Перелік завдань. 81. Напишіть структурні формули ізомерів складу С4Н8, назвіть їх

81. Напишіть структурні формули ізомерів складу С₄Н₈, назвіть їх. Які типи зв’язків існують у цих сполуках? Поясніть поняття “sp²-гібридизація”. Практичне застосування бутену.

82. Напишіть структурні формули ізомерів складу С₅Н₁₂, назвіть їх. Який тип зв’язку існує у цих сполуках? Поясніть поняття “sp³-гібридизація”. Практичне застосування пентану.

83. Напишіть структурні формули ізомерів складу С₄Н₆, назвіть їх. Поясніть поняття “sp-гібридизація”. Практичне застосування бутину.

84. Які сучасні уяви про будову бензену? В якому валентному стані знаходяться атоми Карбону у молекулі бензену? Як слід розуміти поняття “ароматичний зв’язок”? Практичне застосування бензену.

85. Що загального і в чьому різниця властивостей бензену від насичених і ненасичених вуглеводнів? Відповідь мотивуйте відповідними схемами реакцій, назвіть продукти реакцій. Практичне застосування

86. Проаналізуйте відношення 2-бутену, 1,3-бутадієну та бутану до: а) HNO₃ (конц.), 20⁰С; б) KМnO₄, Н₂О, 20⁰С; в) О₂, полум’я; г) Br₂, освітлення. Наведіть схеми відповідних реакцій і назвіть продукти реакцій.

87. Проаналізуйте відношення толуену, пропіну, пропану до реагентів за вказаними умовами: а) H₂SO₄ (конц.); б) HNO₃ (розвед.), 140⁰С, тиск; в) HBr. Напишіть схеми відповідних реакцій і назвіть продукти реакцій.

88. Якими реакціями можна довести, що толуен проявляє властивості насичених вуглеводнів? Напишіть схеми цих реакцій і назвіть продукти реакцій. Практичне застосування толуену.

89. З яких алкілгалогенідів можна добути н -гексан реакцією Вюрца? Проаналізуйте відношення н -гексану до водного розчину KМnO₄, хлору при освітленні. Напишіть схеми відповідних реакцій і назвіть продукти реакцій. Практичне застосування н -гексану.

90. Як можна довести, що до складу етану входять атоми Карбону і Гідрогену? Напишіть схеми відповідних реакцій і назвіть продукти реакцій. Практичне застосування етану.

91. Як відрізнити гексан від 1,2-гексадієну? Напишіть схеми відповідних реакцій і назвіть продукти реакцій. Практичне застосування гексану.

92. На основі яких реакцій можна розрізнити етан, етен та етин? Напишіть схеми цих реакцій і назвіть продукти реакцій. Практичне застосування етину.

93. На основі яких реакцій можна розрізнити бензен і толуен? Напишіть схеми цих реакцій і назвіть продукти реакцій. Практичне застосування бензену та толуену.

94. Поясніть правило орієнтації в ароматичному кільці. Відповідь необхідно підтвердити відповідними схемами реакцій.

95. Напишіть схеми реакцій окиснення бензену, толуену, етилбензену і назвіть продукти реакцій.

96. Порівняйте відношення циклогексену та бензену до слідуючих реагентів за вказаними умовами: а) Br₂ (Н₂О, 20⁰С); б) KМnO₄ (Н₂О, 20⁰С); в) H₂SO₄ (конц.); г) Н₂ (Pd, 30⁰С). Напишіть схеми цих реакцій і назвіть продукти реакцій.

3.2 Властивості та дослідження спиртів і фенолів

Спирти і феноли (гідроксисполуки) – це сполуки, що містять одну або декілька гідроксильних груп (-ОН). Ця група є функціональною для спиртів і фенолів. Спирти і феноли можна розглядати як похідні вуглеводнів, в молекулах яких один або декілька атомів Гідрогену заміщені гідроксильними групами -ОН. За числом гідроксильних груп бувають одноатомні та багатоатомні спирти і феноли. У фенолах група -ОН пов’язана безпосередньо з атомом Карбону ароматичного ядра, а у спиртах – з іншим атомом Карбону.

