"Концепции современного естествознания" (стр. 3 )

1	2	3	4	5
12	Н2SO4	НSO4-	гидросульфат	кислый сернокислый
13	Н2СO3	СO32-	карбонат	углекислый
14	Н2СO3	НСO3-	гидрокарбонат	кислый углекислый
15	Н2SO3	SO32-	сульфит	сернистокислый
16	Н2SO3	НSO3-	гидросульфит	кислый сернистокислый
17	Н2SiO3	SiO32-	метасиликат	метакремниевокислый
18	Н4SiO4	SiO4 4-	ортосиликат	ортокремниевокислый
19	Н3PO4	PO43-	фосфат	фосфорнокислый
20	Н3PO4	НPO42-	гидрофосфат	кислый фосфорнокислый однозамещенный
21	Н3PO4	Н2РО4-	дигидро- фосфат	кислый фосфорнокислый двузамещенный
22	HClO	ClO-	гипохлорит	хлорноватистокислый
23	HСlO2	ClO2-	хлорит	хлористокислый
24	HСlO3	ClO3-	хлорат	хлорноватокислый
25	НСlO4	СlO4-	перхлорат	хлорнокислый
26	H2CrO4	CrO42-	хромат	хромовокислый
27	Н2Cr2O7	Cr2O72-	дихромат	двухромовокислый
28	H4P2O7	P2O74-	дифосфат	двуфосфорнокислый

Экспериментальная часть

Опыт 1. Получение оксидов и испытание их характеристик.

1.1. Оксид и гидроксид магния – MgO; Mg(ОН)2.

Поместите в пробирку небольшое количество оксида магния и прибавьте туда же 5-10 мл воды. Взболтайте содержимое пробирки и испытайте реакцию среды 1-2 каплями раствора фенолфталеина. Отметьте реакцию среды. Составьте уравнение реакции и сделайте вывод о характере оксида.

1.2. Оксид кальция – СаО.

Небольшой кусочек мела взять железными щипцами и прокалить над пламенем горелки в течение 3-5 минут. Охлажденный прокаленный кусочек поместить в фарфоровую чашку и залить небольшим количеством воды. Испытать индикатором (фенолфталеином), отметить окраску и сделать вывод о характере среды. Написать уравнение химической реакции.

Опыт 2. Получение кислот.

2.1. Угольная кислота – Н2СО3.

Из аппарата Киппа пропустите углекислый газ в пробирку с водой в течение нескольких минут. Испытайте раствор индикатором(метилоранжем или лакмусом). Напишите уравнение реакции.

2.2. Фосфорная кислота – Н3РО4.

В пробирку поместите немного оксида фосфора (V) и добавьте несколько миллилитров воды. Наблюдайте растворение, встряхивая пробирку. Испытайте реакцию среды индикатором (метилоранжем или лакмусом). Составьте уравнение реакции.

Опыт 3. Получение оснований.

3.1. Гидроксид кальция – Са(ОН)2.

К оксиду кальция прилить несколько капель воды, размешать, испытать индикатором. Записать реакцию среды и составить уравнение реакции.

3.2. Гидроксид алюминия – Al(OH)3.

В пробирку налейте 2-3 мл раствора соли алюминия и прибавьте примерно такой же объем раствора NH4OH. Содержимое пробирки распределите в две пробирки. В одну из пробирок при взбалтывании прилейте по каплям 10%-ный раствор соляной кислоты до полного растворения осадка. Во вторую прилейте 10%-ный раствор гидроксида натрия также до полного растворения осадка. Составьте уравнения реакций. Сделайте вывод о характере гидроксида алюминия.

Опыт 4. Получение и свойства солей.

4.1. Взаимодействие кислот с основными оксидами.

В три конические пробирки внесите по несколько кристаллов оксида меди и оксида магния. Прибавьте по 5-6 капель соляной или серной кислоты. В случае необходимости примените нагревание. Отметьте цвета получившихся растворов и напишите уравнения реакций.

4.2. Взаимодействие металла с солью другого металла.

