Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Органическая химия (Для студентов-иностранцев). Часть 1. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 106 7 8 9 10 > Следующая >>>

Бензол – бесцветная, летучая, огнеопасная жидкость с характерным запахом. В воде практически нерастворим. Пары бензола с воздухом образуют взрывчатую смесь. Жидкий бензол и пары бензола ядовиты. При обычных условиях большинство ароматических углеводородов – бесцветные жидкости, нерастворимые в воде.

По химическим свойствам бензол и другие ароматические углеводороды отличаются от предельных и непредельных углеводородов.

Наиболее характерны для аренов реакции замещения, которые протекают легче, чем у предельных углеводородов:

- галогенирование - замещение атомов водорода в бен-

зольном ядре галогенами в присутствии катализаторов (Fe,

FeCl3, A1C13):

бромбензол

С6Н6+ Br

катализ

С6Н5Br + HBr;

- нитрование – замещение атомов водорода в бензольном яд-

ре нитрогруппой – NO2 (в присутствии концентрированной серной кислоты):

C6H6 + HONO2 → C6H5NO2 + H2O;

нитробензол

- сульфирование – замещение атомов водорода в бензоль-

ном ядре остатком серной кислоты – сульфогруппой – SO2OH:

C6H6 + HOSO3H → C6H5SO3H + H2O;

бензолсульфокислота

Бензол в особых условиях (высокая температура, давление, катализаторы, облучение ультрафиолетом) проявляет характер непредельного соединения и может присоединять водород и галогены.

Гидрирование бензола протекает в присутствии никеля или платины при температуре около 200оС и давлении около

5066,25 кПа:

Ni или Pt

При температуре около 300оС и атмосферном давлении проходит процесс дегидрогенизации – отщепление от циклогексана шести атомов водорода.

Присоединение галогенов (например, хлора) к бензолу происходит при освещении реакционной смеси солнечным светом, в результате чего образуется гексахлорциклогексан:

+ 3Cl

Бензол очень устойчив к окислителям. В отличие от непредельных углеводородов он не обесцвечивает бромную воду и раствор КМпО4. Бензол окисляется кислородом. На воздухе он горит коптящим пламенем:

2С6Н6+ 3О2→12С + 6Н2О.

Ароматические углеводороды могут вступать как в реакции замещения, так и в реакции присоединения, однако условия этих превращений значительно отличаются от условий аналогичных превращений предельных и непредельных углеводородов.

Если в бензольном ядре есть уже какой-либо заместитель, то второй заместитель занимает определенное положение. Так, заместители первого рода, как правило, не содержащие кратных связей, направляют вводимые группы в орто- и пара-положения. Замести- тели второго рода направляют вводимые заместители в мета- положение. Для этих заместителей характерно наличие кратных связей или положительного заряда.

Бензол и ряд его гомологов получают из каменноугольной смолы, образующейся при коксовании угля.

Арены получают из алканов при специальной обработке (температура 500оС, давление 2500-5000 кПа) следующими реакциями:

- дегидрогенизации:

С6H12 → C6H6 + 3H2;

- дегидроциклизации:

С7H16 → C6H5CH3 + 4H2.

Бензол по способу Н. Д. Зелинского и Б. А. Казанского получают, пропуская ацетилен через трубку с активным углем при температуре 600оС. При этом происходит полимеризация ацетилена:

3CН ≡ СН → С6Н6.

Бензол и его гомологи используют для получения нитробензола, хлорбензола, красителей, лекарственных веществ, ядохимикатов, высокомолекулярных соединений.

Важное значение имеет производное бензола – стирол (C6H5 – CH = CH2). При нагревании и применении катализаторов процесс полимеризации стирола протекает быстро и сопровождается образованием полистирола:

nC6H5 – CH = CH2→ (– CH – CH2)n.

С6H

Полистирол – бесцветная твердая пластмасса, обладающая хорошими электроизоляционными свойствами. Из него изготовляют электро- и радиодетали, трубы, краны, посуду и др., а также применяют для производства пенопластов.

В зависимости от соотношения бутадиена и стирола при полимеризации образуется каучук с различными физикохимическими свойствами.

Контрольные задания

1. Сколько теплоты выделяется при сжигании бензола массой 0,036 кг, если тепловой эффект реакции горения бензола составляет 3267,7 кДж/моль?

2. Определите массу бензола, который можно получить из ацетилена объемом 44,8 дм3, если массовая доля выхода бензола от теоретически возможного равна 40 %.

3. Напишите уравнение реакций: а) хлорбензола с азотной кислотой, б) толуола с хлором.

4. Алкан имеет относительную плотность по воздуху 4,414. Определите формулу алкана и назовите его.

5. При сгорании алкана массой 8,60 г при нормальных условиях выделилось 13,44 дм3 оксида углерода (IV) и 12,66 г воды. Определите формулу алкана.

6. Карбид кальция массой 20 г обработали избытком воды, выделившийся этин пропустили через бромную воду, получив 86,5 г 1,1,2,2-тетрабромэтана. Определите массовую долю выхода продукта.

