Storia
Tipi di legami in chimica organica. Legami chimici nei composti organici Le principali disposizioni della teoria di A. M. Butlerov

Tipi di legami in chimica organica. Legami chimici nei composti organici Le principali disposizioni della teoria di A. M. Butlerov

1. Struttura elettronica dell'atomo di carbonio;

2. Ibridazione di orbitali atomici;

3. La natura del legame chimico;

4. Tipi di legame chimico.

Quando si forma un legame chimico, l'energia viene rilasciata, quindi la comparsa di due nuove possibilità di valenza porta al rilascio di energia aggiuntiva (1053,4 kJ/mol), che supera l'energia spesa per la distruzione degli elettroni 2s (401 kJ/mol).

Orbitali di varie forme (s, p) si mescolano durante la formazione del legame, dando nuovi orbitali ibridati equivalenti (teoria dell'ibridazione, L. Pauling, D. Slater, 1928-1931). Il concetto di ibridazione si applica solo alle molecole, non agli atomi, e solo gli orbitali entrano nell'ibridazione, non gli elettroni su di essi.

A differenza degli orbitali s e p non ibridati, l'orbitale ibrido è polare (la densità elettronica è spostata) ed è in grado di formare legami più forti.

Stati di valenza dell'atomo di carbonio

Lancia. comp.	interagire orbitali	Spazio pagina	Tipo di comunicazione	Lancia. angolo
		tetraedrico

		lineare

Con un cambiamento nel tipo di ibridazione di un atomo di carbonio, cambiano anche le sue proprietà. Nel passaggio da sp 3 a sp-, la frazione dell'orbitale s nella composizione della nuvola ibridata aumenta, il che comporta un cambiamento nella sua forma. I confini della nuvola di elettroni sono più vicini al nucleo nel caso di sp 2 e sp-orbitali, rispetto alla nuvola sp 3. Ciò si riflette in un aumento dell'elettronegatività dell'atomo di carbonio nella serie: sp 3< sp 2 < sp. В связи с этим, уменьшается ковалентный радиус, увеличивается полярность связи.

Tipi di legame chimico

Legame ionico

Si verifica nel caso del rilascio completo di elettroni da parte di alcuni atomi e della loro acquisizione da parte di altri. In questo caso, gli atomi si trasformano in ioni.

legame covalente

Formato dalla condivisione di elettroni. Il legame degli atomi in una molecola è effettuato da una coppia di elettroni appartenente contemporaneamente a due atomi. La socializzazione degli elettroni è possibile in due modi:

1) colligazione (meccanismo di scambio);

2) coordinamento (meccanismo donatore-accettore).

Esistono due tipi di legami covalenti: legami σ (sigma) e π (pi).

Un legame σ è un singolo legame covalente formato quando gli orbitali atomici si sovrappongono lungo una linea retta (asse) che collega i nuclei di due atomi legati con un massimo di sovrapposizione su questa linea retta.

Un legame π è un legame formato dalla sovrapposizione laterale di non ibridati p z-orbitali atomici con la massima sovrapposizione su entrambi i lati della retta che collega i nuclei degli atomi.

Caratteristiche quantitative del legame covalente

1. L'energia di legame è l'energia rilasciata durante la formazione di un legame o necessaria per romperlo.

2. La lunghezza del legame è la distanza tra i centri degli atomi legati.

3. Polarità di legame: distribuzione non uniforme della densità elettronica.

4. Polarizzabilità del legame: lo spostamento degli elettroni di legame sotto l'influenza di un campo elettrico esterno, inclusa un'altra particella che reagisce.

Interazioni intermolecolari

Esiste una relazione genetica tra diverse classi di sostanze organiche, che consente di sintetizzare i composti desiderati in base allo schema di trasformazioni scelto. A loro volta, le sostanze organiche più semplici possono essere ottenute da sostanze inorganiche. Ad esempio, considera l'implementazione pratica delle reazioni secondo il seguente schema:

CH3CH2OH

CHCO

acido acetico acido aminoacetico.

1) Dal carbonio (grafite) si ottiene il metano per sintesi diretta:

C+2H2		CH4,

o in due fasi - tramite carburo di alluminio:

3C + 4Al t Al4 C3

Al4 C3 + 12H2 O CH4 + Al(OH)3 .

2) L'etilene può essere ottenuto dal metano in vari modi in più stadi, ad esempio, la sintesi di Wurtz può essere eseguita seguita dalla deidrogenazione dell'etano:

2CH3 Br + 2Na

CH3 + 2NaBr

oppure effettuare il cracking termico del metano e la parziale idrogenazione dell'acetilene risultante:

2CH4	1500°C	CH + 3H2

CHCH + H2 Ni CH2 CH2 .

3) L'alcol etilico si ottiene per idratazione dell'etilene in presenza di un acido inorganico:

CH2 CH2 + H2 O H + , t CH3 CH2 OH.

4) L'aldeide acetica (etanale) può essere ottenuta per deidrogenazione dell'etanolo su un catalizzatore di rame, o per ossidazione dell'alcol con ossido di rame (II):

	200°C	O+H



CH3CH2OH + CuO		CH3 C	Cu + H2O

5) L'aldeide acetica si ossida facilmente ad acido acetico, ad esempio, mediante la reazione "specchio d'argento", o per interazione con una soluzione acidificata di KMnO4 o K2 Cr2 O7 quando riscaldata. Schematicamente, questo può essere mostrato dalla seguente equazione (prova a scrivere equazioni di reazione complete):

CHCO

6) La sintesi dell'acido aminoacetico avviene attraverso uno stadio intermedio per la produzione di acido cloroacetico:

CH3 CO OH + Cl2 P (rosso) ClCH2 CO OH + HCl

ClCH2 C	2NH3	CH2 C	NH4Cl

Si noti che i derivati alogenati dei composti organici, per la loro elevata reattività, sono spesso utilizzati nella sintesi organica come sostanze di partenza e intermedie.

La maggior parte dei composti organici contiene solo pochi elementi di base: carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno, zolfo e molto meno spesso altri elementi. Pertanto, l'intera varietà dei composti organici è determinata, da un lato, dalla loro composizione qualitativa e quantitativa e, dall'altro, dall'ordine e dalla natura dei legami tra gli atomi.

1.1 Elettronegatività degli elementi

L'elettronegatività di un atomo è la sua capacità di attrarre elementi. I valori di elettronegatività non hanno il significato di costanti, ma mostrano solo la capacità relativa degli atomi di attrarre elettroni più forti o più deboli quando si formano con altri atomi.

Gli atomi situati nella serie di elettronegatività prima del carbonio e con un valore di elettronegatività inferiore a 2,5 aumentano la densità elettronica sull'atomo di carbonio quando formano un legame con esso. Al contrario, gli atomi il cui valore di elettronegatività supera 2,5 abbassano la densità elettronica sull'atomo di carbonio quando si forma un legame.

1.2 Legame ionico

La configurazione elettronica per qualsiasi atomo può essere formata in due modi diversi. Uno di questi è il trasferimento di elettroni: gli atomi di un elemento donano elettroni, che vengono trasferiti agli atomi di un altro elemento. In questo caso, un cosiddetto legame ionico (elettrovalente, eteropolare).:

Un atomo che dona elettroni diventa uno ione positivo catione); un atomo che ha accettato un elettrone in uno ione negativo ( anione).

Le caratteristiche distintive dei composti ionici sono le reazioni istantanee, la dissociazione e la solvatazione degli ioni in soluzioni acquose, gli alti punti di fusione e di ebollizione, la solubilità nei solventi polari, la conduttività elettrica delle soluzioni e le fusioni.

Un legame eteropolare si verifica tra atomi che sono molto diversi nell'elettronegatività.

1.3 Legame covalente

Nell'interazione di atomi che sono uguali o vicini nell'elettronegatività, non si verifica il trasferimento di elettroni. La formazione di una configurazione elettronica per tali atomi avviene come risultato della generalizzazione di due, quattro o sei elettroni da parte di atomi interagenti. Ciascuna delle coppie generalizzate di elettroni ne forma una legame covalente (omeopolare).:

I parametri fisici più importanti di un legame covalente sono quelli che ne caratterizzano la simmetria, le dimensioni, le proprietà elettriche e termochimiche.

Lunghezza del collegamento- questa è la distanza di equilibrio tra i centri dei nuclei e dipende da quali altri atomi sono collegati. Quindi, la lunghezza del legame CC, a seconda dell'ambiente, varia tra 0,154 e 0,14 nm.

Angoli di valenza sono gli angoli tra le linee che collegano gli atomi legati. Conoscere le lunghezze di legame e gli angoli di legame è necessario per costruire un modello spaziale corretto, per comprendere la distribuzione della densità elettronica e viene utilizzato nei calcoli di chimica quantistica.

Energia di rottura del legame chimicoè l'energia spesa per rompere questo legame o rilasciata durante la sua formazione per mole di particelle. Nel caso di molecole contenenti due o più legami identici, si distingue tra l'energia di rottura di uno di questi legami o l'energia di rottura media di questi legami. Maggiore è l'energia di un legame chimico, più forte è il legame. Un legame è considerato forte o forte se la sua energia supera 500 kJ/mol, debole se la sua energia è inferiore a 100 kJ/mol. Se l'interazione degli atomi rilascia energia inferiore a 15 kJ / mol, si ritiene che non si formi un legame chimico, ma si osserva un'interazione intermolecolare. La forza del legame di solito diminuisce con l'aumentare della lunghezza del legame.

Polarità dei legami chimici- una caratteristica di un legame chimico, che mostra un cambiamento nella distribuzione della densità elettronica nello spazio attorno ai nuclei rispetto alla distribuzione della densità elettronica negli atomi neutri che formano questo legame. Conoscere la polarità del legame è necessario per giudicare la distribuzione della densità elettronica nella molecola e, quindi, la natura della sua reattività.

Polarizzabilità della comunicazioneè espresso nello spostamento degli elettroni di legame sotto l'influenza di un campo elettrico esterno, inclusa un'altra particella che reagisce. La polarizzabilità è determinata dalla mobilità degli elettroni. Gli elettroni sono più mobili quanto più sono lontani dai nuclei.

1.4 Rompere i legami

La rottura di un legame covalente tra due atomi può avvenire in diversi modi:

quando un ogni atomo è separato da un elettrone, che porta alla formazione di particelle dette radicali e sono altamente reattive per la presenza di un elettrone spaiato; questo divario è chiamato scissione omolitica connessioni. Nei casi b e in un atomo può contenere entrambi gli elettroni, lasciando l'altro atomo senza elettroni, risultando rispettivamente in ioni negativi e positivi. Se gli atomi R e X non sono identici, la scissione può procedere lungo uno di questi percorsi, a seconda di quale atomo - R o X - contiene una coppia di elettroni. Tali pause sono chiamate scissione eterolitica e portare alla formazione di una coppia di ioni.

Tipi di isomeria nei composti organici

L'isomeria è un fenomeno dell'esistenza di isomeri Un isomero è una cosa che ha la stessa composizione di atomi, ma diversa nella struttura.

MA) Isomero strutturale 1) Isomeria dello scheletro di carbonio.

Distinguersi nella disposizione reciproca di C.

2) Isomeria secondo la posizione del legame multiplo

(Doppio).

3) Dalla posizione del gruppo funzionale Differenze nella posizione del gruppo funzionale rispetto allo scheletro di carbonio.

A) isomero spaziale-I

Associato alla diversa posizione di atomi o gruppi di atomi rispetto al doppio legame (cis-(bagno) e trans-isomeri(poltrona), specchio isoieria)

Limitare gli idrocarburi, le loro proprietà chimiche.