В две пробирки внесите по 12-15 капель раствора сульфата меди и нитрата свинца. В первую положите немного металлического железа во вторую – меди. Наблюдайте происходящие реакции, составьте уравнения. Сделайте вывод, в каких случаях происходит постепенное вытеснение металлов из их солей.

4.3. Получение основной соли.

К раствору сульфата меди по каплям прибавьте раствор гидроксида натрия до образования осадка. Содержимое пробирки нагрейте и наблюдайте изменение цвета осадка. Составьте уравнения реакций.

4.4. Получение кислой соли.

Наполните пробирку на ½ ее объема известковой водой (раствор Са(ОН)2) и пропустите через нее диоксид углерода из аппарата Киппа (под тягой).

Отметьте появление осадка карбоната кальция. Продолжайте пропускать диоксид углерода до растворения осадка, которое происходит вследствие образования кислой соли Са(НСО3)2. Составьте уравнения реакций.

4.5. Получение нормальной соли из кислой.

К полученному в последнем опыте раствору гидрокарбоната кальция прилейте несколько капель известковой воды. Наблюдайте образование осадка. Составьте уравнение реакции.

Контрольные вопросы

1. Какие из приведенных оксидов являются основными: Mn2O7, CaO, SO2, P2O5, Fe2O3?

2. Исходя из валентности хрома в соединениях, решите, какой из оксидов носит кислотный характер: CrO, Cr2O3, CrO3?

3. Какие из перечисленных оксидов будут реагировать с СO2: К2О, NO2, Mn2O7, Сr2O3, N2O5?

4. Какие из перечисленных гидроксидов являются амфотерными: Mg(OH)2, KOH, Fe(OH)3, Ba(OH)2, Cr(OH)3, Pb(OH)2, Ni(OH)2?

5. Какие из приведенных кислот могут образовывать кислые соли: HCN, H2CO3, HCl, H2S, HNO3?

6. Рассчитать, сколько миллилитров SO2 (при нормальных условиях) получится при сжигании 1,6 г серы?

7. Сколько миллилитров 2Н раствора NaOH потребуется для нейтрализации 20 мл 3Н раствора Н2SO4?

8. Как изменяется характер оксидов и гидроксидов в группах периодической системы сверху вниз?

9. Напишите формулы ванадиевой кислоты, вольфрамата кальция, перхлората калия.

2.4 Лабораторная работа № 4

Органические соединения

Цель работы: Обобщение сведений по классам органических соединений, углубление изученного в средней школе материала, усвоение современной номенклатуры органических веществ, изучение химических свойств классов органических соединений.

Перечень приборов, посуды и реактивов для выполнения работ:

Опыт 1.1. Небольшая колба, закрытая пробкой с газоотводной трубкой, этиловый спирт, концентрированная серная кислота (r=1,84г/мл), бромная вода, 0,1Н раствор перманганата калия, 2 пробирки, штатив, спиртовка.

Опыт 1.2. Колба, закрытая пробкой с капельной воронкой и газоотводной трубкой, кусочки карбида кальция, бромная вода, пробирка.

Опыт 1.3. Бензол, бромная вода, пробирка.

Опыт 2.1. Метиловый спирт, спираль из медной проволоки, 0,1Н раствор дихромата калия, разбавленная серная кислота, этиловый спирт, 2 пробирки, спиртовка.

Опыт 2.2. Химический стакан, пробирка, 2%-ный раствор нитрата серебра, 1Н раствор аммиака, пипетка, раствор формалина, спиртовка.

Опыт 2.3. Этиловый спирт, концентрированная серная кислота, ацетат натрия, пробирка, спиртовка.

Опыт 3.1. Кристаллический фенол, 40%-ный раствор формалина, концентрированная соляная кислота (r=1,19 г/мл), пробирка, спиртовка, химический стакан, ацетон.

Опыт 3.2. Кристаллический фенол, 40%-ный раствор формалина, 25%-ный раствор аммиака, пробирка, спиртовка, фарфоровая чашечка, сушильный шкаф.

