Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Свидетельство о публикации

Автоматическая выдача свидетельства о публикации в официальном СМИ сразу после добавления материала на сайт - Бесплатно

Добавить свой материал

За каждый опубликованный материал Вы получите бесплатное свидетельство о публикации от проекта «Инфоурок»

(Свидетельство о регистрации СМИ: Эл №ФС77-60625 от 20.01.2015)

Инфоурок / Химия / Конспекты / Подготовка к ЕГЭ по химии. СПИРТЫ.
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 28 июня.

Подать заявку на курс
  • Химия

Подготовка к ЕГЭ по химии. СПИРТЫ.

библиотека
материалов

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:

hello_html_5d224f7e.png

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:

hello_html_536bf8cc.png

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:

hello_html_m41ca0346.pnghello_html_m15d153db.png



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:

hello_html_m70107854.png


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:

hello_html_m5908bc2d.png

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.

hello_html_7d622f1c.png

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:

hello_html_m654cc257.png


ИЗОМЕРИЯ СПИРТОВ.

Для спиртов характерна структурная изомерия:

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

hello_html_m1e741356.png

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

hello_html_59001a22.png


*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.) CH3–OH +NaBr


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

CH2=CH2 + H2O –(H+)CH3CH2OH

CH3–CH=CH2 + H2O–(H+)CH3CHCH3
/

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) CH3-CH2-OH

ô этанол

Н

При гидрировании кетонов образуются вторичные спирты:

СН3-С=О + Н2 -(t,kat) CH3-CH-OH

ô ô

СН3 СН3

пропанол-2

4. Гидролиз сложных эфиров.

CH3-C=O + H2O –(H2SO4,t)

OC2H5

 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 2 R-ONa + H2
2C2H5-OH + 2K 2 C2H5-OK + H2

этилат калия (алкоголят)


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

C2H5OК + H2O C2H5OH + КOH


Со щелочами одноатомные спирты НЕ реагируют.

2.Окисление одноатомных спиртов.




1) Горение: 2CH3OH + 3O22CO2 + 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) CH3-C=O + Cu + H2O

этанол ô этаналь

H

2) Дегидрирование:

СН3-СН2-СН2-ОН –(Сu, to) 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.

hello_html_5b7cac21.png

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

hello_html_m48581fc4.png

4. Образование сложных эфиров.



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

hello_html_m2fdc1a42.png

5. Реакции дегидратации спиртов.


Внутримолекулярная дегидратация: образуются алкены.


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

hello_html_m32c19478.png

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.

hello_html_6c7f7dc9.png















МНОГОАТОМНЫЕ СПИРТЫ.

ПОЛУЧЕНИЕ.

1.Окисление алкенов холодным водным раствором KMnO4:

R-CH=CH2 + KMnO4 + H2O R- CH-CH2 +MnO2 + KOH

алкен │ │ диол

OH OH

2. Замещение галогенов на гидроксогруппу:

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

│ │ │ (вод.р-р) │ │ │

Cl Сl Cl OH OH OH

3.Восстановление поликарбонильных соединений:

O=CH – CH =O + H2 –(t,kat) 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 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 ):

hello_html_6cc83f63.png

- ярко-синий раствор гликолята меди.

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

hello_html_167cf5a.png

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

HO–CH2-CH2–OH + 2HBr 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) 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)


hello_html_m77c54888.png

hello_html_15239e4d.png
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.

hello_html_7be4b56b.jpg

+ Cl2 –(AlCl3) C6H5Cl + HCl

Хлорбензол обрабатывают избытком щелочи, получая водный раствор фенолята натрия:

C6H5Cl + 2NaOH –(t,p)C6H5ONa + NaCl

хлорбензол фенолят натрия

Затем фенол выделяют, пропуская углекислый газ.

С6H5ONa + CO2 +H2O C6H5OH + Na2CO3

2. Из кумола.

1) Алкилирование бензола пропеном:

hello_html_7be4b56b.jpg

+ CH3-CH=CH2 –(H3PO4)


2hello_html_m42f5ded6.jpg) Окисление кумола кислородом на катализаторе:

hello_html_216acbc.png

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 C6H5OH + NaCl

C6H5ONa +H2О +СО2 C6H5OH + NaНСО3

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


C6H5OH + NaOH C6H5ONa + 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).


hello_html_364afda4.png

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).

hello_html_7ae107c0.png

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


hello_html_7e11dd6b.png

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:

hello_html_2e4a7475.png

6. Гидрирование (восстановление)

C6H5OН +3Н2 –(Ni) 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.








Подайте заявку сейчас на любой интересующий Вас курс переподготовки, чтобы получить диплом со скидкой 50% уже осенью 2017 года.


Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

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).

Автор
Дата добавления 11.01.2015
Раздел Химия
Подраздел Конспекты
Просмотров1323
Номер материала 282384
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх