Классификация реакций по числу частиц, участвующих в элементарной стадии

По этому признаку все реакции можно разделить на диссоциативные (мономолекулярные) и ассоциативные (бимолекулярные, тримолекулярные).

· Мономолекулярные реакции – реакции, в которых участвует только одна молекула (частица):

А→В + . . .

К этому типу относятся реакции распада и изомеризации. Процессы электролитической диссоциации также соответствуют этому типу, например:

СН₃ – СООН → CH₃COO^- + H⁺

· Бимолекулярные реакции - реакции типа

А + В→С + . . . ,в которых происходит столкновение двух молекул (частиц).

Это самый распространенный тип элементарных реакций.

· Тримолекулярные реакции – реакции типа

2А + В→С + . . . ,

в которых происходит столкновение трех молекул.

Тримолекулярные реакции встречаются довольно редко. Одновременное соударение большего числа частиц маловероятно.

Классификация реакций по механизму разрыва связей

В зависимости от способа разрыва ковалентной связи в реагирующей молекуле органические реакции подразделяются нарадикальные и ионные реакции. Ионные реакции в свою очередь делятся по характеру реагента, действующего на молекулу, наэлектрофильные и нуклеофильные.

Разрыв ковалентной связи может происходить двумя способами, обратными механизмам ее образования.

Разрыв связи, при котором каждый атом получает по одному электрону из общей пары, называется гомолитическим:

В результате гомолитического разрыва образуются сходные по электронному строению частицы, каждая из которых имеет неспаренный электрон. Такие частицы называются свободными радикалами.

Если при разрыве связи общая электронная пара остается у одного атома, то такой разрыв называется гетеролитическим:

В результате образуются разноименно заряженные ионы – катион и анион. Если заряд иона сосредоточен на атоме углерода, то катион называют карбокатионом, а анион - карбанионом.

Электрофильные реакции

Электрофильной называется реакция, в которой молекула органического вещества подвергается действию электрофильного реагента.

Электрофильные ("любящие электроны") реагенты или электрофилы – это частицы (катионы или молекулы), имеющие свободную орбиталь на внешнем электронном уровне.

Примеры электрофильных частиц: H⁺, CH₃⁺ и другие карбокатионы, NO₂⁺, ZnCl₂, AlCl₃. Незаполненность внешнего электронного уровня в электрофиле показана на примере AlCl₃. Электрофильное присоединение:

CH₂=CH₂ + HCl → CH₃CH₂Cl (электрофил – H⁺ в составе HCl)

Стадии:

I. CH₂=CH₂ + H^δ+-Cl^δ→ CH₃CH₂⁺ + Cl^- (медленная)

II. CH₃CH₂⁺ + Cl^- → CH₃CH₂Cl (быстрая)

Механизм электрофильного присоединения обозначается символом Ad_E (по первым буквам английских терминов: Ad – addition [присоединение], E – electrophile [электрофил]).

Электрофильное замещение: C₆H₆ + NO₂⁺→ C₆H₅NO₂ + H⁺ (электрофил - NO₂⁺)

Катион NO₂⁺ образуется в смеси конц. кислот HNO₃ и H₂SO₄.

Обозначение механизма – S_E (S – substitution [замещение]).

Нуклеофильные реакции

Нуклеофильной называется реакция, в которой молекула органического вещества подвергается действию нуклеофильного реагента.

Нуклеофильные ("любящие ядро") реагенты, или нуклеофилы - это частицы (анионы или молекулы), имеющие неподеленную пару электронов на внешнем электронном уровне. Примеры нуклеофильных частиц:

OH^-, Cl^-, Br^-, CN^-, H₂O, CH₃OH, NH₃.

Строение некоторых нуклеофильных реагентов

Благодаря подвижности π-электронов, нуклеофильными свойствами обладают также молекулы, содержащие π-связи:

CH₂=CH₂, CH₂=CH–CH=CH₂, C₆H₆ и т.п.

