Тема Насичені одноатомні спирти .
Мета Сформувати уявлення про оксигеновмісні органічні
сполуки . Дати поняття про спирти та їхню
функціональну групу ; ознайомити учнів з
гомологічним рядом спиртів , видами структурної
ізомерії спиртів , сформувати уміння складати
формули спиртів за їхніми назвами ; вивчити назви
спиртів за міжнародною номенклатурою ; ознайомити
учнів з фізичними властивостями спиртів .
Сформувати поняття про водневий зв’язок і його
вплив на фізичні властивості спиртів . Вивчити вплив
функціональної групи спиртів на їхні хімічні
властивості . Назвати основні способи одержання
спиртів . Поглибити знання про хімічні властивості
органічних сполук на прикладі хімічних
властивостей спиртів . Показати , що функціональна
група спиртів впливає не тільки на фізичні , Але
й на хімічні властивості спиртів . Ознайомити
учнів зі згубним фізіолoгічним впливом спиртів
на організм людини . Розглянути зв’язок між
властивостями спиртів і їхнім застосуванням . На
підставі знань учнів про хімічні властивості
спиртів з’ясувати можливість їх застосування в
народному господарстві .
холодильник з алонжем .
тя й терміни гомологічний ряд , метанол , етанол , ізомерія ,
фізичні властивості , гідрофільна і гідрофобна
частина молекули , водневий зв’язок , хімічні
властивості , застосування спиртів , фізіологічна дія
спиртів .
Тип заняття Заняття вивчення нового матеріалу .
Структура заняття
І. Організаційний етап.........................................................................2 хв
ІІ. Перевірка домашнього завдання...................................................4 хв
ІІІ. Актуалізація опорних знань.......................................................10 хв
ІV. Вивчення нового матеріалу........................................................55 хв
спиртів , поняття про функціональну групу .
насичених одноатомних спиртів .
10.Хімічні властивості спиртів .
11.Застосування спиртів у народному господарстві .
12. Згубний вплив метанолу й етанолу на організм людини .
V. Узагальнення й систематизація знань ........................................4 хв
VI. Домашнє завдання..........................................................................2 хв
VII. Підбиття підсумків заняття.........................................................4 хв
________________________Хід заняття___________________
ІІ. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ
ІІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ УЧНІВ
Бесіда .
сполук ?
IV. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
Розповідь вчителя .
До складу органічних сполук можуть входити не тільки
атоми Карбону й Гідрогену , але й атоми інших елементів
( зокрема , Оксигену ) . Різних органічних оксигеновмісних сполук існує величезна кількість – значно більше ніж вуглеводнів .
Одним з найпоширеніших класів оксигеновмісних органічних сполук є спирти . Саме з цього класу сполук починається вивчення гетероелементних органічних речовин .
СПИРТІВ , ПОНЯТТЯ ПРО ФУНКЦІОНАЛЬНУ ГРУПУ .
Розповідь вчителя .
Найбільш розповсюджений у побуті спирт – етанол – має
формулу С2Н6О .
Завдання .
Зобразіть можливі структурні формули , що відповідають
цьому складу .
Н Н Н Н
Н – С – О – С – Н Н – С – С – О – Н
Н Н Н Н
Розповідь вчителя .
Із запропонованих вами структурних формул необхідно
вибрати істинну формулу етилового спирту . Щоб зробити правильний вибір , необхідно проаналізувати властивості , які виявляються атомом Гідрогену гідроксильної групи й атомом Гідрогену , зв’язаними з атомами Карбону .
Для того щоб дійти правильного висновку , можна перевірити відношення спирту до натрію .
Демонстрація “Взаємодія спирту з натрієм”
У хімічну склянку наливають невелику кількість етилового
спирту , в який поміщають невеликий шматочок металічного натрію Склянку зверху накривають лійкою , а не носик лійки одягають пробірку . У ній збирається водень , який виділяється в ході реакції , що можна довести , якщо його підпалити .
Бесіда .
Розповідь вчителя .
Для того щоб відповісти на останнє запитання , необхідно
виміряти об’єм водню , що виділяється .
Завдання .
Розрахуйте , яка кількість речовини водню виділяється з
1 моль спирту , якщо з 0,05 моль виділяється 0,57 л водню .
Розповідь вчителя .
З 1 моль спирту виділяється 0,5 моль водню , тобто з однієї
молекули один атом Гідрогену . При цьому в кожній молекулі спирту залишилося ще по п’ять атомів Гідрогену . Якби усі вони виділилися , то вийшов би більший об’єм газу . На підставі цих даних можна зробити висновок , що із запропонованих структурних формул справедливою є :
Н Н
Н – С – С – О – Н
Н Н
Завдання .
Спираючись на структурну формулу , напишіть електронну
формулу етилового спирту :
Н Н
Н С С О Н
Н Н
Бесіда .
Яка причина особливої поведінки атома Гідрогену
гідроксильної групи ?
Розповідь вчителя .
Внаслідок поляризації зв’язків найбільш рухливим атомом
Гідрогену є атом , зв’язаний з атомом Оксигену . Більшість хімічних і фізичних властивостей спиртів визначається наявністю атома Оксигену і зв’язаного з ним атома Гідрогену .
Здатність атома Гідрогену гідроксильної групи заміщатися на атом Натрію зумовлена впливом на нього атома Оксигену . Сутність цього впливу полягає у зсуві електронної густини від атома Гідрогену до атома Оксигену за рахунок різниці в електронегативності і , як наслідок , поляризації зв’язку О – Н :
СН3 – СН2 - О – Н
На відміну від вивчених раніше вуглеводнів , у спиртів з являється група атомів , що визначає їхні властивості . Таку групу в хімії називають функціональною . Для спиртів функціональною є ОН – група .
Розповідь вчителя .
Наводяться одна – дві структурні формули спиртів , далі
їхній склад розглядається за табл . 1 підручника [ 2 , с. 10 ] . Відзначається наявність гідроксильної групи у всіх спиртах . Студенти перевіряють чи дотримується в даному ряді гомологічна різниця складу , і виводять загальну формулу Сn Н2n+1 ОН або
R – ОН . Перша з цих формул показує , що дані спирти можуть вважатися похідними вуглеводнів , у молекулах яких один атом Гідрогену замінений гідроксильною групою .
Розповідь вчителя .
Для спиртів характерна ізомерія карбонового скелета , як у
вуглеводнів . Крім цього , у спиртів з’являється ще два типи ізо –
мерії – положення функціональної групи і міжгрупова .
За міжгруповою ізомерією ви ознайомилися при визначенні структурної формули спиртів . Загальну формулу Сn Н2n+2 О можуть мати два класи сполук – спирти та етери .
Н Н Н Н
Н С О С Н Н С С О Н
Н Н Н Н
диметиловий етер етиловий спирт
Завдання .
Складіть усі можливі структурні формули спиртів зі складом С3 Н7 ОН , С4 Н9 ОН .
Розповідь вчителя.
Орієнтуючись на записані вами формули , можна зробити висновок , що гідроксильна група може приєднатися до будь – якого атома Карбону , крім четвертинного .
На підставі положення гідроксильної групи можна ввести ще один тип класифікації спиртів – за положенням гідроксильної групи : первинні , вторинні й третинні . Крім того , спирти можна також класифікувати за кількістю гідроксильних груп у складі їхньої молекули . Якщо ОН – група одна , то такі спирти називають одноатомними , якщо дві – двохатомні , три – триатомні і т . д .
Розповідь викладача .
За міжнародною номенклатурою ІUРАК спирти мають
загальну назву – алканоли або алкоголі . Назви конкретних спиртів складаються за уже вивченими вами правилами , але з невеликими доповненнями .
Доповнення до основних правил складання назви
органічних сполук :
пропанол – 2 , гексанол – 3 і т . д . ) .
( 2 – метилпропанол – 1 , 3 – метилбутанол – 1 і т . п . ) . Таким
чином , тут зберігається той самий принцип , що й у
ненасичених сполуках .
Робота з таблицею .
За таблицею простежити закономірне ( без відхилень )
зростання температур кипіння .
Фізичні властивості спиртів
Назва |
Формула |
Мr |
р , г/мл |
t , С |
t , С |
Розчинність у воді |
Метанол |
СН3 ОН |
32 |
0,79 |
-97,5 |
64,5 |
Необмежено |
Етанол |
С2 Н5 ОН |
46 |
0,79 |
-114,5 |
78,3 |
Необмежено |
н – Пропанол |
С3 Н7 ОН |
60 |
0,80 |
-126,2 |
97,2 |
Необмежено |
н - Бутанол |
С4 Н9 ОН |
74 |
0,81 |
-89,5 |
117,1 |
Погано |
н - Пентанол |
С5 Н11 ОН |
88 |
0,81 |
-78,9 |
138,1 |
Погано |
н - Гексанол |
С6 Н13 ОН |
102 |
0,81 |
-46,1 |
157,5 |
Дуже погано |
н - Гептанол |
С7 Н15 ОН |
117 |
0,81 |
-30,6 |
176,4 |
Не розчиняється |
н - Октанол |
С8 Н17 ОН |
130 |
0,82 |
-15 |
195,3 |
Не розчиняється |
Розповідь вчителя .
Тверді спирти не мають запаху , натомість рідкі мають специфічні запахи . Однак метанол і етанол за запахом дуже схожі й відрізнити їх украй складно . У гомологічному ряду спиртів немає газоподібних речовин , на відміну від насичених і ненасичених вуглеводнів . Перші члени гомологічного ряду – це рідини , а вищі спирти ( від С ) – тверді речовини . У гомологічному ряду нормальних спиртів зі збільшенням молекулярної маси збільшуються температури плавлення й кипіння . Густина спиртів практично не змінюється . Розчинність у воді при цьому погіршується , хоча перші три члени гомологічного ряду змішуються з водою необмежено .
Демонстрація „Розчинність спиртів” .
У циліндрі або демонстраційні пробірки з 50 мл
підфарбованої води додають по 10 мл наявних у лабораторії спиртів Енергійно струшують вміст циліндрів і додають рідинам відстоятися перші гомологи розчинилися у воді повністю , бутиловий спирт – частково , аміловий та інші спирти не розчиняються .
Слово вчителя .
Зі зростанням молекулярної маси ( вуглеводневого радикала в молекулі ) розчинність спиртів знижується .
Бесіда .
Розповідь вчителя .
Молекули води й спиртів асоційовані , між ними існує додатковий зв’язок – водневий . Його сутність можна розглянути на прикладі води або спирту .
Гідроксильний атом Гідрогену внаслідок зсуву електронної густини до атома Оксигену має частковий позитивний заряд . Атом Оксигену через зсув до нього електронної густини зв’язків О – Н має негативний заряд :
Н Н
Н С С О Н
Н Н
Між атомами Гідрогену й Оксигену різних молекул спирту встановлюється електростатична взаємодія . При утворенні водневого зв’язку , крім електростатичного механізму , наявний і донорно – акцепторний. Між молекулами встановлюється зв’язок через атом Гідрогену – водневий . У формулах його звичайно позначають трьома крапками :
H H H H
O O CH3 O O O CH3
H H H CH2 H H CH2
O
Водневий зв’язок не повинен ставитися в один ряд зі звичайними видами хімічного зв’язку – ковалентним та іонним . Це особливий вид зв’язку . Його довжина більша за звичайний зв язок О – Н , а міцність значно менша .
Утворенням водневих зв’язків з молекулами води пояснюється розчинність спиртів . Молекули спиртів складаються ніби з двох частин – розчинної у воді ( гідрофільної ) , що містить гідроксильну групу , і нерозчинної ( гідрофобної ) , що складається з вуглеводневого радикала . Якщо вуглеводневий радикал невеликий , то водневі зв’язки гідроксильної групи з молекулами води здатні утримати молекулу спирту в розчині . Якщо ж молекула спирту має довгий вуглеводневий ланцюг , що перешкоджає розчиненню , то гідроксильна група вже не в змозі здійснити розчинення речовини .
Колективна робота .
Викладач пояснює студентам методи одержання спиртів ,
записуючи основні принципи у вигляді схеми :
Н2 С = СН2 + Н – О – Н
СН3 – СН2 – СІ + К – О – Н ------ ---- СН3 – СН2 – ОН
(водний розчин) - КСІ
О
СН3 – С + 2Н
Студенти переписують схему в зошити .
Ще один спосіб одержання спиртів – спиртове бродіння вуглеводів під впливом ферменту зимази спиртових дріжджів :
С6 Н12 О6 --- 2С2 Н5 ОН + 2СО2
Цю властивість можна обговорити на основі експерименту .
Демонстрація „Горіння спиртів з різною довжиною вуглеводневого радикала” .
У порцелянових чашках або тиглях підпалюють невеликі
кількості спиртів . Студенти повинні відзначити , що світність полум я зі збільшенням молекулярної маси й відносного вмісту Карбону зростає , вищі спирти горять полум’ям , що коптить .
Бесіда .
Чому змінюється характер горіння спиртів ?
Розповідь вчителя.
Одночасно можуть відбуватися реакції згоряння однієї речовини з виділенням різних продуктів ( СО і С ) , чим пояснюється яскраве полум’я , що коптить .
Повне згоряння ( достатня кількість кисню ) :
С2 Н5 ОН + 3О2 --- 2СО2 + 3Н2 О
Неповне згоряння з виділенням чадного газу ( недостатність кисню ) :
С4 Н9ОН + 4О2 --- 4СО + 5Н2 О
Неповне згоряння з виділенням сажі ( недостатність
кисню ) :
С6 Н13 ОН + 3О2 --- 6С + 7Н2 О
2. Взаємодія спиртів з лужними металами .
Слово вчителя .
Більшість хімічних властивостей спиртів визначається наявністю в їхній молекулі функціональної ОН – групи , отже , далі мова йтиме саме про ті реакції , в яких бере участь гідроксильна група спиртів . Спирти реагують з лужними металами з утворенням алкоголятів і водню .
Демонстрація „Взаємодія спирту з натрієм . Гідроліз натрій етилату” .
У суху пробірку поміщають невеликий шматочок металічного натрію ( розміром з горошину ) , очищеного і просушеного фільтрувальним папером , і доливають туди 3 мл спирту . До пробірки приєднують трубку з відтягнутим кінцем і підпалюють водень , що виділяється . Коли реакція закінчиться , білу густу масу виливають в порцелянову чашку і випарюють її на водяній бані до моменту одержання білого порошку – натрій етилату :
2С2 Н5 ОН + 2Nа --- 2С2 Н5 ОNа + Н2
Зі зростанням відносної молекулярної маси спиртів швидкість реакції зменшується . Експериментально це можна довести взаємодією різних спиртів з натрієм .
Випарювання розчину в чашці свідчить про те , що натрій етилат – тверда речовина . Спостереження реакції розкладання натрій етилату під дією води буде потрібне далі для з’ясування відношення спирту до лугу . З цією метою до натрій етилату додають декілька крапель води і краплю розчину фенолфталеїну . При гідролізі натрій етилату утворюється натрій гідроксид , який можна визначити за зміною кольору індикатора . На підставі досліду складають рівняння реакції :
С2 Н5 ОNа + Н2 О = С2 Н5 ОН + NаОН
Розповідь вчителя .
Між натрій етилатом і водою встановлюється хімічна рівновага , яка дуже зміщенна вправо , що і визначається за допомогою фенолфталеїну .
Реакція з натрієм дає привід зарахувати спирт до класу кислот . Спирт не проводить електричного струму , не забарвлює лакмусу в червоний колір , практично не взаємодіє з водними розчинами лугів , його дисоціація виражена значно слабше , ніж у воді . Тому спирт не відносять до кислот .
Взаємодія спирту з лугом являє собою оборотну реакцію :
С2 Н5 ОН + NаОН = С2 Н5 ОNа + Н2 О
Хімічна рівновага тут значно зміщена вліво , в бік розкладання алкоголяту . Щоб процес був спрямований на утворення алкоголяту , треба взяти безводні речовини й видаляти воду , яка утворюється . Але така реакція вже не може бути віднесена до характерної для кислот взаємодії з лугами . Необхідно відзначити , що спирти не реагують з лугами .
3.Взаємодія спиртів з галогеноводнями .
Розповідь вчителя .
На відміну від попередньої хімічної властивості , при взаємодії спиртів з галогенводнями в процесі бере участь ОН – група повністю :
С2 Н5 ОН + ННаІ --- С2 Н5 НаІ + Н2О
Демонстрація „Одержання брометану”
Бромоводень , необхідний для реакції взаємодії спиртів з
галогеноводнями , утворюється в реакційній колбі при взаємодії броміду лужного металу і сульфатної кислоти .
Процес одержання брометану оборотний :
КВr + Н2 SО4 = КНSО4 + НВr
С2Н5ОН + НВr = С2Н5Вr + Н2О
Щоб зсунути рівновагу в бік утворення брометану , його
видаляють з реакційного середовища . Тут враховується , що брометан – летка , важка ( густина 1,46 г/мл ) рідина , яка погано розчиняється у воді і легко закипає ( tкип 38 С ) .
Для проведення досліду необхідно зібрати прилад , що складається з колби Вюрца , до якої приєднаний прямий холодильник . До вертикального горла колби приєднується термометр
У круглодонну колбу наливають 8 – 10 мл концентрованої сульфатної кислоти і і при помішуванні й охолодженні додають невеликими порціями такий же об’єм спирту ( обережно , по стінці колби ) . Після охолодження до розчину тим же способом – порціями ( по 0,5 мл ) – додають 3 мл дистильованої води ( вона зменшує втрати бромоводню ) і 7,5 – 8 г калій броміду . У колбу необхідно помістити кілька скляних капілярів для рівномірного кипіння . Алонж закурюють у приймач – конічну колбу з невеликою кілбкістю холодної води й шматочками льоду ( на глибину 1 см ) .
Потім колбу необхідно нагріти через азбестову сітку . Суміш повинна кипіти спокійно . При нагріванні відганяється брометан . Про закінчення реакції судять за припиненням надходження крапель до приймача . Після цього відокремлюють приймач ( щоб уникнути засмоктування рідини в колбу ) і припиняють нагрівання . Щоб відтінити брометан , необхідно долити до приймача розчин фуксину або індиго , які забарвлять воду . Одержаний продукт реакції , що осів на дно приймача , відокремити ділильною лійкою .
Примітка : Брометан після занятть можна перегнати і зібрати фракцію при 35 – 40 С . Цю речовину зберігають у прохолодному місці , у добре закритій склянці .
Розповідь вчителя .
Процес дегідратації може відбуватися двома різними шляхами :
за участі однієї молекули спирту і двох молекул спирту .
а) Внутрішньомолекулярна дегідратація .
Щоб студенти змогли самі припустити , що відбувається зі спиртами під час дегідратації , необхідно записати на дошці структурну формулу спирту в такому вигляді :
Н Н
Н С С Н
Н ОН
Під дією водовіднімаючого засобу ( найчастіше для цього застосовується концентрована сульфатна кислота ) від молекули спирту відщеплюється молекула води : гідроксильна група й атом Гідрогену від сусіднього атома Карбону . При цьому відсутні валентності двох сусідніх атомів Карбону насичуються за рахунок утворення додаткового зв’язку : у процесі внутрішньомолекулярної дегідратації спиртів утворюються ненасичені вуглеводні .
При складанні рівнянь внутрішньомолекулярної дегідратації необхідно враховувати , що поряд з гідроксильною групою відщеплюється атом Гідрогену саме сусіднього атома Карбону . Рівняння реакції має такий вигляд :
Н Н Н2 SО4 Н Н
Н С С Н ------ Н С С Н + Н2О
Н ОН
Реакція дегідратації є оборотною реакцією . Здійснюючи її в зворотному напрямку , тобто приєднуючи воду до ненасичених вуглеводнів , одержують спирти .
б) Міжмолекулярна дегідратація .
При надлишку етанолу і слабкому нагріванні реакція дегідратації може протікати за участі двох молекул – міжмолекулірна дегідратація . При цьому утворюються етери :
Н Н Н Н Н Н Н Н
Н С С ОН + НО С С Н -------- Н С С О С С Н + Н2О
Н Н Н Н Н Н Н Н
діетиловий етер
Завдання .
Складіть рівняння реакцій , що відбуватимуться при молекулярній дегідратації суміші метилового й етилового спиртів
Слово вчителя.
При величезній кількості молекул спиртів у реакційній посудині будуть зіштовхуватися і реагувати не тільки молекули різних спиртів , але й однакові молекули . Тому поряд з метилетиловим етером тут утворюються диметиловий і діетиловий етери .
Розповідь вчителя .
Спирти використовуються як органічні розчинники , моторне
паливо ( добавка метилового й етилового спиртів сприяє повноті згоряння й усуває забруднення атмосфери ) .
Їх застосовують також для виробництва бутадієну , з якого
згодом виготовляють синтетичний каучук .
Необхідно відзначити , що зі спиртів одержують низку фармацевтичних препаратів ( медичний етер , хлоретан ) , оцтову кислоту і фруктові есенції ( естери ) .
Метиловий спирт використовують для одержання формальдегіду , необхідного для виробництва пластмас і фенолформальдегідних смол та деяких етерів .
Бесіда .
Що ви знаєте про фізіологічний вплив етилового спирту як
наркотику на організм , згубну пристрасть до нього ?
Колективна робота .
Студенти зачитують короткі повідомлення про фізіологічний вплив спиртів на організм .
Розповідь вчителя .
Метанол і етанол – два набільш розповсюджених спирти . Вони практично не відрізняються за запахом , тому досить часто трапляються випадки вживання метанолу . На відміну від етанолу метанол є сильнішою отрутою , і навіть невеликі його кількості призводять до сліпоти ( ушкодження очного нерва ) і смертельних наслідків . Етанол є антидотом ( протиотрутою ) для метанолу . При отруєнні метанолом , крім промивання шлунка , необхідно прийняти етанол .
Непомірне вживання алкогольних напоїв призводить до виникнення алкоголізму – фізичної та психологічної залежності людини від винного спирту ( етанолу ) . За своїм хімічним механізмом алкоголізм являє собою окремий випадок наркотичної залежності , тобто порушення тих чи інших ланок обміну речовин У малих дозах етанол постійно присутній в організмі , але в цьому немає нічого страшного , тому що ферментативні системи підтримують рівновагу між етанолом і продуктом його окиснення – сильною отрутою ацетальдегідом СН3СОН , що знешкоджується печінкою . Уживання великої кількості алкоголю призводить до того що в організмі утворюється надлишок ацетальдегіду . Таке навантаження на печінку дуже часто служить причиною серйозних захворювань .
V. УЗАГАЛЬНЕННЯ Й СИСТЕМАТИЗАЦІЯ ЗНАНЬ
учнів
Завдання .
СН4О , С3Н8О , С4Н10О . Виберіть з них формули спиртів , укажіть функціональну групу .
СН3
СН3 – СН2 – СН – СН – ОН СН3 – СН – СН2 – СН2 – ОН
СН2 СН3
СН3
СН3
СН3 – СН – СН – СН2 – ОН
СН3
а) з йодометану ;
б) йодетану ;
в) 1 – бромпропану .
8) У промисловості метанол одержують взаємодією карбон (ІІ)
оксиду з воднем у присутності каталізатора під високим
тиском з надлишком проти розрахованої за рівнянням
реакції кількості водню . Склавши рівняння реакції , укажіть
причини , з яких реакція проводиться за таких умов .
СnН2n+1НаІ + НОН --- СnН2n+1ОН + НнаІ
до розчину іноді додають аргентум оксид . З якою метою це
робиться ?
VI. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ
[ 2 , 1 с . 11 – 13 ]
VII. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ ЗАНЯТТЯ