У залежності від вуглеводневого залишку спирти бувають насиченими, ненасиченими, циклічними, ароматичними.

а) С₆Н₅ОН; б) С₂Н₅ОН; в) СН₂ – СН – СН₂; г) СН₂ = СН – СН₂ОН

Фенол Етанол | | | ‌ 2 - пропен –1–ол.

ОН ОН ОН

Гліцерин (1,2,3 – пропантріол)

Спирти – нейтральні речовини, не змінюють кольору індикатору; горять; взаємодіють з активними металами з утворенням алкоголятів; окиснюються, при цьому в залежності від будови спиртів утворюються альдегіди або кетони:

О

R– СН₂ – СН₂ – ОН → R– СН₂ – СН = О

Первинний спирт Альдегід

О

R–СН₂ – СН – ОН → R– СН₂ – С = О

׀ ׀

СН₃ СН₃

Вторинний спирт Кетон

При взаємодії з неорганічними і органічними кислотами спирти утворюють естери:

R– СН₂ – ОН + R_– СН₂ – С =О → R– СН₂ – О – С = О + Н₂О

Спирт ׀ ׀

ОН R_

Кислота Естер

При нагріванні в присутності сульфатної кислоти спирти утворюють етери або алкени:

R– СН₂ – СН₂ – ОН → R– СН₂ = СН₂ + Н₂О

Спирт Алкен

Феноли – кристалічні речовини, добре розчиняються в спирті, бензені; мають слабкі кислотні властивості. Для фенолів характерні хімічні реакції фенольного гідроксилу та ароматичного кільця, наприклад:

С₆Н₅ОН + NaOH → С₆Н₅ОNa + Н₂О

Фенол Натрій фенолят

Характерною реакцією фенолів є взаємодія з ферум(ІІІ) хлоридом (виникає фіолетове забарвлення).

При відповіді на питання необхідно обов’язково називати вихідні сполуки і продукти реакцій, з’ясувати вплив кількості гідроксильних груп на властивості спиртів і фенолів, особливо кислотні, звернути увагу на якісні реакції одноатомних і багатоатомних спиртів і фенолів.

Метанол і етанол широко застосовуються в лабораторній практиці, хімічній промисловості та техніці як розчинники.

Метанол використовується для розчинення і видалення фарб і лаків. Метанол - небезпечна отрута, що діє на нервову і серцево-судинну системи. Токсична дія метанолу зумовлена так званим «летальним синтезом» - метаболічним окисненням в організмі до дуже отруйного формальдегіду. Прийом всередину 5-10 см³ метанолу призводить до тяжкого отруєння (один з наслідків - сліпота), а 30 грамів і більше - до смерті. Небезпечний для життя не тільки чистий метанол, але і рідини, що містять цю отруту навіть у порівняно невеликій кількості. Особлива небезпека метанолу пов'язана з тим, що за запахом і смаком він не відрізняється від етилового спирту, з-за чого і відбуваються випадки його вживання всередину.

Етанол - діючий компонент алкогольних напоїв, що є депресантом - психоактивною речовиною, що пригнічують центральну нервову систему людини. Етиловий спирт також використовується як паливо, як розчинник, як наповнювач в спиртових термометрах і як дезінфікуючий засіб (або як компонент його). З етилового спирту отримують синтетичний каучук, оцтову кислоту, барвники, есенції, пластмаси, фотоплівку. Він є добрим розчинником і антисептиком, тому він знайшов застосування в медицині, парфумерії. У великих кількостях етанол іде на приготування спиртогорілчаних виробів

1-пропанол використовується як розчинник для восків, природних і синтетичних полімерів.

2-пропанол використовується як розчинник для восків, природних і синтетичних полімерів.

Бутиловий спирт (1-бутанол) використовують як розчинник в лакофарбовій промисловості, для виробництва платстифікаторів, гербіцидів.