(Между прочим, это объясняет, почему этилен CH₂=CH₂ и бензол C₆H₆, имея неполярные углерод-углеродные связи, вступают в ионные реакции с электрофильными реагентами).

Примеры нуклеофильных реакций

Нуклеофильное замещение:

Механизм нуклеофильного замещения обозначается символом S_N (по первым буквам английских терминов: S – substitution [замещение], N – nucleophile [нуклеофил]).

Нуклеофильное присоединение:

Обозначение механизма – Ad_N (Ad – addition [присоединение]).

2 Реакция карбида с водой: CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2 (ацетилен)
По уравнению видно, что из одного моля карбида получается один моль ацетилена.
Находим количество ацетилена: n(C2H2) = V/Vм = 56 л/22,4 л/моль = 2,5 моль.
Теперь массу чистого карбида: m(CaC2) = n*M = 2,5 моль*64 г/моль = 160 г
Массовая доля карбида в техническом препарате:
w = m(CaC2)/m(тех. преп. ) = 160 г/200 г = 0,8 или 80%
Примеси - 20%

3 C7H12 гептин

Гомологи =- ОБОЗНАЧАЮ КАК ТРОЙНУЮ СВЯЗЬ

HС=-С-СH2-СH2-СH2-СH2-СH2-СH3

C8H14 октин

HC=-C-CH2-CH2-CH2-CH3

C6H10 гексин

Изомеры

HC=-C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3

Гептин-1

H3C-C=-C-CH2-CH2-CH2-CH3

ГЕПТИН-2

H3C-CH2-C=-C-CH2-CH2-CH3

ГЕПТИН-3

H3C-CH2-CH2-C=-C-CH2-CH3

ГЕПТИН-4

4 СН3-СН2-СН2Вr + NaOН [спиртовой раствор] ---> H3C-CH=CH2 + KBr + H2O
это реакция элиминирования получаем пропен

C3H6+O2=CO2+H20 реакция горения

Ag20+CO2=Ag2CO3 образование карбоната серебра

БИЛЕТ 4

1 Воснову научной классификации и номенклатуры органических соединений положены принципы теории химического строения А. М. Бутлерова.

Все органические соединения подразделяют на следующие основные ряды:

I. Ациклические соединения— с открытой цепью углеродных атомов (их называют также алифатическими соединениями, или соединениями жирного ряда):

1. Предельные (насыщенные).

2. Непредельные (ненасыщенные).

II. Циклические соединения— с замкнутой в кольцо цепью атомов.

1. Карбоциклические (изоциклические),— в кольцевую систему которых входят только углеродные атомы:

а) алициклические (предельные и непредельные), б) ароматические.

2. Гетероциклические соединения — в их кольцевую систему, кроме углеродных атомов, входят атомы других элементов — гетероатомы (кислород, азот, сера и т. д.).

В рядах ациклических икарбоциклических соединений основными классами являются углеводороды.

В основе гетероциклических соединений лежат гетероциклы, в которых атомы, образующие кольцо, соединены только с атомами водорода.

В предельных (насыщенных) углеводородах атомы углерода соединены друг с другом простыми (ординарными) связями С—С. В непредельных (ненасыщенных) углеводородах имеются одна или несколько пар углеродных атомов, соединенных кратными — двойными С = С или тройными С ≡ С связями.

Углеводороды с двойными или тройными связями могут быть образованы путем отнятия 2, 4, 6 и более атомов водорода от пар смежных углеродных атомов в предельных углеводородах; при этом получаются непредельные углеводороды, содержащие соответственно двойную, тройную, две двойные ит. д. связи. При отнятии же двух и более атомов водорода от несмежных углеродных атомов из предельных ациклических углеводородов могут быть получены циклические углеводороды.

Таким образом, все другие углеводороды можно рассматривать как производные предельных ациклических углеводородов.

Несколько кратных связей могут иметь различное взаимное расположение в углеродной цепи. Например, различают кумулированные С = С = С, сопряженные (или конъюгированные) С = С—С = С и изолированные (или уединенные)С = С—(СН₂)_п—С = С двойные связи.