Gli alcani (paraffine) sono idrocarburi saturi (limitanti) a catena aperta. Hanno la formula generale СnН2n + 2. Negli alcani, gli atomi di carbonio sono collegati tra loro solo da legami semplici (singoli) e le valenze di carbonio rimanenti sono saturate con atomi di idrogeno. Il suffisso caratteristico per gli idrocarburi saturi è an.,

CH4 - metano; C2H6 - etano; С3Н8 - propano

С4Н10 - butano (2 isomeri)

С5Н12 - pentano (3 isomeri)

С6Н14 - esano, С7Н16 - eptano

Proprietà chimiche:

1) Sostituzione: CH4+Cl2→CH3Cl+HCl (cloruro di metile)

CH3Cl+HCl→CH2Cl2+HCl (cloruro di metilene) CH2Cl2+Cl2→CHCl3+HCl (cloroformio)

3) Nitrazione: caratteristica di avere un atomo di carbonio secondario o terziario.

Distretto KONOVALOV

4) A una temperatura di 100-500ºС e accesso all'ossigeno, si formano acidi grassi e a una temperatura di 500-600ºС si osserva un processo di cracking

R-esima combustione CH4 + 2O2 → CO2 + H20 (completo), 2CH4 + O2à2CO + 4H2 (incompleto)

Ossidazione catalitica di 2CH3-CH2-CH2-CH3 + 5O2 → 4CH3COOH (acido acetico),

Reazione di pizzicamento: (cracking)

Isomerizzazione

Ottenere alcani.

Ottenere metano

nell'industria:

1. Frazionamento del gas naturale e distillazione del petrolio.

2. Sintesi di elementi ad alta temperatura (arco voltaico),

C + 2H2 →CH4

Metodi chimici di ottenimento: 1) Da sali di acidi organici. Fusione di acetato di sodio con alcali: CH3COONa + NaOH →CH4 + Na2CO3

2) Sintesi di Wurtz: CH3Cl+2Na+ClCH2-CH3→2NaCl+C3H8

3) Da composti organici di magnesio: CH3Br+Mg→CH3MgBr
CH3MgBr+H2O→CH4+Mg(OH)Br

4) Sintesi Berthelot: C2H5I+HI→C2H6+I2

5) Dagli alcheni

6) Recupero di alcani alogenati. CH3Cl+H2→(p,pt)→CH4+HCl

Regole di orientamento

1. I sostituenti presenti nel nucleo benzenico indirizzano il gruppo appena entrato in determinate posizioni, cioè avere un effetto orientante.

2. Secondo la loro azione guida, tutti i sostituenti sono divisi in due gruppi: orientatori del primo tipo e orientatori del secondo tipo.
Orientanti del 1° tipo (coppia orto-orientanti) indirizzano la successiva sostituzione principalmente in orto- e coppia-disposizioni.
Questi includono donatore di elettroni gruppi (tra parentesi sono indicati gli effetti elettronici dei gruppi):

R( +I); -Oh (+M,-I); -O (+M,-I); -NH2 (+M,-I); -NR 2 (+M,-I)
L'effetto +M in questi gruppi è più forte dell'effetto -I.

Gli orientanti del 1° tipo aumentano la densità elettronica nell'anello benzenico, specialmente sugli atomi di carbonio orto- e coppia-posizioni, che favoriscono l'interazione di questi atomi con i reagenti elettrofili.
Esempio:

Gli orientanti del 1° tipo, aumentando la densità elettronica nell'anello benzenico, ne aumentano l'attività nelle reazioni di sostituzione elettrofila rispetto al benzene non sostituito.

Un posto speciale tra gli orientali del 1° tipo è occupato dagli alogeni, che esibiscono ritiro di elettroni proprietà:- F (+M<–I ), -cl (+M<–I ), -fr (+M<–I ).
Essendo coppia orto-orientanti, rallentano la sostituzione elettrofila. La ragione è forte -IO-l'effetto degli atomi di alogeno elettronegativi, che abbassa la densità elettronica nell'anello.

Orientatori del 2° tipo ( meta-orientanti) diretta successiva sostituzione prevalentemente a meta-posizione.
Questi includono ritiro di elettroni gruppi:

-NO 2 (-M, -I); -COOH (-M, -I); -CH=O (-M, -I); -SO 3 H (-IO); -NH3+ (-IO); -CCl 3 (-IO).

Gli orientanti del 2° tipo riducono la densità elettronica nell'anello benzenico, specialmente in orto- e coppia-disposizioni. Pertanto, l'elettrofilo attacca gli atomi di carbonio non in queste posizioni, ma in meta-posizione, dove la densità elettronica è leggermente più alta.
Esempio:

Tutti gli orientanti del 2° tipo, riducendo la densità elettronica complessiva nell'anello benzenico, ne riducono l'attività nelle reazioni di sostituzione elettrofila.

Pertanto, la facilità di sostituzione elettrofila per i composti (dati come esempi) diminuisce nella serie:

toluene C 6 H 5 CH 3 > benzene C 6 H 6 > nitrobenzene C 6 H 5 NO 2.

Chimica. Santo.

REAZIONI DI AGGIUNTA

1. L'idrogenazione dei composti carbonilici, come gli alcheni, avviene in presenza di cata-

lisatori (Ni, Pt, Pd). Dalle aldeidi, durante la riduzione, si formano alcoli primari.

tu, H-COH + H2 → CH3OH;

2. Aggiunta di H2O

R-COH+H2O=R-CH(OH)2 (alcool diidrico) 3. Interazione con acido senile R-COH+H-CN=R-CH(OH)(CN) (ossinitrile)

4. Interazione con alcoli R-COH+R1-OH=R-CH(OR1)(OH)(emacetale) R-COH+R1-OH=(t* HCl)=R-CH(OR1)(OR1) (acetale )

REAZIONI DI SOSTITUZIONE DEL GRUPPO CARBONILICO

CH3-COH+PCl5→CH3-CHCl2+POCl3

REAZIONI DOVUTE ALLA SOSTITUZIONE IN UN RADICALE

CH3-COH+Br2=Br-CH2-COH+HBr (bromoacetaldeide)

R.OSSIDAZIONE

CH3-COH+Ag2O→CH3COOH+2Ag

CONCENTRAZIONE DI R.ALDOL

CH3COH+ CH3COH→CH3-CH(CH3)-CH2-COH→CH3-CH=CH-COH+H2O

Ottenere aldeidi.

