Инфоурок Химия КонспектыПодготовка к ЕГЭ по химии. СПИРТЫ.

Подготовка к ЕГЭ по химии. СПИРТЫ.

Скачать материал

СПИРТЫ- это соединения, содержащие помимо углеводородной цепи, одну или несколько гидроксильных групп ОН.

 

Классификация спиртов.

1.По числу гидроксильных групп:

·         одноатомные (одна группа -ОН).

Общая формула CnH2n+1–OH или CnH2n+2O.

·         многоатомные (две и более групп -ОН).

       Общая формула CnH2n+2Om.

Современное название многоатомных спиртов - полиолы (диолы, триолы и т.д).     

       Двухатомный спирт – этиленгликоль (этандиол)  СH2–CH2

                                                                                      │       │

                                                                                     ОН    ОН

       Трехатомный спирт – глицерин (пропантриол-1,2,3)  СH2–СН–CH2

                                                                                            │      │     │   

                                                                                            ОН   ОН  ОН

 

 2. В зависимости от того, с каким атомом углерода (первичным, вторичным или третичным) связана гидроксигруппа:

Классификация спиртов

  

  3. По строению радикалов, связанных с атомом кислорода:

·         предельные, или алканолы (например, СH3CH2–OH)

·         непредельные, или алкенолы (CH2=CH–CH2–OH)

·         ароматические (C6H5CH2–OH).

·         Фенолы (C6H5–OH).

 

СТРОЕНИЕ ГИДРОКСИЛЬНОЙ ГРУППЫ.

        Связи О–Н и С–О – полярные ковалентные. Это следует из различий в электроотрицательности кислорода (ЭО = 3,5), водорода (ЭО = 2,1) и углерода (ЭО = 2,4).

        Электронная плотность обеих связей смещена к более электроотрицательному атому кислорода:

http://www.chemistry.ssu.samara.ru/chem4/pic/o2301.gif

Разрыв таких связей происходит преимущественно по ионному механизму.


   Атому кислорода в спиртах свойственна sp3-гибридизация. В образовании его связей с атомами C и H участвуют две sp3-гибридные орбитали, валентный угол C–О–H близок к тетраэдрическому.

 

     

      В фенолах одна из электронных пар кислорода участвует в сопряжении с π–системой бензольного кольца:

Электронное строение спиртаСопряжение ОН-группы и бензольного кольца

 

 

ВОДОРОДНЫЕ СВЯЗИ И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СПИРТОВ

 

Следствием полярности связи О–Н и наличия неподеленных пар электронов на атоме кислорода является способность гидроксисоединений к образованию водородных связей:

Ассоциация молекул спирта

 

Ассоциация молекул ROH

      Это объясняет, почему даже низшие спирты - жидкости с относительно высокой температурой кипения (t кип. метанола +64,5оС). При переходе от одноатомных к многоатомным спиртам или фенолам температуры кипения и плавления резко возрастают.

Образование водородных связей с молекулами воды способствует растворимости гидроксисоединений в воде:

Гидратация молекул спирта

Гидратация молекул ROH

 

       Метанол, этанол, пропанол, изопропанол, этиленгликоль и глицерин смешиваются с водой в любых соотношениях. Растворимость фенола в воде ограничена. C увеличением молярной массы растворимость спиртов в воде уменьшается.

Предельные одноатомные спирты

Общая формула – СnH2n+1OH или СnH2n+2O   n>1

НОМЕНКЛАТУРА

      В названии появляется суффикс:  -«ОЛ» и номер атома углерода, к которому он присоединен. Нумерация ведется от ближайшего к ОН-группе конца цепи.

  Одноатомные спирты

       

Приведенные выше соединения называют: метиловый спирт, этиловый спирт, н-пропило-вый спирт, изопропиловый спирт.

Метиловый спирт   (метанол)     CH3-OH

Этиловый спирт      (этанол)      CH3CH2-OH

    В названиях многоатомных спиртов (полиолов) положение и число гидроксильных групп указывают соответствующими цифрами и суффиксами -диол (две ОН-группы), -триол (три ОН-группы) и т.д. Например:

Многоатомные спирты

 

ИЗОМЕРИЯ СПИРТОВ.

Для спиртов характерна структурная изомерия:

*изомерия положения ОН-группы (начиная с С3);

1331 байт

*углеродного скелета (начиная с С4);
   например, формуле C4H9OH соответствует 4 структурных изомера:

4045 байт

 

*межклассовая изомерия с простыми эфирами
(например, этиловый спирт СН3CH2–OH и диметиловый эфир CH3–O–CH3).

Получение.

1. Щелочной гидролиз галогенпроизводных алканов.