Углеводороды различных классов образуют так называемые гомологические ряды, в которых каждый последующий углеводород отличается от предыдущего члена ряда на гомологическую разность СН₂. Состав любого члена гомологического ряда выражается общей для данного ряда эмпирической формулой. Например, состав ациклических предельных углеводородов может быть представлен формулой С_nН_2n+2, непредельных — с одной двойной связью C_nH_2n, — с одной тройной или с двумя двойными связями С_nН_{2n – 2} и т. д. Например:

Названия гомологических рядов углеводородов иногда производят от названий их простейших членов, например: углеводороды ряда метана, углеводороды ряда этилена (этиленовые углеводороды), углеводороды ряда ацетилена (ацетиленовые углеводороды).

При замещении в углеводородах того или иного гомологического ряда одного или нескольких атомов водорода отдельными атомами или группами (например, галогенами, группами —NO₂, —ОН, —NH₂ и т. д.) образуются гомологические ряды, соответственно, галогенпроизводных, нитросоединений, спиртов, аминов и т. д. Таким образом, все другие классы органических соединений того или иного ряда являются производными углеводородов.

Для наименования отдельных органических соединений широкое распространение получили тривиальные названия, рациональная, Женевская (1892 г.) и Льежская (1930 г.) номенклатуры. Среди них наиболее строгой с точки зрения единого принципа наименования органических соединений и однозначности их названий (особенно для ациклических соединений) является Женевская номенклатура. К сожалению, она в свое время не была разработана полностью и не может быть использована как единственная при наименовании очень многих сложных органических соединений.

В 1947 г. на совещании Международного союза чистой и прикладной химии (International Union of Pure and Applied Chemistry — сокращенно IUPAC), состоявшемся в Лондоне, было принято решение о пересмотре существовавших правил номенклатуры органических соединений и о выработке новых международных правил. Созданная комиссия выработала правила, которые в 1957 г. были опубликованы под названием Правила номенклатуры органических соединений IUPAC 1957.

В СССР А. П. Терентьевым с сотрудниками (1951 г.) была предложена систематическая номенклатура,основанная на строгом едином принципе и позволяющая однозначно называть любое органическое соединение. Однако эта номенклатура, вследствие довольно значительного отличия от обычных привычных химикам названий, не является общепринятой.

Ниже дана краткая характеристика различных номенклатурных систем.

Тривиальные названия не вытекают из каких-либо единых систематических принципов номенклатуры; они не выражают строения соединения и обычно отражают историю, происхождение веществ, выделение их из природных продуктов, путь синтеза и т. п. (например, рудничный газ, муравьиная кислота, винный спирт, бензол, ванилин, стрептоцид). Многие соединения названы по имени ученого, открывшего их (кетон Михлера, углеводород Чичибабина и т. п.). Однако и некоторые тривиальные названия приведены в известную систему. Так, в ряду метана все названия углеводородов, начиная от C₅, являются систематическими — корни их производятся от греческих числительных, и все они имеют общее окончание -ан (пентан, гексан, гептан) и т. д.; названия же первых четырех представителей этого ряда (метан, этан, пропан, бутан) — тривиальные, так как корни их не образованы по какой-либо системе, однако и эти названия имеют общее для ряда метана окончание -ан. Такие названия по номенклатуре IUPAC обозначаются как полутривиальные или полусистематические (semi-trivial и semi-sistematic).

Рациональная и другие упомянутые номенклатуры построены на принципах научной систематики органических соединений: название соединения должно отражать его химическое строение.

По рациональной номенклатуре за основу наименования органического соединения обычно принимают название наиболее простого (чаще всего первого) члена данного гомологического ряда. Все остальные соединения рассматривают как производные этого простейшего гомолога, образованные замещением в нем атомов водорода углеводородными или иными радикалами, атомами или атомными группами.

По Женевской номенклатуре основой (корнем) названия органического соединения является название нормального углеводорода, содержащего то же число атомов углерода, что и наиболее длинная углеродная цепь в называемом соединении. Приставки (префиксы) и окончания (суффиксы) показывают наличие в этой главной цепи боковых цепей (углеводородных радикалов), функциональных групп, нефункциональных заместителей и кратных связей; при этом цифрами обозначают положение боковых цепей, групп или кратных связей в главной углеродной цепи, а греческими (иногда латинскими) числительными — число одинаковых замещающих групп или кратных связей.

Порядок перечисления в общем женевском названии соединения названий и обозначений всех этих групп и кратных связей определяется их условным старшинством по отношению друг к другу. Названия углеводородных радикалов помещают перед корнем слова (т. е. перед названием главной цепи), а обозначения кратных связей — после корня.

Функциональными группами в производных углеводородов называются группы атомов типа [С]—А—Н, где А — атом или группа атомов кислорода, серы, азота (но не углерода); к функциональным группам относят и карбонильную группу [С] = О. Символ углерода в квадратных скобках указывает, что углерод, несущий функцию, считается частью углеродного скелета. Различают кислород-(или серу-) содержащие и азотсодержащие функциональные группы, В общем названии соединения по Женевской номенклатуре обозначения кислород-(или серу-)содержащих функциональных групп ставятся в конце слова (после корня или обозначения кратной связи), а азотсодержащих — в начале слова (перед корнем или перед названиями радикалов).

К нефункциональным заместителям относят галогены, нитрозо-(—NO), нитро-(—NO₂), азидо-(—N₃) группы; они не содержат атомов водорода; их обозначения в женевском названии помещают перед названиями азотсодержащих функциональных групп или перед названиями радикалов, а если эти последние отсутствуют — перед корнем слова.

В общем названии соединения вначале указываются младшие, затем старшие группы.

Нумерация углеродных атомов в главной цепи соединения определяется также условным старшинством замещающих групп или кратных связей и их расположением по отношению к одному или другому концу этой цепи. При этом углеводородные радикалы являются старшими по отношению к кратным связям и к другим заместителям (при одинаковом положении двух радикалов по отношению к концам главной цепи старшим является радикал с меньшим числом углеродных атомов). Таким образом, в продуктах замещения углеводородов сохраняется нумерация, принятая для углеводородов.

2 Рассчитаем относительную молекулярную массу вещества:

Мr (вещества) = D (ВОЗДУХ₂) • М (ВОЗДУХ) = 1.03 • 29 = 29.87

Рассчитаем массу углерода в 8,8 г углекислого газа:

Мr (СО2) = 44; Аr (С) = 12

В 44г СО₂ содержится 12г С

в 8,8г СО₂ — х г С

х = 2.4 г

Рассчитаем массу водорода в 3.6г воды:

Мr (Н2О) = 18; Аr (Н) = 1

В 18г Н₂О содержится 2г Н

в 3.6 г Н₂О — х г Н

х = 0.4 г

Найдем, содержится ли в исходном веществе кислород:

m(О)= m(вещества) – m(С+Н);

m(О)=6 – (2.4+0,4)=3.2

Кислород в веществе присутствует, газ состоит из углерода,водорода и кислорода.

Рассчитаем соотношение количества вещества углерода,водорода,кислорода:

2.4/12=0.4/1=3.2/16=0.2=0.4=0.2CHO простейшая формула

Число атомов=Мистинная/Мпростейшую=29.87/28=1

СНО формил

3 C8H16O2 каприловая кислота

Гомологи

Щавелевая	НООС - СООН
Малоновая	НООС- СН2 - СООН

ИЗОМЕРЫ

СН3-СН2-СН2-СН2-СН2-СН2-СН2-СООН октановая кислота
СН3-СН2-СН2-СН2-СН2-СН (СН3)-СООН 2-метилгептановая кислота
СН3-СН2-СН2-СН2-СН (СН3)-СН2-СООН 3-метилгептановая кислота
СН3-СН2-СН2-СН (СН3)-СН2-СН2-СООН 4-метилгептановая кислота
СН3-СН2-СН2-СН (СН3)-СН (СН3)-СООН 2,3-диметилгексановая кислота

