Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Органическая химия. Учебное пособие для СПО
.pdf
10. Продуктом взаимодействия пропанола-2 с раскаленной мед-
ной спиралью будет:
1) пропаналь; 2) пропин;
3) пропанон-2; 4) пропен.
11. Укажите неизвестные вещества и тип реакций а) и б), соот-
ветствующие схеме:
уксусный альдегид
б)
)а
бутан
→
Х
→
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 уг-
лерода (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:
1) этаналь; 2) бутаналь;
3) метаналь; 4) пропаналь.
14. Рассчитайте массу ацетальдегида, который получен по методу
Кучерова из технического карбида кальция массой 200 г, массовая
доля СаС
в котором 88 %.
2
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.
1) 22,4 л; 2) 33,6 л; 3) 11,2 л; 4) 44.8 л.
Ответы: № 1 – 1; № 2 – 3; № 3 – 1,4; № 4 – 3; № 5 – 2; № 6 – 1;
№ 7 – 3; № 8 –2; № 9 – 4; № 10 – 3; № 11 – 1; № 12 – 4; № 13 – 4;
№ 14 – 1; № 15 – 2.
Глава 4. СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ. ЖИРЫ. УГЛЕВОДЫ
4.1. СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ
Сложные эфиры – это вещества, которые образуются в результа-
те взаимодействия органических или кислородсодержащих неорганических кислот со спиртами (реакция этерификации) [9].
О О
// ║
СН3─С─ ОН + Н О─С2Н5
→
СН3─С─О─С2Н5 + Н2О
←
уксусная кислота этанол уксусноэтиловый эфир
(этилацетат)
С2Н5ОН + НОNО2
→
С2Н5─О─NО2 + Н2О
←
этиловый эфир азотной кислоты
(этилнитрат)
O
//
Общая формула R─C─ОR1
О О
// //
Н─С─O─CH3 СН3─С─O─C5H11
метиловый эфир амиловый эфир
муравьиной кислоты уксусной кислоты
(метилформиат) (амилацетат)
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.
Химические свойства
Гидролиз жиров
О О
// //
+
Ht,
С2Н5─С─О─С2Н5 + Н2О
→←
С2Н5─С─ОН + С2Н5ОН
этилпропионат пропионовая этанол
кислота
Применение
Сложные эфиры
Парфюмерия
Пластмассы
Лекарственные
вещества
Растворители
Пищевая
промышленность
4.2. ЖИРЫ (ТРИГЛИЦЕРИДЫ)
Жиры – это смесь сложных эфиров глицерина и высших карбо-
новых кислот (ВКК).
О
//
СН2─О─С─R1 Общая формула жира.
O R
, R3 – углеводородные радикалы
1, R2
// (Шеврель Э., фр. ученый, 1811 г.).
СН─О─С─R2
O
//
СН
─О─С─R3
2
93
Французский химик М. Бертло в 1854 г. впервые синтезировал жир.
СН2─ОН СН2─ОOС─R
│
СН─ОН + 3HОOC─ R
−
−
гидролиз
)(Бертлоцияр
ияэтерификац
→
←
)(Шевреляцияр
CH─OОC─R +
3Н2О
│ ВКК
СН2─ОН CH2─OОC─R
глицерин жир (триглицерид)
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
//
СН2─О─С─С17Н35
O
//
СН─О─С─С17Н35 + 3Н2О
t, P
Водный
Кислотный
+
t, H
СН2─ОН
│
СН─ОН + 3С17Н35СООН
O │ Стеариновая
//
Липаза
СН2─ОН кислота
СН2─О─С─С17Н35
Ферментативный
94
глицерин
Тристеарин
О
//
СН2─О─С─С15Н31
O СН2─ОН
// │
щелочное
СН─О─С─С15Н31 + 3NaOH
O
→
омыление
СН─ОН + 2С15Н31СООNa +
│ Пальмитат натрия
// СН2─ОН
СН2─О─С─С17Н35 Глицерин
Дипальмитостеарин + С17Н35СООNa (Стеарат натрия)
Мыла
Мыла – натриевые (твердое мыло) или калиевые (жидкое мыло)
соли высших карбоновых кислот.
2. Реакции присоединения (характерны для жидких ненасыщен-
ных 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 вы-
свобождается 38,9 кДж/моль);
– структурная (жиры – важный компонент каждой клетки);
– защитная.
Синтетические моющие вещества (СМС)
Синтетические моющие средства – детергенты, характеризующиеся высокой моющей способностью. Это натриевые соли кислых
сложных эфиров Н
SO4 с высшими одноатомными спиртами.
2
95
+42SOH
8888M
=
R─CH2─OH
-H2O -H2O
→
R─CH2─OSO3H
+NaOH
→
R─CH2─OSO3Na
алкилсерная алкилсульфат
кислота натрия
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:
О О
// ║
СН3─С─ОН + Н О─Н2С─СН
→
3
СН3─С─О─СН2─СН3 + Н2О
этилацетат
2. Найдем теоретическую массу и количество вещества этилацетата:
m
теор.
m
пр.
η
70,4
0,8
===
г;
n
та)(этилацета
1
===
моль.
88
m
3. По уравнению
(CH
COOH)
3
nn
(этилацетата)
.
1n
Следовательно,
(CH
COOH)
3
=
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 гидроксида калия, необходимое для нейтрализации свободных жирных
кислот, содержащихся в 1 г жира.
1. Найдем, сколько миллиграммов КОН необходимо для нейтра-
лизации 4 г жира:
2847m
mк.ч.m
(жира)(KOH)
;
(KOH)
=⋅=
мг.
2. Найдем массу 0,1 моль КОН, содержащегося в 1 л раствора:
nm
М⋅=
КОН
;
)((KOH)(KOH)
(KOH)
5,6560,1m
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
→
х мл раствора
10000,028
х =
=
5,6
5
мл.
Ответ: 5 мл раствора.
Задача 4.3. Было выработано 5,88 т глицерина. Рассчитайте, ка-
кая 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─СН2 СН2─ОН
│ │
С17─Н33─СО─О─СН + 3Н2О
→
3С17Н33СООН + СН─ОН
│ олеиновая │
С17─Н33─СО─О─СН2 кислота СН2─ОН
триолеат глицерин
97
2. Найдем количество вещества глицерина:
n
(гл.)
m
(гл.)
М(гл.)
5880
92
===
63,9
кмоль.
3. Найдем количество вещества триолеата и его массу по уравнению
n
= n
(тр.)
m
(тр.)=n(тр.)·М(тр.)
(гл.); n(тр.)
= 63,9 кмоль;
=63,9·886=56615 кг=56,6 т.
4. С учетом того, что расщепляется только 85 % жира, необходи-
мо взять его
η
56,6
0,85
===
66,6
т.
m
m
(тр.)
Ответ: 66,6 т.
4.3. УГЛЕВОДЫ
Углеводы – соединения с общей формулой Сn(H2O)m. Образуются
в процессе фотосинтеза:
nСО2 + mH2O
хлорофилл
→
hν
Cn(H2O)m + nO2
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
→
nCO2 + mH2O + энергия.
Углеводы служат источником запасной энергии (в растениях –
крахмал, в животных организмах – гликоген).
Углеводы
Простые (моносахариды) Сложные
не гидролизуются гидролизуются
альдозы кетозы дисахариды олигосахариды
глюкоза фруктоза сахароза крахмал
целлюлоза
Наибольшее значение из моносахаридов имеют глюкоза и фруктоза.
98
Глюкоза
НО
Н
ОН
ОН
Н
СН
ОН
Н
ОН
Н Н
НО
Н
ОН
ОН
Н
СН
ОН
Н
Н
Н ОН
Глюкоза (альдогексоза) С
6Н12О6
– 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-
томерии).
Н
│
1С = О
│
Н─2С─ОН
│
O
→
←
НО─3С─Н
→
│
←
O
Н─4С─ОН
│
α-глюкоза Н─5С─ОН β-глюкоза
│
Формула Хеуорса Н─6С─ОН Формула Хеуорса
│
Н
альдегидная форма
(Формула Фишера)
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
НО
Н
ОН
ОН
Н
СН
ОН
Н
ОН
Н Н
СН
СОО
Н
ОСОСН
Н
СН
ОСОСН
Н
ОСОСН
Н Н
Химические свойства глюкозы обусловлены наличием гидроксильных и карбонильной (в альдегидной форме) групп.
1. Реакция этерификации с органическими кислотами (образуют-
ся сложные эфиры):
+ 5СН3СООН
O
O
→
+ 5Н2О
←
ОСОСН
3
α-глюкоза пентаацетат α-глюкозы
2. Реакция «серебряного зеркала»:
О
//
С─Н СOOН
│ │
Н─С─ОН Н─С─ОН
│ │
OHNHt,
4
НО─С─Н + Ag2O
→
НО─С─Н + 2Ag↓
│ │
Н─С─ОН Н─С─ОН
│ │
Н─С─ОН Н─С─ОН
│ │
СН2─ОН СН2─ОН
глюкоза глюконовая кислота
(соли – глюконаты)
3. Взаимодействие с Сu(OH)2 при нагревании:
100
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]