ЛАБОРАТОРНЫЕ И СЕМИНАРСКИЕ ЗАНЯТИЯ

ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ И ОСНОВАМ

ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

для студентов биологов

Удмуртский университет, 2012

-

Государственный комитет Российской Федерации

по высшему образованию

Удмуртский государственный университет

Биолого-химический факультет

Кафедра физической и органической химии

ЛАБОРАТОРНЫЕ И СЕМИНАРСКИЕ ЗАНЯТИЯ

ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

И ОСНОВАМ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

для студентов бакалавров второго курса

биолого-химического факультета

(специальность 0116 - биология)

УДМУРТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 2012

Составитель: В.Г. Маклецов

.

Учебное пособие состоит из двух частей. В первой части содержатся методические указания к проведению и оформлению лабораторных работ по основным разделам органической химии. Пособие составлено на базе стандартного учебника Н.В. Васильевой, Н.Б. Куплетской, Т.А. Смолиной "Практические работы по органической химии. Малый практикум" и одна глава дополнена из “Практикума по химии высокомолекулярных соединений” Лосев И.П., Федотова А.Я. Пособие ориентировано с учетом приборного и реактивного обеспечения УдГУ. Работы, включенные в практикум, проводятся в течение нескольких лет. Практикум составлен в соответствии с программой МГУ для биологических специальностей университетов. К каждой работе даны методические рекомендации.

Во второй части представлены вопросы для семинарских занятий по курсу органической химии. Этот раздел предназначен для самостоятельной работы студентов при подготовке к семинарским занятиям. В конце учебного пособия содержатся основные экзаменационые вопросы и список литературы, необходимой для успешной подготовки к семинарским занятиям и сдачи экзамена.

Рекомендуется для студентов бакалавров биологического отделения биолого-химического факультета УдГУ.

Маклецов В.Г., Лабораторные и семинарские занятия по органической химии и основам химии высокомолекулярных соединений для студентов биологов.

С УДМУРТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ, 2012

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В ХИМИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ И ОКАЗАНИЕ ПЕРВОЙ ПОМОЩИ

Общие правила. Работа в химической лаборатории связана с некоторой опасностью, поскольку многие вещества в той или иной степени ядовиты, огнеопасны и взрывоопасны. Опыт показывает, что большинство несчастных случаев в лаборатории происходит вследствие небрежности и невнимательности работающих.

Возможность несчастных случаев может быть исключена при выполнении всех мер предосторожности. Обычно характер предупредительных мер, обеспечивающих безопасность выполнения эксперимента, зависит от вида работы. Однако существуют общие правила, выполнение которых обязательно для каждого в независимости от того, какой эксперимент он выполняет.

1.Работать одному в лаборатории категорически запрещается, так как при несчастном случае будет некому оказать первую помощь пострадавшему и ликвидировать последствия аварии.

2.Во время работы в лаборатории необходимо соблюдать чистоту, тишину, порядок и правила техники безопасности, так как поспешность, неряшливость часто приводит к несчастным случаям с тяжелыми последствиями.

3.Каждый работающий должен знать, где находятся в лаборатории средства противопожарной защиты и аптечка, содержащая все необходимое для оказания первой помощи.

4.Категорически запрещается в лаборатории курить, принимать пищу, пить воду.

5.Нельзя приступать к работе, пока учащиеся не прочитают и не усвоят всей техники ее выполнения.

6.Опыты нужно проводить только в чистой посуде. После окончания эксперимента посуду следует сразу же вымыть.

7.В процессе работы необходимо следить, чтобы вещества не попадали на кожу лица и рук, так как многие из них (галогенопроизводные, фенолы, нитросоединения, непредельные соединения и др.) вызывают раздражение кожи и слизистых оболочек.

8.Никакие вещества в лаборатории нельзя пробовать на вкус. Нюхать вещества можно, лишь осторожно направляя на себя пары или газы легким движением руки, а не наклоняясь к сосуду и не вдыхая полной грудью.