CH3–Br + NaOH(водн.) àCH3–OH +NaBr

 

2. Гидратация алкенов: присоединение воды к несимметричным алкенам идет по правилу Марковникова с образованием вторичных и третичных спиртов.

CH2=CH2 + H2O –(H+)àCH3CH2OH

CH3–CH=CH2 + H2O–(H+)àCH3CHCH3
                                             /

            ОН                                                                                 

                    ОН

               /

CH3C=CH2 + H2O –(H+)->CH3 C–СH3

       ô                                    ô

       СН3                                 СН3

3.Восстановление карбонильных соединений.

При гидрировании альдегидов получаются первичные спирты:

СН3-С=О  + Н2 -(t,kat)à CH3-CH2-OH

      ô                              этанол

      Н

При гидрировании кетонов образуются вторичные спирты:

СН3-С=О  + Н2 -(t,kat)à CH3-CH-OH

      ô                                   ô

      СН3                                СН3

                                                           пропанол-2

4. Гидролиз сложных эфиров.

CH3-C=O  + H2O –(H2SO4,t)à

      │           

      OC2H5    

                    à CH3-COOH + C2H5OH

                                            этанол

5. Получение метанола из синтез-газа.

  1. Конверсия природного газа в синтез-газ:  СН42О = СО + 3Н2

  2. Каталитический синтез метанола из монооксида углерода и водорода при температуре 300-400°С и давления 300—500 атм в присутствии катализатора — смеси оксидов цинка, хрома и др. Сырьем для синтеза метанола служит синтез-газ

(CO + H2), обогащенный водородом:  CO + 2 H2 CH3OH

   Газ на выходе из реактора содержит 3-5% CH3OH, затем газ охлаждают и конденсируют полученный метанол, а оставшийся газ смешивают с исходным газом и направляют снова в реактор.

6. Получение этанола спиртовым брожением.

Спиртовое брожение глюкозы.

С6Н12О6 –(фермент)-> 2Н5ОН + 2СО2

 

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

     В химических реакциях гидроксисоединений возможно разрушение одной из двух связей:

  • С–ОН с замещением или отщеплением ОН-группы  
  • О–Н с замещением водорода.

1.Одноатомные спирты реагируют с активными металлами (Na, K, Mg), образуя соли - алкоголяты (алкоксиды):

 

Реакционная способность одноатомных спиртов в реакциях по связи О–Н: 

CH3OH > первичные > вторичные > третичные.

 

2ROH + 2Na à 2 R-ONa + H2
2
C2H5-OH + 2K à2 C2H5-OK + H2

                       этилат калия (алкоголят)

 

Алкоголяты под действием воды полностью гидролизуются с выделением спирта и гидроксида металла:  

C2H5OК + H2O àC2H5OH + КOH

 

Со щелочами одноатомные спирты НЕ реагируют.

2.Окисление одноатомных спиртов.

 



1) Горение: 2CH3OH + 3O2 à2CO2 + 4H2O

2) Окисление первичных спиртов до альдегидов:

   Реагенты – CuO (to), O2 (Cu, to), а также дегидрирование при нагревании над медной сеткой.

   СН3-СН2-ОН +СuO –(to)à CH3-C=O + Cu + H2O

     этанол                                 ô  этаналь

                                               H

2) Дегидрирование:

СН3-СН2-СН2-ОН –(Сu, to)à CH3-CH2-C=O + H2

     пропанол                                  ô  пропаналь

                                                     H

3) Окисление подкисленным раствором перманганата калия приводит к образованию карбоновых кислот:

СН3-СН2-ОН + KMnO4 + H2SO4 -> CH3-COOH + MnSO4 + K2SO4 +H2O                                      уксусная кислота

 

При окислении метанола образуется углекислый газ!!!

5СН3ОН +6KMnO4 + 9H2SO4 -> 5CО2 + 6MnSO4 + 3K2SO4 +19H2O

4) При окислении вторичных спиртов любым окислителем образуются кетоны.

Окисление вторичных спиртов

3. Реакции замещения ОН на галоген: происходит в реакции с галогеноводородами в присутствии сильной кислоты (конц. H2SO4).

Реакционная способность одноатомных спиртов в реакциях по связи С–О: третичные > вторичные > первичные > CH3OH

Реакция спирта с хлороводородом

4. Образование сложных эфиров.

 

 

Спирты вступают в реакции с карбоновыми кислотами, образуя сложные эфиры.

 Образование сложных эфиров

5. Реакции дегидратации спиртов.

 

Внутримолекулярная дегидратация: образуются алкены.

 

 Внутримолекулярная дегидратация спиртов с образованием алкенов идет в присутствии концентрированной серной кислоты при повышенной температуре:

Направленность реакции дегидратации

Основной продукт – бутен-2.

