-->
|
|
|
Ãëàâà 6. Ñïèðòû, ôåíîëû § 18. Ïðåäåëüíûå îäíîàòîìíûå ñïèðòû. Ãîìîëîãè÷åñêèé ðÿä. Ñîñòàâ, ñòðîåíèå è ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà
Ïðåäåëüíûå îäíîàòîìíûå ñïèðòû ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê ïðîèçâîäíûå óãëåâîäîðîäîâ ðÿäà ìåòàíà, â ìîëåêóëàõ êîòîðûõ îäèí àòîì âîäîðîäà çàìåù¸í íà ãèäðîêñèëüíóþ ãðóïïó. Òàê æå êàê è óãëåâîäîðîäû ðÿäà ìåòàíà, ïðåäåëüíûå îäíîàòîìíûå ñïèðòû îáðàçóþò ãîìîëîãè÷åñêèé ðÿä ìåòàíîëà. Ñîñòàâèì ýòîò ðÿä ãîìîëîãîâ è ðàññìîòðèì çàêîíîìåðíîñòè èçìåíåíèÿ ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ ñîåäèíåíèé ýòîãî ðÿäà â çàâèñèìîñòè îò óâåëè÷åíèÿ óã- ëåâîäîðîäíîãî ðàäèêàëà (òàáë. 8). Âàæíåéøèìè ïðåäñòàâèòåëÿìè îäíîàòîìíûõ ñïèðòîâ ÿâëÿþòñÿ ìåòèëîâûé è ýòèëîâûé ñïèðòû.
Ïðîáëåìà. ×òî âû çíàåòå î ìåòèëîâîì è ýòèëîâîì ñïèðòàõ? Îïèøèòå èõ ñòðîåíèå è ñâîéñòâà. Øèðîêî èñïîëüçóåòñÿ êàê ðàñòâîðèòåëü è êàê èñõîäíîå ñûðü¸ â îðãàíè÷åñêîì ñèíòåçå. Ýòèëîâûé ñïèðò Ñ2Í5ÎÍ — ýòàíîë — áåñöâåòíàÿ ãîðþ÷àÿ æèäêîñòü ñ õàðàêòåðíûì çàïàõîì, têèï = 78,4 °Ñ, ñìåøèâàåòñÿ ñ âîäîé â ëþáûõ îòíîøåíèÿõ.  âèäå ðåêòèôèêàòà (ñïèðòà, î÷èùåííîãî ïåðåãîíêîé) îí ñîäåðæèò 95,6 % ñïèðòà è 4,4 % âîäû. Ýòàíîë øèðîêî ïðèìåíÿåòñÿ êàê ðàñòâîðèòåëü è êàê ñûðü¸ â îðãàíè÷åñêîì ñèíòåçå, â ôàðìàöåâòè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè è ìåäèöèíå, à òàêæå êàê ãîðþ÷åå. Îáëàäàåò íàðêîòè÷åñêèì äåéñòâèåì. Ïðè äëèòåëüíîì âîçäåéñòâèè íà îðãàíèçì ÷åëîâåêà ðàçðóøàåò íåðâíóþ ñèñòåìó, ñïîñîáñòâóåò ðàçâèòèþ ñåðäå÷íî-ñîñóäèñòûõ çàáîëåâàíèé, à òàêæå áîëåçíåé ïèùåâàðèòåëüíîãî òðàêòà.