9.Запрещается работать с реактивами, не имеющими этикеток с указанием названия вещества.

10.Категорически запрещается затягивать ртом в пипетки органические вещества и их растворы.

11.Склянки, колбы с веществами необходимо брать одной рукой за горлышко, а другой снизу поддерживать за дно.

12.Во время нагревания жидких и твердых веществ в пробирках и колбах нельзя направлять их отверстиями на себя и соседей. Нельзя также заглядывать сверху в открыто нагреваемые сосуды во избежания возможного поражения при выбросе горячей массы.

13.После окончания работы необходимо выключить газ, воду, электроэнергию.

14.Категорически запрещается выливать в раковины концентрированные растворы кислот, щелочей, органические растворители, сильнопахнущие и огнеопасные вещества, соли серебра. Все эти отходы нужно сливать в отдельные специальные бутыли.

15.В каждой лаборатории обязательно должны быть защитные маски, очки, противогазы, респираторы.

16.В лаборатории имеются средства пожаротушения: ящик с просеянным песком, асбестовое или войлочное одеяло, огнетушитель углекислотный.

17.На доступном месте в лаборатории должны находиться растворы борной кислоты и бикарбоната натрия, аптечка должна быть укомплектована медикаментами для первой помощи.

Правила работы с кислотами и щелочами

1.Все работы с кислотами и щелочами необходимо проводить в защитных очках или масках. Попадание кислот и щелочей на кожу и глаза может привести к тяжелым поражениям.

2.Кислоты и щелочи нельзя затягивать ртом в сифоны и пипетки.

3.Разбавлять серную кислоту можно, только прибавляя ее к воде в термостойкой посуде, а не наоборот. При этом глаза должны быть защищены очками.

4.Растворение и растирание гидроксидов натрия и калия проводить только в защитных очках. Куски щелочи можно брать только щипцами и прибавлять к воде небольшими порциями.

Правила работы с особо опасными и токсичными веществами

Работа с бромом

1.Бром можно держать только в толстостенных склянках с притертыми пробками. Склянки с бромом должны стоять в вытяжном шкафу с полуспущенными створками в металлических ящиках с песком.

2.Бром и его растворы сильно действуют на слизистые оболочки и при попадании на кожу дают труднозаживающие ожоги.

3.Наливать растворы брома в пробирки можно лишь в вытяжном шкафу.

Работа со щелочными металлами

1.При работе с металлическим натрием или калием необходимо соблюдать особую осторожность. Все работы проводить только в защитных очках вдали от открытых источников воды.

2.Хранить металлический натрий можно в толстостенной стеклянной или жестяной таре под слоем керосина или трансформаторного масла. Банки с натрием должны быть закрыты корковой пробкой и помещены в металлический ящик с песком.

3.Вынимают металлический натрий для работы только пинцетом или щипцами. Отрезают ножом необходимое количество натрия только на сухой белой бумаге и остатки сразу же помещают под слой керосина.

4.С поверхности отрезанного кусочка натрия на фильтровальной бумаге счищают скальпелем корку, затем его отжимают в фильтровальной бумаге от керосина и тотчас вводят в реакцию.

5.Обрезки щелочных металлов, а также все остатки после проведения эксперимента, необходимо собрать в банку с керосином. Бумагу, на которой резали натрий, посуду, в которой был поставлен опыт, заливают гидролизным спиртом.

6.Категорически запрещается выбрасывать остатки натрия в раковины и мусорные ящики.

7.При нагревании реакционных сосудов, содержащих натрий, необходимо пользоваться только воздушными и песочными банями.

8.Нельзя оставлять кусочки натрия в пустых колбах и склянках. Натрий, покрытый сверху белым налетом, можно легко спутать по внешнему виду с хлористым кальцием.