2CO+4H2=2CH4+O2 метан реакция гидрирования

t

2CH4=C2H2+3H2 ацителен реакция днгидрирования при высокой температуре

3 молекулы ацетилена пропустить через угольную трубку при 500 градусах.
в уравнении это так выглядит:
3C2H2 -----> (над стрелкой 500 град. и С) С6Н6C6H6+3Н2=С6Н12 циклогексан

C6H6+CL=C6H5CL+HCL хлорбензол реакция электрофильного замещения

C6H5CL+NAOH=C6H5OH+NACL фенол реакция протекает в водной среде и называется реакцией замещения

БИЛЕТ 5

1 Различают два вида изомерии: структурную и пространственную (стереоизомерию). Структурные изомеры отличаются друг от друга порядком связи атомов в молекуле, стерео-изомеры — расположением атомов в пространстве при одинаковом порядке связей между ними.

Выделяют следующие разновидности структурной изомерии: изомерию углеродного скелета, изомерию положения, изомерию различных классов органических соединений (межклассовую изомерию).

Структурная изомерия

Изомерия углеродного скелета обусловлена различным порядком связи между атомами углерода, образующими скелет молекулы. Как уже было показано, молекулярной формуле С4Н10 соответствуют два углеводорода: н-бутан и изобутан. Для углеводорода С5Н12 возможны три изомера: пентан, изо-пентан и неопентан.

С увеличением числа атомов углерода в молекуле число изомеров быстро растет. Для углеводорода С10Н22 их уже 75, а для углеводорода С20Н44 — 366 319.

Изомерия положения обусловлена различным положением кратной связи, заместителя, функциональной группы при одинаковом углеродном скелете молекулы:

Изомерия различных классов органических соединений (межклассовая изомерия) обусловлена различным положением и сочетанием атомов в молекулах веществ, имеющих одинаковую молекулярную формулу, но принадлежащих разным классам. Так, молекулярной формуле С6В12 соответствует ненасыщенный углеводород гексен-1 и циклический углеводород циклогексан:

Изомеры этого типа содержат различные функциональные группы и относятся к разным классам веществ. Поэтому они отличаются по физическим и химическим свойствам значительно больше, чем изомеры углеродного скелета или изомеры положения.

Пространственная изомерия

Пространственная изомерия подразделяется на два вида: геометрическую и оптическую.

Геометрическая изомерия характерна для соединений, содержащих двойные связи, и циклических соединений. Так как свободное вращение атомов вокруг двойной связи или в цикле невозможно, заместители могут располагаться либо по одну сторону плоскости двойной связи или цикла (цис-положение), либо по разные стороны (транс-положение). Обозначения цис- и транс- обычно относят к паре одинаковых заместителей.

Геометрические изомеры различаются по физическим и химическим свойствам.

Оптическая изомерия возникает, если молекула несовместима со своим изображением в зеркале. Это возможно, когда у атома углерода в молекуле четыре различных заместителя. Этот атом называют асимметрическим. Примером такой молекулы является молекула а-аминопропионовой кислоты (а-аланин) СН3СН(КН2)СООН.

Как видно, молекула а-аланина ни при каком перемещении не может совпасть со своим зеркальным отображением. Такие пространственные изомеры называются зеркальными, оптическими антиподами, или энантиомерами. Все физические и практически все химические свойства таких изомеров идентичны.

Изучение оптической изомерии необходимо при рассмотрении многих реакций, протекающих в организме. Большинство этих реакций идет под действием ферментов — биологических катализаторов. Молекулы этих веществ должны подходить к молекулам соединений, на которые они действуют, как ключ к замку, следовательно, пространственное строение, взаимное расположение участков молекул и другие пространственные факторы имеют для течения этих реакций большое значение. Такие реакции называют стереоселективными.

Большинство природных соединений являются индивидуальными энантиомерами, и их биологическое действие (начиная от вкуса и запаха и кончая лекарственным действием) резко отличается от свойств их оптических антиподов, полученных в лаборатории. Подобное различие в биологической активности имеет огромное значение, так как лежит в основе важнейшего свойства всех живых организмов — обмена веществ.

Дано: w (С) = 85.71% w (Н)= 14.29% D(CO22)=1.91

Решение: І способ 1)Вычислим относительную молекулярную массу вещества: Мr(вещества) = D(CO2) • М(CO2) = 1.91 •44 = 84.04 2) Рассчитаем количество атомовУглерода: Nc=wc*M(cxhy)/Ar(c) *100 %=85.71*84.04/12*100%=6 3) Рассчитаем количество атомов водорода: NH=wH*M(cxhy)/Ar(H)*100%=14.29*84.04/1*100%=12 Простейшая формула С6Н12. 4) Молекулярная масса простейшей формулы Мr(С6Н12.)= Ar(C)•n + Ar(H)•n =12•6 + 1•12 = 84 Истинная и простейшая формулы вещества совпадают Ответ: С6Н12 -гексен

3 C6H14 ГЕКСАН

Гомологи

H3С-СH2-СH2-СH2-СH3

Пентан

H3С-СH2-СH2-СH2-СH3

БУТАН

Изомеры

H3С-СH2-СH2-СH2-СH2-СH3

Н-гексан

H3С-СH2-СH2-СH2-СH3

СH3 2-МЕТИЛПЕНТАН

H3С-СH2-СH2-СH2-СH3

CH3 3-МЕТИЛПЕНТАН

СH3

H3С-СH2-СH2-СH3

CH3 2,2-ДИМЕТИЛБУТАН

5 C2H2 + HCl ----> C2H3Cl реакция гидрохлорирования

Реакция: CH2=CHCl + HCl = CH3-CHCl2 (1,1-дихлорэтан)

3C2H2 = C6H6 (600 С и активированный уголь) или так взять три молекулы

C6H6+N2O=C6H5OH+N2 (катализатор Fe, цеолит)
самый экологически чистый и простой способ. стали применять сравнительно недавно.

С6Н6 + НNO3 = C6H5NO2 + H2O, в присутствии концентрированной H2SO4.

реакция присодения

Билет 10

Билет 12

Второй вариант

1 моль любого газа при н.у. занимает объем 22,4 л, а масса его равна молекулярной массе, поэтому можем составить пропорц

Билет 13

Молярная масса серебра равна 108 г/моль. Вычислим количество вещества серебра:

По уравнению реакции (2) 1 моль альдегида реагирует с выделением 2 моль серебра. Пусть для образования 0,025 моль серебра в реакцию должно вступить х моль уксусного. альдегида. Составим пропорцию:

По уравнению реакции (1) из 1 моль ацетилена образуется 1 моль уксусного альдегида, значит для получения 0,0125 альдегида необходимо 0,0125 моль ацетилена. Вычислим объем ацетилена:

необходимо 0,28 л ацетилена.

1. Крекинг CH4 и его гомологов => 2CH4=t>C2H2+3H2 (метановый способ)
   2.Гидролиз CaC2 => CaC2 +2H2O=>C2H2+ Ca(OH)2
   3. Дегидрогалогенирование => C2H4Cl2 + NaOH(спирт) = > C2H2 + 2NaCl+ 2H2O
   4 Алкинирование ацетиленидов
   Карбид кальция чрезвычайно активно вступает во взаимодействие с водой, разлагаясь при этом с образованием газообразного ацетилена и гидрата окиси кальция:
   СаС2+2Н2О=С2Н2+Са (ОН) 2+127,4 кДж/моль

1. Ацетилен был открыт Г. Дэви в 1836 году в продуктах разложения метана, под действием искровых электрических разрядов. Метановый способ 2СН4 под действием эл. тока превращается в С2Н2+3Н2
   2. В 1860 г. М. Бертло синтезировал ацетилен из простых веществ, пропуская водород через электрическую дугу между угольными электродами. 2С+Н2= С2Н2
   3. В 1862 г. Ф. Велер получил ацетилен из карбида кальция, действуя на него водой. Карбидный способ СаС+2Н2О=Са (ОН) 2+Н2

БИЛЕТ 16

Муравьиная кислота – в медицине — муравьиный спирт (1,25% спиртовой раствор муравьиной кислоты), в пчеловодстве, в органическом синтезе, при получении растворителей и консервантов; в качестве сильного восстановителя.

Уксусная кислота – в пищевой и химической промышленности (производство ацетилцеллюлозы, из которой получают ацетатное волокно, органическое стекло, киноплёнку; для синтеза красителей, медикаментов и сложных эфиров). В домашнем хозяйстве как вкусовое и консервирующее вещество.

1 стадия: CO + NaOH t,p → HCOONa (формиат натрия – соль)

2 стадия: HCOONa + H2SO4 → HCOOH + NaHSO4

Получение уксусной кислоты:

CH3OH + CO t,p → CH3COOH

Метанол

БИЛЕТ20

1. Фенол: строение молекулы и свойства. Получение и применение фенола.

неподеленная электронная пара атома кислорода притягивается 6-ти электронным облаком бензольного кольца, из – за чего связь О–Н еще сильнее поляризуется. Фенол - более сильная кислота, чем вода и спирты.

· В бензольном кольце нарушается симметричность электронного облака, электронная плотность повышается в положении 2, 4, 6. Это делает более реакционноспособными связи С-Н в положениях 2, 4, 6. и – связи бензольного кольца

Физические свойства

Большинство одноатомных фенолов при нормальных условиях представляют собой бесцветные кристаллические вещества с невысокой температурой плавления и характерным запахом. Фенолы малорастворимы в воде, хорошо растворяются в органических растворителях, токсичны, при хранении на воздухе постепенно

темнеют в результате окисления.

Фенол C6H5OH (карболовая кислота) — бесцветное кристаллическое вещество на воздухе окисляется и становится розовым, при обычной температуре ограниченно растворим в воде, выше 66 °C смешивается с водой в любых соотношениях. Фенол — токсичное вещество, вызывает ожоги кожи, является антисептиком

Химические свойства фенола (карболовой кислоты)

I. Свойства гидроксильной группы

Кислотные свойства – выражены ярче, чем у предельных спиртов (окраску индикаторов не меняют):

· С активными металлами-

2C6H5-OH + 2Na → 2C6H5-ONa + H2

фенолят натрия

· Со щелочами -

C6H5-OH + NaOH (водн. р-р) ↔ C6H5-ONa + H2O

! Феноляты – соли слабой карболовой кислоты, разлагаются угольной кислотой –

C6H5-ONa + H2O + СO2 → C6H5-OH + NaHCO3

По кислотным свойствам фенол превосходит этанол в 106 раз. При этом во столько же раз уступает уксусной кислоте. В отличие от карбоновых кислот, фенол не может вытеснить угольную кислоту из её солей

C6H5-OH + NaHCO3 = реакция не идёт – прекрасно растворяясь в водных растворах щелочей, он фактически не растворяется в водном растворе гидрокарбоната натрия.

Кислотные свойства фенола усиливаются под влиянием связанных с бензольным кольцом электроноакцепторных групп (NO2-, Br-)

C6H5-OH< п-нитрофенол < 2,4,6-тринитрофенол

2,4,6-тринитрофенол или пикриновая кислота сильнее угольной

Свойства бензольного кольца

1). Взаимное влияние атомов в молекуле фенола проявляется не только в особенностях поведения гидроксигруппы (см. выше), но и в большей реакционной

способности бензольного ядра. Гидроксильная группа повышает электронную плотность в бензольном кольце, особенно, в орто- и пара-положениях (+М-эффект ОН-группы):

Поэтому фенол значительно активнее бензола вступает в реакции электрофильного замещения в ароматическом кольце.

