Багатоатомні спирти. Фенол.

План.

Слад і будова молекул.

Фізичні властивості.

Хімічні властивості.

Добування.

Застосування.

 

ГЛІЦЕРИН(гліцеорол).

Склад і будова молекули

Крім одноатомних спиртів, тобто тих. що містять ускладі одну гідроксогрупу, існують багатоатомні спирти, шо містять дві і більше гідроксильні групи.

Трьохатомний спирт  - гліцерин

Структурна формула:

СН₂—        СН—         СН₂

 

ОН          ОН                ОН

Фізичні властивості г,

Рідина без запаху і кольору, солодка на смак, добре розчинна у воді.

 Хімічні властивості гліцерину.

Наявність гідроксильних груп зумов­лює подібність гліцерину до одно­атомних спиртів, він вступає в ті самі реакції, але за участю трьох гідро­ксильних груп.

Реакція повного окиснення (го­ріння) відбувається, як і в інших ор­ганічних речовин, з утворенням вуг­лекислого газу і води.

Гліцерин вступає в реакцію заміщення з металічним на­трієм. У пробірку з гліцерином опустимо шматочок натрію, нагріємо. Реакція відбувається з виділенням водню.

СН₂—      СН—           СН₂                                      СН₂—     СН—   СН₂

2                                             +6 Naa  2                                                             +3Н₂

ОН          ОН          ОН                                          ОNa        ОNa        ОNa

 

 

 

 

У реакціях з галогеноводнями відбувається заміщення гід­роксильних груп гліцерину на галоген:

СН₂—      СН—       СН₂                                          СН₂—     СН—    СН₂

                                               +НСІa                                                                  +Н₂О

ОН          ОН          ОН                                        ОН          ОН          ОСІ

Характерною реакцією гліцерину є утворення розчину си­нього кольору з гідроксидом купруму(Н).

Якщо в пробірку налити 1 мл розчину гідроксиду натрію чи калію і додати кілька крапель розчину сульфату купруму(ІІ). Спостерігається утворення осаду гідроксиду купруму(ІІ). До осаду додаие гліцерин, суміш збовтати. Спостерігайте утворення проозорого розчину синього кольору.

Продукт реакції має складну хімічну будову.

Ця хімічна проба слугує для виявлення багатоатомних спиртів.

Застосування гліцерину.

Гліцерин макє широке застосування. Завдяки гігроскопічності він використовується в парфумерії та фармації, добавка до мила, у харчовій промисловості.— як добавка до напоїв У шкіряному виробництві та текс­тильній промисловості — для обробки пряжі і шкіри з метою їх пом'якшення та надання еластичності. З гліцерину добува­ють вибухову речовину нітрогліцерин, що використовується для виготовлення динаміту. Спиртовий розчин нітрогліцерину має судинорозширювальну дію й у вигляді ліків використо­вується при серцевих захворюваннях.

 

ФЕНОЛ

Склад і будова молекули фенолу.

У разі, коли гідро­ксильна група сполучена безпосередньо з бензольним ядром, утворюється сполука фенол, представник класу фенолів. Мо­лекулярна формула С6Н5—ОН, структурна формула:

Фізичні властивості фенолу. Фенол — кристалічна речовина, безбарвна, має характерний запах. У разі збері­гання в нещільно закритому посуді внаслідок окиснення на­буває рожевого кольору. Фенол — низькоплавка речовина.

Помістимо пробірку з фенолом у посу­дину з гарячою водою: речовина розпла­виться.

У холодній воді фенол розчиняється погано. Але якщо додати у пробірку з фе­нолом гарячої води, спостерігатиметься його швидке розчинення.

Хімічні властивості фенолу. За на­явністю в молекулі фенолу гідроксильної групи можна припустити подібність властивостей між фенолом і спиртами, а за наявністю бензольного ядра — до бензолу.

Нагріємо фенол у пробірці до плавлення і помістимо в нього шматочки металічного натрію. Спостерігається виділен­ії водню, утворюється також фенолят натрію в результаті хакції заміщення гідроксильного Гідрогену на

Натрій:

2С₆Н₅ – ОН+2Naa2С₆Н₅ – О Na+Н₂

  Фенолят натрію.

Отже, фенол реагує з натрієм так само, як спирти. Проте наявність у молекулі бензольного ядра зумовлює відмінність у хімічній поведінці фенолу і спиртів.

Наприклад, етанол не реагує з розчином лугу, а фенол всту­пає в цю реакцію, утворюючи фенолят натрію:

С₆Н₅ – ОН+ NaОН a С₆Н₅ – О Na+Н₂О

 

У цій реакції фенол поводить себе як кислота, що нейтра­лізує луг, утворюючи сіль і воду. Зважаючи на кислотні влас­тивості фенолу, його називають ще карболовою кислотою, хоч це дуже слабка кислота.