Работа с токсичными веществами

1.Особую осторожность следует соблюдать при работе с цианидами, диметилсульфатом, хлорангидридами низших кислот, фосгеном, диоксидом азота, мышьякоорганическими соединениями. Эксперименты с этими веществами необходимо проводить только в хорошо действующем вытяжном шкафу.

2.При работе с фенолами, галогено- и нитросоединениями, непредельными карбонильными соединениями, непредельными кислотами, алифатическими галогенокислотами, гидразинами и др. нужно работать в перчатках, защитных очках, так как многие из этих веществ вызывают ожоги кожи и раздражение слизистых оболочек.

Правила работы с огнеопасными веществами

1.Опыты с легковоспламеняющими веществами (эфир, петролейный эфир, ацетон, сероуглерод, бензол и др.) проводить дальше от огня и включенных электроплиток. Нагревать легко-воспламеняющиеся жидкости можно только на предварительно нагретой водяной бане, вдали от нагревательных приборов.

2.Нельзя проводить перегонку досуха, так как многие вещества (диэтиловый эфир, диоксан) образуют взрывоопасные перекиси при соприкосновении с воздухом. Кроме того, перегретая колба может треснуть от капли конденсата, стекающего вниз.

3.Приборы, в которых содержатся легковоспламеняющиеся вещества, следует разбирать после того, как будут выключены

электронагревательные приборы.

4.Не выливать воспламеняющиеся вещества в канализацию, ведра и ящики для мусора во избежание пожара от случайно брошенной спички.

Правила работы с электронагревательными приборами

1.Запрещается работать с электрическими плитками, у которых нарушена изоляция соединительных проводов и вилки, наблюдается искрение и горение соединительных проводов.

2.Запрещается нагревать агрессивные жидкости на электроплитках без использования асбестовых сеток, водяных или песочных бань.

Первая помощь при ожогах и отравлениях

1.При термических ожогах немедленно делают обильные примочки растворами бикарбоната натрия или перманганата калия.

2.При ожогах кислотами необходимо сразу же промыть пораженное место большим количеством воды, а затем 3% раствором бикарбоната натрия и опять водой.

3.При ожогах едкими щелочами хорошо и обильно промыть пораженное место проточной водой, затем разбавленным раствором 2-3% борной кислоты, а после этого опять большим количеством воды.

4.При попадании кислоты или щелочи в глаза следует сразу же их промыть. Для этого направляют небольшую струю воды то в один, то в другой глаз в течение 3-5 мин. Затем глаза необходимо промыть или раствором бикарбоната натрия (в случае кислоты), или раствором борной кислоты (в случае щелочи). После этого нужно немедленно обратиться к врачу.

5.При ожогах фенолом пораженное место обрабатывают спиртом.

6.При ожогах бромом его быстро смывают спиртом или разбавленным раствором щелочи. После этого пораженное место смазывают специальной мазью от ожогов. При вдыхании паров брома нужно глубоко подышать над спиртом, а затем выпить молоко и выйти на свежий воздух.

7.Кожу, пораженную сильно действующим органическим веществом, нужно быстро промыть большим количеством растворителя, и пострадавшего доставить в медпункт.

Тушение местного пожара и горящей одежды

1.При возникновении пожара немедленно отключить газ и электроприборы во всей лаборатории. Быстро убрать все горючие вещества подальше от огня, а пламя тушить огнетушителем, песком или используя противопожарное одеяло. Не следует заливать пламя водой, во многих случаях это приводит лишь к большему распространению пламени и расширению очага пожара.

2. Если на ком-либо загорелась одежда, нужно пострадавшего повалить на пол и быстро покрыть войлочным одеялом. Ни в коем случае нельзя бежать, так как в этом случае пламя только усиливается. Можно потушить на себе одежду обливанием водой или быстрым перекатыванием по полу.

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИИ

ОФОРМЛЕНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

В процессе подготовки, проведения и разбора результатов любого опыта студент ведет записи для каждой лабораторной работы на отдельном листочке формата А4. На нем отмечаются: дата, тема и цель работы, названия и формулы используемых реактивов, приборы и материалы, зарисовываются экспериментальные установки.

