Задание для группы ФТ1-11 Органическая химия

Задание для группы ФТ1-11 Органическая химия
ОХ за 1.02.2016 –
Тема Алкены. Строение, номенклатура, изомерия, химические свойства.
Ст. 73-82, стр. 89 вопросы 5.2-5.6
1. Гомологический ряд алкенов.
Общая формула ациклическихалкенов СnН2n, в составе 1 пи-связь (=). Атомы углерода
при двойной связи находятся в sp2-гибридизации.
СН2= СН2 этилен (этен)
СН2= СНСН3пропен
СН2= СН СН2 СН3 бутен-1
СН2= СН СН2СН2 СН3 пентен-1
Циклические: циклопентен,
циклогексен
--
2. Строение двойной связи. Рассмотрим на примере этилена
Атомы углерода, связанные двойной связью, находятся в состоянии sp2-гибридизации, в
которой участвует 3 электрона 1S и 2р, которые располагаются в одной плоскости в форме
треугольника под углом 1200. В молекуле этилена пять сигма-связей и составляют сигмаскелет (а). У каждого атома углерода четвертый электрон негибридный и располагается
перпендикулярно к сигма-скелету и параллельно друг другу. За счет бокового
перекрывания негибридных орбиталей образуется π-связь (б).
3. Номенклатура и изомерия рассмотрите на примере пентен-2 (составьте
формулы)
4.

Изомерия по углеродному скелету

По положению кратной связи

Межклассовые изомеры

Геометрические изомеры
Химические свойства
Алкены, в отличие от алканов, обладают высокой реакционной способностью, из-за
наличия в молекуле двойной связи. Наиболее характерные реакции
1) электрофильногоприсоединения АЕ
Механизм:
1)
Образование электрофила под действием катализатора
Н-Х поляризация связиНδ+Хδ-гетеролитический разрыв связи Н+ + Х2)
1 стадия (медленная) – атака алкена протоном (электрофил) с образованием
карбокатиона (частица с положительным зарядом на атоме углерода)
СН2=СН2 + Н+
СН3- С+ Н2 карбокатион
sp2sp2
sp3
sp2
3) 2 стадия (быстрая) – атака карбокатионануклеофилом (анионом) или
нейтральной молекулой.
СН3-С+ Н2 + ХСН3-СН2Х
А) Гидрогалогенирование (+ НГ)с образованием галогенпроизводных.
СН2=СН2 + НСl
СН3- СН2Сl хлорэтан
В реакции присоединения участвуют только атомы углерода при двойной связи,
обозначаем их треугольниками. По правилу Марковникова: водород присоединяем к
1 атому – наиболее гидрированые, галоген ко 2.
Δ
Δ
СН2=СНСН3 + НСl
СН3- СНСl-СН3 2-хлорпропан
Правило Марковникова: при взаимодействии молекул типа НХ с несимметричными
алкенами атом водорода присоединяется к атому углерода двойной связи,
связанному с максимальным числом атомов водорода, т.е. к наиболее
гидрогенизированному атому.
Б) Гидратация (+вода) с образованием одноатомных спиртов
СН2=СН2 + Н2О Н2ЅО4, t СН3- СН2 ОН
этанол
Н ЅО , t
СН2=СНСН3+ Н2О 2 4
СН3- СНОН-СН3 пропанол-2
В) Галогенированиес образованиемдигалогепроизводных алканов
СН2=СНСН3 + Вr2Н2О
СН3- СНВr-СН2Вr
1,2-дибромпропан (реакция
бромированиякачественная реакция на = связь, обесцвечивание бромной воды)
Г) Реакции восстановления (гидрирования) с образованием алкана.
СН3-СН=СН-СН2-СН3 + Н2Ni, t
СН3-СН2- СН2-СН2-СН3
2) Реакции окисления
[О] – окислительКМnО4, К2Сr2О7, [Н] – восстановитель
В нейтральной среде разрывается π-связь и образуется двухатомные спирты:
СН2= СН2 + [О] + Н2О
СН2ОН- СН2ОН этандиол-1,2
3СН2= СН2 + 2КМnО4 + 4Н2О
3СН2ОН- СН2ОН + 2 МnО2 + 2КОН (реакция Вагнера
– качественная реакция на пи-связь, образование коричневого осадка)
В кислой среде полностью разрывается двойная связь и образуются карбоновые кислоты:
5СН2= СН2+ 8КМnО4 + 12Н2ЅО4
10НСООН + 4К2ЅО4 + 8МnЅО4 + 12Н2О
СН3-СН=СН-СН2-СН3 + [О]
СН3-СООН + СН3-СН2-СООН
пентен-2
уксусная кислота
пропионованая кислота
3) Реакции полимеризации
- это реакция последовательного присоединения молекул ненасыщенных соединений друг
к другу с образованием высокомолекулярного продукта – полимера.