Аміловий спирт використовують для одержання естерів, які мають запахи різних фруктів. Амілацетат використовують для виготовлення нітроцелюлозних лаків. Відомі вісім ізомерних амілових спиртів. Первинні ізоамілові спирти складають основу сивушного масла, яке утворюється як побічний продукт при одержанні етилового спирту з картоплі або злаків. 3-Метил-1-бутанол використовують для одержання оцтово-ізоамілового естеру.

Бензиловий спирт (фенілметанол) – пахуча речовина, використовується як фіксатор запаху та розчинник в парфумерії. Є сировиною у вироництві пахучих речовин. Розчинник барвників, чорнильних паст, естерів целюлози, казеїну, восків.

β-Фенілетиловий спирт (2-фенілетанол) має запах троянди, використовується в парфумерії та харчовій промисловості, сировина для одержання β-фенілацетату та деяких інших пахучих речовин.

γ-Фенілаліловий (коричний) спирт (3-феніл-2-пропенол-1) використовується як пахуча речовина (запах гіацинту).

Етиленгліколь (1,2-етандіол) використовують як антифриз для охолодження двигунів внутрішнього згоряння (водний розчин, який містить 25% етиленгліколю, замерзає при -12 ⁰С, а розчин, що містить 60% - при -49⁰С). Етиленгліколь широко використовується в хімічній промисловості. З етиленгліколю та терефталевої кислоти одержують полімер, який використовується для виготовлення синтетичного волокна – лавсан.

Гліцерин (1,2,3-пропантріол) використовується для виробництва вибухових речовин, антифризів, поліефірних полімерів. Знаходить широке використання в харчовій (для виготовлення кондитерських виробів, лікерів та безалкогольних напоїв), текстильній, шкіряній та хімічній промисловостях. Також використовують в медицині та парфумерії.

Фенол застосовується при виробництві фенолформальдегідних смол, у фармацевтичній промисловості і як антисептик (карболова кислота), для отримання азобарвників, гербіцидів. Також фенол використовується для отримання різних лікарських препаратів, наприклад аспірину (ацетилсаліцилової кислоти).

Гідрохінон (1,4-діоксібензен) - проявник у фотографії.

Приклад. Проаналізуйте відношення додії розчину КOH 2-пропанолу, 1,2-етандіолу, фенолу. Напишіть рівняння відповідних реакцій.

Розв’язання. Одноатомні спирти – мають дуже слабкі кислотно-основні властивості (рК_а≈18, для води рК_а 16). Тому з водними розчинами лугів не взаємодіють. У реакціях багатоатомних спиртів є особливості, зумовлені одночасною наявністю в молекулі кількох гідроксилів: маючи негативний індукційний ефект, один гідроксил відтягує електронну густину від іншого, посилюючи кислотно-основні властивості багатоатомних спиртів порівняно з одноатомними. Тому 1,2-етандіол, як багатоатомний спирт, реагуватиме з водним розчином лугу:

СН₂ – ОН СН₂ОК

| + 2 КOH ® | + 2 Н₂О.

СН₂ – ОН CH₂OК

Етиленгліколь (Етандіол) Калій гліколят

Феноли мають більш сильні кислотні властивості, ніж спирти (рК_а 9,7), тому легко вступають у реакції з лугами. Це пов’язано з тим, що вільні пари р -електронів атома Оксигену гідроксильної групи взаємодіють з p-електронами бензенового кільця, внаслідок чого утворюється спільна (кон’югована) електронна орбіталь, що охоплює і бензенове кільце, й атом Оксигену (р -p-кон’югація). Гідроксильна група виявляє + М -ефект, який є значно сильнішим від її – I -ефекту, тому внаслідок р -p-кон’югації електронна густина зсувається від атома Оксигену в бік ароматичного кільця, а Оксиген, у свою чергу, відтягує до себе електронну хмару від атома Гідрогену (але значно сильніше, ніж в аліфатичних спиртах), останній протонується, тобто стає рухливішим. У результаті кислотні властивості фенолів значно посилюються порівняно зі спиртами. Тому феноли реагують не тільки з лужними металами (як спирти), а й з водними розчинами лугів:

С₆Н₅ОН + КOH ® С₆Н₅ОК + Н₂О.

Фенол Калій фенолят