· Нитрование. Под действием 20% азотной кислоты HNO3 фенол легко превращается в смесь орто- и пара-нитрофенолов:

·

При использовании концентрированной HNO3 образуется 2,4,6-тринитрофенол (пикриновая кислота):

Галогенирование. Фенол легко при комнатной температуре взаимодействует с бромной водой с образованием белого осадка 2,4,6-трибромфенола (качественная реакция на фенол):

2). Гидрирование фенола

C6H5-OH + 3H2 Ni, 170ºC → C6H11 – OH циклогексиловый спирт (циклогексанол)

III. Качественная реакция - обнаружение фенола

6C6H5-OH + FeCl3 → [Fe(C6H5-OH)3](C6H5O)3 + 3HCl

FeCl3 - светло-жёлтый раствор

[Fe(C6H5-OH)3](C6H5O)3 - фиолетовый раствор

ПОЛУЧЕНИЕ

1. Кумольный способ получения фенола (СССР, Сергеев П.Г., Удрис Р.Ю., Кружалов Б.Д., 1949 г.). Преимущества метода: безотходная технология (выход полезных продуктов > 99%) и экономичность. В настоящее время кумольный способ используется как основной в мировом производстве фенола.

2). Из каменноугольной смолы (как побочный продукт – выход мал):

C6H5ONa + H2SO4(разб) → С6H5 – OH + NaHSO4

фенолят натрия

(продукт обработки смолы едким натром)

3). Из галогенбензолов:

С6H5-Cl + NaOH t,p → С6H5 – OH + NaCl

4). Сплавлением солей ароматических сульфокислот с твёрдыми щелочами:

C6H5-SO3Na + NaOH t → Na2SO3 + С6H5 – OH

натриевая соль

бензолсульфокислоты

Применение фенолов

1. Производство синтетических смол, пластмасс, полиамидов

2. Лекарственных препаратов

3. Красителей

4. Поверхностно-активных веществ

5. Антиоксидантов

6. Антисептиков

7. Взрывчатых веществ

БИЛЕТ 11

ПРЕДЕЛЬНЫЕ ОДНОАТОМНЫЕ СПИРТЫ – кислородсодержащие органические вещества, производные предельных углеводородов, в которых один атом водорода замещён на функциональную группу (-OH)

Общая формула: CnH2n+1OH или ROH или CnH2n+2O

Гомологический ряд

Простейшие спирты
Название	Формула	Модели
Метиловый спирт (метанол)	CH3-OH
Этиловый спирт (этанол)	CH3CH2-OH

Номенклатура спиртов

Систематические названия даются по названию углеводорода с добавлением суффикса -ол и цифры, указывающей положение гидроксигруппы (если это необходимо). Например:

Нумерация ведется от ближайшего к ОН-группе конца цепи.

Цифра, отражающая местоположение ОН-группы, в русском языке обычно ставится после суффикса "ол".

По другому способу (радикально-функциональная номенклатура) названия спиртов производят от названий радикалов с добавлением слова "спирт". В соответствии с этим способом приведенные выше соединения называют: метиловый спирт, этиловый спирт, н-пропиловый спирт СН₃-СН₂-СН₂-ОН, изопропиловый спирт СН₃-СН(ОН)-СН₃.

Изомерия спиртов

Для спиртов характерна структурная изомерия:

· изомерия положения ОН-группы (начиная с С₃);
Например:

· углеродного скелета (начиная с С₄);
Постройте и назовите изомеры углеродного скелета для C₄H₉OH соответствует

· межклассовая изомерия с простыми эфирами
Например,

этиловый спирт СН₃CH₂–OH и диметиловый эфир CH₃–O–CH₃

Возможна также пространственная изомерия – оптическая.

Например, бутанол-2 СH₃CH(OH)СH₂CH₃, в молекуле которого второй атом углерода (выделен цветом) связан с четырьмя различными заместителями, существует в форме двух оптических изомеров.