nСН2= СН2
мономер
nСН2= СН-СН3
nСF2= СF2
[-СН2- СН2-]n полиэтилен
полимер
[-СН2- СН(СН3) -]n полипропилен
[-СF2- СF2-]n фторопласт-4 (тефлон)
Винилин (бальзам Шостаковского) – поливинилбутиловый эфир
С2Н2 + СН2ОН-СН2-СН2-СН3
Ацетилен
Бутанол-1
СН2=СН-О-СН2-СН2-СН2-СН3
Винилбутиловый эфир
nСН2=СН-О-СН2-СН2-СН2-СН3
[-СН2-СН-]n
ОС4Н9
Винилин оказывает бактериостатическое действие, ускоряет процесс восстановления
кожных покровов, слизистой, эффективно заживляет раны. При внутреннем применении
Винилин выступает как обволакивающее, противовоспалительное средство.
5. Способы получения
1) Крекинг углеводородов нефти.
Высокомолекулярный алкан = низкомолекулярные алкан + алкен
С16Н34 700-900С
С8Н18 + С8Н16
октан + октен
2) Реакции элиминирования (отщепление двух атомов или групп от соседних
атомов углерода с образованием между ними пи-связи. Отмечаем треугольниками
атомы углерода, от которых отщепляются атомы в соответствии с правилом
Зайцева)
Реакции элиминирования
а. дегидрогалогенирование
б. дегидратация
в. дегалогенирование
г. дегидрирование
Δ
Δ
а) СН3-СН(СН3)-СНВr-СН2СН3 + КОН спирт СН3-С(СН3)=СН-СН2СН3 + КВr + Н2О
3-бромо-2-метилпентан
2-метилпентен-2
Правило Зайцева: в случае несимметричных галогенидов отщепление атома водорода
происходит от наименее гидрогенизированного атома углерода.
б) СН3-СН2ОН
Н2ЅО4 конц, 170 С
СН2=СН2 + Н2О
в) СН3-СНВr- СНВr- СН3 + Zn
СН3-СН= СН- СН3 + ZnВr2
2,3-дибромбутан
бутен-2
Δ
Δ
г) СН3-СН2- СН2- СН3Сr2О3, t
СН3-СН= СН- СН3 + Н2
На закрепление выполните вопросы: стр. 89 вопросы 5.2-5.6
АХ за 1.02.2016. Катионы 1 и 2 аналитической группы.
Стр.146-162
При записи конспекта, для каждой приведенной реакции составить ионное уравнение
реакции.
Первая аналитическая группа катионов кислотно-щелочного метода.
К первой аналитической группе относятся: К+, Nа+, NН4+.
Цвет ионов в растворе: бесцветные.
Отношение к воде солей, содержащие данные ионы: хорошо растворимы.
Основания: КОН и NаОН – хорошо растворимы в воде, сильные электролиты; NН4ОН –
хорошо растворимое, слабое основание, нестойкое, разлагается на аммиак и воду.
Способность к гидролизу: соли аммония все,соли натрия и калия только с анионом
слабых кислот.
Физиологическое действие: ионы калия – содержаться во всех тканях организма внутри
клеток, участвует в некоторых биохимических процессах, необходим для нормальной
работы сердца. Ионы натрия – содержится в основном во внеклеточных жидкостях,
поддерживает осмотическое давление плазмы крови.
Применение в фармации: Хлорид натрия – физрастор используют как кровезаменитель
и вспомогательное средство при приготовлении лекарственных препаратов.
Гидрокарбонат натрия – при повышенной кислотности желудочного сока. Салицилат
натрия – при лечении ревматизма. Хлорид аммония – как диуретическое и отхаркивающее
средство. Раствор аммиака – выведение больного из состояния обморока.
Групповой реагент: отсутствует – аналитический признак 1 группы катионов.
Частные реакции катионов 1 аналитической группы.
Реакции катионов калия.
1. Окрашивание пламени. Фармакопейная. Окраска в фиолетовый цвет. Нихромовая
проволока вносится в основание пламени, а затем переводится в верхнюю часть.
Примечание: соли натрия мешают определении.
2. Винная кислота или гидротартрат натрия. Реакция фармакопейная,
малочувствительная.
КСl + Н2С6Н4О4
КНС6Н4О4 +НСl (в присутствии ацетата натрия для
нейтрализации соляной кислоты)
КСl + NаНС6Н4О4
КНС6Н4О4 +NаСl
К+ + НС6Н4О4КНС6Н4О4
белый кристаллический осадок, растворим в минеральных кислотах
Примечание: проводится только в нейтральной или слабокислой среде при охлаждении.
Ионы аммония мешают определению.
3. Гексанитрокобальтат (III) натрия. Реакция фармакопейная, очень
чувствительная.
Nа3[Со(NО2)6] + 2 КСl
К2Nа[Со(NО2)6] + 2 NаСl
Желтый кристаллический осадок
Примечание: проводится только в нейтральной или слабокислой среде, ионы аммония
мешают определению.
4. Тройной нитрит натрия, свинца, меди (II) – микрокристаллоскопическая.
2 КСl + Nа2РbCu(NО2)6
К2РbCu(NО2)6 + 2 NаСl
Кубические кристаллы черного или коричневого цвета.
Примечание: ионы аммония мешают определению.
Реакции катионов натрия.
1. Реакции окрашивание пламени. Реакция фармакопейная, чувствительная.
Соли натрия окрашивают пламя в желтый цвет.
2. Гексагидроксостибиат (V) калия.
NаСl + К[Sb(ОН)6]
Nа[Sb(ОН)6] +КСl
Белый кристаллический осадок
Примечание: проводить реакцию в нейтральной или слабощелочной среде, при
охлаждении, трение. Ионы аммония мешают определению
3. Ацетат уранила – микрокристаллоскопическая, фармакопейная.
NаСl + UО2(СН3СОО)2+ СН3СООН
Nа[UО2(СН3СОО)3] + НСl
Желтоватые кристаллы пирамидальной формы
Можно использовать уранилацетат цинка Zn[(UО2)3(СН3СОО)8]
Реакции иона аммония.
1. Щелочи. Реакция фармакопейная.
NН4Сl + КОН
КСl + NН3 + Н2О
Выделяющийся аммиак определяют с помощью влажной лакмусовой бумажки, которая
окрашивается в синий цвет или по характерному запаху.
2. Реактив Несслера (смесь К2[НgI4] с КОН)
К2[НgI4] + КОН + NН4Сl
[ОНg2NН2]I + 3Н2О + КI + КСl
Примечание: реакция очень чувствительная, рекомендуется приливать избыток реагента.
Ионы калия и натрия не мешают определению.
Анализ смеси катионов 1 аналитической группы.
1) Испытание на присутствие солей аммония. Реактив Несслера.
2) Если соли аммония отсутствуют:
2а) Определение ионов натрия. Окрашивание пламени. Проба на среду с помощью
лакмуса, если среда кислая, то добавляют КОН по каплям до слабощелочной реакции и
прибавляют К[Sb(ОН)6] – выпадение белого кристаллического осадка.
2б) Определение ионов калия. Реагент Nа3[Со(NО2)6] – выпадение желтого
кристаллического осадка.
3) Если соли аммония присутствуют
3а) удаление солей аммония. Часть раствора выпаривают в фарфоровой чашке,
прокаливают в течение 10-15 мин, охлаждают, добавляют воду. Проверяют полученный
раствор реактивом Несслера – окраска должна отсутствовать.
3б) определение ионов натрия и калия по варианту 2а и 2б.
Вторая аналитическая группа катионов
Ко второй аналитической группе относятся: Рb2+, Нg22+, Аg+.
Цвет ионов в растворе: бесцветные.
Отношение к воде солей, содержащие данные ионы: почти все плохо растворимы,
растворимы только все нитраты и ацетаты свинца и серебра.
Основания:АgОН и Нg(ОН)2 – неустойчивые, распадаются на оксид и воду; Рb(ОН)2 –
плохо растворимое, слабое основание, проявляет амфотерные свойства.
Отношение к гидролизу: все соли, среда кислая.
Комплексообразование: все ионы.
Токсичность: все соли свинца и ртути ядовиты.
Применение в фармации: Ионы серебра – бактерицидное действие. Нитрат серебра –
при лечении глазных заболеваний. Колларгол (коллоидное серебро) – бактерицидное
действие, для промывания гнойных ран. Протаргол – вяжущее антисептическое средство
лдя смазывания слизистой верхних дыхательных путей. Ацетат свинца – для примочек и
компрессов. Оксид свинца – для изготовления свинцового пластыря.
