Алюминий - раздел Химия, ХИМИЯ
Алюминий – Типичный Амфотерный Элемент, Для Него Наиболее Тип...
Алюминий – типичный амфотерный элемент, для него наиболее типична степень окисления +3. В отличие от бора для него характерны не только анионные, но и катионные комплексы.
По распространенности на Земле алюминий занимает третье место (после О, Si), и является самым распространенным из металлов. Важные минералы для получения алюминия – боксит Al2O3∙nН2О, корунд Al2O3. В алюмосиликатах сосредоточена основная масса алюминия земной коры; так, распространенным продуктом разрушения горных пород является каолин, состоящий в основном из глинистого минерала каолинита Al2O3∙2SiO2∙2Н2О. Промышленное значение имеет минерал криолит Na3AlF6. Из алюмосиликатов наиболее распространены полевые шпаты. Главные их представители: ортоклаз K[AlSi3O8], альбит Nа[AlSi3O8] и анортит Са[Al2Si3O8]. Очень распространены минералы группы слюд, например, мусковит КАl2[АlSi8O10(ОН)2]. Большое практическое значение имеет минерал нефелин (Nа,К)2[Al2Si3O8].
Простое вещество. Al (алюминий) – серебристо-белый, легкий, пластичный металл. Пассивируется в воде, концентрированной азотной кислоте и растворе дихромата калия из-за образования устойчивой оксидной пленки; амальгамированный металл реагирует с водой. Реакционноспособный, сильный восстановитель. Проявляет амфотерные свойства, реагирует с разбавленными кислотами и щелочами, неметаллами.
Получение и применение. В промышленности алюминий получают электролизом глинозема Al2O3 в расплавленном криолите Na3AlF6. Катодом служит корпус электролизера, на котором выделяется жидкий алюминий (т. пл. 660°С), на графитовом аноде выделяется кислород, который окисляет графит до оксидов углерода и по мере сгорания анода его наращивают. Поскольку жидкий алюминий имеет более высокую плотность, чем расплав, он собирается на дне электролизера.
По применению алюминий занимает одно из первых мест среди металлов. Это обусловлено его невысокой плотностью, высокой прочностью, способностью пассироваться. Из алюминия изготавливаются химическая аппаратура, электрические провода, конденсаторы. Алюминиевая фольга (толщиной 0,005 мм) применяется в пищевой и фармацевтической промышленности для упаковки продуктов и препаратов.
Алюминий активно восстанавливает многие металлы из оксидов – метод алюмотермии и применяется в производстве марганца, хрома, ванадия, вольфрама, ферросплавов.
Основную массу алюминия используют для получения легких сплавов – дуралюмина (94% Аl, 4% Cu, по 0,5% Mg, Mn, Fe и Si), силумина (85-90% Аl, 10-14% Si, 0,1% Na) и др. Сплавы алюминия широко применяются в автомобилестроении, судостроении, авиационной технике и пр.
Алюминий применяется как легирующая добавка ко многим сплавам для придания им жаростойкости. Соединения алюминия с d-элементами – алюминиды (NiAl, Ni3Al, CoAl, Ti3Al, TiAl и др.) и их сплавы используются в качестве жаропрочных материалов.
Нефелин (Nа,К)2[Al2Si3O8] в комплексе с известняком СаСО3 используется для получения глинозема Al2O3, содовых продуктов (поташ K2CO3) и цемента (CaSiO3).
Из солей алюминия широкое применение имеют его сульфат и квасцы, используемые в бумажной промышленности для проклейки бумаги, в кожевенной – для дубления кожи, в текстильной – при крашении тканей и т. д.
Соединения алюминия (III). Бинарные соединения AlF3, AlCl3, Al2O3, Al2S3, AlH3 в обычных условиях полимерны и представляют собой твердые вещества белого цвета.
Оксид алюминия Al2O3 получают термическим разложением квасцов или гидроксида алюминия.
2NH4Al(SO4)2 = Al2O3 + 2NH3 + 4SO3 + H2O
2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O
Гидроксид алюминия Аl(ОН)3 – амфотерное соединение; свежеполученный продукт легко растворяется и в кислотах, и в щелочах. При этом разрушается высокомолекулярный гидроксид. В зависимости от среды образуются комплексные либо катионы, либо анионы:
Al(OH)3 + 3NaOH = Na3[Al(OH)6]
Al(OH)3 + 3HCl + 3H2O = [Al(H2O)6]Cl3
Из кислых растворов выделяются кристаллогидраты соответствующих солей алюминия. Например, AlCl3∙6H2O, Al(NO3)3∙9H2O, M+1Al(SO4)3∙10H2O, (квасцы). Соли алюминия и кислородсодержащих кислот растворимы в воде; нерастворим AlPO4.
В растворах соли алюминия гидролизуются. Вследствие гидролиза сульфид, карбонат, цианид и некоторые другие соли алюминия из водных растворов получить не удается.
Алюминий образует полимерный гидрид (алан)AlH3, который получают косвенным путем, например, действием AlCl3 на эфирные растворы гидридоалюминатов:
3Li[AlH4] + AlCl3 = 4AlH3 + 3LiCl
Для алюминия, как и для бора, известны соединения, которые по структуре аналогичны соответствующим соединениям углерода. Например: H3N–AlH3 (алазан), H2N=AlH2 (алазен), HN≡AlH (алазин).
Подгруппа галлия (галлий, индий, таллий)
Для галлия наиболее характерна степень окисления +3, для таллия +1, индий чаще всего проявляет степень окисления +3.
Ga, In и Тl являются рассеянными элементами и входят в состав некоторых полиметаллических руд. Галлий часто сопутствует алюминию. Очень редко встречаются самостоятельные руды – галлит CuGaS2, рокезит CuInS2, индит FeInS3, лорандит TlAsS2, крукезит (Tl,Cu,Au)2Se.
Соединения галлия, индия и таллия ядовиты.
Простые вещества. Ga (галлий) – серебристо-белый с голубоватым оттенком, очень мягкий, пластичный металл. В твердом и жидком состоянии образован молекулами Ga2, газ – одноатомный. Пассивируется в холодной воде (образуется устойчивая оксидная пленка). Сильный восстановитель; реагирует с горячей водой, сильными кислотами, щелочами, гидратом аммиака, неметаллами.
2Ga + 3Cl2 = 2GaCl3
2Ga + 3S = Ga2S3
2Ga + 6H2O(гор.) = 2Ga(OH)3↓ + 3H2↑
2Ga + 6HCl(разб.) = 2GaCl3 + 3H2↑
Ga + 6HNO3(конц.) = 2Ga(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O
2Ga + 2NaOH(конц., гор.) = 2Na[Ga(OH)4] + 3H2↑
In (индий) – серебристо-белый, очень мягкий, пластичный, легкоплавкий металл. Не изменяется во влажном воздухе. Не реагирует в водой, щелочами, гидратом аммиака. Восстановитель; окисляется кислотами, кислородом, другими неметаллами.
Tl (таллий) – серебристо-белый, очень мягкий, пластичный, легкоплавкий металл. На воздухе покрывается оксидной пленкой. В компактном виде не реагирует с водой, хлороводородной кислотой, щелочами, гидратом аммиака. Окисляется серной и азотной кислотами, пероксидом водорода, хлором.
2Tl + H2SO4(разб., хол.) = Tl2SO4↓ + 3H2↑
3Tl + 4HNO3(разб., гор.) = 3TlNO3 + NO↑ + 2H2O
Tl + 6HNO3(конц., гор.) = Tl(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O
4Tl + 2O2 = Tl2O + Tl2O3
2Tl + 3H2O2(конц.) = Tl2O3↓ + 3H2O
Получение и применение.Основным источником промышленного получения галлия являются продукты переработки боксита, нефелина. Соединения галлия извлекают также совместно с соединениями германия из продуктов сгорания углей (пылевые отходы, зола), попутно получают при производстве свинца и цинка вместе с другими редкими металлами. Галлий и его аналоги получают при довольно сложной химической переработки полиметаллических руд. После многократной переработки и очистки из руд выделяют их оксиды или хлориды; последние химическим или электрохимическим способом восстанавливают до металлов.
Галлий и его аналоги легко сплавляются со многими металлами, при этом часто образуются эвтектические сплавы с низкими температурами плавления. Индий применяется для изготовления зеркал и в качестве электролитических покрытий для защиты других металлов от коррозии. Жидкий галлий весьма склонен к переохлаждению и долго не застывает, что позволяет использовать его в термометрах для измерения высоких температур (температурный интервал жидкого состояния от 29,8 до 2250°С).
Соединения галлия (III), индия (III) и таллия (III).Непосредственным взаимодействием простых веществ могут образоваться Ga2O3 и In2O3, а Тl2О3 образуется косвенным путем из соединений Тl (III) и окислением Тl2O озоном. В воде оксиды практически нерастворимы. В соответствии с усилениемоснóвных свойств в ряду Ga2О3–In2O3–Тl2О3 возрастает растворимость в кислотах.
Э2О3 + 6НCl(разб.) = 2ЭСl3 + 3Н2О
Ga(OH)3 проявляет оснóвные и кислотные свойства примерно в одинаковой степени; у In(ОН)3 основные свойства преобладают над кислотными, а у Tl(ОН)3 кислотная функция практически не проявляется. Гидроксиды Э(ОН)3 получают аналогично Al(ОН)3.
При растворении Э(ОН)3 и Э2О3 в кислотах образуются аквакомплексы, так:
Ga(OH)3 + 3HCl + 3H2O = [Ga(H2O)6]Cl3
Поэтому соединения Ga (III), In (III) и Тl (III) из водных растворов всегда выделяются в виде кристаллогидратов, например ЭНаl3∙6Н2О, KЭ(SО4)2∙12H2О (квасцы).
Характер растворимости и гидролиза соединений Ga (III) и In (III) в общем такой же, как и соответствующих соединений алюминия.
Гидроксид галлия Ga(OH)3, как и Al(ОН)3, растворяется в присутствии щелочей:
Ga(OH)3 + 3NaOH = Na3[Ga(OH)6]
Из растворов обычно выделяются производные, отвечающие составу M2+1[Ga2О(OH)6], M3+2[Ga(OH)6]2. При сплавлении оксидов Э2О3 с основными оксидами образуются оксосоединения типа МЭО2.
Галогениды элементов подгруппы галлия ЭНаl3 (во многом напоминают АlНаl3) – кислотные соединения; с оснóвными галогенидами образуют комплексные галогениды типа М3+1[ЭНаl6] и М+1[ЭНаl4]:
3КF + GaF3 = К3[GaF6]
Для галлия (III) наиболее характерны фторокомплексы. Индий (III) и таллий (III) образуют устойчивые комплексы с хлором, бромом.
Гидриды галлия и индия ЭН3, подобно А1Н3, полимерны и являются кислотными соединениями.
Исключительно важны как полупроводниковые соединения пиктогениды типа АIIIВV (где АIII – элемент подгруппы галлия, ВV – элемент VА-группы). Например, GaAs, InSb, TlBi.
Соединения галлия (I), индия (I) и таллия (I).Для таллия (I) известны многочисленные соединения, производные же галлия (I) и индия (I) неустойчивы и являются сильными восстановителями.
По химическим свойствам соединения таллия (I) оснóвные. Большинство соединений Tl (I) в воде растворяется; нерастворимы TlCl, TlBr, ТI, Tl2S.
Таллий (I) проявляет сходство с щелочными металлами и серебром.
Тl2O + Н2O = 2ТlOН
ТlOН (желтого цвета) – сильное основание, но в отличие от NaOH, RbOH отщепляет воду при нагревании (100°С): 2ТlOН = Tl2O + Н2O
Для таллия (I) комплексообразование не характерно; обычно он не образует и кристаллогидратов. Соединения таллия (I) обладают светочувствительностью, т. е. при освещении разлагаются. Действием сильных окислителей производные таллия (I) можно перевести в соединения таллия (III).
Скандий и его аналоги проявляют постоянную степень окисления +3. Скандий напоминает алюминий и является амфотерным элементом, а его аналоги по свойствам приближаются к щелочно-земельным металлам.
В земной коре элементы подгруппы скандия очень распылены. Скандий образует минералы стереттит ScPO4∙2H2O, тортвейстит Sc2Si2O7, встречающие крайне редко. Кроме того, скандий содержится в касситеритах SnO2, вольфрамитах, урановых рудах и др. Лантан содержится в монаците (Ce, La, Nb, …)РО4, иттрий – в ксенотиме (Y, Eu, Cd, …)РО4 и др. минералах.
Простые вещества. Скандий и его аналоги по химической активности уступают лишь щелочным и щелочно-земельным металлам.
Sc (скандий) – серебристо-белый с желтым оттенком, мягкий металл. На воздухе покрывается оксидной пленкой. Не реагирует с холодной водой, щелочами. Сильный восстановитель; реагирует с горячей водой, разбавленными кислотами, при нагревании – с кислородом, хлором, серой, азотом.
4Sc + 3O2 = 2Sc2O3
2Sc + 3Cl2 = 2ScCl3
2Sc + 6H2O(гор.) = 2Sc(OH)3↓ + 3H2↑
2Sc + 6HCl(разб.) = 2ScCl3↓ + 3H2↑
8Sc + 30HNO3(разб.) = 8Sc(NО3)3 + 3NH4NО3 + 9Н2О
Y (иттрий) и La (лантан) – серебристо-белые, мягкие металлы. Во влажном воздухе покрываются оксидной пленкой. Пассивируются в холодной воде; не реагируют со щелочами. Сильные восстановители; реагируют с горячей водой, разбавленными кислотами, при нагревании – с кислородом, хлором, серой, азотом.
Ac (актиний) – серебристо-белый, тяжелый, мягкий, радиоактивный металл. Во влажном воздухе покрывается оксидной пленкой. Сильный восстановитель; реагирует с водой, кислотами.
Получение и применение.В свободном состоянии Sc, Y и La получают электролизом расплавленных хлоридов или металлотермическим методом. Актиний синтезируют бомбардировкой нейтронами радия в ядерных реакторах и выделенный в виде AcF3 восстанавливают литием.
Соединения элементов подгруппы скандия применяют в полупроводниковой технике.
Соединения скандия (III), иттрия (III), лантана (III), актиния (III).В воде растворяются нитраты, сульфаты, галогениды (кроме ЭF3), малорастворимы гидроксиды, карбонаты, фосфаты, фториды, силикаты. Из водных растворов выделяются кристаллогидраты с переменным числом молекул воды, например: Sc2(SО4)3∙5Н2О, ЭНаl3∙6Н2О.
Оксиды Э2O3, взаимодействуя с водой, образуют характеристические гидроксиды Э(ОН)3.
Sc2О3 + 3H2О = 2Sc(OH)3↓ или ScO(OH)
La2О3 + 3H2О = 2La(OH)3↓
В ряду гидроксидов Sc(OH)3–Y(OH)3–La(OH)3–Ac(OH)3 усиливаются оснóвные признаки и возрастает растворимость в воде. Так, Sc(OH)3 амфотерен, а La(ОН)3 – довольно сильное основание. В обычных условиях он взаимодействует с кислотами, поглощает СО2, из аммонийных соединений при нагревании вытесняет аммиак. При нагревании Sc2О3 или Sc(OH)3 с оснóвными оксидами или щелочами +1 образуются оксоскандиаты (III) M+1ScО2, а в растворах образуются гидроксоскандиаты:
3NaOH + Sc(OH)3 = Na3[Sc(OH)6]
При взаимодействии гидроксида с кислотами образуются соли:
2Sc(OH)3 + 3H2SО4 = Sc2(SО4)3 + 6H2О
С малоактивными неметаллами скандий и его аналоги образуют тугоплавкие соединения типа интерметаллических, например, ScB2, YB2, LaB6, ЭSi2, YС2, LaC2, ScC.
Cкандий и его аналоги по свойствам напоминают s-элементы, т.е. являются переходными между s- и d-элементами больших периодов.
Часть I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Глава 1. Основные понятия и законы химии................................................................................... 3
Глава 2. Строение атома и периодический закон.................
Часть II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Глава 11. Важнейшие классы неорганических соединений...................................................... 55
Глава 12. Элементы I группы (водород, литий, натрий, подгруппа
Часть III. ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Глава 20. Общая характеристика органических соединений..................................................... 124
Глава 21. Алканы............................................
Основные положения атомно-молекулярной теории
1. Все вещества состоят из молекул. Молекула – наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами.
2. Молекулы состоят из атомов. Атом – наименьшая частица
Газовые законы
Изучение свойств газообразных веществ и химических реакций с участием газов сыграло настолько важную роль в становлении атомно-молекулярной теории, что газовые законы заслуживают сп
Модели строения атома
Прямым доказательством сложности строения атома было открытие самопроизвольного распада атомов некоторых элементов, названное радиоактивностью (А. Беккерель, 1896 г.). Последовавшее за этим
Квантовые числа электронов
Главное квантовое число п определяет общую энергию электрона на данной орбитали (п = 1, 2, 3, ...). Главное квантовое число для атомов изве
Электронные конфигурации атомов
Так как при химических реакциях ядра реагирующих атомов остаются без изменения (за исключением радиоактивных превращений), то химические свойства атомов зависят от строения их эле
Ядро атома и радиоактивные превращения
Наряду с химическими реакциями, в которых принимают участие только электроны, существуют различные превращения, в которых изменению подвергаются ядра атомов (ядерные реакции).
Периодический закон
Открытый в 1869 г. Д.И. Менделеевым Периодический закон представляет собой один из фундаментальных законов в современном естествознании. Расположив все элементы в порядке возрастания атомных масс Д
Валентность и степень окисления
Способность атома химического элемента присоединять или замещать определенное число атомов другого элемента с образованием химической связи называется валентностью элемента.
Ионная связь
Ионная связь – электростатическое притяжение между ионами, образованными путем полного смещения электронной пары к одному из атомов.
Na+
Металлическая связь
Металлы объединяют свойства, имеющие общий характер и отличающиеся от свойств других веществ. Такими свойствами являются сравнительно высокие температуры плавления, способность к
Межмолекулярные взаимодействия
Электрически нейтральные атомы и молекулы способны к дополнительному взаимодействию друг с другом.
Водородная связь – связь между положительно з
Единицы измерения температуры Т, давления р и объема V.
При измерении температуры чаще всего используются две шкалы. Абсолютная шкала температур использует в качестве единицы измерения кельвин (К). В абсолютной шкале нулевая точка (0 К) н
Химическая термодинамика
Химическая термодинамика отвечает на вопросы о принципиальной возможности протекания данной химической реакции в определенных условиях и о конечном равновесном состоянии системы
Законы разбавленных растворов
При растворении в растворителе нелетучего вещества давление пара растворителя над раствором уменьшается, что вызывает повышение температуры кипения раствора и понижение температуры
Способы выражения концентрации (состава) растворов
Количественный состав раствора чаще всего выражается с помощью понятия «концентрации», т.е. содержание растворенного вещества в единице массы или объема. 1.
1.
Электролиты и электролитическая диссоциация
Растворы, проводящие электрический ток, называются растворами электролитов.Существуют две основные причины прохождения электрического тока через проводники: либо за счет перен
Поверхностные и адсорбционные явления
Различия состава и строения соприкасающихся фаз, а также характера молекулярных взаимодействий в их объеме обуславливают возникновение своеобразного молекулярного силового поля на поверхности разде
Коллоидные (коллоидно-дисперсные) системы
Коллоидные системы (золи) – это гетерогенные системы, состоящие из частиц размером порядка 10–7–10–9 м. По размеру частиц коллоидные системы занимают п
Химические источники электрической энергии. Электродные потенциалы
Электрохимическую реакцию окисления-восстановления можно провести так, что электроны будут переходить от восстановителя к окислителю в виде электрического тока, т.е. будет происходить превращение х
Коррозия металлов
Коррозия – разрушение металлов в результате химического или электрохимического воздействия окружающей среды. Коррозия – самопроизвольный процесс, протекающий с уменьшением с
Электролиз
Электролиз – окислительно-восстановительный процесс, протекающий на электродах при пропускании постоянного электрического тока через раствор или расплав электроли
Электролиз водных растворов электролитов
Электролиз растворов отличается от электролиза расплавов электролитов наличием молекул воды, которые также могут участвовать в окислительно-восстановительных реакциях электролиза. Вследствие своей
Качественный анализ
Задача качественного анализа –определение химического состава исследуемого соединения.
Качественный анализ проводят химическими, физическими и физико-химическим
Количественный анализ
Задача количественного анализа– определение количественного содержания химических элементов (или их групп) в соединениях.
Методы количественного ана
Кислоты
Кислотой называется соединение, образующее при диссоциации в водном растворе из положительных ионов только ионы водорода Н+(по теории электролитич
Водород
Водород – первый элемент и один из двух представителей I периода Периодической системы. Атом водорода состоит из двух частиц – протона и электрона, между которыми существуют лишь силы притяжения. В
Бериллий
Во всех устойчивых соединениях степень окисления бериллия +2.
Содержание бериллия в земной коре невелико. Важнейшие минералы: берилл Be3Al2(SiO
Лантаноиды
В семейство лантаноидов входят церий Се 4f25s25p65d06s2, празеодим Pr 4f3, неодим Nd 4f4, прометий
Актиноиды
В семейство актиноидов входят торий Th 5f06s26p66d27s2, протактиний Pr 5f2 6d17s2
Углерод
В большинстве неорганических соединений углерод проявляет степени окисления –4, +4, +2.
В природе содержание углерода составляет 0,15% (мол. доли) и находится в основном в
Кремний
Кремний в соединениях имеет степени окисления +4 и –4. Для него наиболее характерны связи Si–F и Si–О.
По распространенности на Земле 20% (мол. долей) кремний уступает то
Кислород
Подобно фтору, кислород образует соединения почти со всеми элементами (кроме гелия, неона и аргона). Степень окисления кислорода в подавляющем большинстве соединений равна –2. Кром
Формулы органических соединений
Молекулярная формула отражает качественный и количественный элементный состав вещества. В молекулярной формуле сначала пишут атомы углерода, затем - атомы водорода, затем -
Номенклатура органических соединений
В настоящее время признана систематическая номенклатура ИЮПАК (IUРАС – Международный союз теоретической и прикладной химии). Среди вариантов
Изомерия органических соединений
Изомерия – существование разных веществ с одинаковой молекулярной формулой. Данное явление обусловлено тем, что одни и те же атомы могут по-разному соединят
И реакционная способность органических соединений
Химические свойства атомов, входящих в молекулы, меняются в зависимости от того, с какими другими атомами они связаны. Наиболее сильно влияют друг на друга непосредственно связанные атомы, однако
Общая характеристика органических реакций
В основу классификации органических реакций могут быть положены различные принципы.
I. Классификация химических реакций по результату химического превращения:
1.
Промышленное производство органических соединений
Возрастающая роль органических соединений в современном мире вызывает потребность в создании промышленного производства, способного производить их в достаточном количестве. Для такого производства
Номенклатура и изомерия
Алканы являются насыщенными, или предельными, углеводородами, поскольку все свободные валентности атомов углерода заняты (полностью «насыщены») атомами водорода. Простейшим пр
Физические свойства
В обычных условиях первые четыре члена гомологического ряда алканов (C1 – С4) – газы. Нормальные алканы от пентана до гептадекана (C5 – С17 ) – жидкости
Способы получения
Основные природные источники алканов – нефть и природный газ. Различные фракции нефти содержат алканы от C5H12 до С30Н62. Природный газ состоит из метан
Химические свойства
В обычных условиях алканы химически инертны. Они устойчивы к действию многих реагентов: не взаимодействуют с концентрированными серной и азотной кислотами, с концентрированными и расплавленными ще
Номенклатура и изомерия
Циклоалканы – это предельные циклические углеводороды. Простейшие представители этого ряда:
Обща
Химические свойства
Похимическим свойствам малые и обычные циклы существенно различаются между собою. Циклопропан и циклобутан склонны к реакциям присоединения, т.е. сходны в этом отношении с алкенами. Циклопентан и
Номенклатура и изомерия
Алкенами называют непредельные углеводороды, молекулы которых содержат одну двойную связь. Первый представитель этого класса – этилен СН2=СН2,
Получение
В природе алкены встречаются редко. Поскольку алкены являются ценным сырьем для промышленного органического синтеза, разработаны многие способы их получения.
1. Основным промышленным исто
Химические свойства
Химические свойства алкенов определяются наличием в их молекулах двойной связи. Электронная плотность π-связи достаточно подвижна и легко вступает в реакции с электрофильными
Применение
Низшие алкены – важные исходные вещества для промышленного органического синтеза. Из этилена получают этиловый спирт, полиэтилен, полистирол. Пропен используют для синтеза полипропилена, фенола,
Номенклатура и изомерия
Алкадиены – непредельные углеводороды, содержащие две двойные связи. Общая формула алкадиенов СnН2n-2.
Если двойные связи разделены в углеродной цеп
Получение
Основной промышленный способ получения диенов – дегидрирование алканов. Бутадиен-1,3 (дивинил) получают из бутана:
Химические свойства
Для алкадиенов характерны обычные реакции электрофилъного присоединения АЕ, свойственные алкенам. Особенность сопряженных диенов состоит в том, что две двойные связи в их
Номенклатура и изомерия
Алкинами называют непредельные углеводороды, молекулы которых содержат одну тройную связь. Общая формула гомологического ряда алкинов СnН2
Физические свойства
Физические свойства алкинов похожи на свойства алканов и алкенов. При обычных условиях (С2 – С4) – газы, (C5 – C16) – жидкости, начиная с С17
Получение
1. Общий способ получения алкинов – отщепление двух молекул галогеноводорода от дигалогеналканов, которые содержат два атома галогена либо у соседних, либо у одного атома углерода, под
Химические свойства
Химические свойства алкинов обусловлены наличием в их молекулах тройной связи. Типичными реакциями для ацетилена и его гомологов являются реакции электрофильного присоединения АE
Применение
На основе ацетилена развились многие отрасли промышленности органического синтеза. Выше уже отмечена возможность получения уксусного альдегида из ацетилена и различных кетонов из гомологов ацетиле
Номенклатура и изомерия
Ароматическими углеводородами (аренами) называют вещества, в молекулах которых содержится одно или несколько бензольных колец – циклических групп атомов углерода с ос
Физические свойства
Первые члены гомологического ряда бензола – бесцветные жидкости со специфическим запахом. Они легче воды и в ней не растворимы. Хорошо растворяются в органических растворителях и сами являются хор
Способы получения
1. Получение из алифатических углеводородов. Для получения бензола и его гомологов в промышленности используют ароматизацию предельных углеводородов, входящих в состав нефти. При про
Химические свойства
Ароматическое ядро, обладающее подвижной системой π-электронов, является удобным объектом для атаки электрофильными реагентами. Этому способствует также пространственное расположение π-
Правила ориентации (замещения) в бензольном кольце
Важнейшим фактором, определяющим химические свойства молекулы, является распределение в ней электронной плотности. Характер распределения зависит от взаимного влияния атомов.