Le aldeidi includono composti organici che hanno nella loro composizione un gruppo carbonile С=О, combinato in aldeidi con un radicale idrocarburico

1 ossidazione del metanolo su catalizzatore di rame a 300O

CH3OH + O2 → 2H-COH(formaldeide, aldeide formica) + 2H2O;

2. Deidrogenazione del metanolo in fase gas su catalizzatore (Cu, Ni).CH3OH→H-COH + H2

С2H2 + H2O CH2=CH-OH CH3-COH(anedro acetico

3 IDROLISI ALCALINA DEI DIALOGENERIVATI

CH3-CHCl2+2NaOH→CH3-C(OH)3+2NaCl→CH3COH+H2O+2NaCl

4. R.KUCHEROVA CH≡CH+H2O→CH3COH

acidi dicarbossilici.

Gli acidi carbossilici sono derivati di idrocarburi contenenti

uno o più gruppi carbossilici. La formula generale per gli acidi carbossilici è R-COOH. Il gruppo carbossilico, a sua volta, è costituito da

gruppi carbonile (> C \u003d O) e idrossile (-OH) A seconda del numero di gruppi carbossilici, gli acidi carbossilici sono suddivisi in

acidi monobasico (monocarbossilico), dibasico (dicarbossilico) e polibasico. Questi sono composti organici contenenti due gruppi carbossilici. Acidi bibasici

HOOS-COOH ossalico (etandio)

HOOS-CH2-COOH propano malonico

HOOS-CH2-CH2-COOH ambra (butano)

HOOC-CH2-CH2-CH2-COOHpentandioico, glutarico

HOOC-CH2-CH2-COOH succinico \u003d (-H2O) \u003d anidride succinica

RICEVIMENTO:

1) ossidazione di 2alcoli atomici CH2(OH)-CH2(OH)→[O],-H2O→COH-COH→[O]→COOH-COOH

2) da derivati dialogici Cl-CH2-CH2-Cl→(2KCl)→N≡C-CH2-CH2-C≡N→(+6H2O,-2NH3)→HOOC-CH2-CH2-COOH+2H2O

CHIMICO ST-VA

1) reazioni di sostituzione

COOH-COOH→(+NaOH,-H2O)→COONa-COOH→(+NaOH,-H2O)→COONa-COONa

2) rilascio di CO2 quando riscaldato

COOH-COOH→CO2+HCOOH

COOH-CH2-COOH→CO2+CH3COOH

3) rilascio di H2O per riscaldamento

COOH-CH2-CH2-COOH→(t,-H2O)→ (-CH2-COOOC-CH2-)CICLO

4) COOH-COOH→[O]→CO2+CO+H2O

5) COOH-CH2-COOH+2C2H5O→CO(O-C2H5)-CH2-CO(O-C2H5)+H2O

6) COOH-CH2-CH2-COOH+2NH4OH→COOHNH4-CH2-CH2-COONH4→(-H2O)→CONH2-CH2-CH2-CONH2→(-NH3)→(-CH2-C(O)-NH-C (O)-CH2-)→(-CH=CH-NH-CH=CH-)

Lui sv-va

1) Har-ny tutte le reazioni all'ossidazione del gruppo carbossilico

Formazione di etere

Formazione di due tipi di esteri

Decomposizione per riscaldamento

Rilascio di acqua quando riscaldato (acidi alfa)

Beta acidi

Gama acido

Isomeria ottica.

Colamina

Sereno

Lecitina

Di- e tripeptidi.

– Si tratta di sostanze organiche le cui molecole sono costituite da amminoacidi collegati da un legame peptidico. A seconda del numero di amminoacidi inclusi nella molecola, si distinguono dipeptidi, tripeptidi, ecc., nonché polipeptidi. Di norma, le molecole peptidiche sono lineari, con un'estremità della catena che termina con un gruppo carbossilico ( -COOH), e l'altro con un gruppo amminico ( -NH2). Ma la catena può anche essere chiusa in una struttura ciclica. L'aggiunta avviene a causa del rilascio di acqua dal gruppo carbonilico di un a/ce dal gruppo amminico dell'altro. Poiché le proteine sono sintetizzate sotto forma di catene polipeptidiche, il confine tra un polipeptide e una proteina semplice è arbitrario. I peptidi sono molte sostanze importanti per gli organismi: alcuni ormoni, antibiotici, tossine.

Nucleosidi e nucpeotidi.

Gli acidi nucleici sono costituiti da mononucleotidi. Nucleotideè costituito da tre componenti: 1 .base azotata (purina o perimedina), 2 .zucchero: ribosio (C 5 H 10 O 5) o desossiribosio C 5 H 10 O 4 ., acido fosforico. Basi puriniche. L'antenato è PUREEN:

basi pirimidiniche. PIRIMIDINA:

Basi azotate: AMFadenosina monofosfato (acido adenilico):

ATP adenosina trifosfato:

nucleosidi sono nucleotidi senza acido fosforico. Adenosina:

L'adesione dei fosforici è possibile in tre posizioni degli idrossigruppi del ribosio: 2, 3, 5. Adenina, guanina e citosina sono incluse sia nel DNA che nell'RNA. Timina - solo nel DNA, uracile - solo nell'RNA.

Schema della struttura di RNA e DNA.

Struttura del DNA: La catena del DNA è una sequenza carboidrati-fosfato a cui sono attaccate basi azotate. Le molecole di acido fosforico combinano molecole di ossiribosio, gruppi di carbonio OH 3 e 5. La molecola del DNA ha 2 catene di nucleotidi parallele tra loro. Queste due catene sono tenute insieme da legami idrogeno. La complementarità garantisce la stessa distanza tra le basi azotate. La sequenza delle basi azotate di una catena corrisponde strettamente alla sequenza delle basi dell'altra catena.

Struttura dell'RNA. filamento di RNAè una sequenza di ribonucleotidi collegati in una catena. (struttura lineare) . La connessione dei ribonucleotidi tra loro è effettuata da un legame etereo tra il 3° -LUI ribosi di un nucleotide e il 5° -LUI ribosio del nucleotide successivo. Le basi azotate dell'RNA sono A e G (purina) e C e U (pirimidina). A e G sono attaccati al pentoso attraverso N 9a posizione. C e U - attraverso l'atomo N in 1a posizione. Una caratteristica distintiva del DNA dall'RNA è che non ha una struttura elicoidale stabile. Lei è lineare. RNA)

Dialisi. Elettroforesi.

La dialisi è un metodo di purificazione di soluzioni proteiche da impurità a basso peso molecolare. Per la dialisi è necessario un cilindro in cui, invece di un giorno, PPM, i cui pori consentono il passaggio di piccole molecole, ma non le molecole proteiche. Un cilindro con una soluzione proteica con impurità viene immerso in un contenitore con acqua distillata. Piccole molecole di impurità passano liberamente attraverso i pori della membrana, essendo distribuite uniformemente tra le regioni all'interno e all'esterno del cilindro. Per una pulizia completa, il cilindro deve essere immerso in acqua corrente. La dialisi viene utilizzata per purificare le soluzioni proteiche dell'industria farmaceutica. Questo metodo è alla base del "rene artificiale".

L'elettroforesi è un metodo per separare le proteine in frazioni separate. Il funzionamento dell'apparato eff si basa sulla capacità delle molecole proteiche cariche di muoversi in un campo elettrico verso un elettrodo di carica opposta. Molecole diverse: velocità diverse, a seconda del peso molecolare, della carica totale, della forma. Il dispositivo per ef è costituito da un vettore orizzontale (elio) ed elettrodi che creano un campo elettrico. Una soluzione con elettroliti viene applicata al vettore. La soluzione di prova viene applicata alla zona di partenza e viene applicata la tensione. Dopo un certo periodo di tempo, proteine con pesi molecolari differenti vengono distribuite nelle zone. Da ciascuna zona si possono estrarre e quantificare le proteine.

Catalisi. Tipi di catalisi.

La catalisi è un fenomeno chimico, la cui essenza è cambiare la velocità delle reazioni chimiche sotto l'azione di determinate sostanze (sono chiamate catalizzatori).

Catalisi omogenea: il catalizzatore e i reagenti sono nella stessa fase.

Catalisi eterogenea: il catalizzatore è solitamente solido e la reazione procede sulla sua superficie.

Adsorbimento, essenza, significato.

L'adsorbimento è il deposito di particelle sulla superficie dell'adsorbente. Il carbone attivo nelle maschere antigas protegge dagli effetti dei gas velenosi.

67) Cromatografia:

La cromatografia è un metodo per separare e analizzare miscele di sostanze e studiare le proprietà fisico-chimiche delle sostanze, basato sulla distribuzione dei componenti tra due fasi: mobile e stazionaria. Una sostanza solida (sorbente) o un film di liquido depositato su una sostanza solida funge da sostanza fissa. Una fase mobile è un liquido o un gas che scorre attraverso una fase stazionaria. È possibile purificare la sostanza dalle impurità.

Il fenomeno della diffusione.

La diffusione è la transizione unilaterale di un soluto da una concentrazione più alta a una più bassa.

Tipi di legami chimici nei composti organici

Un legame covalente è un legame chimico intramolecolare, svolto da una o più coppie di elettroni, che interagiscono fortemente con i nuclei di entrambi gli atomi collegati.

Sigma bond - un legame formato a seguito della sovrapposizione di nubi di elettroni e situato su una linea retta che collega i centri dei nuclei degli atomi.

Pi - legame - un legame formato a seguito della sovrapposizione di nubi di elettroni e situato all'esterno della linea retta che collega i centri dei nuclei degli atomi.

Compito numero 1

Spiegazione:

1) Deidroalogenazione del clorobutano sotto l'azione di una soluzione alcolica di alcali:

2) Ossidazione del doppio legame del butene-1 con una soluzione acidificata di permanganato di potassio (rottura del doppio legame):

3) Reazione di esterificazione - la formazione di un estere da un alcol e un acido carbossilico:

4) Idrolisi alcalina dell'isopropilpropionato con formazione di sodio propionato e alcol isopropilico:

5) Fusione del sale dell'acido propionico con alcali per formare etano e carbonato di sodio:

Compito numero 2

Scrivi le equazioni di reazione che possono essere utilizzate per eseguire le seguenti trasformazioni:

Spiegazione:

1) Dall'acetato di sodio si ottiene il metano mediante una reazione di decarbossilazione che si verifica quando viene fuso con un alcali, ad esempio idrossido di sodio:

2) Quando il metano interagisce con il cloro in un rapporto molare uno a uno, si formano prevalentemente monoclorometano (X 1) e acido cloridrico:

3) Quando il monoclorometano viene trattato con una soluzione acquosa di alcali, avviene la sostituzione nucleofila dell'atomo di cloro con il gruppo ossidrile con formazione di alcol metilico (X 2):

4) Il metanale (formaldeide) può essere ottenuto dall'alcol metilico agendo come un agente ossidante debole - ossido di rame (II) quando riscaldato:

5) Il permanganato di potassio, acidificato con acido solforico, ossida il metanale ad anidride carbonica e acqua. Allo stesso tempo, poiché il mezzo di soluzione è acido, lo ione permanganato viene ridotto a manganese bivalente:

Compito numero 3

Scrivi le equazioni di reazione che possono essere utilizzate per eseguire le seguenti trasformazioni:

Quando si scrivono equazioni di reazione, utilizzare le formule strutturali delle sostanze organiche.

Spiegazione:

1) Quando il bromuro di idrogeno agisce sul propanolo-1, avviene la reazione di sostituzione del gruppo ossidrile in alcol con un atomo di bromo con formazione di 1-bromopropano (X 1)

2) Puoi ottenere il propene dall'1-bromopropano mediante la reazione di deidrobromurazione con una soluzione alcolica di alcali, ad esempio idrossido di sodio:

3) In un ambiente acido, il propene può reagire con l'acqua secondo la regola di Markovnikov: l'idrogeno va all'atomo più idrogenato e il gruppo ossidrile al meno idrogenato. Questo produce alcol isopropilico:

4) L'alcol isopropilico (X 2), quando ossidato con permanganato di potassio in una soluzione acquosa, si trasforma in acetone, mentre, poiché il mezzo di soluzione è neutro, lo ione permanganato viene ridotto dallo stato di ossidazione +7 allo stato di ossidazione +4 - si forma biossido di manganese:

5) L'acetone può essere convertito in isopropanolo (X 2) mediante una reazione di idrogenazione per riscaldamento, utilizzando un catalizzatore di idrogenazione come il nichel:

Compito numero 4

Scrivi le equazioni di reazione che possono essere utilizzate per eseguire le seguenti trasformazioni:

Quando si scrivono equazioni di reazione, utilizzare le formule strutturali delle sostanze organiche.

1) Quando si calcina un sale di un acido carbossilico con un eccesso di alcali, si forma un idrocarburo, in questo caso particolare benzene (X 1):

2) Il benzene entra in una reazione di alchilazione con propene in presenza di catalizzatori acidi e si forma cumene (X 2):

3) Il cumene reagisce con il cloro alla luce mediante un meccanismo di radicali a catena. Con una mancanza di cloro, l'atomo di idrogeno nell'atomo di carbonio terziario viene principalmente sostituito:

4) Quando il derivato del cloro viene esposto a una soluzione alcolica di alcali, l'acido cloridrico viene scisso:

5) Nell'ultima reazione, a prima vista, si potrebbe pensare che avvenga la trasformazione di un idrocarburo con doppio legame nel corrispondente diolo, ma per formare il glicole è necessario il raffreddamento (0-10°C), e non riscaldamento. Se riscaldato, si verificherà una profonda ossidazione a benzoato di potassio e carbonato di potassio.

Il problema è che, a quanto pare, in questo compito della banca FIPI, che tra l'altro si è imbattuto in alcuni al primo esame USE nell'aprile 2016, c'è un errore di battitura, e significava 0 o C e non riscaldamento.

Compito numero 5

Scrivi le equazioni di reazione che possono essere utilizzate per eseguire le seguenti trasformazioni:

Quando si scrivono equazioni di reazione, utilizzare le formule strutturali delle sostanze organiche.

1) Quando una soluzione acquosa di alcali agisce sul bromoetano, procede la sostituzione nucleofila dell'atomo di bromo con lo ione idrossido e si forma alcol etilico (X 1):

2) L'alcol etilico (X 1) può essere convertito in acido acetico ossidandolo con una soluzione acquosa di permanganato di potassio in ambiente acido quando riscaldato:

3) L'acido acetico entra in una reazione di neutralizzazione con alcali, ad esempio con idrossido di sodio, e si forma acetato di sodio (X 2):

4) Dopo evaporazione di una soluzione acquosa di acetato di sodio (X 2) e fusione del risultante acetato di sodio solido con idrossido di sodio solido, si verifica una reazione di decarbossilazione con formazione di metano (X 3) e carbonato di sodio:

5) La pirolisi del metano a 1500 o C porta alla formazione di acetilene (X 4) e idrogeno:

Compito numero 6

Scrivi le equazioni di reazione che possono essere utilizzate per eseguire le seguenti trasformazioni:

Quando si scrivono equazioni di reazione, utilizzare le formule strutturali delle sostanze organiche.

1) L'acetato di propile, essendo un estere, subisce idrolisi alcalina per formare acetato di potassio (X 1) e propanolo:

2) Dall'acetato di potassio, per reazione di decarbossilazione che avviene quando viene fuso con alcali, si ottiene il metano:

3) Alla temperatura di 1200 o C e in rapido raffreddamento (per evitare la decomposizione dell'acetilene in sostanze semplici), il metano si decompone in acetilene (X 2) e idrogeno:

4) La dimerizzazione dell'acetilene avviene in presenza di catalizzatori - una soluzione di acido cloridrico di cloruri di rame (I) e ammonio - con formazione di vinilacetilene:

5) Quando il vinilacetilene viene fatto passare attraverso l'acqua di bromo, l'acqua di bromo si decolora a causa dell'aggiunta di bromo a legami multipli con la formazione di un derivato bromo saturo di butano - 1,1,2,2,3,4-esabromobutano (X 3 ):

Compito numero 7

Scrivi le equazioni di reazione che possono essere utilizzate per eseguire le seguenti trasformazioni:

Quando si scrivono equazioni di reazione, utilizzare le formule strutturali delle sostanze organiche.

1) Nell'industria, la formaldeide è prodotta dall'ossidazione del metano su un catalizzatore di fosfato di alluminio ad una temperatura di 450 o C e una pressione di 1-2 MPa:

2) Durante l'idrogenazione su catalizzatori (Pt, Pd, Ni), il gruppo carbonilico della formaldeide viene ridotto ad ossidrile, cioè l'aldeide si trasforma in alcool - metanolo (X 1):

3) Il sodio metallico reagisce con il metanolo per formare metossido di sodio (X 2) e rilasciare idrogeno:

4) Reagendo con l'acido cloridrico, il metossido di sodio si riconverte in metanolo (X 1):

5) Il permanganato di potassio in ambiente acido, quando riscaldato, ossida l'alcol metilico in anidride carbonica (X 3) (Mn +7 → Mn +2; C -2 → C +4):

Compito numero 8

Scrivi le equazioni di reazione che possono essere utilizzate per eseguire le seguenti trasformazioni:

1) In presenza di ossido di alluminio ad una temperatura di 400 o C, l'alcol viene disidratato con formazione di etilene (X 1) e acqua:

2) Il permanganato di potassio in un mezzo neutro ossida l'etilene a glicole etilenico (X 2) (Mn +7 → Mn +4; 2C -2 → 2C -1):

3) Sotto l'azione dell'eccesso di bromuro di idrogeno sul glicole etilenico, i gruppi ossidrile vengono sostituiti da anioni bromo, con conseguente formazione di 1,2-dibromoetano (X 3):

4) L'etina (o l'acetilene) si ottiene per azione dell'1,2-dibromoetano con una soluzione alcolica di alcali:

5) Secondo la reazione di M.G. Kucherov, in presenza di sali di mercurio in un mezzo acido (in una soluzione acquosa o alcolica), l'acetilene viene convertito in etanale:

Compito numero 9

Scrivi le equazioni di reazione che possono essere utilizzate per eseguire le seguenti trasformazioni:

1) Puoi ottenere acetone (propanone) dalla reazione di M.G. Kucherov, agendo su propino (X 1) con acqua in presenza di sali di mercurio in ambiente acido (in soluzione acquosa o alcolica):

2) Durante l'idrogenazione su catalizzatori (Pt, Pd, Ni), il gruppo carbonilico del chetone viene ridotto ad ossidrile, cioè il chetone si trasforma in un alcol secondario - isopropanolo (X 2):

3) Sotto l'azione del bromuro di idrogeno sull'isopropanolo, avviene la sostituzione nucleofila del gruppo ossidrile per l'anione bromo, con conseguente formazione di 2-bromopropano:

4) Sotto l'azione di una soluzione alcolica di alcali, il 2-bromopropano si trasforma in un idrocarburo insaturo - propilene (X 3):

5) Per deidrogenazione del propilene su catalizzatore (Pt, Pd, Ni), si può ottenere il propino (X 1):

Compito numero 10

Scrivi le equazioni di reazione che possono essere utilizzate per eseguire le seguenti trasformazioni:

1) Il bromometano si ottiene per azione del bromo sul metano (X 1) alla luce. La reazione di sostituzione procede secondo il meccanismo dei radicali liberi:

2) Quando il bromometano reagisce con l'ammoniaca, si forma prima un sale amminico che, con un eccesso di ammoniaca, si trasforma in un'ammina libera. Nel caso della metilammina, si formano metilammina (X 2) e bromuro di ammonio:

3) L'acido nitroso è instabile, quindi si ottiene durante la reazione, agendo su una soluzione di ammina acidificata con nitrito di sodio. Nel caso dell'ammina primaria, viene rilasciata metilammina, azoto e nella soluzione si forma metanolo (X 3):

4) Agendo sull'alcol metilico con ossido di rame (II), quando riscaldato, otteniamo formaldeide, mentre Cu + 2 sarà ridotto a Cu 0:

5) Quando la formaldeide viene ossidata con permanganato di potassio in ambiente acido, viene rilasciata anidride carbonica (X 4) (Mn +7 → Mn +2; C 0 → C +4):

Compito numero 11

Scrivi le equazioni di reazione che possono essere utilizzate per eseguire le seguenti trasformazioni:

1) Gli alcani con una catena principale di 6 o più atomi di carbonio sono in grado di entrare in una reazione di deidrociclizzazione, mentre l'anello a sei membri risultante viene ulteriormente deidrogenato e convertito in un anello benzenico energeticamente più stabile di un idrocarburo aromatico. In questo caso, il cicloesano risultante viene deidrogenato a benzene (X 1):

2) L'alchilazione di idrocarburi aromatici ad alogenuri alchilici ed in presenza di AlCl 3 anidro è un classico esempio della reazione di Friedel-Crafts. La reazione è una sostituzione elettrofila sull'anello benzenico. L'alchilazione del benzene con cloruro di metile porta alla formazione di toluene (X 2):

3) Quando il toluene viene esposto a un eccesso di cloro alla luce, tutti gli atomi di idrogeno nel radicale metilico del toluene vengono sostituiti dal cloro. La reazione di sostituzione procede secondo il meccanismo dei radicali liberi:

4) Durante l'idrolisi alcalina dei trialogenuri con atomi di cloro a un atomo di carbonio, si formano sali di acidi carbossilici con rese elevate (in questo caso benzoato di potassio (X 3)):

5) Dal benzoato di potassio, secondo la reazione di decarbossilazione che avviene quando viene fuso con alcali, si ottiene il benzene (X 1):

Compito numero 12

Scrivi le equazioni di reazione che possono essere utilizzate per eseguire le seguenti trasformazioni:

1) L'1,2-dicloroetano è un dicloroderivato geminale dell'etano. Nelle condizioni di una soluzione acquosa di alcali, l'1,2-dicloroetano viene convertito in un composto carbonilico - acetaldeide:

2) Quando i composti carbonilici vengono ridotti con idrogeno, si formano alcoli. Quindi, passando una miscela di acetaldeide e vapori di idrogeno su un catalizzatore di nichel, puoi ottenere etanolo (X 1):

3) La sostituzione del gruppo ossidrile dell'alcol con il gruppo amminico avviene in condizioni difficili. Facendo passare vapori di etanolo e ammoniaca su allumina riscaldata, si ottiene l'etilammina:

4) Quando l'anidride carbonica viene fatta passare attraverso una soluzione acquosa di etilammina, si forma bicarbonato di etilammonio (X 2):

5) Quando riscaldato, il bicarbonato di etilammonio si decompone in anidride carbonica, etilamina (X 3) e acqua:

Compito numero 13

Scrivi le equazioni di reazione che possono essere utilizzate per eseguire le seguenti trasformazioni:

1) L'acetilene (etilene) entra in una reazione di idratazione in presenza di sali di mercurio in una soluzione acquosa con formazione di acetaldeide (reazione di Kucherov) (X 1):

2) L'acetaldeide, se esposta ad una soluzione acquosa acidificata di permanganato di potassio, si trasforma in acido acetico:

3) L'acido acetico entra in una reazione di neutralizzazione con idrossido di sodio e si formano acetato di sodio (X 2) e acqua:

4) L'acetato di sodio reagisce con gli aloalcani per formare esteri, in questo caso si forma l'estere metilico dell'acido acetico (acetato di metile) (X 3):

5) Gli esteri in presenza di acidi possono entrare in una reazione di idrolisi. L'idrolisi dell'acetato di metile in un mezzo acido produce acido acetico e metanolo:

Compito numero 14

Scrivi le equazioni di reazione che possono essere utilizzate per eseguire le seguenti trasformazioni:

1) Sotto l'azione di una soluzione alcolica di alcali su uno qualsiasi degli isomeri del dibromoetano, si forma acetilene (X 1):

2) Agendo su acetilene (X 1) con acqua in presenza di sali di mercurio in ambiente acido (in soluzione acquosa o alcolica), si ottiene acetaldeide (X 2) (reazione di M.G. Kucherov):

3) Quando l'acetaldeide viene ossidata con permanganato di potassio in un mezzo acido, si forma acido acetico (Mn +7 → Mn +2; C +1 → C +3):

4) L'acido cloroacetico può essere ottenuto dall'azione del cloro sull'acido acetico alla luce. La reazione di sostituzione procede secondo il meccanismo dei radicali liberi, per cui l'atomo di idrogeno al radicale alchilico viene sostituito dal cloro (X 3):

5) Quando l'acido cloroacetico viene trattato con ammoniaca, si forma un amminoacido - glicina:

Compito numero 15

Scrivi le equazioni di reazione che possono essere utilizzate per eseguire le seguenti trasformazioni:

1) A temperature superiori a 140 0 C in presenza di acido solforico concentrato, gli alcoli subiscono disidratazione intramolecolare con formazione di alchene e acqua. In questo caso, a 180 0 C e l'azione di conc. H 2 SO 4 propanolo-1 si trasforma in propilene (X 1):

2) Quando il propilene viene fatto passare attraverso l'acqua di bromo, si osserva lo scolorimento dell'acqua di bromo a causa dell'aggiunta di bromo al doppio legame con formazione di 1,2-dibromopropano (X 2):

3) Sotto l'azione di una soluzione alcolica di alcali su 1,2-dibromopropano, si forma il propino:

4) Agendo sul propino con acqua in presenza di sali di mercurio in ambiente acido (in soluzione acquosa o alcolica), si ottiene acetone (X 3) (reazione di M.G. Kucherov):

5) Facendo passare una miscela di acetone e vapori di idrogeno su un catalizzatore di palladio, si ottiene il propanolo-2 (o isopropanolo) (X 4):

Compito numero 16

Scrivi le equazioni di reazione che possono essere utilizzate per eseguire le seguenti trasformazioni:

1) Il ciclopropano aggiunge bromuro di idrogeno con apertura dell'anello, con conseguente formazione di 1-bromopropano:

2) In condizioni di laboratorio, gli alcani sono ottenuti dalla reazione di Wurtz dagli aloalcani. La parziale carica positiva sull'atomo di carbonio all'alogeno nei derivati dell'alogeno consente a questi composti di reagire con i metalli attivi. I monoaloalcani già a temperatura ambiente interagiscono con il sodio, trasformandosi in alcani con uno scheletro di carbonio raddoppiato. Pertanto, da due molecole di 1-bromopropano, si ottiene n-esano (X 1):

3) Gli alcani aventi sei o più atomi di carbonio nella molecola possono entrare in reazioni di deidrogenazione più complesse, durante le quali l'eliminazione dell'idrogeno è accompagnata dalla chiusura della catena in un ciclo: reazioni di deidrogenazione - ciclizzazione. In questo caso, l'esano si trasforma in benzene (X 2):

4) Il toluene si ottiene per alchilazione del benzene con alogenuro di metile in presenza di un catalizzatore AlCl 3 (sostituzione elettrofila, meccanismo SE):

5) Il gruppo metilico del toluene viene ossidato dal permanganato di potassio in un mezzo acido in un gruppo carbossilico, quindi il toluene viene convertito in acido benzoico (X 3) (Mn + 7 → Mn + 2; C -3 → C + 3) :

Compito numero 17

Scrivi le equazioni di reazione che possono essere utilizzate per eseguire le seguenti trasformazioni:

1) In condizioni di laboratorio, il propano può essere ottenuto dalla reazione di Wurtz dagli aloalcani - cloroetano e clorometano, tuttavia, questa reazione è associata alla formazione di due sottoprodotti: butano ed etano. I monoaloalcani a temperatura ambiente sono in grado di interagire con il sodio:

2) La deidrogenazione del propano su un catalizzatore (Pt, Pd, Ni) può produrre propilene (X 1):

3) Quando un alchene viene ossidato con permanganato in un mezzo neutro al freddo, si formano alcol diidrico, alcali e ossido di manganese (IV). In questo caso, il propandiolo-1,2 (X 2) è formato dal propilene (Mn +7 → Mn +4; C -2 → C -1, C -1 → C 0):

4) Gli alcoli polivalenti sono in grado di entrare in reazioni di sostituzione nucleofila con alogenuri di idrogeno. Agendo con un eccesso di acido bromidrico sul propandiolo-1,2, 1,2-dibromopropano (X 3) si ottiene:

5) Sotto l'azione di una soluzione alcolica di alcali su un dialogano si forma - 1,2-dibromopropano - propino (X 4).