Îäíîàòîìíûì ñïèðòîì ÿâëÿåòñÿ è õîëåñòåðèí. Åãî åù¸ íàçûâàþò õîëåñòåðîëîì. Õîëåñòåðèí — êîìïîíåíò æåë÷è, èãðàåò âàæíóþ ðîëü â îðãàíèçìå, èç íåãî ñèíòåçèðóþòñÿ ìíîãèå áèîëîãè÷åñêè àêòèâíûå ñîåäèíåíèÿ. Îí ó÷àñòâóåò â îáìåíå æåë÷íûõ êèñëîò, â ñèíòåçå ãîðìîíîâ êîðû íàäïî÷å÷íèêîâ è ïîëîâûõ æåë¸ç. Îòëîæåíèå õîëåñòåðèíà íà ñòåíêàõ ñîñóäîâ ïðèâîäèò ê àòåðîñêëåðîçó, à â æåë÷íîì ïóçûðå — ê îáðàçîâàíèþ æåë÷íûõ êàìíåé. Èòàê, ñïèðòû ñîñòîÿò èç óãëåâîäîðîäíîãî ðàäèêàëà è ôóíêöèîíàëüíîé ãðóïïû —ÎÍ. Ìîëåêóëÿðíàÿ ôîðìóëà ñïèðòà íå îòðàæàåò õèìè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ ìîëåêóëû. Ðàññìîòðèì ýòî íà ïðèìåðå ýòèëîâîãî ñïèðòà. Ìîëåêóëÿðíàÿ ôîðìóëà ýòèëîâîãî ñïèðòà — Ñ2Í60. Íî îíà íå ïîêàçûâàåò õèìè÷åñêîå ñòðîåíèå ñïèðòà è åãî ôóíêöèîíàëüíóþ ãðóïïó. Ýòîé ôîðìóëå ñîîòâåòñòâóþò äâà âåùåñòâà ñ ðàçíûì õèìè÷åñêèì ñòðîåíèåì è ðàçíûìè ñòðóêòóðíûìè ôîðìóëàìè: ÑÍ3—O—ÑÍ3 è ÑÍ3—ÑÍ2—ÎÍ Ïðîáëåìà. Êàê äîêàçàòü, ÷òî èìåííî âòîðàÿ ôîðìóëà ïðèíàäëåæèò ýòèëîâîìó ñïèðòó, èìåþùåìó â ñâî¸ì ñîñòàâå ãèäðîêñèëüíóþ ãðóïïó? Äëÿ îáúÿñíåíèÿ îáðàòèìñÿ ê ýëåêòðîííîìó ñòðîåíèþ ìîëåêóëû ýòèëîâîãî ñïèðòà. Åãî ýëåêòðîííàÿ è ñòðóêòóðíàÿ ôîðìóëû:
 9 êëàññå âû óæå ðàññìîòðåëè ýëåêòðîííîå ñòðîåíèå ñïèðòîâ è âûÿñíèëè õàðàêòåð è ðåàêöèîííóþ ñïîñîáíîñòü èõ ìîëåêóë. Çàäàíèå. Ñîñòàâüòå ýëåêòðîííóþ ôîðìóëó ìåòèëîâîãî ñïèðòà, óêàçàâ ñìåùåíèå ýëåêòðîííîé ïëîòíîñòè â ìîëåêóëå è å¸ íàèáîëåå ðåàêöèîííîñïîñîáíûå õèìè÷åñêèå ñâÿçè.
1.  1/5 ÷àñòü ïðîáèðêè íàëü¸ì ÷èñòûé ýòèëîâûé ñïèðò è ïîìåñòèì òóäà íåáîëüøîé (âåëè÷èíîé ñî ñïè÷å÷íóþ ãîëîâêó) êóñî÷åê î÷èùåííîãî ìåòàëëè÷åñêîãî íàòðèÿ. Íàáëþäàåòñÿ ðåàêöèÿ ñ âûäåëåíèåì áåñöâåòíîãî ãàçà. Ïîäîææ¸ì ãàç ëó÷èíêîé. Ãàç âñïûõèâàåò ñ õëîïêî́ì è ñãîðàåò — ýòî âîäîðîä. (Çàïèøèòå óðàâíåíèÿ ðåàêöèé.) 2. Ìîæíî ïîñòàâèòü ñðàâíèòåëüíûé îïûò â äâóõ ïðîáèðêàõ, çàêðåïë¸ííûõ â ëàïêàõ øòàòèâà: â îäíîé ïðîáèðêå — âîäà, â äðóãîé — ñïèðò.  