Опыт 3.3. Мочевина, 40%-ный раствор формалина, пробирка, спиртовка.

Метод исследования: Проведение реакций, иллюстрирующих основные химические свойства органических соединений.

Введение

Соединения углерода (за исключением некоторых наиболее простых) издавна получили название органических соединений, так как в природе они встречаются почти исключительно в организмах животных и растений, принимают участие в жизненных процессах или же являются продуктами жизнедеятельности или распада организмов.

Органическая химия – это очень большой раздел химии. В литературе описано уже более миллиона различных органических соединений. Многие из этих веществ выделены из живой материи, а еще большее число их синтезировано химиками в лабораториях.

В отличие от органических соединений, такие вещества, как песок, глина, различные минералы, вода, оксиды углерода, угольная кислота, ее соли и другие, встречающиеся в «неживой природе», получили название неорганических, или минеральных веществ.

Деление веществ на органические и неорганические возникло вследствие своеобразия органических соединений, обладающих специфическими свойствами. Долгое время считалось, что углеродсодержащие вещества, образующиеся в организмах, в принципе невозможно получать путем синтеза из неорганических соединений. Образование органических веществ приписывалось влиянию особой, недоступной познанию «жизненной силы», действующей только в живых организмах и обусловливающей специфику органических веществ. Это учение, явившееся разновидностью идеалистических представлений о природе, получило название витализма (от латинского vis vitalis –жизненная сила). Виталисты пытались в явлениях живой природы найти доказательство существования в мире каких-то таинственных сил, не поддающихся изучению и не подчиняющихся общим физико-химическим законам. Концепция виталистов была наиболее полно сформулирована одним из самых авторитетных химиков первой половины XIX века – шведским ученым . Виталистические воззрения мешали прогрессу в изучении органических веществ и были опровергнуты в ходе развития науки.

В настоящее время путем синтеза получают множество органических соединений. Более того, оказалось, что многие органические вещества гораздо проще и дешевле получать синтетически, чем выделять из природных продуктов. Наибольшим успехом органической химии второй половины XX века явился первый синтез простых белков –гормона инсулина и фермента рибонуклеазы. Таким образом, доказана возможность синтетического получения даже белков – наиболее сложных органических веществ, являющихся непременными участниками жизненных процессов.

Как уже указывалось, число изученных в настоящее время соединений углерода чрезвычайно велико. Но при всем многообразии природных органических веществ, они обычно состоят из небольшого числа элементов. В их состав, кроме углерода, почти всегда входит водород, часто кислород, азот, иногда сера и фосфор. Эти элементы названы органогенами (т. е. элементами, порождающими органические молекулы).

Химическая природа органических соединений, свойства, отличающие их от соединений неорганических, а также их многообразие нашли объяснение в сформулированной в 1861 г. теории химического строения. Согласно этой теории свойства соединений определяются их качественным и количественным составом, химическим строением, т. е. последовательным порядком соединения между собой образующих молекулу атомов и их взаимным влиянием. Теория строения органических соединений, развитая и дополненная новейшими воззрениями в области химии и физики атомов и молекул, особенно представлениями о пространственной структуре молекул, о природе химических связей и о характере взаимного влияния атомов, составляет теоретическую основу органической химии.

В современной теории строения органических соединений основными являются следующие положения.

1. Все особенности органических соединений определяются, прежде всего, свойствами элемента углерода.

2. Исключительным свойством углерода, обусловливающим многообразие органических соединений, является способность его атомов соединяться прочными ковалентными связями друг с другом, образуя углеродные цепи практически неограниченной длины:

 

… С С С С С …

Валентности атомов углерода, не пошедшие на взаимное соединение, используются для присоединения других атомов или групп (в углеводородах – для присоединения водорода). Ковалентные связи между атомами углерода, образованные одной парой обобщенных электронов называют простыми (или ординарными) связями.

3. Связь между атомами углерода может осуществляться не одной, а двумя или тремя общими парами электронов. Тогда получаются цепи с кратными – двойными или тройными связями, эти связи можно изобразить следующим образом:

 

С С ; С С.