Групповой реагент: разбавленная соляная кислота или ее растворимые в воде соли –
образуются белые творожистые осадки хлоридов свинца, серебра, ртути.
Частные реакции катионов 2 аналитической группы.
Реакции катиона свинца.
1. Соляная кислота и растворимые хлориды – групповой реагент.
Рb(NО3)2 + 2НСl
РbСl2 + 2НNО3
Белый хлопьевидный осадок
Примечание: Осадок легко растворим в горячей воде.
2. Едкие щелочи.
Рb(NО3)2 +2 КОН
Рb(ОН)2 + 2КNО3
Белый осадок
Примечание: Осадок как амфотерный растворим в азотной и уксусной кислотах и в
избытке щелочи.
3. Серная кислота и растворимые сульфаты.
Рb(NО3)2+ Н2SО4
РbSО4 + 2НNО3
Белый осадок
Примечание: Осадок растворим при нагревании в щелочах.
4. Иодид калия.
Рb(NО3)2+ 2КI
РbI2 + 2КNО3
Желтый осадок
Примечание: реакция очень чувствительная.
5. Хромат калия или хромат натрия.
Рb(NО3)2+ К2СrО4
РbСrО4 + 2КNО3
Желтый осадок
Примечание: осадок растворим в азотной кислоте и щелочах, реакция очень
чувствительная.
Реакции катиона серебра.
1. Соляная кислота и растворимые хлориды – групповой реагент – реакция
фармакопейная.
АgNО3 + НСlАgСl + НNО3
Белый творожистый осадок
Примечание: Осадок легко растворим в избытке аммиака с образованием комплексного
соединения, при подкислении азотной кислотой эта соль разрушается и вновь выпадает
осадок хлорида серебра.
АgСl + 2NН3 [Аg(NН3)2]
[Аg(NН3)2] + 2НNО3АgСl + 2NН4NО3
2. Едкие щелочи.
2АgNО3 + 2КОН
Аg2О + 2КNО3 + Н2О
Грязно-коричневый осадок
3. Тиосульфат натрия. Реакция фармакопейная.
2АgNО3+ Nа2S2О3
Аg2S2О3 + 2NаNО3
Белый осадок, быстро желтеет, затем буреет и переходит в черный.
Аg2S2О3 + Н2О
Аg2S + Н2SО4
Черный осадок
Примечание: осадок растворим в избытке тиосульфата с образованием комплексных
солей.
4. Иодид калия.
АgNО3+ КI
АgI + КNО3
Светло-желтый осадок
Примечание: осадок не растворим в растворе аммиака.
5. Хромат калия или хромат натрия.
2АgNО3+ К2СrО4
Аg2СrО4+ 2КNО3
Кирпично-красный осадок
Примечание: осадок растворим в растворе аммиака и азотной кислоте.
Реакции катиона ртути (I)
1. Соляная кислота и растворимые хлориды – групповой реагент.
Нg2(NО3)2 + 2НСl
Нg2Сl2 + 2НNО3
Белый хлопьевидный осадок (каломель)
Примечание: Осадок окрашивается раствором аммиака в черный цвет.
Нg2Сl2 + 2NН3Нg(NН2)Сl + Нg + NН4Сl
2. Иодид калия.
Нg2(NО3)2+ 2КI
Нg2 I2 + 2КNО3
Болотно-зеленый осадок
Примечание: осадок легко распадается на иодид ртути (II) и металлическую ртуть, при
этом цвет осадка изменяется.
3. Хромат калия или хромат натрия.
Нg2(NО3)2 + К2СrО4
Нg2СrО4 + 2КNО3
Кирпично-красный осадок
Примечание: осадок не растворим в растворе щелочей и уксусной кислоте.
Анализ смеси катионов второй аналитической группы.
1. Осаждение катионов второй ан. группы. Реагент – соляная кислота. Осадок
отделяют центрифугированием. Далее используют только осадок.
2. Исследование осадка. Испытание на катионы свинца. Переведение иона
свинца в раствор – кипящая дист.вода и нагревание на водяной бане около 2 мин.
К раствору добавляют 1) иодид калия 2) хромат калия
3. Испытание на присутствие катионов ртути (I). К осадку после обработки
горячей воды добавляют раствор аммиака – почернение осадка.
4. Испытание на присутствие катионов серебра. К центрифугату, после
отделения ртути, прибавляют концентрированную азотную кислоту – белый
творожистый осадок.
Схема учебника стр. 162