Дослід 2. Бромування алканів.

Лабораторна робота №2.

Алкани, циклоалкани.

Алкани (насичені вуглеводні) — найпростіші вуглеводні, в молекулах яких атоми карбону сполучені між собою простими (σ-) зв'язками, а всі інші валентності насичені атомами гідрогену. Електронні орбіталі атомів карбону в молекулах алканів перебувають у стані sр³-гібридизації. В молекулі алканів кожний атом карбону сполучений з максимальною кількістю атомів гідрогену, що й дало їм назву «насичені вуглеводні».

Родоначальником алканів є метан СН₄ (болотний, або рудниковий, газ). Для членів гомологічного ряду метану існує загальна формула — С_nН_2n+2. Починаючи з бутану, члени гомологічного ряду мають ізомери. Алкани — інертні в хімічному відношенні речовини. За звичайних умов вони не реагують з галогенами (не знебарвлюють бромну воду), концентрованими кислотами й лугами, окисниками (не знебарвлюють розчин КМnО₄) тощо. Це дало підставу назвати їх парафінами (від лат. parum affinis — мало споріднений).

Для алканів характерні реакції заміщення, в які вони вступають за особливих умов. Так, на сонячному світлі алкани можуть реагувати з хлором і бромом, що призводить до поступового заміщення в їх молекулах атомів гідрогену на атоми галогенів. При нагріванні й підвищеному тиску алкани здатні вступати в реакції заміщення атомів гідрогену на нітрогрупу, тобто нітруватися (реакція Коновалова). За особливих умов вони можуть реагувати з концентрованою сульфатною кислотою, якщо каталізатором є концентрована нітратна кислота (реакція сульфування). Можливі за певних умов і реакції окиснення, які використовують для промислового добування вищих жирних кислот, сировини для синтезу мийних засобів тощо.

Терпени (від гр. tегеЬіnthes — терпенове дерево) — велика група вуглеводнів, побудованих з фрагментів ізопрену С₅Н₈(2-метилбутадієиу-1,3). Загальна формула терпенів — (С₅Н₈)_n, де nможе дорівнювати 2, 3, 4 і т. д. Терпени поділяють на ациклічні (аліфатичні — відкриті карбонові ланцюги з трьома подвійними зв'язками — мірцен і оцимен) і циклічні (наприклад, група ментану, пінену, карану, камфану). За кількістю мономерних ланок терпени поділяють на ряди: монотерпени С₁₀Н₁₆, або (С₅Н₈)_2, — власне терпени; полуторні терпени (сесквітерпени) С₁₅Н₂₄, або (С₅Н₈)₃ наприклад фарнезол; дитерпени С₂₀Н₃₂, або (С₅Н₈)₄, наприклад геранілгераніол; тритерпени С₃₀Н₄₂ і політерпени (С₅Н₈)_n , наприклад сквален.

Близькими до терпенів за будовою молекул є терпеноїди. Це похідні терпенів, у молекулах яких атоми гідрогену заміщені на спиртову, карбонільну або карбоксильну групи, — терпенові спирти, альдегіди, кетони і терпенові кислоти. Прикладом спирту може бути гераніол, альдегіду — цитраль, кетону — камфора.

У молекулах терпенів ізопренові ланки сполучаються між собою за «ізопреновим правилом». Так, вуглеводневий скелет монотерпену складається з двох молекул ізопрену, сполучених між собою за принципом «голова до хвоста». За цим правилом, при формуванні молекули терпену перший атом карбону («голова») однієї терпенової ланки сполучається з останнім атомом карбону («хвостом») другої ланки. Виникає з'єднання на зразок «голова — хвіст». Це можна проілюструвати на прикладі утворення молекули оцимену:

Терпени і терпеноїди містяться в соках, смолі хвойних дерев та етерних оліях багатьох рослин. Етерні олії — основне джерело для добування терпенів і терпеноїдів. Вони виробляються спеціальними клітинами етерноолійних рослин, мають сильний приємний запах. Здатність виробляти такі олії мають близько 3000 видів рослин. Промислове значення мають лише 150 — 200 видів. Етерні олії містяться в корі, стовбурах і листках (наприклад, у герані), пелюстках квіток (троянди, фіалки, конвалії), насінні (аніс, кмин, гірчиця). Етерні олії використовують у парфумерії (наприклад, трояндова і жасминова), харчовій промисловості (коріандрова та анісова), медицині (м'ятна і евкаліптова).

Цінним джерелом добування таких сполук є живиця, або терпентин, —смола, яку добувають з різних порід хвойних дерев методом надрізів на корі (підсочування), що призводить до витікання рідкої смоли. В живиці міститься в середньому 64,5 % твердих і 35,5 % рідких компонентів. Вона складається з твердих смоляних кислот і рідкої суміші легких терпенових вуглеводнів, серед яких 5 —20 % становлять сескві- і дитерпени. З живиці добувають скипидар і каніфоль.

Скипидар добувають перегонкою живиці або соснової деревини. Нерідко використовують і метод екстракції, або сульфатне варіння деревини. Скипидар — безбарвна рідина, іноді трохи жовтувата, має смолистий запах, є сумішшю моно-, сескві-і дитерпенів, кипить при 150—170 °С, густина — 0,852 — 0,864, не розчиняється у воді, розчиняється в органічних розчинниках. Використовується в медицині як зовнішній місцевий подразнювальний лікарський засіб (основа мазей і лініментів, які використовують для лікування невралгій та простудних захворювань). Є сировиною, з якої добувають терпінеол, терпінгідрат, багато медикаментів, пестициди тощо. Терпени — ненасичені вуглеводні. Вони здатні приєднувати гідроген, галогени, галогеноводні, легко вступають у реакції окиснення, можуть підвищувати активність кисню повітря з утворенням озону. Останнє пояснює лікувальний вплив хвойних лісів при захворюваннях легень та антимікробну дію етерних олій.

Дослід 1. Реакційна здібність алканів.

Хід роботи. В три пробірки наливають по декілька крапель вазелінового масла (вазелінове масло представляє собою суміш насичених вуглеводнів) і в кожну з них добавляють – бромну воду, розчин калію перманганату, і концентровану сульфатну кислоту.

Що при цьому спостерігається? Зробіть висновок реакційної здібності алканів.

Дослід 2. Бромування алканів.

Хід роботи. В дві пробірки налийте по 1-2 мл гексану або петролейного етеру (суміш насичених вуглеводнів), в кожну із пробірок додайте по 4-5 крапель розчину брому в чотирьоххлористому карбону і добре перемішайте. Одну з пробірок помістіть у темне місце а другу під джерело УФ-світла. Через деякий час Ви побачите зникнення жовтого кольору брому. Порівняйте з кольором реакційної суміші яка знаходилася в темному місці.

Який висновок можна зробити з цього порівняння? Напишіть рівняння і механізм реакції бромування гексану.

Дослід 3. Окиснення терпенів розчином калію перманганату.

Терпени легко вступають у реакції окиснення, оскільки їх молекули містять подвійні зв'язки.

Хід роботи. В пробірку вміщують 3 — 4 мл 1%-го розчину калію перманганату і кілька крапель скипидару. Суміш збовтують. Поступово зникає рожеве забарвлення і на дні пробірки випадає бурий осад оксиду мангану (IV). Для прискорення реакції можна долити 1 мл 1%-го розчину натрію карбонату.

X і м і з м. Як зазначалося вище, хімічною основою скипидару є а-пінен. Під впливом атомарного оксигену розривається подвійний зв'язок і утворюється двохатомний спирт:

Дослід 4. Окиснення а-пінену скипидару оксигеном повітря.

Характерною особливістю терпенів є їх властивість підвищувати активність оксигену повітря з утворенням озону. Це пов'язано з наявністю в молекулах терпенів подвійного зв'язку.

Хід роботи. У пробірку вміщують 4 — 5 крапель скипидару, добавляють 4 — 5 крапель крохмального клейстеру і кілька крапель 0,5 %-го розчину калію йодиду. Вміст пробірки сильно збовтують —спостерігається посиніння суміші. Виділяється чистий йод, який адсорбується молекулами крохмалю і спричинює його посиніння.

Хімізм. Реакції активізації оксигену повітря терпенами скипидару відбуваються в кілька етапів. Спочатку оксиген повітря сполучається з а-піненом, призводить до утворення пероксиду останнього:

Пероксид — нестійка органічна сполука: він розщеплюється до оксиду пінану, а атоми оксигену сполучаються між собою з утворенням озону:

Крім того, атомарний оксиген може взаємодіяти з калієм йодидом з утворенням вільного йоду. Останній адсорбується молекулами крохмалю, спричинюючи його посиніння:

KI + HOH ® KOH + HI

2HI + O ® H₂O + I₂

I₂ + крохмаль ® посиніння.

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 2229; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!