Це властивості фенолу зумовлені гідроксильною групою.

Властивості фенолу зумовлені бензольним ядром.

Бензол не реагує з бромною водою. Якщо ж до розчину фенолу додати бромну воду, відбудеться реакція заміщення (бромування) з утворенням білого осаду 2,4,6 - трибромофенолу:

 С₆Н₅ – ОН+ 3Вг₂a С₆Н₂ Вг₃ – ОН+ ЗНВг

Це явище взаємного впливу атомів у молекулі Бензольне ядро так впливає на гідроксильну групу, що полегшується відщеплення гідроксильного Гідрогену і фенол виявляє кислотні власти­вості; гідроксильна група так впливає на бензольне ядро, що полегшується заміщення гідрогенових атомів ядра і фенол реагує з бромною водою.

Характерною реакцією фенолу, за якою його можна вия­вити серед інших речовин, є реакція з розчином хлориду феруму(ІІІ). Унаслідок зливання розчинів речовин утворюється сполука фіолетового кольору.

Застосування фенолу. Фенол було вперше виділено з ка­м'яновугільної смоли в першій половині XIX ст. Його засто­сування тісно пов"язане з розвитком синтетичної органічної хімії. Фенол є вихідною речовиною для виробництва барв­ників, лікувальних препаратів, пластичних мас, вибухових ре­човин.

Фенол має антисептичні властивості, які були виявлені ще у другій половині XIX ст. Вони зумовлюють використання його розчину (5%-го) для знезаражування приміщень, хірур­гічних інструментів, його добавляють до деяких сортів мила, ним протравлюють деревину, щоб запобігти її гниттю.

Разом з тим це токсична речовина, що може спричинити опіки шкіри. Оскільки фенол є продуктом коксохімічної про­мисловості, то вкупі з іншими промисловими викидами він потрапляє у стічні води, тим самим забруднює навколишнє середовище.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Роль хімії в житті суспільства.

План.

1. ЗНАЧЕННЯ ХІМІЇ У СТВОРЕННІ НОВИХ МАТЕРІАЛІВ.

2. ЗНАЧЕННЯ ХІМІЇ У РОЗВ'ЯЗАННІ СИРОВИННОЇ ПРОБЛЕМИ

3. ЗНАЧЕННЯ ХІМІЇ У РОЗВ'ЯЗАННІ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ ПРОБЛЕМИ

 

У промисловості широко використо­вуються різні матеріали.

Речовини, що використовуються для виго­товлення будь-якого фізичного тіла, називаються матеріалами.

Для здійснення кожного хіміко-технологічного процесу потрібна апаратура, виготовлена з таких матеріалів, які здатні опиратися різним агресивним впливам, у тім числі хімічним, механічним, термічним, електричним, часом і радіаційним та біологічним.

Хімія робить суттєвий внесок у створення різноманітних матеріалів: металічних і неметалічних. Серед металічних ма­теріалів найчастіше використовуються сплави на основі залі­за— чавун і сталь, на основі міді — латунь і бронза, на основі алюмінію, магнію, нікелю, ніобію, титану, танталу, цирконію та інших металів. З металічних сплавів ви­готовляються теплообмінники, ємкості, мішалки, трубопрово­ди, контактні апарати, колони та інші апарати.

Для поліпшення якості металічних матеріалів використо­вують порошкову металургію. Вона включає процеси вироб­ництва металічних порошків і спікання з них виробів. Сучасна порошкова металургія займається, по-перше, створенням ма­теріалів і виробів з такими характеристиками (склад, струк­тура, властивості), яких досі неможливо досягти відомими ме­тодами плавки; по-друге, виготовленням традиційних мате­ріалів і виробів, але за вигідніших техніко-економічних показ­ників виробництва.

У розробці теоретичних основ найважливіших процесів по­рошкової металургії провідне місце посідає Інститут проблем матеріалознавства НАН України. Перший в Україні завод порошкової металургії став до ладу в м. Бровари (поблизу Києва) у 1965 р.

Серед неметалічних матеріалів важливого значення набули полімери на основі фенолформальдегідних смол, полівініл­хлориду, поліетилену і фторопластів. Ці матеріали, на відміну від металічних, виявляють високу стійкість до агре-

сивних середовищ, мають низьку густину, високу тривкість до стирання, добрі діелектричні й теплоізоляційні властивості. Окрім цього, важливе значення мають каучуки та різні мате­ріали на їх основі — бутилкаучук, фторкаучук, силіконові каучуки тощо.

До групи неметалічних матеріалів належать і такі тради­ційні матеріали, як кераміка, порцеляна, фаянс, скло, цемент, бетон, графіт, які знаходять дедалі нове і нове використання.

Останнім часом вимоги до матеріалів неухильно зроста­ють. Це пояснюється тим, що значно ширше застосовуються тепер екстремальні впливи — надвисокі й наднизькі тиски та температури, ударні й вибухові хвилі, йонізуючі випроміню­вання, ферменти. З огляду на це зростає також роль хімії у створенні нових матеріалів, здатних опиратися цим впливам.

Особливе місце серед нових матеріалів посідають компо­зити.

Композиційні матеріали, що складаються з пластичної основи (матриці) та наповнювача, називаються композитами.

Серед композитів виділяють кермети (кераміко-металічні матеріали), норпласти (наповнені органічні полімери) і піни (газонаповнені матеріали).

Як основу (матрицю) використовують метали і сплави, по­лімери, кераміку. Наповнювачі, що застосовуються, особливо для композитів на основі пластмас, значно різноманітніші. Від них залежить міцність і жорсткість композитів.

В Україні започатковані принципово нові методи добуван­ня композитів, наприклад на основі боридів металів (віднов­лення оксидів металів бором у вакуумі та карбідом бору). Освоєно метод прямого синтезу силіцидів з металу й силіцію, а також безпосереднє відновлення оксидів металів силіцієм. Багатьма своїми властивостями — міцністю, ударною в'язкістю, міцністю від утоми тощо — композити значно пе­ревищують традиційні матеріали, завдяки чому потреби су­спільства в них і взагалі у нових матеріалах безперервно зростають. На виготовлення композитів витрачають великі кошти, цим пояснюється той факт, що головними спожива­чами композитів поки що є авіаційна і космічна промисло­вості.

ЗНАЧЕННЯ ХІМІЇ У РОЗВ'ЯЗАННІ СИРОВИННОЇ ПРОБЛЕМИ

Сировина — невід'ємний елемент будь-якого виробничого процесу, в тім числі й хіміко-технологічного.

Природні матеріали, що використовуються у виробництві промислових продуктів, називаю­ться сировиною.

Природа, що нас оточує, здається, є невичерпною коморою. з якої промисловість бере сировину. У міру розвитку науки техніки дедалі більше нових корисних копалин використовується для добування продуктів виробництва, з'являються нові види сировини, розширюється сировинна база промис­ловості.

У зв'язку з бурхливим розвитком промисловості у XX ст.

різко збільшився обсяг добування й переробки корисних копа­лин. За останні 40 років багатьох корисних копалин було видо­буто більше, ніж за всю історію людства. Тепер у світі щорічно вилучається й переробляється 100 млрд т гірських порід. А в хімічному виробництві як сировину використовують не лише гірські породи. Це призводить до того, що багато які сировинні джерела швидко виснажуються, внаслідок чого й виникає си­ровинна проблема. Уже тепер багато країн відчувають гостру нестачу окремих видів сировинних ресурсів. В Україні, напри­клад, не вистачає такої горючої мінеральної сировини, як наф­та і природний газ.

Невідповідність між запасами і споживанням деяких видів сировини висуває проблему її бережливого й раціонального використання. У зв'язку з цим хіміки ставлять перед собою

такі найголовніші завдання:

1) розвідування й застосування дешевої сировини, нових видів альтернативних сировинних матеріалів;

2) комплексне використання сировини;

3) розробка нових ефективних методів рециркуляції, тобто багаторазового використання різних видів сировини, напри­клад металів;

4)  використання відходів як сировини.

Останнім часом хіміки намагаються застосовувати місцеву сировину. Це вигідно, оскільки не вимагає витрат на далекі перевезення.

Історія розвитку хімічної промисловості знає чимало при­кладів, коли та чи інша речовина з пустої породи або відходів виробництва перетворювалася на цінну сировину. Наприклад, хлорид калію КС1 наприкінці минулого сторіччя був пустою породою під час добування кухонної солі з сильвініту. Тепер сильвініт переробляють з метою вилучення з нього хлориду калію КС1 для виробництва цінних мінераль­них добрив, а хлорид натрію перетворився на відходи.

Багато рідкісних металів раніше не знаходили застосування через їх промислову недоступність, але потреби в цих металах атомної енергетики, мікроелектроніки, радіотехніки, космічної техніки, які сьогодні визначають науково-технічний прогрес, зробили можливим промислове добування розсіяних елемен­тів.