Углеводороды с кратными связями называются непредельными, или ненасыщенными.

4. Теория строения органических соединений объяснила многочисленные случаи изомерии. Цепи из атомов углерода могут быть неразветвленными

… С С С С С С …

или разветвленными

 

С

… С С С С С С … .

С

С

5. Взаимное влияние в молекулах органических веществ проявляют прежде всего атомы, непосредственно связанные друг с другом. В этом случае оно определяется характером химической связи между ними, степенью различия в их относительной электроотрицательности и, следовательно, степенью полярности связи.

Классификация органических соединений.

В зависимости от строения углеродных цепей среди органических соединений выделяют следующие три ряда.

1. Соединения с открытой цепью атомов углерода, называемые также ациклическими, или соединениями жирного ряда. В зависимости от характера связей между атомами углерода эти соединения подразделяют на предельные (или насыщенные), содержащие в молекулах только простые (ординарные) связи, и непредельные (или ненасыщенные), в молекулах которых имеются кратные (двойные или тройные) связи между атомами углерода.

2. Соединения с замкнутой цепью атомов углерода, или карбоциклические. Эти соединения в свою очередь подразделяются на:

а) соединения ароматического ряда – характеризуются наличием в молекулах особой циклической группировки из шести атомов углерода – бензольного ароматического ядра:

 

- бензол.

Эта группировка отличается характером связей между атомами углерода и придает содержащим ее соединениям особые химические свойства, называемые ароматическими свойствами;

б) алициклические соединения – все остальные карбоциклические соединения. Они различаются по числу атомов углерода в цикле и в зависимости от характера связей между этими атомами могут быть предельными или непредельными.

3. Гетероциклические соединения. В молекулах этих соединений имеются циклы, включающие, кроме атомов углерода, также гетероатомы, т. е. атомы других элементов (кислорода, азота, серы и др.).

Соединения каждого из указанных рядов подразделяются на классы.

В рядах ациклических (жирных) и карбоциклических соединений простейшими являются углеводороды, состоящие только из углерода и водорода. Все остальные соединения этих рядов рассматривают как производные углеводородов, образованные замещением одного, двух или нескольких атомов водорода в углеводородной молекуле другими атомами или группами атомов.

Остатки углеводородов, образующиеся при отнятии от их молекул одного, двух или нескольких атомов водорода, называют углеводородными радикалами.

Одновалентные радикалы обозначают символом R¾ , двухвалентные символом ¾ R ¾ или R, трехвалентные символом ¾ R.

Атомы или группы атомов, замещающие водород в углеводородной основе, образуют функциональные, или характеристические группы, обусловливающие общие химические свойства веществ, принадлежащих к одному и тому же классу производных углеводородов. Ниже приведены общие формулы и названия некоторых классов органических соединений (в скобках – формулы и названия функциональных групп).

Галогенпроизводные углеводородов.

R ¾ F R ¾ Cl R ¾ Br R ¾ I

Фтор - хлор - бром - йод-

производные производные производные производные

Кислородсодержащие соединения.

R ¾ OH R ¾ O ¾ R или R ¾ O ¾ R/

Спирты и фенолы простые эфиры

(¾ OH – спиртовая

или фенольная гидро-

ксильная группа)

O O O

R ¾ C, R ¾ C или R ¾ C

H R R/

альдегиды кетоны

( С=О - карбонильная группа)

O O

R ¾ C - карбоновые кислоты ( ¾ C - карбоксильная группа).

ОH ОH

O O

R ¾ C или R ¾ C - сложные эфиры

ОR ОR/

O

R ¾ C - хлорангидриды кислот

Cl

О О

 

R ¾ C ¾ О ¾ С ¾ R - ангидриды кислот.

Азотсодержащие соединения.

R¾NO2 – нитросоединения (¾NO2 – нитрогруппа)

R R

R ¾ NH2; R ¾ NH; R ¾ N ¾ R – амины