Контрольные вопросы

1. Какие углеводороды называют ароматическими?

2. Какая изомерия характерна для ароматических углеводо-

родов?

3. В какие реакции вступает бензол?

4. С помощью каких реакций можно отличить ароматиче-

ские углеводороды от предельных, непредельных?

5. Какие существуют способы получения аренов?

6. Где применяются ароматические углеводороды?

Задачи и упражнения для самостоятельной работы

1. Из этина объемом 6,72 дм3 при нормальных условиях получили 5,00 см3 бензола, плотность которого равна 0,88 г/см3. Определите массовую долю выхода продукта.

2. Какая масса бензола потребуется для получения 300 кг анилина, если массовая доля выхода продукта составляет 75 %.

3. Смесь этана и этена объемом 3 дм3 при нормальных условиях пропустили через раствор бромной воды объемом 250 см3плотностью 1,22 г/см3 с массовой долей брома 3 %. В результате получили дибромэтан массой 4,7 г. Определите массовую долю каждого углеводорода в смеси.

4. Какой объем воздуха (н. у.) потребуется для сжигания

смеси, состоящей из 5 дм3 метана и 15 дм3 ацетилена, если массовая доля кислорода в воздухе составляет 2 1 % по объему?

5. В 150 г смеси бензола, фенола и анилина пропустили избыток сухого хлороводорода; при этом выпало 38,85 г осадка. Фильтрат обработали избытком бромной воды, при этом образовался новый осадок массой 29,79 г. Вычислите массовые доли веществ в исходной смеси.

6. При гидрировании ацетилена объемом 67,2 дм3 (н. у.) получили смесь этана и этилена, которая обесцвечивает раствор брома в тетрахлориде углерода, содержащий 0,01 моль брома. Определите процентное содержание этана и этилена в указанной смеси газов.

7. Смесь бензола с циклогексаном массой 4,39 г обесцвечивает бромную воду массой 125 г с массовой долей брома 3,2 %. Определите процентное содержание бензола в смеси.

8. Какие продукты получаются из 3-метил-1-бутена при обработке этого вещества следующими реагентами: а) водой в присутствии серной кислоты с последующим каталитическим дегидрированием; б) перманганатом калия в водно-щелочной среде на холоде с последующим действием тетраацетата свинца; в) перманганатом калия в водно-щелочной среде на холоде с последующим нагреванием с разбавленной серной кислотой. Напишите уравнения проходящих реакций.

Тестовые задания

1. Какие вещества являются продуктами горения углево-

дородов?

1) CO2 и H2O, 2) H2 и C,

3) CO и H2O, 4) H2 и CO2.

2. Какая общая формула соответствует гомологическому

ряду алкенов?

1) CnHn, 2) CnH2n,

3) CnH

, 4) CnH

2n – 2

2n + 2

3. Какая схематическая формула соответствует сопряжен-

ным алкадиенам?

1) – С = С –, 2) – С = С = С – С –,

3) – С = С – С = С –, 4) – С = С = С – С – С –,

4. Какой вид имеет общая формула гомологов бензола?

1) CnHn, 2) CnH

3) CnH

, 4. CnH

2n – 2

2n – 6

2n + 2

5. Укажите тип гибридизации атомных орбиталей в моле-

куле бензола

1) sp –, 2) sp3 –,

3) sp2 –, 4) sp3d2 –.

6. Какую геометрическую формулу имеет молекула бен-

зола?

1) тетраэдр, 2) пирамида,

3) треугольник, 4) шестиугольник.

7. Какие реакции не характерны для алканов?

1) присоединения, 2) замещения,

3) разложения, 4) обмена.

8. Сколько изомеров имеет бутан?

1) пять, 2) три,

3) четыре, 4) два.

9. Как называется радикал H2C = ?

1) метан, 2) метилен,

3) метил 4) этилен.

10. Какая структурная формула соответствует бутену-2?

1) СН2 = СН – СН2 – СН3, 2) СН3 – СН2 – СН2 – СН3,

3) СН2 = С – СН3,

4) СН3 – СН = СН – СН3.

СН

ГЛАВА 3. СПИРТЫ

3.1. Классификация и номенклатура спиртов

Спирты – это производные углеводородов, в которых один

или несколько атомов водорода замещены на функциональную группу – гидроксигруппу (–ОН). Спирты относятся к кислородсодержащим органическим соединениям. Общая формула спиртов: R(OH)m, где R – углеводородный радикал; m – число гидроксильных групп, которое определяется атомность спирта:

- одноатомные (R(OH) – одна гидроксигруппа);

- двухатомные (R(OH)2 – две гидроксигруппы);

- трехатомные (R(OH)3 – три гидроксигруппы) и т.д.

В зависимости от положения ОН-группы (от того, при каком углеродном атоме – первичном, вторичном, третичном – стоит гидроксильная группа) различают:

- первичные спирты с общей формулой R – CH2 – OH;

- вторичные спирты с общей формулой CH – OH;

- третичные спирты с общей формулой R – C – OH.

