- •В.И. Вигдорович, с.В. Романцова, н.В. Шель, и.В. Зарапина
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Часть I. Основы органической химии
- •Структура органических соединений
- •Теория строения органических соединений а.М. Бутлерова
- •Изомерия органических соединений
- •Индуктивный и мезомерный эффекты
- •Понятие о мезомерном эффекте
- •Типы реакций органических соединений. Понятие о механизме реакции
- •Типы реакций в органической химии
- •Направление и селективность химической реакции
- •Предельные (насыщенные) углеводороды
- •Изомерия алканов.Для алканов характерен один из видов структурной изомерии – изомерия углеродной цепи (строения углеродного скелета). Приведем примеры таких изомеров:
- •Физические свойства алканов
- •Физические характеристики некоторых нормальных углеводородов
- •Влияние разветвления молекул алканов на их физические характеристики
- •Химические свойства алканов
- •Некоторые отдельные представители
- •Экологическая характеристика алканов
- •Задачи по теме
- •Циклоалканы
- •Физические свойства циклоалканов
- •Получение циклоалканов
- •Химические свойства малых циклов
- •Применение циклоалканов
- •Экологическая оценка
- •Непредельные углеводороды Алкены (олефины)
- •Физические свойства олефинов
- •Получение олефиновых углеводородов
- •Химические свойства олефинов
- •Отдельные представители олефинов
- •Экологические характеристики
- •Задачи по теме
- •Алкадиены (диеновые углеводороды)
- •Методы получение диенов
- •Химические свойства диенов
- •Каучуки
- •Экологическая характеристика
- •Задачи по теме
- •Алкины (ацетиленовые углеводороды)
- •Методы получения алкинов
- •Физические свойства алкинов
- •Химические свойства алкинов
- •Экологическая характеристика
- •Задачи по теме
- •Предельные спирты
- •Предельные одноатомные спирты
- •Получение одноатомных спиртов
- •Физические свойства первичных спиртов
- •Химические свойства одноатомных спиртов
- •Отдельные представители
- •Предельные многоатомные спирты
- •Получение двухатомных спиртов
- •Получение трехатомных спиртов
- •Физические свойства многоатомных спиртов
- •Химические свойства многоатомных спиртов
- •Экологическая характеристика
- •Задачи по теме
- •Предельные оксосоединения
- •Альдегиды
- •Получение альдегидов
- •Физические свойства альдегидов
- •Химические свойства альдегидов
- •Отдельные представители
- •Экологическая характеристика
- •Получение кетонов
- •Химические свойства кетонов
- •Отдельные представители
- •Задачи по теме
- •Карбоновые кислоты
- •Электронное строение карбоксильной группы
- •Предельные карбоновые кислоты
- •Физические свойства кислот
- •Получение карбоновых кислот
- •Химические свойства карбоновых кислот
- •Свойства отдельных представителей гомологического ряда
- •Задачи по теме
- •Азотсодержащие органические соединения
- •Нитросоединения
- •Нитрилы и изоцианиды
- •Алифатические амины
- •Физические свойства аминов
- •Получение аминов
- •Химические свойства аминов
- •Отдельные представители
- •Экологическая характеристика
- •Задачи по теме
- •Аминокислоты
- •Физические свойства α-аминокислот
- •Способы получения -аминокислот
- •Способы получения -аминокислот
- •Химические свойства аминокислот
- •Отдельные представители
- •Простые и сложные эфиры Простые эфиры
- •Способы получения простых эфиров
- •Физические свойства простых эфиров
- •Химические свойства простых эфиров
- •Отдельные представители
- •Сложные эфиры карбоновых кислот Получение сложных эфиров карбоновых кислот
- •Химические свойства эфиров карбоновых кислот
- •Физические свойства жиров
- •Химические свойства жиров
- •Сложные липиды
- •Ароматические углеводороды, арены Бензол и его производные
- •Методы получения бензола и его гомологов
- •Получение гомологов бензола
- •Физические свойства аренов
- •Химические свойства
- •Экологиченские характеристики
- •Ароматические оксосоединения Фенолы
- •Некоторые физические и термодинамические характеристики ряда фенолов
- •Получение фенола
- •Некоторые химические свойства фенола
- •Задачи по теме
- •Гетероциклические соединения
- •Пятичленные гетероциклы с одним гетероатомом
- •Химические свойства пиридина
- •Диоксины
- •Физико-химические свойства ксенобиотиков типа диоксинов
- •Источники ксенобиотиков
- •Пестициды
- •Фуллерены. Синтез и свойства соединений на их основе
- •Методы получения гидридов фуллеренов
- •Кислотность фуллеренов
- •Применение фуллеренов
- •Высокомолекулярные соединения
- •Свойства высокомолекулярных соединений
- •Основные химические реакции высокомолекулярных соединений
- •Часть II основы химической термодинамики
- •Понятия и термины химической термодинамики
- •Внутренняя энергия
- •Первое началотермодинамики
- •Следствия из первого начала термодинамики
- •Теплоемкость при постоянном объеме, сv
- •Теплоемкость при постоянном давлении
- •Равновесные процессы. Максимальная работа
- •Термохимия
- •Закон Гесса
- •Следствия из закона Гесса
- •И окончательно
- •Связь h и u химических реакций
- •Зависимость тепловых эффектов от температуры. Закон Кирхгофа
- •Совершенно очевидно, что разности Сi можно выразить через уравнение
- •Средняя теплоемкость
- •Работа тепловой машины. Теорема и цикл Карно
- •Второе начало термодинамики
- •Энтропия как критерий самопроизвольного течения процесса
- •Следовательно, если такой процесс протекает в изолированной системе, то
- •Расчет энтропии
- •Расчет изменения энтропии идеального газа
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Принцип локального равновесия
- •Важно найти функции, определяющие зависимость deSиdiSот экспериментально измеряемых величин.
- •Статистическая интерпретация энтропии
- •Химический потенциал и химическое сродство
- •Химический потенциал
- •Химическое сродство
- •Уравнение Клапейрона-Клаузиуса
- •Термодинамические потенциалы
- •Свободная энергия Гиббса
- •Для чистого вещества
- •Условия самопроизвольного протекания процесса
- •Уравнение Гиббса-Гельмгольца
- •Тепловая теорема Нернста. Третий закон термодинамики
- •Некоторые аспекты, связанные с достижением химического равновесия
- •Изотерма химической реакции
- •Изобара химической реакции
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Задача 7.Для реакции
- •Задача 8.Для реакции
- •Задача 10.Для реакции
- •Задача 11. Для реакции
- •Литература Основная литература
- •Дополнительная литература
Некоторые отдельные представители
СН4. Бесцветный газ, без запаха с Ркрит = 45,8 атм, tкрит = 82,5 С. В 1 объеме воды растворяется 0,0556 (0 С), 0,039 (20 С), 0,017 (100 С) объемов метана. В 100 мл этанола растворяется 52 мл (0 С). Наиболее прочный и химически устойчивый углеводород. Взрывоопасен в смеси с воздухом (нижний предел – 5 об. %, верхний – 15 об. %). При неполном сгорании образуется метанол, формальдегид, ацетилен. Метан является сырьем промышленных синтезов углеводородов, спиртов, исходным продуктом получения ацетилена, сажи и др. Продукт СН4 из угольных шахт – рудничный газ, из болот – болотный газ.
С2Н6. Бесцветный газ, без запаха. В 100 мл Н2О растворяется 4,7 мл (20 С), в 100 мл этанола – 46 мл (4 С). Ркрит = 48,3 атм, tкрит = 32,3 С, пределы взрываемости с воздухом – 3,2 (нижний) – 12,5 (верхний) об. %. Обладает слабым наркотическим действием.
изо-С5Н12. Имеет два изомерных углеводорода: 2-метилбутан СН3СН(СН3)СН2СН3 и 2,2-диметилпропан – бесцветные, подвижные, легколетучие жидкости. 2-метилбутан: tкип = 27,8 С, tпл = 159,9 С; 2,2-диметил-пропан: tкип = 9,5 С, tпл = 16,6 С.
Прозрачная бесцветная жидкость с запахом бензина. Технически чистый и-октан имеет октановое число 98…100, технический – 92…97. Антидетонационные свойства и-октана приняты за 100 единиц по октановой шкале, характеризующие устойчивость топлива к детонации.
Вазелин – полужидкая смесь жидких и твердых углеводородов с С12 – С25.
Парафин представляет собой смесь твердых углеводородов – продукт переработки нефти и сухой перегонки бурого угля и торфа.
Экологическая характеристика алканов
По отношению к человеку лканы оказывают сильное наркотическое действие. Однако, в силу их сравнительно малой растворимости в воде, в связи с чем для создания токсической концентрации в крови требуются очень высокие содержания их в воздухе. Низшие алканы в обычных условиях физиологически малоактивны. Но, начиная с nC порядка 5 или 6, они способны оказывать раздражающее действие на дыхательные пути. Высшие предельные углеводороды более опасны при попадании на кожу. Нормальные алканы более легко проходят через ткани, чем разветвленные, с ростом их молярной массы проницаемость возрастает. Разветвленные алканы в организме человека не задерживаются, нормальные – окисляются с образованием соответствующих кислот.
Наркотические и смертельные концент рации паров ряда предельных углеводородов, мг/л для белых мышей приведены ниже:
Вещество |
Боковое положение |
Летальный исход |
н–бутан |
500 |
680 |
н–пентан |
200…300 |
100 |
н–гексан |
100 |
100…150 |
н–гептан |
40 |
75 |
изо–пентан |
50 |
70…80 |
н–октан |
— |
50 |
н–нонан |
15 |
— |
ПДКр.з. предельных углеводородов с С1–С10 порядка 300 мг/м3.
ПДКм.р.(н–С6Н14)=60мг/м3; ПДКм.р.(н–С5Н12)=100мг/м3;
ПДКм.р.(н–С4Н10)=200 мг/м3.
В качестве защиты при невысоких концентрациях в воздухе предельных углеводородов пригоден фильтрующий противогаз марки А. При высоких – изолирующие шланговые противогазы ПШ-1, ПШ-2.
Приведем решение некоторых задач с участием алканов.