пособие

10. Продуктом взаимодействия пропанола-2 с раскаленной мед-

11. Укажите неизвестные вещества и тип реакций а) и б), соответствующие схеме:

уксусный альдегид

б)

бутан ¾¾®а) Х ¾¾® сложный эфир Составьте уравнения реакций.

1) а) каталитическое окисление, уксусная кислота; б) окисление; 2) а) межмолекулярная дегидратация, уксусный ангидрид;

б) дегидратация;

3)а) гидратация, уксусная кислота; б) окисление;

4)а) гидратация, ацетальдегид; б) гидратация.

12.В состав сосудорасширяющих средств валидола входит:

1)изовалериановая кислота (2-метилбутановая кислота);

2)щавелевая кислота;

3)лимонная кислота;

4)ацетилсалициловая кислота.

13.При сжигании альдегида массой 0,975 г образовался оксид углерода (IV), который прореагировал с раствором гидроксида натрия объемом 16,4 мл и плотностью 1,22 г/мл с образованием средней соли. Массовая доля гидроксида натрия в этом растворе равна 20 %. Формула сожженного альдегида:

14. Рассчитайте массу ацетальдегида, который получен по методу Кучерова из технического карбида кальция массой 200 г, массовая доля СаС2 в котором 88 %.

1) 121 г; 2) 244 г; 3) 61,5 г; 4) 15,1 г.

91

15. Рассчитайте объем водорода (н.у.), который необходим для превращения 1,5 моль олеиновой кислоты в стеариновую.

Глава 4. СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ. ЖИРЫ. УГЛЕВОДЫ

4.1. СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ

Сложные эфиры – это вещества, которые образуются в результате взаимодействия органических или кислородсодержащих неорганических кислот со спиртами (реакция этерификации) [9].

(этилацетат)

92

Физические свойства

Простейшие по составу сложные эфиры карбоновых кислот – бесцветные легкокипящие жидкости с фруктовым запахом. Высшие сложные эфиры – воскообразные вещества (пчелиный воск). Все жиры плохо растворяются в воде.

4.2. ЖИРЫ (ТРИГЛИЦЕРИДЫ)

Жиры – это смесь сложных эфиров глицерина и высших карбоновых кислот (ВКК).

О

93

Французский химик М. Бертло в 1854 г. впервые синтезировал жир.

ВКК: С15Н31СООН, С17Н35СООН, С17Н33СООН, С17Н31СООН.

Физические свойства жиров

Жиры (триглицериды) – вязкие жидкости или твердые вещества; легче воды; в воде не растворяются, но растворяются в органических растворителях (бензине, бензоле и др.).

Химические свойства жиров

1. Гидролиз:

а) водный (при высоких t и Р); б) кислотный (kat – кислота);

в) ферментативный (в живых организмах); г) щелочной.

О

//

94

Мыла Мыла – натриевые (твердое мыло) или калиевые (жидкое мыло)

соли высших карбоновых кислот.

2.Реакции присоединения (характерны для жидких ненасыщенных жиров):

а) гидрирование (используется в производстве маргарина); б) галогенирование (обесцвечивание бромной воды).

3.Реакции окисления и полимеризации (характерны для жидких ненасыщенных жиров).

Жиры, содержащие остатки непредельных кислот (высыхающие масла), под действием кислорода воздуха окисляются и полимеризуются.

Функции жиров в организме:

–энергетическая (при расщеплении 1 г жира до СО2 и Н2О высвобождается 38,9 кДж/моль);

–структурная (жиры – важный компонент каждой клетки);

–защитная.

Синтетические моющие вещества (СМС)

Синтетические моющие средства – детергенты, характеризую-

щиеся высокой моющей способностью. Это натриевые соли кислых сложных эфиров Н2SO4 с высшими одноатомными спиртами.

95

СМС очень медленно разлагаются, вредные результаты их воздействия на природу и живые организмы непредсказуемы. Поэтому проводится очистка сточных вод от СМС в отстойниках и в естественных условиях (в водоемах) путем биологического окисления под действием бактерий активного ила до СО2 и Н2О.

