- •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
Высокомолекулярные соединения
К ним, как правило, относят химические соединения с молекулярной массой М от нескольких тысяч до миллионов и даже десятков миллионов г/моль. Последние величины М характерны для ряда белков. В состав молекул этих продуктов, которые часто называют макромолекулами, входит огромное число атомов, связанных посредством химических связей. Атомы или атомные группировки в молекулах таких соединений располагаются в виде длинных цепей (линейные). Характерным примером являются молекулы целлюлозы. Либо подобные цепи имеют разветвления (разветвленные высокомолекулярные соединения типа амилопектина). Наконец, наблюдаются образования в виде трехмерных сеток (сшитые высокомолекулярные соединения, в частности, фенол-формальдегидные смолы).
Когда цепи макромолекул состоят из большого числа повторяющих группировок атомов, имеющих постоянное строение, то такие высокомолекулярные соединения называют полимерами, а указанные звенья – мономерами (например, поливинилхлорид (СН2CHCl)nтипичный полимер, мономером является хлорэтилен. Также типичные полимеры – полиоксиметилен (СН2О)nи натуральный (изопреновый) каучук (СН2С(СН3)=СНСН2)n, гдеn– степень полимеризации, а в качестве мономера выступает изопрен (2-метилбутадиен-1,4).
Когда макромолекулы высокомолекулярных соединений содержат несколько мономеров – их называют сополимерами (бутадиенстирольный каучук).
Высокомолекулярные соединения делят на два больших класса:
1. Гетероцепные, основная цепь которых содержит атомы различных элементов (C,N,Si,P).
2. Гомоцепные, цепи которых построены из одинаковых атомов. Чаще всего это карбоцепные продукты (полиэтилен, политетрафторэтилен (CH2CH2)nили (CF2CF2)n.
Примерами гетероцепных высокомолекулярных соединений являются простые и сложные эфиры, полиоксиэтилен.
Обширную группу образуют неорганические высокомолекулярные соединения, например, полифосфонитрилхлорид
В зависимости от формы молекул такие вещества делят на два вида:
1. Глобулярные.
2. Фибриллярные.
У последних молекулы по форме – линейные или слаборазветвленные. Они легко образуют надмолекулярные структуры в виде ассиметричных пачек молекул-фибрилл. Цепи больших молекул внутри фибррилл ориентированы одинакова (полиамидные волокна).
Глобулярные молекулы имеет форму, близкую к шарообразной (клубки).
Последние могут быть сильно разветвлены. Разрушение таких глобул невозможно без химической детрукции макромолекул.
Высокомолекулярные соединения деляться на природные (белки, нуклеиновые кислоты, натуральный каучук) и синтетические (полиэтилен, полипропилен).
Свойства высокомолекулярных соединений
Свойства высокомолекулярных соединений обусловливаются химическим составом, строением, взаимным расположением молекул и меняются в широких пределах.
Полибутадиен построен из гибких углеродных цепей и представляет собой эластичный материал. Полиметилметакрилат, в цепях которого имеются взаимодействующие полярные группы, при комнатной температуре – твердый стеклообразный продукт. Он приобретает каучукоподобные свойства при t100С. Пока мы сравнивали соединения с различным химическим составом. Но даже, если состав постоянен, то свойства могут сильно различаться – полиэтилен низкого и высокого давления. Первый имеет линейное строение и Тплболее высокую, чем разветвленный второй (135 и 115С соответственно).
Линейные полимеры способны:
1. Образовать высокопрочные анизотропные (ориентированные в одном направлении) волокна или пленки;
2. Образовать эластичные продукты.
3. Растворяться через набухание.
В случае перехода от линейных цепей к разветвленным или редким трехмерным сеткам, либо густым сетчатым структурам эти свойства выражены слабее. Сшитые высокомолекулярные соединения нерастворимы в воде, не плавятся, не пластичны, иногда весьма хрупки.