êàæäóþ èç íèõ áðîñèì ïî ìàëåíüêîìó êóñî÷êó î÷èùåííîãî íàòðèÿ. Ñðàâíèì ñêîðîñòè ðåàêöèé âçàèìîäåéñòâèÿ âîäû è ñïèðòà ñ íàòðèåì. ×òî âû íàáëþäàåòå? Ïîñëå îêîí÷àíèÿ ðåàêöèé â êàæäóþ èç ïðîáèðîê äîáàâèì ïî êàïëå ðàñòâîðà ôåíîëôòàëåèíà. ×òî âû íàáëþäàåòå? Ñäåëàéòå âûâîäû. 3. ×òîáû äîêàçàòü, ÷òî çàìåùàåìûé ìåòàëëîì âîäîðîä ïðèíàäëåæèò èìåííî ãèäðîêñèëüíîé ãðóïïå, èñïîëüçóåì êîëè÷åñòâåííûé îïûò. Ðàññìîòðèì óñòðîéñòâî ïðèáîðà è òî, êàê ñâÿçàíû ìåæäó ñîáîé åãî ÷àñòè (ðèñ. 33). Ãëàâíîé ÷àñòüþ ïðèáîðà ÿâëÿåòñÿ ðåàêöèîííûé ñîñóä, ïðåäñòàâëÿþùèé ñîáîé ïðîáèðêó ñ ðàçäâîåíèåì íà äâà êîëåíà.  îäíî êîëåíî ïðèáîðà íàëü¸ì ýòèëîâûé ñïèðò, îáú¸ì êîòîðîãî ñîîòâåòñòâóåò ìàññå 2,3 ã, ÷òî ñîñòàâëÿåò 0,05 ìîëü ýòîãî âåùåñòâà.  äðóãîå êîëåíî ïðèáîðà ïîìåñòèì ìåëêèå êóñî÷êè íàòðèÿ (â íåáîëüøîì èçáûòêå). Ïåðåëü¸ì èç ïåðâîãî êîëåíà âî âòîðîå ñïèðò. Íàáëþäàåì áóðíóþ ðåàêöèþ ñ âûäåëåíèåì âîäîðîäà. Âûäåëÿþùèéñÿ ãàç âûòåñíÿåò âîäó èç äâóãîðëîãî ñîñóäà â ìåðíûé öèëèíäð. Ýêñïåðèìåíòàëüíî óñòàíàâëèâàåì, ÷òî âûäåëèëîñü 0,56 ë âîäîðîäà. Ñäåëàåì ðàñ÷¸òû:
Íà îñíîâå äàííûõ îïûòà è ðàñ÷¸òîâ ìîæíî ñäåëàòü âûâîä: èç ìîëåêóëû ñïèðòà íàòðèé âûòåñíÿåò 1 àòîì âîäîðîäà. Åñëè óñëîâíî ïðèíÿòü, ÷òî ýòèëîâûé ñïèðò èìååò ôîðìóëó ÑÍ3—ΗÑÍ3, òî íåïîíÿòíî, ïî÷åìó èç øåñòè àòîìîâ âîäîðîäà, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ ìåòèëîâûõ ãðóïï, çàìåùàþòñÿ íå øåñòü ðàâíîöåííûõ àòîìîâ âîäîðîäà, à ëèøü îäèí.  ôîðìóëå ÑÍ3—ÑÍ2—ÎÍ îäèí àòîì âîäîðîäà çàíèìàåò îñîáîå ìåñòî, íàõîäÿñü â ñîñòàâå ãðóïïû —ÎÍ. Îí íå ñâÿçàí íåïîñðåäñòâåííî ñ àòîìîì óãëåðîäà, êàê äðóãèå àòîìû âîäîðîäà, à ñâÿçàí ñ àòîìîì êèñëîðîäà ôóíêöèîíàëüíîé ãðóïïû è ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå ïîäâèæíûì, ëåãêî çàìåùàåìûì íà àòîìû ìåòàëëà. Îòñþäà âûâîä: èìåííî ôîðìóëà ÑÍ3— ÑÍ2— ÎÍ ñîîòâåòñòâóåò ýòèëîâîìó ñïèðòó.
|
|
|