- •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
Альдегиды
Номенклатура.Прежде всего отметим, что в альдегидах карбонильная группа связана с одним углеводородным радикалом и атомом водорода.
Наличие альдегидной группы в молекуле обозначают посредством суффикса «аль», например, СН3СН2СН=О – пропаналь. Часто исходят из названий карбоновых кислот с тем же числом углеродных атомов в молекуле:
метаналь – муравьиный альдегид (формальдегид);
этаналь – уксусный альдегид (ацетальдегид).
Приведем еще некоторые примеры.
2-метилбутаналь
Модель простейших альдегидов показана на рис. 14.
Изомерия. Для альдегидов и кетонов характерны все виды структурной и пространственной изомерии. Альдегиды и кетоны с одинаковым числом атомов углерода являются по отношению друг к другу изомерами по функциональной группе (межклассовыми изомерами). Изомерия по положению функциональной группы для альдегидов с одной карбонильной группой невозможна, атом углерода карбонильной группы в альдегидах всегда первый.
Рис. 14. Модель молекулы муравьиного (а) и уксусного (б) альдегидов.
Электронное строение альдегидов. В молекулах альдегидов в силу высокой электроотрицательности атома кислорода по сравнению с углеродом, подвижные электроны-связи в карбонильной группе сдвинуты к кислороду. Это ведет к появлению дополнительного дробного+-заряда как на атоме углерода, так и на атоме водорода карбонильной группы.
В силу этого, альдегиды – полярные соединения с большим дипольным моментом (2,5D, у воды, кстати, 1,84D).
Получение альдегидов
1. Окисление спиртов.
СН3СН2СН2ОНСН3СН2СНО + Н2О
пропаналь
2. Гидролиз дигалогенпроизводных.
СН3СНCl2+H2OСН3СНО + 2HCl
3. Оксосинтез (присоединение СО и Н2к алкенам).
СН3СН=СН2+ Н2+ СОСН3СН2СН2СНО
бутаналь
Физические свойства альдегидов
У альдегидов нет подвижных атомов водорода, молекулы их не ассоциированы (то есть отсутствуют Н-связи), поэтому Тпли Ткипсущественно ниже, чем у спиртов. Разветвление вызывает снижение Тпли Ткип.
Альдегиды С1и С2 (муравьиный и уксусный альдегиды) хорошо растворимы в воде, высшие альдегиды – напротив, растворимы в большинстве органических растворителей. С1и С2имеют резкий запах, С3–С6– неприятный запах, высшие альдегиды (сnC> 6) обладают цветочными запахами и применяются в парфюмерии. Некоторые физические свойства ряда альдегидов приведены в таблице 8.
Таблица 8
Некоторые физические свойства ряда альдегидов
Формула |
Название |
Тпл,С |
Ткип,С |
(дипольный момент), Дебай |
НСНО |
метаналь |
92 |
21 |
2,27 |
Н3ССНО |
этаналь |
123,5 |
21 |
2,49 |
Н3ССН2СНО |
пропаналь |
81 |
48,8 |
2,54 |
Н3ССН2СН2СНО |
бутаналь |
99 |
75,7 |
2,57 |
|
2-метилпропаналь |
|
62,5 |
2,58 |
|
2-метилбутаналь |
51 |
92,5 |
2,60 |
С ростом молярной массы альдегидов наблюдается тенденция роста температуры плавления, повышаются температуры кипения и дипольный момент.