По окончании работы следует сформулировать и занести на листок уравнения реакций и выводы, полученные на основе результатов опыта или группы опытов. Отчет о проделанной работе сдается на следующем занятии.

При изучении различных классов органических соединений обязательно составлять в тетради таблицу результатов опытов, яснее показывающую сходство и отличие различных классов органических соединений.

Пример оформление лабораторной работы:

25.09.01. Предельные углеводороды

/Ф.И.О., группа/

Цель работы: изучить химические свойства газообразных и жидких предельных углеводородов.

Приборы и реактивы: ...................................

Экспериментальная установка (рисунок).

N	Что делали	Что наблюдали	Уравнения реакций
1
2
3
4
5.

Выводы: (типы химических реакций и сравнительный анализ химических свойств соединений различных классов).

ВВОДНАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Работа со стеклянной посудой

Подавляющее число работ в лаборатории органической химии связано с использованием стеклянной посуды, аппаратов и приборов. Стеклянная посуда устойчива к действию большинства химических реагентов до 250^о С за исключением НF, концентрированных растворов Н₃РО₄ и щелочей при высоких температурах.

С точки зрения техники безопасности стекло имеет ряд серьезных недостатков, основной из которых - хрупкость. При неправильной работе со стеклом возможны порезы рук, ожоги и разрывы стеклянной посуды. Стекло обладает небольшой теплопроводностью. Стекла, используемые в химической лаборатории, различаются по термостойкости. Под термостойкостью понимают способность стекла выдерживать без разрушения резкие перепады температур. Термостойкость стекла обратно пропорциональна коэффициенту теплового расширения и прямо пропорциональна температуре размягчения.

Стекла, имеющие коэффициент теплового расширения (7-9)*10^-5-6, обладают низкой термостойкостью. Из них изготовляют бутыли, банки для хранения реактивов, эксикаторы, мерные цилиндры и толстостенные мерные стаканы. Нагревать эти изделия не реко-мендуется. Повышенной термостойкостью обладают стекла, имеющие коэффициент теплового расширения в пределах (5,0-6,5)*10^-5-6. Наиболее распространенными из этой группы являются молибденовые стекла (дают вакуумно-плотный спай с молибденом). Из молибденового стекла изготовляются трубки, пробирки. Изделия из молибденового стекла имеют зеленоватый оттенок на сколе и размягчаются в пламени спиртовки.

Коэффициент теплового расширения стекол с высокой термостойкостью равен (3.2-4.9)*10^-5-6. К этой группе относятся стекла "пирекс", "симакс" (Чехия), "разотерм" и "дюран" (Германия), "термисил" (Польша). Наиболее часто химическая посуда производится из стекла "пирекс". Отличительная особенность этого стекла - черный оттенок на сколе и невозможность размягчить его в пламени спиртовки. Стеклодувные работы с пирексовым стеклом выполняются на газовой горелке.

Особо высокой термостойкостью обладают кварцевые стекла; их коэффициент теплового расширения составляет (5-7)*10^-5-7. Это стекло наиболее тугоплавкое (плавится в пламени кислорода) и выдерживает перепады температур до 1000^оС.

Приборы, изготовленные из пирексового стекла, обычно маркируют. В зависимости от завода-изготовителя на колбе ставится знак: трезубец, две буквы -"ПТ", круг или другие условные обозначения. Колбы, холодильники, насадки обычно изготавливаются из пирекса. Пипетки, бюретки, мерные цилиндры, мерные колбы - из молибденового стекла. Стаканы и пробирки производят как из термостойкого стекла, так и обычного. Для соединения отдельных частей стеклянных приборов используют или резиновые (корковые) пробки, или притертые стеклянные поверхности, которые называются шлифами. Шлифы бывают конические, плоские, цилиндрические, сферические. По взаимозаменяемости шлифы разделяются на стандартные и нестандартные. Конусные стандартные шлифы - неотъемлемая часть химической посуды. Наружная часть шлифа называется керном, а внутренняя - муфтой. Размер шлифа определяется как отношение наименьшего диаметра к наибольшему, например 28/32. Стандартные шлифы бывают обычные (матовые) и оплавленные.

Зарисовать в тетради в масштабе 1:3: мерный цилиндр, плоскодонную колбу, круглодонную колбу, трехгорлую колбу, колбу Вюрца, колбу Фаворского с елочным дефлегматором, колбу Арбузова, насадку Кляйзена, переходник, алонж, прямой холодильник (Либиха), обратный холодильник (шариковый). (15-20 наименований). Определить размеры шлифов, записать в рабочем журнале и заштриховать.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1.

СВОЙСТВА ПРЕДЕЛЬНЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ (АЛКАНОВ)

Приборы и реактивы: штатив, лапка, газоотводная трубка с пробкой, пробирки, фарфоровая чашка, спиртовка, смесь для получения метана (1 часть ацетата натрия и 2 части натронной извести), гексан (изооктан), бромная вода, раствор брома в четыреххлористом углероде, бромная вода, 1% раствор перманганата калия, 5% раствор Na₂CO₃, концентрированные H₂SO₄, HNO₃ и NH₃, лакмусовая бумага.

Опыт 1. Получение метана и его свойства.

а) Получение и горение метана.

В сухую термостойкую пробирку насыпают перетертую в ступке смесь для получения метана (высота около 2-4 см). Размещают смесь так, чтобы образующийся метан мог свободно выходить из пробирки, закрывают пробирку пробкой с газоотводной трубкой и закрепляют ее в штативе с небольшим наклоном в сторону пробки. В штатив ставят две пробирки: одну пробирку со смесью 3 мл разбавленного раствора перманганата калия и 1 мл 5 % раствора карбоната натрия и вторую пробирку с 3 мл бромной воды. Нагревают сначала всю пробирку, затем сильно нагревают ту ее часть, где находится смесь, начиная от дна пробирки, а затем передвигая горелку дальше, чтобы могли реагировать новые порции смеси. Сначала из пробирки вытесняется воздух, затем начинается выделение метана. Метан поджигают у конца газоотводной трубки, он горит голубоватым, светящимся пламенем. Вносят в пламя горящего метана фарфоровую крышку от тигля. Почему на крышке не образуется черного пятна сажи? Напишите уравнения реакций получения метана (из ацетата натрия и гидроксида натрия ) и горения метана.

б) Отношение метана к бромной воде и к водному раствору перманганата калия.

Вводят газоотводную трубку в пробирку с бромной водой и пропускают в течение 1 мин метан. Исчезает ли окраска бромной воды? Затем пропускают метан через раствор перманганата калия. Что вы наблюдаете? Сделайте вывод об отношении метана к бромной воде и к водному раствору перманганата калия (при комнатной температуре).

Опыт 2. Реакции с жидкими насыщенными углеводородами.

а) Отношение алканов к водному раствору перманганата калия.

В пробирку наливают 1 мл насыщенных углеводородов, 1 мл 5% раствора карбоната натрия, затем по каплям при встряхивании добавляют раствор перманганата калия (1 мл). Изменяется ли окраска раствора?

Сделайте вывод об отношении алканов к водному раствору перманганата калия.

б) Отношение алканов к концентрированной серной кислоте.

В сухую пробирку наливают 1 мл насыщенных углеводородов и 1 мл концентрированной серной кислоты. Содержимое пробирки взбалтывают в течение 2-3 мин.

Происходят ли какие изменения? Разогревается ли смесь? Сделайте вывод на основании опыта.

в) Отношение насыщенных углеводородов к концентрированной азотной кислоте.

К 1 мл насыщенных углеводородов (в сухой пробирке) добавляют 1 мл концентрированной азотной кислоты, смесь встряхивают в течение 2-3 мин.

Сделайте вывод об отношении алканов к концентрированной азотной кислоте при комнатной температуре.

г) Бромирование алканов.

В сухую пробирку наливают 1 мл насыщенных углеводородов и добавляют несколько капель 5% раствора брома в четыреххлористом углероде. Содержимое пробирки перемешивают на холоде. (Исчезает ли окраска брома?) Затем смесь нагревают на водяной бане. Окраска брома постепенно исчезает, одновременно образуется газообразный бромоводород. Его обнаруживают , во-первых, по изменению цвета влажной синей лакмусовой бумажки, внесенной пинцетом в верхнюю часть пробирки; во-вторых, по образованию тумана, который получается при внесении стеклянной палочки, смоченной в 25% растворе аммиака, в пары, выделяющиеся из пробирки.

Напишите уравнение реакции. По какому механизму осуществляется взаимодействие алканов с бромом?. Напишите уравнение реакции и рассмотрите ее механизм на примере бромирования 2-метилпентана (получение монобромпроизводного).

д) Горение жидких алканов (тяга!). В фарфоровую чашку наливают 1 мл жидких алканов и поджигают их.

Объясните, почему, в отличие от метана, жидкие алканы горят коптящим пламенем. Вычислите процентное содержание углерода и водорода в метане, в гексане. Напишите уравнения реакций горения пентана, гексана, октана.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2.

НЕПРЕДЕЛЬНЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ РЯДА ЭТИЛЕНА (АЛКЕНЫ)

Приборы и материалы: штатив; лапка; пробирки; спиртовка; пробка с изогнутой газоотводной трубкой, набитой натронной известью; кипятильники; смесь для получения этилена (этиловый спирт 96% и концентрированная серная кислота в объемном отношении 1:2); бромная вода (насыщенная); 2% раствор KMnO₄, 10% раствор Na₂CО₃; гексен (бензин); концентрированные серная и азотная кислоты; лакмусовая и фильтровальная бумага.

Опыт 1. Получение этилена и его свойства.

а) Реакция этилена с бромной водой.

В сухую пробирку наливают 5 мл смеси для получения этилена (этиловый спирт и концентрированная серная кислота в объемном отношении 1:2). При смешивании этанола с серной кислотой образуется этилсерная кислота - кислый сложный эфир. Напишите уравнение реакции образования этилсерной кислоты.

В реакционную смесь помещают несколько кипятильников (кусочков битого фарфора) для равномерного кипения реакционной смеси, закрывают пробирку пробкой с газоотводной трубкой и закрепляют ее в штативе. В середину газоотводной трубки помещаются кусочки натронной извести, расположенные между двумя неплотными ватными тампонами. Натронная известь должна быть в виде кусочков, вата сухой, газообразные вещества должны свободно проходить (в противном случае может быть несчастный случай: если выход для газов закрыт, под их давлением пробка может выскочить и кипящая реакционная смесь, содержащая серную кислоту, будет выброшена из пробирки). Зарисуйте прибор для получения этилена.

В штатив ставят пробирку с 2 мл бромной воды. Пробирку со смесью для получения этилена осторожно нагревают, следя за тем, чтобы вспенивающуюся жидкость не перебросило в хлоркальциевую трубку. Выделяющийся этилен пропускают через бромную воду, которая быстро обесцвечивается (качественная реакция на кратные связи).

Напишите уравнение реакции образования этилена из этилсерной кислоты (реакция идет при температуре около 170^оС). Кроме основной реакции образования этилена, протекает несколько побочных реакций. Одна из наиболее важных - окислительно-восстановительная. Концентрированная серная кислота при высокой температуре окисляет органическое вещество (в том числе и этанол) до углерода и оксида углерода (IV) - реакционная смесь чернеет. При этом кислота восстанавливается до оксида серы (IV), который может реагировать с бромной водой и с перманганатом калия. Поэтому этилен отделяют от примеси оксида серы (IV). Кислотные оксиды ( СО₂, SО₂) поглощают натронной известью.

Напишите уравнения реакций взаимодействия диоксидов серы и углерода с натронной известью. С учетом того, что этилен реагирует с бромной водой по электрофильному механизму (А_E), составьте постадийную схему взаимодействия. Какую роль в этой реакции играет вода?

б) Реакция этилена с водным раствором перманганата калия (Реакция Е.Е.Вагнера).

В пробирку наливают 2 мл 2% раствора перманганата калия, добавляют 0,5 мл 10% раствора соды и пропускают этилен. Фиолетовая окраска раствора перманганата калия исчезает, образуется хлопьевидный осадок бурого цвета. Если пропускать этилен долго, осадок может раствориться. При окислении этилена образуется двухатомный спирт этиленгликоль. Напишите уравнение окисления этилена водным раствором перманганата калия.

в) Горение этилена.

Поджигают этилен у конца газоотводной трубки. Этилен горит светящимся пламенем. Вносят в пламя этилена крышку от тигля. Объясните, почему на крышке образуется черное пятно. Рассчитайте процентное содержание углерода и водорода в молекуле этилена. Напишите уравнение реакции горения этилена.

Опыт 2. Свойства жидких непредельных углеводородов ряда этилена (алкенов).

а) Бромирование непредельных углеводородов.

В сухую пробирку наливают 1 мл непредельных углеводородов и добавляют 1 мл по каплям, при встряхивании, 3% раствор брома в четыреххлористом углероде. Если желтая окраска исчезает медленно, смесь осторожно нагревают на водяной бане. К отверстию пробирки подносят влажную синюю лакмусовую бумажку, убеждаются, что ее цвет не меняется. Составьте схему реакции присоединения брома к 2-метил-2-бутену с учетом ее механизма (А_E). Рассчитайте, сколько граммов 3% раствора брома потребуется для бромирования 1 г 2-метил-2-бутена.

б) Окисление алкенов водным раствором перманганата калия (реакция Е.Е.Вагнера).

В пробирку наливают 1 мл ненасыщенных углеводородов, добавляют 1 мл 10% раствора соды, затем по каплям при встряхивании - 2% раствор перманганата калия. Фиолетовая окраска раствора исчезает, появляется хлопьевидный осадок бурого цвета. Напишите уравнение реакции окисления 2-метил-2-бутена водным раствором KMnO₄ (подберите коэффициенты). Если исчезновение фиолетовой окраски заметить трудно, то в смесь опускают полоску фильтровальной бумаги, которая впитывает лишь раствор, но не осадок. Окраска раствора на фильтровальной бумаге видна отчетливо.

Реакции алкенов с бромной водой и с водным раствором перманганата калия - качественные реакции на кратные связи.

в) Реакция алкенов с концентрированной серной кислотой.

В сухую пробирку наливают 1 мл непредельных углеводородов, добавляют 1 мл концентрированной серной кислоты и взбалтывают смесь в течение нескольких минут (вначале осторожно). Если смесь сильно разогревается, пробирку охлаждают водой. Слой алкена исчезает, смесь приобретает бурую окраску. Напишите уравнение образования алкилсерной кислоты и рассмотрите механизм (А_E) этой реакции (на примере 2-метил-2-бутена).

Реакция с концентрированной серной кислотой используется для очистки предельных углеводородов от примеси непредельных.

г) Взаимодействие алкенов с концентрированной азотной кислотой.

В сухую пробирку наливают 1 мл ненасыщенных углеводородов, добавляют 1 мл концентрированной азотной кислоты и осторожно перемешивают смесь. Когда реакция замедлится, реакционную смесь энергично встряхивают в течение нескольких минут. Смесь разогревается и становится бурой. Происходит образование сложной смеси продуктов окисления и осмоления.