Проводят биохимическую (ферментативную) и микробиологическую очистку.

Задача 4.1. Какое количество вещества уксусной кислоты было взято для приготовления этилового эфира уксусной кислоты, если последнего было получено 70,4 г, что составляет 80 % от теоретического?

Решение

1. Запишем уравнение реакции этерификации:

СН3─С─ОН + Н О─Н2С─СН3 ¾® СН3─С─О─СН2─СН3 + Н2О этилацетат

2. Найдем теоретическую массу и количество вещества этилацетата:

3. По уравнению

n (CH3COOH) = n (этилацетата).

Следовательно, n(CH3COOH) = 1 моль.

Ответ: 1 моль.

Задача 4.2. Сколько миллилитров раствора гидроксида калия с молярной концентрацией КОН 0,1 моль/л пойдет на нейтрализацию 4 г жира с кислотным числом 7 (к.ч. = 7)?

96

Решение Кислотным числом жира называется число миллиграммов гид-

роксида калия, необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира.

1. Найдем, сколько миллиграммов КОН необходимо для нейтрализации 4 г жира:

m (KOH) = к.ч.× m (жира) ; m (KOH) = 7 × 4 = 28 мг.

2. Найдем массу 0,1 моль КОН, содержащегося в 1 л раствора:

m(KOH) = n(KOH) × М( КОН ) ; m (KOH) = 0,1×56 = 5,6 г.

3. Найдем объем 0,1 М раствора КОН, в котором содержалось бы 28 мг КОН. Для этого составим пропорцию:

5,6 г КОН содержится в 1000 мл раствора

0,028 г КОН ¾® х мл раствора

Ответ: 5 мл раствора.

Задача 4.3. Было выработано 5,88 т глицерина. Рассчитайте, какая примерно масса жира понадобилась для этого, если принять, что жир представляет собой чистый триолеат и что при нагревании с водой удалось расщепить только 85 % жира по массе.

Решение

1. Запишем уравнение реакции омыления триолеата (сложного эфира глицерина и олеиновой кислоты):

С17─Н33─СО─О─СН + 3Н2О ¾® 3С17Н33СООН + СН─ОН

97

2. Найдем количество вещества глицерина:

3. Найдем количество вещества триолеата и его массу по уравнению n(тр.) = n(гл.); n(тр.) = 63,9 кмоль;

m(тр.)=n(тр.)·М(тр.)=63,9·886=56615 кг=56,6 т.

4. С учетом того, что расщепляется только 85 % жира, необходимо взять его

в процессе фотосинтеза:

nСО2 + mH2O ¾хлорофилл¾¾¾® Cn(H2O)m + nO2 hν углеводы

В процессе дыхания происходит окисление углеводов с выделением энергии (на 1 г – 17,6 КДж), которая превращается в тепло или аккумулируется в АТФ [11]:

Сn(H2O)m + nO2 ¾® nCO2 + mH2O + энергия.

Углеводы служат источником запасной энергии (в растениях –

Наибольшее значение из моносахаридов имеют глюкоза и фруктоза.

98

Глюкоза

Глюкоза (альдогексоза) С6Н12О6 – бесцветное кристаллическое вещество, растворимое в воде. Содержится в винограде (виноградный сахар), фруктах, ягодах, меде, в крови человека.

Химическое строение глюкозы. Существует в альдегидной форме и двух циклических, переходящих друг в друга (явление тау-

ОН- при первом атоме углерода называет гликозидной группой. За счет нее образуется карбонильная группа.

Явление одновременного существования нескольких форм одного вещества, находящихся в равновесии, называется таутомерией. Таутомерные формы не являются изомерами, так как не могут быть выделены в индивидуальном виде, а всегда сосуществуют.

99

Химические свойства глюкозы

Химические свойства глюкозы обусловлены наличием гидроксильных и карбонильной (в альдегидной форме) групп.

1. Реакция этерификации с органическими кислотами (образуются сложные эфиры):

3. Взаимодействие с Сu(OH)2 при нагревании:

100