Комплексне використання сировини спрямовується на за­стосування всіх її головних частин для добування корисних продуктів або матеріалів. Це означає, що з одного виду сиро­вини можна добути велику кількість різних продуктів. Напри­клад, нині деревина використовується не лише як джерело виготовлення меблів, а й як джерело величезних матеріальних цінностей

Використання деревини і продуктів її переробки:

Деревина

Паливо

Гідролізний спирт

Целюлоза

Папір

Оцтова кислота

Активоване вугілля

Метиловий спирт

Мийні засоби

Синтетич­ний каучук

Глюкоза

Дріжджі

Пластичні маси

Порох

Хімічне волокно

Хіміки відповідають за раціональне використання сирови­ни, її комплексну переробку, ліквідацію відходів, багато з яких завдають непоправної шкоди довкіллю та здоров'ю людини. Отже, розробка нових способів комплексного використання сировини має величезне значення.

Хімія має велике значення і в розробці способів переведен­ня речовин, що прореагували, у початковий стан для їх повтор­ного використання (рециркуляція, регенерація сировини).

Наприклад, уже зараз досить широко використовуються метали у вигляді вторинної сировини (так званого скрапу). Майже половина світового виробництва сталі базується на скрапі.

Невичерпним джерелом сировини є промислові й побутові відходи. Вони отруюють водойми, заражують ґрунт і повітря, захаращують території. Завдання хіміків полягає у знешко­дженні відходів. Для цього будують спеціальні очисні спо­руди.

В Україні встановлено норми допустимого вмісту речовин у газоподібних промислових викидах і стічних водах. Але го­ловне завдання хіміків полягає у створенні безвідхідних ви­робництв, де відходи використовуються для добування необ­хідних продуктів. Реалізація такого завдання тісно поєднана з комплексним використанням сировини і комбінуванням ви­робництв, коли відходи одного заводу стають сировиною для іншого, і тоді завод переростає у комбінат.

ЗНАЧЕННЯ ХІМІЇ У РОЗВ'ЯЗАННІ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ ПРОБЛЕМИ

Забезпеченість енергією є найважливішою умовою соці­ально-економічного розвитку будь-якої країни, її промисло­вості, транспорту, сільського господарства, сфер культури і побуту.

Особливо багато енергії споживає хімічна промисловість. Енергія витрачається на здійснення ендотермічних процесів, на транспортування матеріалів, кришіння та здрібнення твер­дих речовин, фільтрування, стиснення газів тощо. Значних затрат енергії потребують виробництва карбіду кальцію, фос­фору, аміаку, поліетилену, ізопрену, стиролу тощо. Хімічні ви­робництва разом із нафтохімічними є найенергоємнішими га­лузями індустрії. Випускаючи майже 7 % промислової продук­ції, вони споживають у межах 13—20 % енергії, що витра­чається всією промисловістю.

Джерелами енергії найчастіше є традиційні невідновні при­родні ресурси — вугілля, нафта, природний газ, торф, сланці. Останнім часом вони дуже швидко виснажуються. Особливо прискореними темпами зменшуються запаси нафти і природ­ного газу, а вони обмежені й непоправні. Це породжує енергетичну проблему.

У різних країнах енергетичну проблему розв'язують по-різ­ному, проте всюди в її розв'язання значний внесок робить хімія. Так, хіміки вважають, що у майбутньому (приблизно років 25—З0) нафта збереже свою позицію лідера. Але її внесок в енергоресурси помітно скоротиться і буде компен­суватися зрослим внеском вугілля, газу, водневої енергетики, ядерного пального, енергії Сонця, енергії земних глибин та інших видів відновної енергії, включаючи біоенергетику.

Уже сьогодні хіміки турбуються про максимальне і комп­лексне енерготехнологічне використання паливних ресур­сів— зменшення втрат теплоти у навколишнє середовище, вторинне використання теплоти, максимальне застосування місцевих паливних ресурсів тощо.

Розроблено хімічні методи вилучення в'язкої нафти (міс­тить високомолекулярні вуглеводні), значна частина якої зали­шається у підземних коморах. Для збільшення виходу нафти у воду, яку закачують у пласт, додають поверхнево-активні ре­човини, їхні молекули розміщуються на межі нафта—вода, що збільшує рухливість нафти.

На майбутнє поповнення паливних ресурсів поєднують із раціональною переробкою вугілля. Наприклад, подрібнене ву­гілля змішується з нафтою, на добуту пасту діють воднем під тиском. При цьому утворюється суміш вуглеводнів. На добу­вання 1 т штучного бензину витрачається близько 1 т вугілля і 1500 м3 водню. Поки що штучний бензин дорожчий від добу­того з нафти, проте важлива принципова можливість його до­бування.

var container = document.getElementById('nativeroll_video_cont'); if (container) { var parent = container.parentElement; if (parent) { const wrapper = document.createElement('div'); wrapper.classList.add('js-teasers-wrapper'); parent.insertBefore(wrapper, container.nextSibling); } }