В молекулах
Применение
Ароматические углеводороды – важнейшее сырье для синтеза ценных веществ. Из бензола получают фенол, анилин, стирол, из которых, в свою очередь, получают фенолформальдегидные смолы, красители, полис
Номенклатура и изомерия
Общая формула гомологического ряда предельных одноатомных спиртов – CnH2n+1OH. В зависимости от того, при каком углеродном атоме находится гидроксильная гру
Получение
1. Общий способ получения спиртов, имеющий промышленное значение, – гидратация алкенов. Реакция идет при пропускании алкена с парами воды над фосфорнокислым катализатором (H3PO
Химические свойства
Химические свойства спиртов определяются присутствием в их молекулах группы -ОН.
Связи С–О и О–Н сильно полярны и способны к разрыву. Различают два основных типа реакций спиртов с участие
Реакции с разрывом связи О–Н.
1. Кислотные свойства спиртов выражены очень слабо. Низшие спирты бурно реагируют со щелочными металлами:
Реакции с разрывом связи С–О.
1) Реакции дегидратации протекают при нагревании спиртов с водоотнимающими веществами. При сильном нагревании происходит внутримолекулярная дегидратация с образованием алкенов:
Применение
Спирты главным образом используют в промышленности органического синтеза.
Метиловый спиртСН3ОН – ядовитая жидкость температурой кипения 65°С, легко смешивается
Химические свойства
Для двух- и трехатомных спиртов характерны основные реакции одноатомных спиртов. В реакциях могут участвовать одна или две гидроксильные группы. Взаимное влияние гидроксильных групп проявляется в
Применение
Этиленгликоль применяют для синтеза полимерных материалов и в качестве антифриза. В больших количествах его используют также для получения диоксана, важного (хотя и токсичного) лабораторно
Физические свойства
Фенолы в большинстве своем – кристаллические вещества (мета-крезол – жидкость) при комнатной температуре. Они обладают характерным запахом, довольно плохо растворимы в холодной воде,
Способы получения
1. Получение из галогенбензолов. При нагревании хлорбензола и гидроксида натрия под давлением получают фенолят натрия, при дальнейшей обработке которого кислотой образуется фенол:
Химические свойства
В фенолах p-орбиталь атома кислорода образует с ароматическим кольцом единую π-систему. Вследствие такого взаимодействия электронная плотность у атома кислорода уменьшается, а в бензольном кол
Номенклатура и изомерия
Органические соединения, в молекуле которых имеется карбонильная группа, называют карбонильным
Получение
1. Гидратация алкинов. Из ацетилена получают альдегид, из его гомологов – кетоны:
Из-за
Химические свойства
Химические свойства альдегидов и кетонов определяются тем, что в состав их молекул входит карбонильная группа с полярной двойной связью.
Альдегиды и кетоны – химически активные соединения
Применение
Формальдегид – газ с резким раздражающим запахом. 40% водный раствор формальдегида называется формалином. Формальдегид получают в промышленности в крупных масштабах окислением метана или метанола
Номенклатура и изомерия
Карбоновыми кислотами называют соединения, содержащиекарбоксильную группу
Физические свойства
Насыщенные алифатические монокарбоновые кислоты образуют гомологический ряд, который характеризуется общей формулой CnH2n+1COOH. Низшие члены этого ряда при обычны
Получение
1. Окисление первичных спиртов – общий способ получения карбоновых кислот. В качестве окислителей применяют КМnО4 и К2Сr2O7.
Химические свойства
Карбоновые кислоты – более сильные кислоты, чем спирты, поскольку атом водорода в карбоксильной группе обладает повышенной подвижностью благодаря влиянию группы –СО. В водном растворе карбоновые ки
Применение
Насыщенные кислоты. Муравьиная кислота НСООН. Название связано с тем, что кислота содержится в выделениях муравьев. Широко применяется в фармацевтической и пищевой промышле
Номенклатура и изомерия
Среди функциональных производных карбоновых кислот особое место занимают сложные эфиры – соединения, представляющие карбоновые кислоты, у которых атом водорода в карбоксильной группе заменен
Физические свойства
Сложные эфиры низших карбоновых кислот и спиртов представляют собой летучие, малорастворимые или практически нерастворимые в воде жидкости. Многие из них имеют приятный запах. Так, наприме
Химические свойства
1. Реакция гидролиза или омыления.