Правило Зайцева – водород отщепляется от менее гидрогенизированного атома углерода.

Межмолекулярная дегидратация: образуются простые эфиры.

При межмолекулярной дегидратации спиртов также происходит нуклеофильное замещение: ОН-группа в одной молекуле спирта замещается на группу OR другой молекулы.

Межмолекулярная дегидратация спирта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МНОГОАТОМНЫЕ СПИРТЫ.

ПОЛУЧЕНИЕ.

1.Окисление алкенов холодным водным раствором KMnO4:

R-CH=CH2 + KMnO4 + H2Oà R- CH-CH2 +MnO2 + KOH

 алкен                                               │    │ диол

                                                        OH  OH

2. Замещение галогенов на гидроксогруппу:

СН2- СН - СН2   + 3KOH à СН2- СН - СН2   + 3KCl

│      │     │   (вод.р-р)            │    │     │       

Cl     Сl    Cl                            OH  OH   OH                                                 

3.Восстановление поликарбонильных соединений:

O=CH – CH =O + H2 –(t,kat)à CH2-CH2  

диальдегид                                  │     │

                                                    OH   OH

 

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

1.Кислотные свойства. Этиленгликоль, глицерин вследствие взаимного влияния атомов (-I-эффект ОН-групп) являются более сильными кислотами, чем одноатомные спирты.

Образуют соли не только в реакциях с активными металлами, но и под действием  щелочей (частично и обратимо):

HO–CH2-CH2–OH +  2Na à CH2-CH2   +H2

                                                  │    │

                                                ONa ONa

HO–CH2-CH2–OH +2NaOH    CH2-CH2   +2H2O

                                                      │    │

                                                     ONa ONa

2.Взаимодействуют с раствором гидроксида меди (II) в присутствии щелочи, образуя комплексные соединения (качественная реакция на многоатомные спирты ):

Гликолят меди

- ярко-синий раствор гликолята меди.

3.Образование сложных эфиров азотной кислоты: реакция с азотной кислотой.

Нитроглицерин

4. Замещение ОН на галоген: также, как и одноатомные спирты, реагируют с галогеноводородами.

HO–CH2-CH2–OH +  2HBr à CH2-CH2   + 2H2O

                                                     │    │

                                                     Br   Br

Можно заместить 1 или 2 группы ОН.

5. Окисление. Так же, как и одноатомные спирты – оксидом меди или над медной сеткой многоатомные спирты  окисляются в карбонильные соединения.

CH2-CH2   –(t,Сu)à O=CH–CH=O + H2

│    │                   диальдегид - глиоксаль

OH  OH

ФЕНОЛЫ

 Фенолы – гидроксисоединения, в молекулах которых ОН-группы связаны непосредственно с бензольным ядром.

Общая формула – СnH2n-7OH n>6 (для фенолов с одной ОН-группой)

 

Одноатомные фенолы

Двухатомные фенолы          В зависимости от числа ОН-групп различают одноатомные фенолы (например, вышеприведенные фенол и крезолы) и многоатомные. Среди многоатомных фенолов наиболее распространены двухатомные:

 

 

   

 

 

Изомерия

1. Фенолам свойственна структурная изомерия (изомерия положения гидроксигруппы).

2. Фенолы изомерны ароматическим спиртам

C6H4(СН3)OН – крезол и C6H5-СН2-OН бензиловый спирт

           

 

ПОЛУЧЕНИЕ.

1. Из хлорбензола.   

clip_image00x2

+ Cl2 –(AlCl3)à C6H5Cl + HCl

Хлорбензол обрабатывают избытком щелочи, получая водный раствор фенолята натрия:

C6H5Cl + 2NaOH –(t,p)àC6H5ONa + NaCl  

хлорбензол                   фенолят натрия

Затем фенол выделяют,  пропуская углекислый газ.

С6H5ONa + CO2 +H2O à C6H5OH + Na2CO3

2. Из кумола.

1) Алкилирование бензола пропеном:

clip_image00x2

+ CH3-CH=CH2  –(H3PO4)à

 

                                 

                                        

clip_image00sss22) Окисление кумола кислородом на катализаторе:

Кумольный способ получения фенола

СВОЙСТВА ФЕНОЛОВ.

        Фенолы являются более сильными кислотами, чем спирты и вода, т.к. за счет участия неподеленной электронной пары кислорода в сопряжении с  π-электронной системой бензольного кольца полярность связи О–Н увеличивается.

Сходство и отличие фенола и спиртов.

 

Сходство: как фенол, так и спирты реагируют с щелочными металлами с выделением водорода.

 

Отличие:

-фенол не реагирует с галогеноводородами:  ОН- группа очень прочно связана с бензольным кольцом, её нельзя заместить;

-фенол не вступает в реакцию этерификации, эфиры фенола получают косвенным путем;

-фенол не вступает в реакции дегидратации.

 

 

 

Кислотные свойства фенолов.

1. Как и спирты, реагируют с активными металлами.

2C6H5OH + 2Na ->2C6H5ONa + H2

 

Феноляты легко гидролизуются:

  C6H5ONa + HСl à C6H5OH + NaCl

 C6H5ONa +H2О +СО2 à C6H5OH + NaНСО3

2. Реагируют с гидроксидами щелочных и щелочноземельных металлов, образуя соли – феноляты.

 

C6H5OH + NaOH àC6H5ONa + H2O

 

Реакции фенола по бензольному кольцу.

3. Галогенирование. Фенол легко при комнатной температуре взаимодействует с бромной водой с образованием белого осадка 2,4,6-трибромфенола (качественная реакция на фенол №1).

 

2,4,6-Трибромфенол

4. 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).

Тринитрофенол

5. Конденсация с альдегидами. С формальдегидом фенол образует фенолоформальдегидные смолы.

 

Конденсация фенола с формальдегидом

5. Окисление. Фенолы легко окисляются даже под действием кислорода воздуха.

 

При энергичном окислении фенола хромовой смесью основным продуктом окисления является хинон. Двухатомные фенолы окисляются еще легче. При окислении гидрохинона образуется хинон:

Image1633

6. Гидрирование (восстановление)

C6H5OН +3Н2 –(Ni)à C6H11OH

                                циклогексанол

7. Качественная реакция на фенол №2: с хлоридом железа (III). Одноатомные фенолы дают устойчивое сине-фиолетовое окрашивание, что связано с образованием комплексных соединений железа.

 

 

 

 

 

 

Просмотрено: 0%
Просмотрено: 0%
Скачать материал
Скачать материал "Подготовка к ЕГЭ по химии. СПИРТЫ."

Методические разработки к Вашему уроку:

Получите новую специальность за 3 месяца

Директор по управлению персоналом

Получите профессию

Фитнес-тренер

за 6 месяцев

Пройти курс

Рабочие листы
к вашим урокам

Скачать

Краткое описание документа:

СПИРТЫ- это соединения, содержащие помимо углеводородной цепи, одну или несколько гидроксильных групп ОН.

Классификация спиртов.

1.По числу гидроксильных групп:

·         одноатомные (одна группа -ОН).

Общая формула CnH2n+1–OH или CnH2n+2O.

·         многоатомные (две и более групп -ОН).

       Общая формула CnH2n+2Om.

2. В зависимости от того, с каким атомом углерода (первичным, вторичным или третичным) связана гидроксигруппа:

3. По строению радикалов, связанных с атомом кислорода:

·         предельные, или алканолы (например, СH3CH2–OH)

·         непредельные, или алкенолы (CH2=CH–CH2–OH)

·         ароматические (C6H5CH2–OH).

·         Фенолы (C6H5–OH).

Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 626 748 материалов в базе

Скачать материал

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    • 11.01.2015 6509
    • DOCX 165 кбайт
    • 133 скачивания
    • Рейтинг: 5 из 5
    • Оцените материал:
  • Настоящий материал опубликован пользователем Кисакова Ольга Александровна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

    Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

    Удалить материал
  • Автор материала

    Кисакова Ольга Александровна
    Кисакова Ольга Александровна
    • На сайте: 9 лет и 2 месяца
    • Подписчики: 103
    • Всего просмотров: 124136
    • Всего материалов: 39

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой

Курс профессиональной переподготовки

Менеджер по туризму

Менеджер по туризму

500/1000 ч.

Подать заявку О курсе

Курс профессиональной переподготовки

Биология и химия: теория и методика преподавания в профессиональном образовании

Преподаватель биологии и химии

500/1000 ч.

от 8900 руб. от 4450 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 46 человек из 26 регионов

Курс повышения квалификации

Инновационные технологии в обучении химии в условиях реализации ФГОС

72 ч. — 180 ч.

от 2200 руб. от 1100 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 40 человек из 27 регионов

Курс повышения квалификации

Химия окружающей среды

72/108 ч.

от 2200 руб. от 1100 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 54 человека из 32 регионов

Мини-курс

Психологические вызовы современного подростка: риски и профилактика

6 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 82 человека из 44 регионов

Мини-курс

ЕГЭ по биологии

4 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Стратегии маркетинга и продаж в B2B

8 ч.

1180 руб. 590 руб.
Подать заявку О курсе