В зависимости от характера углеводородного радикала спирты бывают предельные (алканолы), непредельные (алкенолы и алкинолы), ароматические (аренолы) и фенолы.

Наряду с тривиальными названиями: метиловый спирт

(CH3–OH); этиловый спирт (C2H5–OH); этиленгликоль (HO–CH2–CH2–OH) применяется международная номенклатура.

В основу названий спиртов положены названия соответствующих углеводородов с прибавлением окончания –ол. Цифрой указыва- ется положение группы –OH. Нумерация начинается с конца, к которому ближе расположена гидроксигруппа (табл. 11).

Таблица 11

Формулы и названия некоторых спиртов

Формула Название

эмпирическая структурная тривиальное международное

1 2 3 4

CH3OH CH3 – OH Метиловый спирт Метанол

С2H5OH CH3 – CH2 – OH Этиловый спирт Этанол

С3H7OH CH3 – CH3 – CH2 – OH

н-Провиловый

спирт

CH3 – CH – CH

Изопропиловый

спирт

С4H9OH CH3 – (CH2)2 – CH2 – OH

н-Бутиловый

спирт

CH3 – CH – CH2 – OH

Изобутиловый

спирт

CH3 – CH – CH2 – CH

втор-Бутиловый

спирт

СH

CH3 – CH – CH

трет-Бутиловый

спирт

С3H5OH CH2 = CH – CH2 – OH Аллиловый

спирт

С3H3OH HC ≡ C – CH2 – OH Пропаргиловый

спирт

Пропанол-1

Пропанол -2

Бутанол-1

2-Метил-

пропанол-1

Бутанол-2

Бутанол-3

Пропен-2-ол-1

Пропин-2-ол-1

C2H4(OH)

HO – CH2 – CH2 – OH Этиленгликоль Этандиол-1,2

C3H5(OH)3HO – CH2 – CH – CH2 – OH

Глицерин Пропантриол-

1,2,3

Окончание табл.11

1 2 3 4

СH2 – OH

C6H5CH2OН

C6H5OH

C7H7OH

OH СН

Бензиловый

спирт

Фенол,

карболовая

кислота

о-Крезол 2-Метилфенол

Фенилметанол

Фенол

Спирты образуют гомологические ряды, в которых каждый последующий член отличается от предыдущего на гомологическую разность = CH2. Например, одноатомные предельные спирты образуют гомологический ряд с общей формулой CnH

2n+1

OH. Его представители: метанол CH3OH, этанол C2H5OH, пропанол C3H7OH, бутанол C4H9OH и др.

Одноатомные непредельные спирты образуют гомологиче-

ские ряды с общими формулами CnH

OH для алкенолов (на-

2n-1

пример, аллиловый спирт CH2 = CH – CH2 – OH) и CnHnOH для алкинолов (например, пропаргиловый спирт HC ≡ C – CH2 – OH). Спирт CH2= CH – OH не существует вследствие неустойчивости спиртов с гидроксигруппой у двойной связи.

Двухатомные предельные спирты образуют гомологический ряд с общей формулой CnH2n(OH)2. Первый его представитель – этиленгликоль CH2OH – CH2OH.

Трехатомные предельные спирты образуют гомологический ряд с общей формулой CnH

(OH)3. Первый его представи-

2n-1

тель – глицерин CH2OH – CHOH – CH2OH.

Контрольные задания

1. Какие из приведенных ниже одноатомных спиртов явля-

ются предельными и непредельными: С5Н11OH, С3Н7OH, С3Н5OH, С4Н9OH, C3H6(OH)2, C4H7OH, C3H5(OH)3?

2. Составьте структурные формулы следующих спиртов: пентанол-1, 3-метилбутанол-1, 2-метилбутанол-2, 3-метилпентен3-ол-1, 2-фенилэтанол-1, бутандиол-1,4.

3. Напишите названия спиртов, имеющих следующие структурные формулы:

а) CH3CH2CHCH2CH3, в) CH3CH = C – CH2CH2 – OH,

׀ ׀

OH CH

б) CH3CH – CHCH3, г) HO – CH2CH – CHCH2– OH.

׀ ׀ ׀ ׀

CH3 OH OH OH

Контрольные вопросы

1. Какие вещества называют спиртами?

2. Чем определяется атомность спиртов?

3. Как классифицируют спирты в зависимости от располо-

жения гидроксигруппы?

4. Какие гомологические разности имеют одноатомные предельные и непредельные спирты?

5. Почему не существует спиртов с гидроксигруппой у двойной связи?

3.2. Физические свойства и строение спиртов

Наличие гидроксильной группы оказывает существенное

влияние на физические свойства спиртов.

Спирты, содержащие в молекуле до 15 атомов углерода, являются бесцветными жидкостями с характерным запахом, свыше 15 углеродных атомов – твердыми кристаллическими веществами (запаха не имеют). Первые члены гомологического ряда алканолов имеют приятный запах, для бутанолов и пентанолов запах становит-

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 56 / 106 7 8 9 10 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]