Реакция этерификации является обратимой, поэтому в присутствии кислот будет протекать обратная реакция, называемая гидролизом, в результат
Жиры и масла
Среди сложных эфиров особое место занимают природные эфиры – жиры и масла, которые образованы трехатомным спиртом глицерином и высшими жирными кислотами с неразветвленной углеродно
Физические и химические свойства глюкозы
Глюкоза С6Н12О6 представляет собой белые кристаллы, сладкие на вкус, хорошо растворимые в воде. В линейной форме молекулы глюкозы содержат одну аль
Дисахариды
Важнейшие дисахариды – сахароза, мальтоза и лактоза. Все они являются изомерами и имеют формулу С12Н22О11, однако их строение различно.
Молек
Полисахариды
Молекулы полисахаридов можно рассматривать как продукт поликонденсации моносахаридов. Общая формула полисахаридов (С6Н10О5)n. Мы рассмотрим важнейшие пр
Номенклатура и изомерия
Общая формула предельных алифатических аминов CnH2n+3N.
Названия аминов обычно производят, перечисляя углеводородные радикалы (в алфавитном порядке) и доба
Физические свойства
Метиламин, диметиламин и триметиламин – газы, средние члены алифатического ряда – жидкости, высшие – твердые вещества. Между молекулами аминов в жидкой фазе образуются слабые водородные связи, поэ
Получение
1. Основной способ получения аминов – алкилирование аммиака, которое происходит при нагревании алкилгалогенидов с аммиаком:
Химические свойства
1. Благодаря наличию электронной пары на атоме азота, все амины обладают основными свойствами, причем алифатические амины являются более сильными основаниями, чем аммиак. Водные растворы аминов име
Ароматические амины
Анилин (фениламин) C6H5NH2 – родоначальник класса ароматических аминов, в которых аминогруппа непосредственно связана с бензольным кольцом. Эта св
Физические свойства
Анилин – бесцветная маслянистая жидкость, немного тяжелее воды, мало растворима в воде, растворима в этиловом спирте и в бензоле.
Основной способ получения анилина – восстановление нитроб
Химические свойства
1. Анилин – гораздо более слабое основание, чем алифатические амины (Кb = 5,2-10-10). Это объясняется тем, что электронная пара атома азота, которая обусловливает осн
Номенклатура и изомерия
Аминокислоты – это органические бифункциональные соединения, в состав которых входят карбоксильная группа –СООН и аминогруппа –NH2. В зависимости от взаимного расположения обеих функци
Химические свойства
Аминокислоты – это органические амфотерные соединения. Они содержат в составе молекулы две функциональные группы противоположного характера: аминогруппу с основными свойствами и карбоксильную гру
Пептиды
Пептиды можно рассматривать как продукты конденсации двух или более молекул аминокислот. Две молекулы аминокислоты могут реагировать друг с другом с отщеплением молекулы воды и образованием продук
Химические свойства
1. Разрушение вторичной и третичной структуры белка с сохранением первичной структуры называется денатурацией. Она происходит при нагревании, изменении кислотности с
Биологическое значение белков
Биологическое значение белков чрезвычайно велико.
1.Абсолютно все химические реакции в организме протекают в присутствии катализаторов – ферментов. Даже такая простая реакци
Шестичленные гетероциклы
Пиридин C5H5N – простейший шестичленный ароматический гетероцикл с одним атомом азота. Его можно рассматривать как аналог бензола, в котором одна группа СН за
Строение нуклеиновых кислот
Нуклеиновые кислоты – это природные высокомолекулярные соединения (полинуклеотиды), которые играют огромную роль в хранении и передаче наследственной информации в живых организмах. Молекуля
Биологическая роль нуклеиновых кислот
ДНК – главная молекула в живом организме. Она хранит генетическую информацию, которую передает от одного поколения к другому. В молекулах ДНК в закодированном виде записан состав всех белков орган
Цитозин гуанин
Таким образом, информация, содержащаяся в ДНК, как бы перепечатывается в мРНК, а последняя доставляет ее в рибосомы.
2. Транспортная РНК (тРНК) переносит аминокислоты к рибосомам,
Общая характеристика полимеров
Довольно часто общую формулу полимеров можно записать в виде (-Х-)n, где фрагмент -Х- называется элементарное звено, а число n – степень полимериза
Пластмассы
Пластмассами называют материалы на основе полимеров, способные изменять свою форму при нагревании и сохранять новую форму после охлаждения. Благодаря этому свойству пластмассы легко поддаются меха
Волокна
Одна из важных областей применения полимеров – изготовление волокон и тканей.
Рассмотрим два ва
Каучуки
Каучуки – продукты полимеризации диенов и их производных.
Натуральный каучук получают из латекса – сока некоторых тропических растений. Его строение можно установит
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов