Лабораторна робота: Отримання метану та досліди з ним. Висушування органічних рідин Для зневоднення етанолу використовували карбід кальцію

У хімічному гуртку за наявності маленької електродугової печі, а також необхідного джерела струму можна отримати трохи карбіду кальцію. У маленький графітовий тигель або в поглиблення, видовбане в товстому вугільному електроді, помістимо суміш рівних (за масою) кількостей оксиду кальцію (негашеного вапна) і шматочків коксу розміром з голівку шпильки. Надмірне вугілля при дії кисню повітря згорить. Схема досвіду показано малюнку.

Верхній електрод приведемо в дотик із сумішшю, утворюючи електричну дугу. Суміш проводить струм завдяки шматочкам вугілля. Нехай дуга горить 20-30 хвилин при максимальному струмі. Очі потрібно захистити від яскравого світла окулярами з дуже темним склом (окуляри для зварювання).

Після остигання суміш перетворюється на розплав, який, якщо досвід пройшов успішно, містить маленькі шматочки карбіду. Щоб перевірити це, отриману масу помістимо у воду і зберемо бульбашки газу, що утворюються, в пробірці, перевернутій вгору дном і заповненою водою.

Якщо ж електродугової печі в лабораторії немає, то легко можна отримати газ із наявного у продажу карбіду кальцію. Заповнимо газом кілька пробірок - повністю, наполовину, на одну третину тощо. За її запалення, зазвичай, відбувається сильний вибух.

Карбід кальцію взаємодіє з водою за рівнянням:

CaC 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 +C 2 H 2

Поряд з гідроксидом кальцію (гашеним вапном) ця реакція призводить до утворення етину - ненасиченого вуглеводню з потрійним зв'язком. Завдяки цьому етин виявляє високу реакційну здатність.
Дослідження етин

Доведемо присутність в етині (ацетилені) ненасиченого зв'язку за допомогою реактиву Байєра або бромної води. Для цього помістимо реактив у пробірку та пропустимо через нього етин. Його ми отримаємо в іншій пробірці з кількох шматочків карбіду кальцію. Цю пробірку закриємо гумовою пробкою із двома отворами. В одне з них заздалегідь вставимо скляну трубку з вигнутим кінцем - він має бути занурений у пробірку з реактивом. В інший отвір вставимо краплинну лійку і кран спочатку закриємо. М
Можна взяти замість неї і просту скляну воронку, замінивши кран затискачем, як при отриманні метану. У вирву наллємо воду і, обережно відкриваючи кран, повільно, по краплях, додавати її до карбіду. Зважаючи на вибухонебезпечність етину, проведемо досвід поблизу від відкритого вікна або у витяжній шафі. Навколо в жодному разі не повинно бути відкритого полум'я або включених нагрівальних приладів.

Етин у чистому стані є газом з трохи одурманюючим запахом. Етин, отриманий з технічного карбіду, завжди забруднений отруйними домішками фосфористого водню (фосфіну) і миш'яковистого водню (арсина), що неприємно пахнуть. Суміші етину з повітрям, що містять від 3 до 70% етину, є вибухонебезпечними. Етин дуже легко розчиняється в ацетоні. У вигляді такого розчину його можна зберігати і перевозити в сталевих балонах (Чистий етин майже не має запаху. Суміші його з повітрям вибухають від іскри в ширшому інтервалі концентрацій етину – від 2,3 до 80,7 %. Прим. перев.).

Етин можна перетворити на дуже багато сполук, які, зокрема, набули великого значення для виробництва пластмас, синтетичного каучуку, ліків та розчинників. Наприклад, при приєднанні до етину хлористого водню утворюється вінілхлорид (хлористий вініл) - вихідна речовина для отримання полівінілхлориду (ПВХ) та пластмас на його основі. З етину ж отримують етаналь, з яким ми ще познайомимося, та якщо з нього - багато інших продуктів.

У НДР найбільшим виробником і водночас споживачем етину є комбінат синтетичного бутадієнового каучуку в Шкопау. Пошта 90% із 400 продуктів цього гігантського підприємства виходить повністю або частково з етину. Крім того, великі кількості карбіду кальцію випускають азотний завод у Пістериці та електрохімічний завод у Гіршфельді. У 1936 р. на території, де нині знаходиться НДР, вироблялося 206 000 т карбіду. У 1946 р. виробництво знизилося до 30000 т, але вже в 1951 р. підвищилося до 678 000 т, а в 1955 р. перевищило 800 000 т. З 1972 р. тільки згаданий комбінат синтетичного каучуку отримує щорічно. .

Ці цифри свідчать про величезне значення карбіду кальцію та пов'язаних з ним процесів.

У майбутньому технологія, заснована на застосуванні карбіду, стане все більше витіснятися вигіднішим нафтохімічним виробництвом, створеним у НДР у Шведті та Лейні-2. Головним недосгатком карбідного методу одержання етину є виключно велика витратаелектроенергії. Справді, на комбінаті у Щкопау лише одна сучасна карбідна піч «з'їдає» від 35 до 50 мегават. Адже там працюють цілі батареї таких печей! На виробництво карбіду кальцію в НДР витрачається більше 10% всієї електроенергії, що видобувається.
ДЕЯКІ З 800000 З'ЄДНАННЯ

Молодий німецький хімік, професор Фрідріх Велер у 1828 р. вперше отримав органічну сполуку – сечовину – шляхом синтезу з неорганічних вихідних речовин. У середині минулого століття шведський хімік Якоб Берцеліус синтезував уже понад 100 різних органічних сполук. (Не можна не згадати тут та інших основоположників органічного синтезу. У 1842 р. російський хімік Н. Н. Зінін вперше синтезував анілін, який раніше отримували тільки з рослинної сировини. У 1845 р. німецький хімік Кольбе синтезував оцтову кислоту, у 1854 р. француз Бертло-жири, в 1861 р. А. М. Бутлеров - цукриста речовина Цікаві відомості про життя і діяльність цих вчених містяться, зокрема, у книзі К. Манолова «Великі хіміки» Т. 1 і 2. Пер. .(М., Вид. «Світ», 1976), - Прим. перев.)

З того часу тисячі хіміків у всіх країнах внаслідок наполегливої ​​та важкої праці створили або виділили з природних джерелбезліч нових органічних речовин. Вони досліджували їхні властивості та опублікували результати своїх робіт у наукових журналах.

На початку XX в. було досліджено вже близько 50 000 різних органічних сполук, переважно отриманих шляхом синтезу. До 1930 р. кількість їх зросла до 300 000, а нині кількість отриманих у чистому вигляді і не слідованих органічних сполук, мабуть, набагато перевищує 800 000. Проте можливості ще далеко не вичерпані. Щодня у всьому світі знаходять і досліджують все нові та нові речовини.

Більшість органічних сполук не знайшло практичного застосування. Багато з них знайомі з особистому досвідулише дуже вузькому колу хіміків. Незважаючи на це, витрачена праця була аж ніяк не марною, оскільки деякі речовини виявилися цінними барвниками, ліками чи матеріалами нового типу. Нерідко буває, що речовина, яка відома вже кілька десятків років і давно описана в науковій літературі, несподівано набуває великого практичного значення. Наприклад, нещодавно відкрита активність деяких складних сполук стосовно комах-шкідників. Цілком імовірно, що й інші сполуки, які досі згадуються лише в старих, покритих пилом наукових журналах, найближчим часом знайдуть застосування як барвники, лікарські засоби чи будь-якій іншій області. Не виключено навіть, що вони набудуть виняткового значення у народному господарстві.

Тепер самостійно отримаємо та досліджуємо кілька речовин, особливо важливих у промисловості.

ВИННИЙ СПИРТ ТА ЙОГО РОДИЧІ

Система перш за все! Вступаючи у світ органічної хімії, можна відразу ж заблукати, якщо попередньо не ознайомитися з класами органічних сполук та основами мови органічної хімії. Справді, більшість органічних речовин можна розділити на групи з подібною будовою і подібними властивостями. Хіміки, використовуючи латинське і грецьке коріння, і, крім того, значною мірою вигадане ними абракадабру, створили таку добре продуману систему назв, яка відразу ж підказує фахівцю, до якого класу слід віднести ті чи інші речовини. Одна біда: поряд із назвами за єдиними правилами міжнародної номенклатури для багатьох з'єднань досі використовуються їхні власні назви, пов'язані з походженням цих сполук, їх найбільш примітними властивостями чи іншими факторами. Тому для багатьох з'єднань у цій книзі доведеться наводити кілька назв.

Ми вже знайомі з насиченими та ненасиченими вуглеводнями. Насичені вуглеводні називаються алканами, ненасичені з подвійним зв'язком – алкенами, а з потрійним – алкінами. Нам відомо, що ці вуглеводні, якщо розташувати їх у порядку збільшення числа атомів вуглецю, утворюють гомологічні ряди.

Поряд із вуглеводнями велике значення мають такі органічні сполуки, які містять ще кисень. Розглянемо спочатку три ряди кисневмісних органічних сполук:

алканоли(спирти)

алканалі(альдегіди)

алканої кислоти(колишня назва - карбонові кислоти)

Похідними метану є такі сполуки:

СН 3 -ВІН Н-СНТ Н-СООН

метанол метаналь метанова кислота

(метиловий спирт) (формальдегід, (мурашина кислота))

мурашиний альдегід)

Похідними етану є такі представники цих трьох класів сполук:

СН 3 -СН 2 -ВІН СН 3 - СНТ СН 3 - СООН

етанол етаналь етанова кислота

(етиловий спирт) (ацетальдегід, (оцтова кислота))

оцтовий альдегід)

Так само для всіх наступних вуглеводнів відомі споріднені або кисневмісні сполуки. У загальному вигляді похідним будь-яких вуглеводнів відповідають формули:

R-OHR-СНО R-СООН

алканол алканаль алканова кислота

(спирт) (альдегід) (карбонова кислота)

Число можливих сполук цих трьох класів різко збільшиться, якщо ми врахуємо, що у вищих вуглеводнів кожен ізомер утворює різні кисневі сполуки.

СН 3 -СН 2 -СН 2 -СН 3 СН 3 -СН 2 -СН 2 -ВІН

бутан бутанол-1

(бутиловий спирт)

СН 3 -СН(СН 3)-СН 3 СН 3 -СН(СН 3)-СН 2 -ВІН

2-метилпропан 2-метилпропанол-1

(ізобутан) (ізобутиловий спирт)

Крім того, з'являються ще додаткові ізомери, внаслідок того, що характерні кисневмісні групи, наприклад, спиртова група ВІН можуть бути пов'язані або з крайніми ланцюгами, або з одним з проміжних атомів вуглецю. Прикладами можуть бути пропіловий і ізопропіловий спирти:

СН 3 -СН 2 -СН 3 СН 3 -СН 2 -СН 2 -ОН СН 3 -СН(ОН)-СН 3

пропан пропанол-1 пропанол-2

(пропіловий спирт) (ізопропіловий спирт)

Групи, характерні для класів сполук, називаються функціональними групами.До таких груп відноситься, наприклад, гідроксильна група ОН алканолів і карбоксильна група СООН карбонових кислот. Пізніше ми познайомимося з деякими прикладами функціональних груп, що містять кисень, а інші елементи. Зміна функціональних груп та введення їх у молекули органічних речовин, як правило, є головним завданням органічного синтезу.

Зрозуміло, в одній молекулі і одночасно може бути кілька однакових чи різних груп. Ми дізнаємося про кількох представників цього ряду речовин - сполук з кількома функціями.

Однак досить теорії! Приступимо, нарешті, до дослідів - отримаємо зазначені вище кисневмісні похідні метану та етану, здійснимо їх перетворення та досліджуємо їх властивості. Ці сполуки, назви яких нам давно відомі, мають велике значення для хімічної технології. Нехай вони допоможуть нам познайомитися з основами промислового органічного синтезу, хоча ми й зможемо безпосередньо відтворити промисловий спосіб їх виробництва. Крім того, вони дадуть нам уявлення про найважливіші властивості класів сполук.
Дослідження метанолу

При сухій перегонці деревини ми отримали кілька крапель неочищеного метанолу (метилового спирту). В даний час переважна частина метанолу виходить шляхом синтезу водяного газу:

CO + 2H 2 = CH 3 OH

Складові частини водяного газу з'єднуються з утворенням метанолу. Крім того, у незначній кількості утворюються й вищі спирти. Цей процес потребує температури 400 °С, тиску 200 ат і прискорюється у присутності оксидних каталізаторів.

Метанол служить розчинником та проміжним продуктом у виробництві барвників. Але головним споживачем його є виробництво пластмас, для якого потрібна велика кількість метаналю (формальдегіду). Метаналь виходить при окисленні метанолу киснем повітря. У промисловості суміш пар метанолу і повітря при 400 °С пропускають над мідним або срібним каталізатором.

Щоб змоделювати цей процес, зігнемо в спіраль шматочок мідного дроту діаметром 0,5-1 мм і щипцями внесемо його в зону полум'я, що не світиться, пальника Бунзена. Дріт розжарюється та покривається шаром оксиду міді (II). Помістимо отриманий нами раніше метанол (10 крапель) досить широку пробірку і опустимо в нього розпечену мідну спіраль. Внаслідок нагрівання метанол випаровується і під впливом каталізатора - міді - з'єднується з киснем з утворенням метаналю (ми впізнаємо його характерним різким запахом). При цьому поверхня мідного дроту відновлюється. Реакція відбувається із виділенням тепла. При великих кількостях парів метанолу та повітря мідь залишається розігрітою доти, доки реакція не завершиться. Зазначимо, що метанол дуже отруйний! Тому не проводитимемо досвіду з великими кількостями.

Навіть маленький ковток метанолу може спричинити повну втрату зору, інколи ж і смерть. Тому метанол завжди потрібно зберігати так, щоб у жодному разі ніхто не міг помилково випити його. Втім, метанол поряд з іншими сполуками спеціально додають у малій кількості спирту, який використовується для горіння, з метою його денатурації. Тому денатурований спирт також отруйний!
Досліди з метаналем

Наступні досліди проведемо із продажним формаліном. Формалін-це 35-40% розчин метаналю (формальдегіду) у воді. Зазвичай він містить ще малу кількість отруйного метанолу, що не прореагував. Сам метаналь викликає згортання білків і, отже, теж є отрутою.

Проведемо низку простих дослідів. У пробірці або маленькій колбці упаримо кілька мілілітрів формаліну. Вийде біла важкорозчинна маса, пробу якої ми потім нагріємо в іншій пробірці. При цьому вона зникне, і по запаху відчувається, що знову утворився метаналь. У чистому стані метаналь є газом, який при звичайному тиску і -19 °С перетворюється на рідину. Вже на холоді і ще більшою мірою при легкому нагріванні або в присутності кислот метаналь починає полімеризуватися. При цьому множина його молекул з'єднується одна з одною і утворює довгі ланцюги параформа:

CH 2 -O-CH 2 -O-CH 2 -O-CH 2 -O...

Сильне нагрівання призводить до зворотного перетворення параформу метаналь.

Полімеризаціяхарактерна для багатьох алканалей і свідчить про присутність у них ненасиченого зв'язку. Реакції полімеризації є основою отримання багатьох пластмас. Метаналь поступово полімеризується і в розчині з утворенням дедалі більших ланцюгових молекул. Такий полімеризований формалін можна регенерувати шляхом нагрівання параформа і поглинання парів метаналю водою, що виділяються при цьому.

Метаналь та інші алканалі (альдегіди) дають з так званим реактивом Шиффа характерну кольорову реакцію, яка може служити для їхнього розпізнавання. Приготуємо реагент, взявши на кінчику скальпеля трохи барвника фуксину і розчинивши його в кількох мілілітрах теплої води, що дистилює. До цього розчину порціями, до знебарвлення, додаватимемо водний розчин сірчистої кислоти. Наллємо в пробірку кілька мл отриманого таким чином реактиву, додамо кілька крапель розчину метаналю і перемішаємо. Незабаром з'явиться фіолетове фарбування. Провівши ряд дослідів з дедалі більш розбавленим розчином метаналю, ми можемо переконатися у чутливості цієї якісної реакції.

Наллємо в пробірку кілька мл реактиву Фелінга, який можна приготувати, змішавши рівні кількості наступних вихідних розчинів:

Вихідний розчин Фелінгу № 1: 7 г сульфату міді (II) у 100 мл дистильованої води

Вихідний розчин Фелінга № 2: 37 г сегнетової солі та 10 г їдкого натру в 100 мл дистильованої води

Сам реактив Фелінг дуже нестійкий, а вихідні розчини можна зберігати. У готовому вигляді ці розчини іноді можна придбати в аптеках.

Тепер до готового реактиву Фелінг додамо близько 1 мл розчину метаналю і нагріємо до кипіння. При цьому виділяється елементарна мідь, яка утворює на стінках пробірки гарний дзеркальний наліт (мідне дзеркало). Потрібно лише попередньо знежирити пробірку хромовою сумішшю. Інші алканалі утворюють цегляно-червоний осад оксиду міді (І).

Замість реактиву Фелінг можна використовувати і аміачний розчин солі срібла. До розведеного (приблизно 2%-ного) розчину нітрату срібла будемо поступово приливати розведений водний розчин аміаку - точно до того моменту, поки осад, що випав спочатку, не розчиниться знову. У пробірку, ретельно вимиту хромовою сумішшю і промиті кілька разів дистильованою водою, наллємо 2 мл приготованого розчину солі срібла і 5-8 мл розчину метаналю і обережно нагріємо цю суміш, найкраще на водяній бані. На стінках пробірки утворюється чітке дзеркало, а розчин завдяки найдрібнішим частинкам срібла, що випали, набуває інтенсивного чорного забарвлення.

Алканалі (альдегіди) дуже легко окислюються, у результаті утворюються, зазвичай, алканові (карбонові) кислоти. Таким чином, стосовно окислювачів вони поводяться як відновники. Наприклад, алканалі відновлюють сіль двовалентної міді до оксиду міді (I) або навіть елементарної міді. Аміачний розчин солі срібла вони відновлюють із виділенням металевого срібла. Ці реакції є спільними для алканалей та інших відновників, наприклад, для виноградного цукру, про який ми поговоримо пізніше.

При дії інших окислювачів алканалі теж окислюються з утворенням алканових кислот, інколи ж навіть до діоксиду вуглецю і води. У пробірці до кількох мілілітрів розчину метаналю обережно додамо 10% розчин пероксиду (перекису) водню. Потім нагріємо суміш і потримаємо в парах над пробіркою зволожений синій лакмусовий папірець. Її почервоніння свідчить, що у пробірці утворилася метанова (мурашина) кислота.

Досліджуємо метанову кислоту

Метанова (мурашина) кислота - найпростіша органічна кислота. У техніці її одержують приєднанням оксиду вуглецю до гідроксиду натрію під тиском. За рівнянням

NaOH + CO = HCOONa

при цьому утворюється натрієва сіль мурашиної кислоти - метанат натрію або форміат натрію. Вона служить проміжним продуктом при отриманні інших сполук і знаходить застосування у текстильному та шкіряному виробництві. Метанова кислота має сильну дезінфікуючу та консервуючу дію, тому її використовують для запобігання псуванню харчових продуктів і силосу. Деякі застосовувані при силосуванні препарати є, переважно, розчин метанової кислоти.

З метановою кислотою, придбаною у магазині, проведемо такі досліди. (Обережно! Концентрована метанова кислота отруйна і роз'їдає шкіру!)

У пробірку наллємо 5 мл розведеної сірчаної кислоти та додамо розчин перманганату калію – стільки, щоб рідина була сильно забарвлена. Після цього додамо ще 5 мл приблизно 80% метанової кислоти. При нагріванні суміш знебарвлюється внаслідок відновлення перманганату до марганцю сульфату (II). При цьому метанова кислота окислюється до діоксиду вуглецю та води.

У наступних пробіркових дослідах перевіримо, чи розчиняються в 60% метановій кислоті магній, цинк, залізо та нікель. Активні метали реагують з метановою та іншими органічними кислотами з утворенням солей та виділенням водню. Таким чином, органічні кислоти поводяться абсолютно аналогічно неорганічним, але, як правило, вони слабші.

Концентрована сірчана кислота та деякі каталізатори розкладають метанову кислоту на оксид вуглецю та воду. Нагріємо 1 мл безводної метанової кислоти з надлишком концентрованої сірчаної кислоти в пробірці, закритою гумовою пробкою, в яку вставлена ​​скляна трубка. З цієї трубки випаровується газ, який при підпалюванні горить блідо-блакитним полум'ям. Це отруйний оксид вуглецю (чадний газ), з яким ми вже знайомі. Через пов'язану з цим небезпеку досвід потрібно проводити у витяжній шафі або на відкритому повітрі.

На закінчення треба ще відзначити, що метанова кислота та її солі часто зустрічаються у природі. Як видно вже за її другою назвою (мурашина), ця кислота входить до складу отруйних виділень мурах. Крім того, вона виявлена ​​у виділеннях бджіл, у кропиві тощо.
Досліди з етанолом

Отже, ми познайомилися з метанолом, метаналем та метановою кислотою. Подібні до них сполуки, що містять два атоми вуглецю, мають найбільше значення в техніці.

Етанол (етиловий спирт), який зазвичай називають просто спиртом, утворюється при так званому спиртовому бродінні. Багато видів цукрів, а також продукт оцукрювання крохмалю в присутності солоду розщеплюються під дією мікроскопічно маленьких дріжджових грибків у освіті спирту та вуглекислого газу. Кожен, хто хоч раз бачив, як бродить фруктовий сік, спостерігав інтенсивне виділення вуглекислого газу з труби. А те, що в отриманому вині справді міститься спирт, легко помітити за поведінкою людини, яка вино вип'є.

Оскільки спиртове бродіння може відбуватися мимовільно, розведений спирт відомий людям з найдавніших часів як збудливий напій. Про згубні наслідки пияцтва навряд чи треба говорити. Особливо молоді слід повністю відмовитися від споживання спиртних напоїв.

Вміст спирту при бродінні розчинів цукру та фруктових соків коливається в широких межах. Однак, оскільки при високій концентрації спирту дріжджові грибкине можуть існувати, шляхом бродіння можна отримати не більше ніж 15% спирт. Горілку і концентрований спирт отримують з розведених розчинів шляхом перегонки. Проведення такої перегонки згідно із законом дозволяється лише на державних лікерно-горілчаних заводах. Отримання хоча б найменшої кількості спирту приватними особами, нехай навіть для хімічних дослідів, суворо заборонено законом.

Харчовий спирт та спирт для косметичних цілей виробляється тільки із зерна (Для цієї мети використовується також картопляний крохмаль. – Прим. перев.). Крохмаль спочатку перетворюють на цукор, який потім зброджують на спирт. Технічний спирт виходить у великих кількостях в результаті бродіння сульфітного лугу, тобто відходів целюлозно-паперового виробництва. Все більша частина технічного спирту - незамінного розчинника і вихідної речовини в органічному синтезі - в даний час виробляється синтетичним шляхом з карбіду кальцію через етин і етаналь . Прим. перев.).

Чистий спирт надходить у продаж під назвою спирт-ректифікат. Він містить 4-6% води. Так як ректифікат дорого коштує, ми використовуємо його лише в небагатьох дослідах. У тих випадках, коли це не буде обумовлено, задовольняємося набагато дешевшим денатуратом, який, як нам добре відомо, застосовується як паливо. Це теж 95%-ний спирт, але, щоб він не був придатний для пиття, до нього додані отруйні речовини, що мають неприємний смак або запах (метанол, піридин, ефір фталевої кислоти).

Оскільки попереду на нас ще чекають найрізноманітніші досліди зі спиртом, поки обмежимося лише двома. По-перше, ми можемо легко довести присутність води у ректифікаті. Нагріємо у тиглі кілька кристаликів сульфату міді до утворення безбарвної безводної солі. Потім щіпку отриманої солі додамо до проби спирту і струсимо. Наявність води виявляється за блакитним фарбуванням розчину. Безводний спирт, званий абсолютним спиртом, можна отримати тільки при обробці спеціальними осушувачами.

Денатурат служить гарним пальним для спиртівок та туристських примусів. Останнім часом він застосовується навіть як ракетного палива. Щоправда, у кемпінгах його поступово витісняє пропан, який доставляють у невеликих сталевих балонах.

Робиться також чимало спроб виготовити так званий сухий спирт. Різні його сорти, зазвичай, зовсім містять спирту. Ми також можемо перевести спирт у напівтвердий стан, розчинивши при перемішуванні 20 мл денатурату близько 5 г мильної стружки. Виходить драглиста маса, яку можна розрізати на шматки. Як і рідкий спирт, вона горить блідо-блакитним полум'ям.

Отримання етаналю

При окисленні етанолу утворюється етаналь (оцтовий альдегід) і далі етанова кислота (оцтова кислота). Сильні окислювачі відразу перетворюють етаналь на оцтову кислоту. До того ж, результату призводить і окислення киснем повітря під впливом бактерій. Ми легко зможемо переконатись у цьому, якщо трохи розбавимо спирт і залишимо його на деякий час у відкритій чашці, а потім перевіримо реакцію на лакмус. Для отримання столового оцту до цих пір використовують в основному оцтовокисле бродіння спирту або низькосортних вин (винний оцет). Для цього спиртовий розчин при інтенсивній подачі повітря повільно пропускають через тирсу з букової деревини. У продаж надходить 5% або 10% столовий оцет або так звана оцтова есенція, що містить 40% оцтової кислоти (У СРСР концентрація харчової оцтової есенції, що поставляється в торговельну мережу, становить 80%, а концентрація столового оцту - 9%. Прим. перев.). Для більшості дослідів вона нам підійде. Лише в деяких випадках знадобиться безводна (крижана) оцтова кислота, яка відноситься до отрут. Її можна купити в аптеці чи магазині хімічних реактивів. Вона вже за 16,6 °С твердне в кристалічну масу, схожу на лід. Синтетичним шляхом оцтову кислоту одержують з етину через етаналь.

Етаналь, що неодноразово згадувався, або оцтовий альдегід, - найважливіший проміжний продукт у хімічній технології, заснованій на використанні карбіду кальцію. Його можна перетворити на оцтову кислоту, спирт або ж на бутадієн - вихідну речовину для отримання синтетичного каучуку. Сам етаналь виробляється у промисловості шляхом приєднання води до етину. У НДР на комбінаті синтетичного бутадієнового каучуку в Шкопау цей процес здійснюється у потужних реакторах безперервної дії. Сутність процесу полягає в тому, що етин вводиться в нагріту розведену сірчану кислоту, в якій розчинені каталізатори - солі ртуті та інші речовини (Ця реакція відкрита російським ученим М. Г. Кучеровим у 1881 р. - Прим. перев.). Оскільки солі ртуті дуже отруйні, ми самі не синтезуватимемо етаналь з етину. Виберемо простіший спосіб - обережне окислення етанолу.

Наллємо в пробірку 2 мл спирту (денатурату) і додамо 5 мл 20% сірчаної кислоти і 3 г тонкоподрібненого біхромату калію. Потім швидко закриємо пробірку гумовою пробкою, в яку вставлено зігнуту скляну трубку. Суміш нагріємо малим полум'ям до кипіння і пари, що виділяються при цьому, пропустимо через крижану воду. Етаналь, що утворюється, розчиняється у воді, і його можна виявити з пом
щью описаних вище реакцій визначення алканалей. Крім того, розчин виявляє кислу реакцію, тому що окислення легко йде далі з утворенням оцтової кислоти.

Щоб отримати етаналь у більших кількостях і чистішим, зберемо, керуючись малюнком, складнішу установку. Однак цей досвід можна виконувати лише у гуртку або за наявності у читача великого досвіду. Етаналь отруйний і дуже леткий!

Ліва частина установки призначена для пропускання струму діоксиду вуглецю (вуглекислого газу). Останній необхідний для видалення етаналю, що виділяється, зі сфери реакції, перш ніж він окислиться далі до оцтової кислоти. Помістимо в колбу шматочки мармуру і додаватимемо до них малими порціями розведену соляну кислоту. Для цього потрібна краплинна вирва з довгою відвідною трубкою (не менше 25 см). Можна щільно приєднати таку трубку і до звичайної краплинної вирви за допомогою гумового шлангу. Ця трубка повинна бути весь час заповнена кислотою, щоб Вуглекислий газ міг подолати надлишковий опір наступної частини установки і не виходив у зворотному напрямку. одну коротку скляну трубку, таку саму трубку вставимо в пробку, що закриває краплинну лійку, і з'єднаємо обидві трубки гумовим шлангом Ще зручніше користуватися апаратом Кіпа. Прим. перев.).

Як забезпечити вирівнювання тиску в приладі для виділення газу, показано на малюнку на стор. 45.

В іншу посудину, яка служить реактором, - круглодонну колбу на 250 мл - наллємо спочатку 20 мл денатурату. Потім розчинний 40 г тонкоподрібненого біхромату калію або натрію (Яд!) в 100 мл розведеної сірчаної кислоти (Додамо 20 мл концентрованої сірчаної кислоти до 80 мл води.) Зважаючи на більшу щільність сірчаної кислоти обов'язково потрібно приливати її до води, а не навпаки. Сірчану кислоту завжди додають поступово і лише у захисних окулярах. У жодному разі не можна лити воду в сірчану кислоту!

Одну третину приготованого розчину відразу помістимо в реактор, а решту - у з'єднану з реактором краплинну вирву. Вставимо в реактор відведення трубки, що з'єднує його з пристроєм виділення вуглекислого газу. Ця трубка має бути занурена в рідину.

Зрештою, особливої ​​увагизаслуговує система охолодження. У трубці, яка під кутом відходить вгору від реактора, повинні конденсуватися пари спирту та оцтової кислоти. Найкраще охолоджувати цю трубку за допомогою зовнішнього свинцевого змійовика, пропускаючи через нього проточну воду. В крайньому випадку можна обійтися без охолодження, але тоді ми отримаємо більш брудний продукт. Для конденсації етаналю, що кипить вже при 20,2 °С, використовуємо прямий холодильник. Бажано, звичайно, взяти ефективний холодильник - змійниковий, кульковий або із внутрішнім охолодженням. В крайньому випадку підійде і не надто короткий холодильник Лібіха. У будь-якому випадку вода, що охолоджує, повинна бути дуже холодною. Водопровідна вода годиться для цього лише взимку. В іншу пору року можна пропускати крижану воду з великого бака, встановленого на достатній висоті. Приймачі - дві з'єднані один з одним пробірки - охолодимо, зануривши їх в охолоджувальну суміш з рівних (за масою) кількостей подрібненого льоду або снігу та кухонної солі. Незважаючи на всі ці запобіжні заходи, пари етаналю все ж частково випаровуються. Так як етаналь має неприємний різкий запах і отруйний, досвід потрібно проводити у витяжній шафі або на відкритому повітрі.

Тільки тепер, коли установку заряджено і зібрано, почнемо досвід. Спочатку перевіримо роботу приладу виділення газу, приливаючи до мармуру мала кількість соляної кислоти. При цьому установка відразу заповнюється вуглекислим газом. Якщо він напевно проходить через реактор і ніяких нещільностей не виявляється, приступимо власне до отримання етаналю, припинимо виділення газу, включимо всю систему охолодження і нагріємо вміст реактора до кипіння. Оскільки тепер при окисленні спирту виділяється тепло, пальник можна забрати. Після цього знову поступово будемо додавати соляну кислоту, щоб через реакційну суміш весь час проходив помірний струм вуглекислого газу. Одночасно розчин біхромату повинен повільно надходити з крапельної воронки в реактор.

Після закінчення реакції у кожному з двох приймачів міститься по кілька мілілітрів майже чистого етаналю. Заткнемо пробірки ватою та збережемо для наступних дослідів на холоді. Тривале зберігання етаналю недоцільно і небезпечно, оскільки він дуже легко випаровується і, перебуваючи у склянці з притертою пробкою, може з силою вибивати пробку. У продаж етаналь надходить лише у запаяних товстостінних скляних ампулах.

Досліди з етаналем

Крім описаних вище якісних реакцій, ми можемо провести з малими кількостями етаналю низку інших дослідів,

У пробірці до 1-2 мл етаналю обережно додамо (у захисних окулярах та на відстані від себе) за допомогою скляної палички 1 краплю концентрованої сірчаної кислоти. Починається бурхлива реакція. Як тільки вона затихне, розбавимо реакційну суміш водою і струсимо пробірку. Виділяється рідина, яка на відміну від етаналю не змішується з водою і кипить лише за 124 °С. Вона виходить в результаті з'єднання трьох молекул етаналю з утворенням кільця:

Е той полімер етаналю називається паральдегідом. При перегонці з розведеними кислотами він перетворюється знову на етаналь. Паральдегід застосовується в медицині як снодійний засіб.

У наступному досвіді обережно нагріємо невелику кількість етаналю з концентрованим розчином їдкого натру. Вирізняється жовта "альдегідна смола". Вона також виникає внаслідок приєднання одна до одної молекул етаналю. Однак, на відміну від паральдегіду, молекули цієї смоли побудовані з великого числа молекул етаналю.

Інший твердий продукт полімеризації – метальдегід – утворюється при обробці етаналю на холоді газоподібним хлористим воднем. Раніше він знаходив деяке застосування як тверде паливо ("сухого спирту").

Приблизно 0,5 мл етаналю розбавимо 2 мл води. Додамо 1 мл розведеного розчину їдкого натру або соди і нагріватимемо протягом декількох хвилин. Ми відчуємо винятково різкий запах кротонового альдегіду. (Проводити досвід у витяжній шафі або на відкритому повітрі!).

З етаналю в результаті приєднання один до одного двох його молекул утворюється спочатку альдол, який є проміжним продуктом при отриманні бутадієну. Він містить одночасно функціональні групи і алканалю, і алканолу.

Відщеплюючи воду, альдол перетворюється на кротоновий альдегід:

РОЗЧИНАЧІ У ПОБУТІ І ТЕХНІЦІ

У наші дні органічні розчинники можна знайти у будь-якому будинку. Кому не доводилося засобом для виведення плям видаляти плями жиру або смоли з одягу? Всі лаки, багато клеїв, наприклад гумовий, також містять різні органічні розчинники. За наявності деякого досвіду можна вже по запаху сказати, яка саме речовина служить у цих сумішах розчинником.

Органічні розчинники потрібні майже на будь-якому виробництві. Жири та олії витягують із рослин розчинниками. Виробництво пластмас, текстильна та лакофарбова промисловість споживають розчинники у величезних кількостях. Так само справа у виробництві лікарських препаратів і косметики, в багатьох інших галузях господарства.

З деякими головними розчинниками, наприклад, бензином і спиртом, багатьом напевно доводилося зустрічатися. Оцінюючи розчинника грають роль багато чинників. Насамперед, звичайно, важливо, які речовини в ньому добре розчиняються. Так, у спирті чудово розчиняються багато смоли, лікарські та косметичні засоби, тоді як жири та парафін розчиняються в ньому дуже погано. Крім того, при зіставленні розчинників істотну роль відіграють їхню горючість, температура кипіння, токсичність і, не в останню чергу, вартість.

Наступні досліди проведемо з кількома сполуками, які особливо часто застосовують як розчинники.
Тетрахлорметан - негорючий розчинник

Якщо в метані всі чотири атоми водню замістити хлором, то вийде тетрахлорметан (чотирьоххлористий вуглець). Тетрахлорметан є рідиною, яка кипить при 76 °С і має щільність 1,593 г/см 3 . Таким чином, він набагато важчий за воду і майже не змішується з нею. Тетрахлорметан чудово розчиняє смоли, жири тощо і має перед іншими розчинниками велику перевагу: він не горить. Навпаки! Його важкі пари пригнічують полум'я, завдяки чому його використовують у вогнегасниках.

Наллємо в чашку трохи бензину, спирту або ацетону і на відкритому повітрі обережно підпалимо цю горючу рідину. Якщо ми додамо тепер кілька мілілітрів тетрахлорметану, то вогонь згасне. Слід врахувати, що з гасіння техрахлорметаном може утворитися дуже отруйний газ фосген СОСl 2 . Тому в закритих приміщеннях цей засіб для гасіння вогню можна застосовувати лише з відповідними застереженнями. Останнім часом заряджені тетрахлорметаном вогнегасники виходять із застосування. Замість нього в вогнегасниках тепер застосовуються змішані бром-хлор- або фтор-хлорпохідні вуглеводнів.

У наступному досвіді змішаємо 2 мл тетрахлорметану з 1,5 г цинкового пилу. Остання є дуже дрібним порошком, який виходить при конденсації парів цинку. До суміші додамо ще стільки паленої магнезії або оксиду цинку, щоб вийшла паста середньої в'язкості. Помістимо її на шматок листового заліза або залізний тигель і на відкритому повітрі нагріємо на голому вогні до 200 °С. При цьому починається бурхлива реакція, що веде до підвищення температури суміші вище 1000 °С. Одночасно виділяється густий дим. Тетрахлорметан та цинк реагують з утворенням хлориду цинку:

2Zn + CCl 4 = 2ZnCl 2 + C

Хлорид цинку при високій температурі випаровується та утворює туман, притягуючи воду з повітря.

Інші метали, особливо залізо, теж повільно реагують із тетрахлорметаном. Тому він сприяє корозії і не годиться як розчинник лаків для металу тощо.

Тетрахлорметан досить отруйний. Вдихання його пар у малих дозах має наркотичну дію, а у великих дозах або при так званому хронічному отруєнні призводить до тяжких уражень печінки. Тому під час роботи з тетрахлорметаном потрібна обережність! Надійна вентиляція виключить накопичення парів тетрахлорметану у повітрі.

Пропанон розчиняє жир

Наступним важливим представником групи розчинників є пропанон (ацетон).

При сухій перегонці деревини ми отримали кальцієву сіль оцтової кислоти – "сірий деревооцтовий порошок". Той, хто не проводив цього досвіду, може легко приготувати вказану сіль шляхом нейтралізації розведеного розчину оцтової кислоти (столового оцту) карбонатом або гідроксидом кальцію.

Для отримання ацетону помістимо кілька грамів деревооцтового порошку в пробірку із тугоплавкого скла. Пробірку закриємо гумовою пробкою, в отвір якої вставлена ​​зігнута скляна трубка. Цю трубку охолодимо за допомогою свинцевого змійовика. Приймачем може бути пробірка, занурена в крижану воду. Через вогненебезпечність продукту відвідна трубка повинна бути не дуже короткою, щоб відстань між полум'ям і приймачем була якнайбільша. Крім того, врахуємо, що досвід можна проводити лише у витяжній шафі або на відкритому повітрі.

Сильно нагріємо пробірку із порошком пальником Бунзена. Виділяються пари, і в приймачі конденсується рухома рідина, яка в залежності від ступеня чистоти вихідної солі має забарвлення від жовтого до коричневого. Вона складається, головним чином з ацетону, що застосовується як розчинник жирів:

У чудових властивостях цього розчинника легко переконатися, розчиняючи невеликі кількості жиру, воску, лаку та інших органічних речовин. Багато пластмас теж розчиняються в ацетоні або принаймні набухають в ньому. Спробуйте обробити їм шматочок целулоїду, полістиролу чи іншої пластмаси. Що й казати – відмінний розчинник, до того ж, на відміну від тетрахлорметану, він не викликає корозії. Зате дуже легко спалахує. Щоб переконатися і в цьому, наллємо трохи в чашку і підпалимо, обережно наближаючи джерело вогню.

У чистому стані ацетон (пропанон) - безбарвна рідина, що кипить вже при 56,2 ° С і має своєрідний, не позбавлений приємності запах. Раніше його отримували здебільшого шляхом сухої перегонки сірого деревооцтового порошку, а в наші дні виробляють різними методами, у тому числі з оцтової кислоти при пропущенні її парів над каталізатором, окисленням ізопропілового спирту та закиданням крохмалю під впливом відповідних бактерій. Останніми роками ацетон одержують одночасно з фенолом обхідним шляхом – через стадію утворення кумолу – з газів нафтохімічного виробництва.

За своєю хімічною будовою ацетон - найпростіший представник алканонів (кетонів), споріднених з алканалями (альдегідами). У той час, як алканалі, наприклад, метаналь або етаналь, містять групу С=O на кінці молекули, у алканонів така група знаходиться у "внутрішнього", тобто не в крайнього ланцюга атома вуглецю. Алканони виявляють ненасиченість меншою мірою, ніж алканалі, і тому виявляються з допомогою якісних реакцій, притаманних алканалей. (Перевірити!)

І, нарешті, ефір

На закінчення розглянемо ефір, який, крім його застосування в медицині для наркозу, є чудовим розчинником для жирів та багатьох інших речовин.

Строго кажучи, існують різні прості ефіриякі так само, як алканалі або алканони, утворюють клас сполук зі подібними властивостями. Звичайний ефір має називатися діетиловим ефіром. Він утворюється з двох молекул етанолу шляхом відщеплення води, зазвичай за допомогою концентрованої сірчаної кислоти:

Отримаємо невелику кількість ефіру. Для цього в пробірку наллємо близько 2 мл денатурату та 1,5 мл концентрованої сірчаної кислоти. Підберемо до пробірки пробку із двома отворами. В одне з них вставимо маленьку краплинну вирву або просто маленьку вирву з подовженою трубкою, вихід з якої спочатку закриємо за допомогою шматочка гумового шланга і затиску. Використовуючи другий отвір у пробці, приєднаємо до пробірки пристрій для охолодження пари - такий же, як і при отриманні етаналю. Приймач треба неодмінно охолоджувати водою з льодом, тому що ефір кипить вже за 34,6 °С! Зважаючи на його надзвичайно легку займистість, холодильник повинен бути якомога довшим (не менше 80 см), щоб між джерелом вогню і приймачем була достатня відстань. З цієї ж причини проведемо досвід далеко від горючих предметів, на відкритому повітрі або у витяжній шафі. Наллємо у вирву ще близько 5 мл денатурату і обережно нагріємо пробірку на азбестованій сітці пальником Бунзена приблизно до 140 ° С (Температура не повинна перевищувати 145 0 С, тому що при вищій (близько 170 0 С) утворюється етен. кількістю ефіру завжди слід враховувати небезпеку пожежі, тому рекомендуємо замінити пальник закритою електричною плиткою і між джерелом тепла і приймачем встановити захисний екран. , на який можна надіти гумовий шланг для збільшення відстані між вихідними парами ефіру і джерелом тепла. Прим. перев.). У приймачі конденсується дуже леткий дистилят, і у разі недостатнього охолодження ми відчуємо характерний запах ефіру. Обережно прочиняючи затискач, будемо поступово, малими порціями додавати спирт. Наприкінці реакції сірчана кислота дедалі більше розбавляється утворюється водою, у результаті утворення ефіру припиняється і переганяється вже спирт.

При ретельному виконанні досвіду ми отримаємо близько 4 мл рухомої, прозорої рідини, яка складається в основному з ефіру. Якщо кілька крапель нанести на палець, то відчуєш сильний холод. Справа в тому, що ефір швидко випаровується, а теплота випаровування віднімається від навколишнього середовища.

На хімічних підприємствах та в лікарнях під час роботи з ефіром траплялися дуже сильні вибухи. При тривалому зіткненні з киснем повітря і під впливом сонячного світла в ефірі утворюються перекиси, що легко вибухають. Тому в жодному разі не зберігатимемо більше ефіру. Воно не знадобиться нам в жодному з досвідів, рекомендованих у цій книзі. Ефір буде потрібний нам тільки у суміші з двома частинами спирту як розчинник для колодію. Тому залишок ефіру відразу розбавимо подвійною кількістю спирту і зберігатимемо тільки у вигляді цієї безпечної суміші в надійно закритій пляшці з темно-коричневого скла.

Тривале вдихання пар ефіру викликає втрату свідомості, що вперше використовували в 1846 р. Джексон і Мортон для наркозу (Для цієї мети ефір під час хірургічної операції вперше застосував Лонг (США) в 1842 р, але цей експеримент не був опублікований. Прим. перев.). Ретельно очищений ефір і зараз застосовується із цією метою. Однак можна сподіватися, що читачі цієї книги заслуговують на довіру і, звичайно, не проводитимуть небезпечних, безвідповідальних і категорично неприпустимих власних дослідів, пов'язаних із наркозом.

Завершуючи цей розділ, присвячений розчинникам, слід наголосити, що в наступних частинах книги ми ще познайомимося з іншими важливими розчинниками, наприклад, з бензолом і складними ефірами, які чудово розчиняють лаки та пластмаси.

ВИРОБНИЧІ БЕНЗОЛУ

Вуглецевий скелет органічних сполук, які ми розглядали досі, був прямими або розгалуженими ланцюгами. Німецький хімік Август Кекуле вперше відкрив, що молекули багатьох інших органічних сполук побудовані на кільця. Найважливіше кільце (циклічна сполука вуглецю) - бензол - міститься у кількості 1-2 % у кам'яновугільній смолі, з якої його отримують.

Бензол - безбарвна рідина, що кипить при 80,2 °С і твердне при 5,5 °С. Для того, хто зберігає свої реактиви в неопалюваному приміщенні, замерзання бензолу - ознака того, що час знайти тепліше місце для склянок з водними розчинами, щоб вони не розкололися, коли почне замерзати вода.

Бензол дуже вогнебезпечний! Помістимо кілька крапель його на годинникове скло і обережно піднесемо запалений сірник. Бензол спалахне раніше, ніж полум'я зіткнеться з рідиною. Він горить полум'ям, що коптить, що вказує на високий вміст вуглецю. Брутто-формула бензолу - С6Н6. Таким чином, співвідношення вуглецю та водню у нього таке саме, як у етину. Справді, бензол утворюється із трьох молекул етину при пропусканні останнього через розпечену залізну чи кварцову трубку. Але ми в жодному разі не будемо проводити цю реакцію самостійно через небезпеку вибуху, який станеться при попаданні в трубку повітря.

Незважаючи на подібність у складі бензолу та етину, їх Хімічні властивостіабсолютно різні. Застосувавши бромну воду або реактив Байєра, ми легко доведемо, що бензол не входить у реакції, типові для ненасичених сполук. Очевидно, це зумовлено його особливою будовою. Кекуле запропонував для бензолу формулу, яка містить три подвійні зв'язки в шестичленному кільці. Однак відповідно до нових уявлень стійка будова бензолу краще пояснюється тим, що "надлишкові" валентні електрони, як показано у формулі, наведеній посередині, належать всьому кільцю, утворюючи єдину "електронну хмару":

Похідні бензолу, яких зараз вже відомо кілька сотень тисяч, утворюються при введенні в кільце функціональних груп, а також в результаті приєднання до бензольного кільця додаткових кілець або бічних вуглецевих кіл. У наступних дослідах ми отримаємо та досліджуємо деякі з найпростіших і водночас найважливіших у техніці похідних бензолу.

Нітробензол із бензолу

На відміну від вуглеводнів з відкритим ланцюгом, у яких це дуже важко, ароматичні вуглеводнілегко можна запровадити нітрогрупу NO 2 .

Для отримання нітробензолу нам знадобляться спочатку 15 мл бензолу, 20 мл концентрованої ерної кислоти та 15 мл концентрованої азотної кислоти, а в кінці досліду - вода та розведений їдкий натр. Бензол дуже отруйний; в жодному разі не можна вдихати його пари.

Насамперед, підготуємо все необхідне обладнання. Підберемо колбу Ерленмейєра місткістю 125 мл з гумовою пробкою, в отвір якої вставлена ​​не надто тонка скляна трубка довжиною близько 50 см. Нам знадобляться також ділильна лійка (місткістю 150 мл), водяна лазня та термометр зі шкалою до 100 °С. Підготуємо ще дві каструлі - одну з крижаною водою, а іншу з водою, нагрітою до 60 °С.

Зважаючи на небезпеку попадання бризок у вічі, цей досвід - як і завжди при роботі з концентрованими кислотами - можна проводити тільки в захисних окулярах!

У колбу Ерленмейєра помістимо спочатку концентровану сірчану кислоту і потім дуже обережно, постійно злегка похитуючи колбу, малими порціями додамо азотну кислоту. Розігріту нітруючу суміш охолодимо, зануривши колбу в холодну воду. Потім вставимо в колбу термометр і почнемо поступово додавати бензол безперервно перемішуючи рідину в колбі скляною паличкою. Температура не повинна перевищувати 50-60 °С. Якщо вона підніметься вище, перед додаванням наступної порції бензолу необхідно витримати колбу в крижаній воді. Коли весь бензол буде доданий, колбу з вертикально вставленою трубкою витримаємо ще деякий час у лазні з теплою водою, температуру якої підтримуватимемо від 50 до 60 °С, додаючи при необхідності гарячу воду.

Після цього перенесемо вміст колби в ділильну вирву. Ми виявимо два шари: верхній шар містить нітробензол, а нижній - надмірну нітрувальну суміш. Зіллємо цю суміш кислот, додамо в ділильну вирву близько 30 мл води, сильно струсимо і відокремимо нітробензол, який тепер, внаслідок своєї великої щільності, утворює нижній шар. Для подальшого очищення його треба так само промити сильно розведеним розчином їдкого натру і на закінчення ще раз водою.

Нітробензол - блідо-жовта рідина з температурою кипіння 210 °З щільністю 1,203 г/см 3 при 20 °З. Якщо під час досвіду ми допустимо надмірне підвищення температури, нітробензол буде сильніше пофарбований через домішки динітробензолу. Нітробензол дуже отруйний (При попаданні нітробензолу на шкіру уражене місце потрібно обмити спиртом, а потім теплою водою з милом. – Прим. перев.). Потрібно також остерігатися вдихання його шкідливої ​​пари з характерним сильним запахомгіркого мигдалю. Хоча такий аромат потрібен у парфумерії, застосовувати для цього нітробензол категорично заборонено через його токсичність. Зазвичай з тією ж метою використовується безпечний бензальдегід, що має такий самий запах.

Анілін - родоначальник барвників

Н ітробензол для нас – так само, як і для хімічної промисловості – лише проміжний продукт. Ми теж рушимо далі і отримаємо з нього шляхом відновлення анілін - родоначальник синтетичних барвників. Ця реакція називається реакцією Зініна. Прим. перев.).

Щоб отримати аміногрупу NН 2 ми повинні в нітрогрупі замістити кисень воднем. У промисловості нітробензол нині відновлюють зазвичай у газовій фазі, пропускаючи його пари у суміші з воднем над мідним каталізатором. Ми, працюючи з малими кількостями, віддамо перевагу старішому способу, при якому відновлення здійснюється в рідкій фазі воднем в момент виділення - латиною це in statu nascendi. Для цього отримаємо водень дією соляної кислоти на залізну тирсу або, краще, на гранульований цинк або олово.

Проведемо досвід у такий спосіб. У колбу Ерленмейера - таку ж, як при отриманні нітробензолу - помістимо 10 г нітробензолу і 15 г залізної тирси або гранульованого цинку. Спочатку додамо 5 мл концентрованої соляної кислоти і відразу ж закриємо колбу пробкою, в яку вертикально вставлена ​​скляна трубка. При обережному струшуванні почнеться бурхлива реакція. При цьому колба розігрівається і її треба охолодити помірно. холодною водою- так, щоб реакція все ж таки не зупинилася зовсім. Іноді виймати пробку з трубкою і додавати ще 5-8 мл соляної кислоти. Коли ми додамо всього 50 мл соляної кислоти, почекаємо, поки реакція затихне, і у витяжній шафі або на відкритому повітрі грітимемо колбу з тією ж скляною трубкою на водяній бані від 30 хвилин до години.

На закінчення розбавимо реакційну суміш водою і для нейтралізації кислоти додамо розчин кальцинованої або питної соди (бікарбонату натрію) до лужної реакції. Для цього суміш із колби перенесемо в хімічну склянку і приллємо спочатку воду, а потім - вказаний розчин. Виділиться коричнева рідина із своєрідним запахом. Це і є анілін, який можна відокремити обережною декантацією. Краще, хоч і клопітніше, виділити його перегонкою з водяною парою.

Увага! Анілін - дуже сильна отрута, яку належить зберігати тільки закритою і з написом "отрута". При роботі з аніліном слід остерігатися вдихання його пари. Найкраще – так само, як і діетиловий ефір, – зберігати анілін тільки у вигляді розведеного спиртового розчину.

Анілін послужив вихідною речовиною для перших синтетичних органічних барвників. Дуже давно Рунге відкрив перший аніліновий барвник, який і зараз використовується для виявлення аніліну.

Кілька крапель аніліну змішаємо з 10 мл води та додамо відфільтрований водний розчин хлорного вапна. Інтенсивне фіолетове фарбування пояснюється утворенням барвника, складна будова якого стала важкою головоломкою навіть для хіміків XX століття. Збережемо анілін для наступних дослідів і зауважимо, що більшість барвників у наші дні отримують не з аніліну, а з інших сполук.

Інші представники ароматичного ряду

З інших похідних бензолу згадаємо тут лише фенол, толуол та нафталін. Фенол теж був у перші виявлено Рунге в кам'яновугільній смолі. Він являє собою ароматичну сполуку з гідроксильною групою і, отже, подібний до алканолів. Однак, на відміну від алканолів, фенол має слабокислу реакцію і легко взаємодіє зі лугами з утворенням фенолятів. Тому його можна розчиняти у лугах. Ми вже отримали родинні крезоли при сухій перегонці деревини і напівкоксуванні бурого вугілля. Це можна довести, додавши до витяжки деревного дьогтю або буровугільної смоли та підсмольної води розчин хлориду заліза(III). Фенол і споріднені речовини дають при цьому забарвлення від синій до синьо-фіолетової. Щоправда, для витяжок смоли та дьогтю це забарвлення може маскуватися їх власним коричневим забарвленням.

Чистий фенол - тверда речовина, яка плавиться за 40,8 °С і кипить при 182,2 °С. При 16 °С він розчиняється в 12 частинах води, причому отриманий розчин забарвлює лакмусовий папірець у червоний колір. (Перевірити!) У свою чергу, фенол теж розчиняє в собі деяку кількість води і стає рідким, навіть коли в ньому розчинено лише 5% води! Якщо ми додамо до твердого фенолу воду, отримаємо спочатку рідкий розчин води у фенолі, а при подальшому додаванні води - розчин фенолу у воді.

У зв'язку із зростанням виробництва пластмас фенол став одним із найважливіших проміжних продуктів хімічної промисловості. Світове виробництво його зараз, мабуть, сягає майже 200 000 т на рік. У НДР значна кількість фенолу виходить при напівкоксуванні бурого вугілля. З іншого боку, дедалі більше фенолу виробляється шляхом синтезу.

При введенні в бензольне кільце двох чи трьох груп ОН утворюються багатоатомні феноли. Вони є сильними відновниками і тому застосовуються як проявники у фотографії, як, наприклад, гідрохінон. Трихатомний фенол – пирогаллол – легко поглинає навіть кисень повітря.

Толуол – похідне бензолу, в якому один атом водню заміщений метильною групою. Ця рідина подібна до властивостей з бензолом; вона застосовується як розчинник, а також для виробництва в зривчастих речовин. При введенні трьох нітрогруп толуол перетворюється на тринітротолуол - одну з найпотужніших вибухових речовин. Крезоли, що утворюються у великих кількостях при напівкоксуванні, також є похідними толуолу, що містять групу ОН. Вони таким чином відповідають фенолу.

У Згадаємо нафталін - це найпростіший представник вуглеводнів з кількома кільцями. У ньому обох бензольних кілецьє два загальні атоми вуглецю. Такі речовини називають конденсованими ароматичними сполуками.

У кам'яновугільній смолі міститься майже 64% нафталіну. Він утворює блискучі кристалічні пластинки, які плавляться при 80°З киплять при 218°С. Незважаючи на це, нафталін швидко випаровується навіть за кімнатної температури. Якщо залишити кристали нафталіну на кілька днів відкритими, то вони помітно зменшаться і в приміщенні з'явиться різкий запах нафталіну. Нафталін раніше входив до складу більшості засобів проти молі. Тепер для цієї мети його все частіше замінюють іншими речовинами, що мають менш нав'язливий запах.

У промисловості з нафталіну у великих кількостях виробляється фталева кислота - вихідна речовина для отримання цінних барвників. Пізніше ми отримаємо деякі барвники самостійно.

У висновок наведемо ще приклад гетероциклічної сполуки. Гетероциклічними називають речовини, що містять у кільці не тільки атоми вуглецю, а й атоми інших елементів (один або кілька атомів кисню, азоту чи сірки). До цього надзвичайно великого ряду сполук відносяться важливі природні речовини, наприклад, індиго і морфін, а також фрагменти молекул деяких амінокислот.

Розглянемо фурфурол. Ми бачимо, що його молекула містить п'ятичленний кільце з чотирьох атомів вуглецю та одного атома кисню. Судячи з бічного ланцюга, можна сказати, що фурфурол є гетероциклічним алканалем.
Отримаємо фурфурол із висівок

50 г висівок помістимо в конічну або круглодонну колбу і змішаємо їх з 150 мл 10-15% розчину сірчаної кислоти. Відженемо з колби близько 100 мл рідини. У ній міститься близько 1 г розчиненого фурфуролу. Витягнемо його з дистиляту ефіром або тетрахлорметаном і органічний розчинник упаримо у витяжній шафі. Далі проведемо лише дві прості якісні реакції.

У першому досліді до проби отриманого розчину додамо кілька крапель соляної кислоти та трохи аніліну. Вже на холоді виникає яскраво-червоне забарвлення.

У наступному досвіді до досліджуваного розчину знову додамо соляну кислоту та кілька крупинок флороглюцину (це триатомний фенол). При кип'ятінні з'явиться вишнево-червоне забарвлення.

При кип'ятінні з розведеними кислотами певні типи цукрів – пентози – утворюють фурфурол. Пентози містяться у висівках, соломі тощо і можуть бути виявлені наведеними вище методами.
Цими кількома (з 800000!) прикладами поки що закінчимо нашу коротку подорож у світ органічних сполук. У наступних розділах звернемося до деяких найважливіших областей застосування органічної хімії.
5. Матеріали на будь-який смак

ПЛАСТМАСИ ВЧОРА, СЬОГОДНІ ТА ЗАВТРА

вихідної суміші. Відповідь: об'ємна частка 40%; масова частка – 38,4%.

17.28. Склад вуглеводню виражається формулою С3 H4. На гідрування цього вуглеводню масою 5 г до граничного з'єднання витратили водень об'ємом 2,8 л (нормальні умови). Визначте структурну формулу вуглеводню та назвіть його. Відповідь: циклопропен.

18. АРОМАТИЧНІ КУТОВОДОРОДИ 18.1. Складіть структурні формули ізомерів, що відповідають формулі

С8 H10 та містять ароматичне кільце.

18.4. Складіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити перетворення:

метан→ Х→ бензол

Назвіть речовину X. Вкажіть умови перебігу реакцій. Відповідь: Х – ацетилен.

18.5. При дегідруванні етилбензол масою 4,24 г отримали стирол. Вихід продукту реакції становив 75%. Яку масу розчину брому в тетрахлориді вуглецю може знебарвити одержаний стирол, якщо масова частка брому в розчині становить 4%?

18.6. Який обсяг водню, виміряний за нормальних умов, утворюється при циклізації та дегідруванні м-гексану об'ємом 200 мл та щільністю 0,66 г/мл? Реакція протікає із виходом 65%. Відповідь: 89,4 л.

18.7. Який об'єм повітря, виміряний за нормальних умов, буде потрібний для повного згоряння 1,4-диметил-бензолу масою 5,3 г? Об'ємна частка кисню повітря становить 21%. Відповідь: 56 л.

18.8. При спалюванні гомолога бензолу масою 0,92 г у кисні отримали оксид вуглецю (IV), який пропустили через надлишок розчину кальцію гідроксиду. При цьому утворився осад масою 7 г. Визначте формулу вуглеводню та назвіть його. Відповідь: C7 H8

18.9. Ароматичний вуглеводень, що є гомологом бензолу, масою 5,3 г спалили, отримавши оксид вуглецю (IV) об'ємом 8,96 л (нормальні умови). Визначте формулу вуглеводню. Скільки ізомерів може мати цей вуглеводень серед гомологів бензолу? Напишіть структурні формули цих ізомерів. Відповідь: С8 H10; 4 ізомерні гомологи бензолу.

18.10. З ацетилену об'ємом 3,36 л (нормальні умови) отримали

бензол об'ємом 2,5мл. Визначте вихід продукту, якщо густина бензолу дорівнює 0,88 г/мл. Відповідь: 56,4%.

18.11. При бромуванні бензолу у присутності броміду заліза (III) одержали бромоводень, який пропустили через надлишок розчину нітрату срібла. При цьому утворився осад масою 7,52 р. Обчисліть масу одержаного продукту бромування бензолу та назвіть цей продукт. Відповідь: 6,28 г; Бромбензол.

18.12. Бензол, отриманий дегідруванням піклогексану об'ємом 151 мл і щільністю 0,779 г/мл, піддали хлоруванню при освітленні. Утворилося хлорпохідне масою 300 г. Визначте вихід препарату реакції. Відповідь: 73,6%.

18.13. Суміш бензолу з циклогексеном масою 4,39 г знебарвлює бромну воду масою 125 г з часткою брому 3,2%. Яка маса води утворюється при спалюванні в кисні тієї ж суміші масою 10 г?

18.14. Суміш бензолу та стиролу деякої маси знебарвлює бромну воду масою 500 г з масовою часткою брому 3,2%. При спалюванні суміші тієї ж таки маси виділився оксид вуглецю (IV) об'ємом 44,8 л (нормальні умови). Визначте масові частки бензолу та стиролу в суміші. Відповідь: 60% бензолу; 40% стиролу.

19. СПИРТИ І ФЕНОЛИ

Номенклатура, властивості та одержання спиртів та фенолів

19.4. Скільки ізомерних спиртів може мати хлорпропанол С3Н6СІОН? Напишіть структурні формули ізомерів та назвіть їх за замісною номенклатурою. Відповідь: 5 ізомерів.

19.5. Скільки фенолів можуть бути ізомерними 2-метил-6-хлорфенолу? Напишіть структурні формули цих фенолів та назвіть їх. Відповідь: 12 ізомерних фенолів (крім 2-метил-6-хлорфенолу).

19.6. Скільки ізомерних третинних спиртів може мати склад С6 H13 OH? Напишіть формули цих спиртів та назвіть за замісною номенклатурою. Відповідь: три спирти.

19.11. У трьох пробірках знаходяться бутанол-1, етиленгліколь та розчин фенолу в бензолі. За допомогою яких хімічних реакцій можна розрізнити ці речовини? Напишіть рівняння відповідних реакцій.

19.12. У трьох пробірках без написів знаходяться рідини: н-пропанол, 1-хлорбутан та гліцерин. За допомогою яких хімічних реакцій можна розрізнити ці речовини? Напишіть рівняння цих реакцій.

Розрахунки за рівняннями реакцій за участю граничних одноатомних спиртів

19.14. Яка маса пропілату натрію може бути одержана при взаємодії пропанолу-1 масою 15 г з натрієм масою 9,2 г?

19.15. При взаємодії бутанолу-1 з надлишком металевого натрію виділився водень, що займає за нормальних умов обсяг 2,8 л. Яка кількість речовини бутанолу-1 вступила в реакцію? Відповідь: 0,25 моль.

19.16. Метанол кількістю речовини 0,5 моль нагріли з надлишком броміду калію та сірчаної кислоти, одержали бромметан масою 38 г. Визначте вихід бромметану. Відповідь: 80%.

19.17. При дегідратації пропанолу-2 отримали пропілен, який знебарвив бромну воду масою 200 г. Масова частка брому у бромній воді дорівнює 3,2%. Визначте масу пропанолу-2 взяту для реакції.

Відповідь: 2,4 р.

19.18. При нагріванні граничного одноатомного спирту масою 12 г із концентрованою сірчаною кислотою утворився алкен масою 6,3 г. Вихід продукту становив 75%. Визначте формулу вихідного спирту.

19.19. Визначте формулу граничного одноатомного спирту, якщо при дегідратації зразка його об'ємом 37 мл та щільністю 1,4 г/мл отримали алкен масою 39,2 г. Відповідь: С4 H9 OH.

19.20. Натрій масою 12 г помістили в етанол об'ємом 23 мл щільністю 0,8 г/мл. Масова частка води у етанолі становить 5%. Який обсяг водню виділиться у своїй? Об'єм розрахуйте за нормальних умов.

19.21. Яка маса металевого натрію прореагує із розчином пропанолу-1 масою 200 г, масова частка води в якому 10%? Який обсяг водню, виміряний за нормальних умов, виділиться за цієї реакції? Відповідь: 94,5 г Nа; 46 г Н2.

19.22. Яку масу карбіду кальцію треба додати до спирту об'ємом 150 мл і густиною 0,8 г/мл для отримання абсолютного (безводного) спирту,

якщо масова частка етанолу у спирті становить 96%? Яку масу абсолютного спирту буде отримано при цьому? Відповідь: 8,53 г СаС2; 115,2 г абсолютного спирту.

19.23. З технічного карбіду кальцію масою 4 г при дії надлишку води можна отримати газ об'ємом 1,12 л (нормальні умови). Яку масу технічного карбіду треба взяти для одержання етанолу масою 19,6 г, масова частка води в якому становить 6%? Відповідь: 32 р.

19.24. При каталітичній дегідратації етанолу масою 1,84 г отримали газ, який прореагував з бромом, що містився в хлороформовому розчині масою 50 г. Масова частка брому в цьому розчині дорівнює 8%. Визначте вихід продукту дегідратації спирту, якщо вихід кількісний реакції бромування. Відповідь: 62,5%.

19.25. Граничний одноатомний спирт масою 30 г взаємодіє з надлишком металевого натрію, утворюючи водень, обсяг якого за нормальних умов становив 5,6 л. Визначте формулу спирту. Відповідь:

С3Н7OH.

19.26. При отриманні синтетичного каучуку за способом Лебедєва як вихідна сировина використовують етанол, пари якого пропускають над каталізатором, отримуючи бутадієн-1,3, водень і воду. Яку масу бутадієну-1,3 можна отримати зі спирту об'ємом 230 л та щільністю 0,8 кг/л, якщо масова частка етанолу у спирті дорівнює 95%? Врахувати, що вихід продукту становить 60%. Відповідь: 61,56 кг.

19.27. Метанол одержують взаємодією оксиду вуглецю (II) з воднем. Для реакції взяті оксид вуглецю (II) об'ємом 2 м3 та водень об'ємом 5 м3 (обсяги наведені до нормальних умов). В результаті одержали метанол масою 2,04 кг. Визначте вихід продукту. Відповідь:

19.28. Яку масу металевого натрію та абсолютного етанолу треба взяти для отримання етанольного розчину масою 200 г, масова частка етилату натрію в якому дорівнює 10,2%?

19.29. Визначте масову частку алкоголю натрію в спиртовому розчині, отриманому в результаті реакції між металевим натрієм масою 2,3 г і абсолютним етанолом об'ємом 50 мл і щільністю 0,79 г/мл.

Відповідь: 16,3%.

19.30. З пропанолу-2 масою 24 г отримали 2-бромпропан, який використовували для отримання 2,3-диметилбута-на. Яка маса диметилбутану утворилася, якщо вихід продуктів на кожній стадії синтезу склав

60%? Відповідь: 6,2г.

19.31. При взаємодії бутанолу-2 масою 7,4 г з надлишком бромоводневої кислоти отримали бромпохідне, з якого синтезували 3,4-диметилгексан масою 3,99 г. Визначте вихід продукту реакції. Відповідь: 70%.

19.32. Дегідратацією граничного одноатомного спирту одержали алкен симетричної будови з нерозгалуженим ланцюгом масою 8,4 г, який взаємодіє з бромом масою 24 г. Визначте структурну формулу вихідного спирту та назвіть його. Відповідь: бутанол-2.

19.33. При нагріванні граничного одноатомного спирту з концентрованою бромоводневою кислотою утворюється сполука масова частка брому в якій становить 73,4%. Визначте формулу вихідного спирту. Відповідь: С2 H5 OH.

19.34. Який обсяг водню, виміряний за нормальних умов, може бути отриманий при взаємодії металевого натрію масою 1,6 г із сумішшю метанолу та етанолу масою 2,48 г? Масова частка метанолу в суміші становить 25,8%, етанолу - 74,2%. Відповідь: 672 мл.

Розрахунки за рівняннями реакцій за участю фенолів

19.35. Яка маса феноляту натрію може бути отримана при взаємодії фенолу масою 4,7 г з розчином натрію гідроксиду об'ємом 4,97 мл і щільністю 1,38 г/мл? Масова частка гідроксиду натрію у розчині становить 35%. Відповідь: 5,8 р.

19.36. При взаємодії розчину фенолу в бензолі масою 200 г з надлишком бромної води одержали бромпохідне масою 66,2 г. Визначте масову частку фенолу в розчині. Відповідь: 9,4%.

19.37. Є суміш фенолу з етанолом. До половини суміші додали надлишок металевого натрію, отримавши водень обсягом 672 мл (нормальні умови). До другої половини суміші додали надлишок розчину брому, при цьому утворився осад масою 6,62 г. Визначте масові частки фенолу та етанолу в суміші.

19.38. На нейтралізацію суміші фенолу з етанолом витратили розчин об'ємом 50 мл з масовою часткою гідроксиду натрію 18% і густиною 1,2 г/мл. Така сама маса суміші прореагувала з металевим натрієм масою 9,2 г. Визначте масові частки фенолу та етанолу в суміші. Відповідь: фенолу

80,9%; етанолу 19,1%. 20. Альдегіди

20.1. Напишіть структурні формули наступних альдегідів: 2-метилпентаналю, 2,3-диметилбутаналю, гексаналю.

20.4. Яка кількість речовини формальдегіду міститься в розчині об'ємом Злі щільністю 1,06 г/мл, масова частка СНгО в якому дорівнює

20%? Відповідь: 21,2 моль.

20.5. Який обсяг формальдегіду треба розчинити у воді масою 300 г для одержання формаліну з масовою часткою формальдегіду 40%? Об'єм розрахуйте за нормальних умов. Яку масу формаліну буде отримано?Відповідь: СH2 O об'ємом 149,3 л; формалін масою 500 г.

20.6. При взаємодії етанолу масою 13,8 г з оксидом міді (II) масою 28 г одержали альдегід, маса якого склала 9,24 г. Визначте вихід продукту реакції.Відповідь: 70%.

20.7. У промисловості апетальдегід отримують за способом Кучерова. Яку масу ацетальдегіду можна отримати, виходячи з технічного карбіду кальцію масою 500 кг, масова частка домішок у якому становить 10,4%? Вихід ацетальдегіду 75%.Відповідь: 231 кг.

20.8. При каталітичному гідруванні формальдегіду отримали спирт, при взаємодії якого з надлишком металевого натрію утворився водень об'ємом 8,96 л (нормальні умови). Вихід товарів кожної зі стадій синтезу становив 80%. Визначте вихідну масу формальдегіду.Відповідь: 37,5 р.

20.9. Яка маса срібла буде отримана в результаті реакції "срібного дзеркала", якщо до надлишку аміачного розчину оксиду срібла додати водний розчин масою 50 г з часткою пропаналю 11,6%.

Відповідь: 21,6 р.

20.10. Ацетилен обсягом 280 мл (нормальні умови) був використаний для отримання ацетальдегіду, вихід якого становив 80%. Яка маса металу може бути отримана при додаванні всього отриманого альдегіду,

до надлишку аміачного розчину оксиду срібла? Відповідь: 2,16 р.

20.11. До водного розчину масою 4 г з масовою часткою деякого альдегіду 22% долили надлишок аміачного розчину оксиду срібла. При цьому утворився осад масою 4,32 г. Визначте формулу вихідного альдегіду.

20.12. При окисленні пар спирту масою 2,3 г над надлишком оксиду міді (II) отримали альдегід і мідь масою 3,2 г. Який альдегід отриманий? Визначте масу альдегіду, якщо його вихід становив 75%. Відповідь: 1,65 г оцтового альдегіду.

20.13. Масові частки вуглецю, водню та кисню в альдегіді становлять відповідно 62,1, 10,3 та 27,6%. Який обсяг водню буде потрібний для гідрування цього альдегіду масою 14,5 г до спирту? Об'єм розрахуйте за нормальних умов. Відповідь: 5,6 л.

20.14. Один із промислових способів отримання альдегідів - нагрівання алкенів з оксидом вуглецю (II) та воднем при підвищеному тиску в присутності каталізатора. Для такої реакції було взято пропілен об'ємом 140 л (нормальні умови) та надлишок інших речовин. Яка маса бутаналю та 2-метилпропаналю буде отримана, якщо в результаті утвориться суміш цих альдегідів, масова частка бутаналю в якій становить 60%? Відповідь: 270 г бутаналю та 180 г 2-метилпропаналю.

20.15. При окисленні деякої кисневмісної органічної речовини масою 1,8 г аміачним розчином оксиду срібла одержали срібло масою 5,4 г. Яка органічна речовина піддана окисленню? Відповідь: бута-наль.

20.16. З карбіду кальцію масою 7,5 г, що містить домішки (масова частка домішок дорівнює 4%), отримали ацетилен, який був перетворений на альдегід реакції Кучерова. Яка маса срібла виділиться при взаємодії всього отриманого альдегіду з розчином аміачним оксиду срібла? Відповідь: 24,3 р.

20.17. При окисленні етанолу утворився альдегід з 80% виходом. При взаємодії такої ж маси етанолу з металевим натрієм виділився водень, що обіймає за нормальних умов об'єм 2,8 л (вихід - кількісний). Визначте масу альдегіду, що утворився в першій реакції. Відповідь: 8,8 р.

20.18. Яка маса формаліну з масовою часткою формальдегіду 40% може утворитися, якщо використовувати альдегід, одержаний при каталітичному окисненні метану об'ємом 336 л (нормальні умови) киснем повітря? Вихід продуктів реакції окислення дорівнює 60%.

20.19. Яка маса розчину з масовою часткою ацетальде-гіду 20% утворюється, якщо альдегід отримали з виходом 75% з ацетилену об'ємом 6,72 л (нормальні умови) реакції Кучерова? Відповідь: 49,5 р.

20.20. При спалюванні альдегіду масою 0,9 г утворився оксид вуглецю (IV), який прореагував з розчином натрію гідроксиду об'ємом 16,4 мл і щільністю 1,22 г/мл з утворенням середньої солі. Масова частка гідроксиду натрію у цьому розчині дорівнює 20%. Визначте формулу спаленого альдегіду. Скільки ізомерних альдегідів можуть відповідати цій формулі? Напишіть їх структурні формули. Відповідь: бутаналь; 2 ізомерні альдегіди.

21. КАРБОНОВІ КИСЛОТИНоменклатура, хімічні властивості та одержання карбонових кислот

21.2. Напишіть структурні формули наступних кислот: 2-метилпропанова кислота, 2,3,4-трихлорбутанова кислота, 3,4-диметилгептана кислота.

21.3. Скільки ізомерних карбонових кислот може відповідати формулі С5 H10 O2? Напишіть структурні формули цих ізомерів. Відповідь: 4 ізомери.

21.4. У трьох пробірках без написів є такі речовини: етанол, мурашина кислота, оцтова кислота. За допомогою яких хімічних методів можна розрізнити ці речовини?

21.5. У чотирьох пробірках містяться такі речовини: пропіонова кислота, розчин формальдегіду, розчин фенолу в бензолі, метанол. За допомогою яких хімічних реакцій можна розрізнити ці речовини?

21.6. Скільки ізомерних одноосновних карбонових кислот може відповідати формулі С6 H12 O2; Напишіть структурні формули цих кислот і назвіть їх за номінклатурою. Відповідь: 8 ізомерних кислот.

Розрахункові завдання

21.11. Який об'єм оцтової есенції щільністю 1,070 г/мл треба взяти для приготування столового оцту об'ємом 200 мл та щільністю 1,007 г/мл? Масова частка оцтової кислоти в оцтовій есенції дорівнює 80%, в оцті -6%.

21.12. Які маси розчинів оцтової кислоти з масовою часткою СН3 СООН 90 та 10% треба взяти для одержання розчину масою 200 г з масовою часткою кислоти 40%? Відповідь: розчину з масовою часткою 90% - 75

г; 10% – 125 р.

21.13. У лабораторії є розчин об'ємом 300 мл з масовою часткою оцтової кислоти 70% і густиною 1,07 г/мл. Який об'єм води густиною 1 г/мл треба прилити до наявного розчину для одержання розчину з масовою часткою кислоти 30%? Зміною об'єму при змішуванні розчину та води знехтувати. Відповідь: 428 мл. 236

21.14. Через розчин оцтової кислоти масою 150 г пропустили аміак об'ємом 4,48 л (нормальні умови). Визначте масову частку СН3 СООН в отриманому розчині, якщо у вихідному розчині масова частка кислоти становила 20%.

21.15. До розчину масою 300 г з масовою часткою оцтової кислоти 30% додали гідроксид натрію масою 20 г. Який об'єм розчину з масовою часткою гідроксиду калію 25% буде потрібно для нейтралізації розчину, отриманого після додавання натрію гідроксиду? Щільність розчину КОН дорівнює 1,24 г/мл. Відповідь: 180,6 мл.

21.16. У розчин масою 370 г з масовою часткою пропіонової кислоти 60% помістили гідрокарбонат натрію. Внаслідок реакції утворився газ об'ємом 11,2 л (нормальні умови). Визначте масову частку пропіонової кислоти отриманому розчині. Відповідь: 47,4%.

21.17. Який об'єм розчину з масовою часткою гідроксиду натрію 20% і щільністю 1,22 г/мл потрібно для одноосновної нейтралізації карбонової кислотимасою 14,8 г? Кислота має склад: вуглець (масова частка 48,65%), кисень (43,24%), водень (8,11%). Відповідь: 32,8

21.18. Визначте об'єм метану, який можна одержати при нагріванні оцтової кислоти масою 50 г з надлишком гідроксиду натрію. Врахувати, що масова частка води у кислоті становить 4%, а вихід газу дорівнює 75%. Об `єм

розрахуйте за нормальних умов. Відповідь: 13,44 л.

21.19. Яку масу стеаринової кислоти С17 H35 COOH можна отримати з рідкого мила, що містить калію стеарат масою 96,6 г? Вихід кислоти складає 75%. Відповідь: 63,9 р. 238

21.20. Яку масу розчину з масовою часткою оцтової кислоти 90% можна одержати, проводячи окислення бутану об'ємом 56 л (нормальні умови) киснем повітря, якщо вихід кислоти становить 60%? Відповідь:

21.21. Оцтову кислоту можна отримати в три послідовні стадії, використовуючи як вихідну речовину карбід кальцію. Для реакції взято технічний карбід кальцію масою 200 г, масова частка домішок у якому дорівнює 12%. Яка маса кислоти буде отримана, якщо вихід продуктів на першій стадії синтезу становить 80%, на другій – 75%, на третій – 80%. Відповідь: 79,2 р.

21.22. При пропущенні хлору розчин з масовою часткою оцтової кислоти 75% отримали хлороцтову кислоту. Визначте її масову частку в розчині, вважаючи, що надлишковий хлор та хлороводень видалені з розчину. Відповідь: 82,5%.

21.23. На нейтралізацію граничної одноосновної кислоти масою 3,7 г витратили розчин об'ємом 5 мл з масовою часткою гідроксиду калію 40% і густиною 1,4 г/мл. Визначте формулу кислоти.

21.24. Визначте формулу граничної одноосновної карбонової кислоти, якщо відомо, що на нейтралізацію проби масою 11 г витратили розчин об'ємом 15,75 мл з масовою часткою гідроксиду натрію 25% і щільністю 1,27 г/мл. Скільки ізомерних кислот відповідає знайденій формулі? Відповідь: С3 H7 COOH; дві ізомерні кислоти.

21.25. При окисленні мурашиної кислоти отримали газ, який пропустили через надлишок розчину гідроксиду кальцію. При цьому утворився осад масою 20 г. Яка маса мурашиної кислоти взята для окислення? Відповідь: 9,2г.

21.26. Є розчин мурашиної кислоти масою 36,8 р. До розчину додали надлишок окислювача. Газ, отриманий в результаті окислення, пропустили через надлишок баритової води, в результаті чого одержали осад масою 39,4 г. Визначте масову частку кислоти у вихідному

Найпоширенішим зневоднюючим засобом для органічних рідин, що містять невелику кількість води, є прожарений хлористий кальцій.

Хлористим кальцієм не можна сушити спирти та аміни.

Хлористий кальцій CaCl2 перед роботою обов'язково зневоднюють, прожарюючи на залізній сковороді. Сіль насипають шаром не товще 1-2 см і підігрівають сильним полум'ям пальника. Спочатку сіль плавиться із виділенням кристалізаційної води, та був остання поступово випаровується. Пари води, прориваючись через шар солі, викликають її розкидання; тому не рекомендується насипати товстий шар солі. Коли вся вода випарується, прожарювання продовжують ще деякий час, потім розбивають спечену сіль на дрібніші шматки і ще теплою кладуть у заздалегідь заготовлену суху банку. Банка повинна закриватися герметично, щоб у неї не проникало повітря, що завжди містить кілька парів води.

Якщо банку закривають корковою пробкою, її зверху слід ретельно залити парафіном чи воском.

У лабораторії повинен завжди бути деякий запас прожареного СаСl2.

Для зневоднення будь-якої органічної рідини беруть залежно від вмісту у ній води ту чи іншу кількість CaCl2. Не слід брати занадто великих кількостей солі, тому що при цьому неминучі втрати речовини, що зневоднюється. Сіль у потрібній кількості насипають у посудину з рідиною, що висушується, посудину щільно закривають пробкою і кілька разів струшують. Потім суміш залишають стояти протягом щонайменше 12 год. Після цього рідину зливають у колбу для дистиляції і переганяють (див. вище). Хлористий кальцій можна вживати неодноразово, якщо його після кожного використання знову прожарювати. Тому в лабораторіях, де часто доводиться мати справу з CaCl2, мають бути банки, куди слід зсипати відпрацьовану сіль; у міру накопичення її знову прожарюють. Так як при цьому згоряють і залишки рідини, яку сушили цією сіллю, прожарювання відпрацьованого CaCl2 слід проводити трохи інакше, ніж чистого.

Спочатку сіль обережно підігрівають до видалення парів рідини і поступово нагрівання збільшують. В іншому випадку може виникнути пожежа, особливо якщо в солі містяться залишки ефіру, ацетону або інших займистих речовин. Прожарювання слід вести у витяжній шафі.

З інших солей для висушування органічних рідин застосовують прожарений сірчанокислий натрій. Прожарювання ведуть так само, як і CaCl2. Натрій сірчанокислий Na2SO4 не є таким сильним висушуючим засобом, як CaCI2.

Для висушування спиртів застосовують сірчанокислу мідь CuSO4 або окис кальцію CaO. Сірчанокисла мідь CuSO4 5H2O у вигляді кристалів блакитного кольору містить кристалізаційну воду; якщо сіль прожарити, то вийде безводна сіль жовтуватого кольору. При зволоженні одна молекула солі спочатку приєднує лише дві молекули води та забарвлюється у синій колір. Знаючи вміст води у спирті, можна розрахувати кількість CuSO4, необхідну для повного висушування його.

Після додавання до спирту CuSO4 колбу кілька разів струшують і потім нагрівають на водяній бані зі зворотним холодильником, доки сіль не прийме світло-блакитний колір. Після цього, відокремивши сіль фільтруванням, спирт відганяють.

Однак отримати абсолютно безводний, так званий абсолютний спирт дуже важко. Після просушки його CuSO4 спирт потрібно ще рази два-три перегнати з чистої CaO, причому приймач повинен бути щільно з'єднаний з холодильником і забезпечений хлоркальцієвою трубкою із сухим кальцієм хлористим.

Але навіть після цього в спирті залишається до 0,5% води, видалення якої є найважчим. Для видалення цього залишку іноді застосовують металеві натрій та кальцій.

Найкращим зневоднюючим засобом для спирту є етил магнію, який можна легко отримати при взаємодії магнію і етилового спирту (спирт повинен містити не більше 1% води) у присутності невеликої кількості йоду. Зневоднення спирту за цим способом проводиться так.

У колбу ємністю 1,5 л зі зворотним холодильником насипають 5 г стружок магнію, наливають 65-70 мл спирту, додають 0,5 г йоду (каталізатор) і нагрівають до розчинення останнього, після чого відбувається виділення водню:

Mg+ 2C2H5OH -> Mg (ОС2Н5)2 + H2

Коли реакція закінчиться, до розчину додають 800-900 мл звичайного абсолютного спирту, тобто такого, в якому міститься 0,5-0,7% води, кип'ятять півгодини зі зворотним холодильником і відганяють абсолютний спирт.

Так само можна зневодити й інші спирти, наприклад метиловий і н-пропиловый.

Спирт можна сушити за допомогою металевого кальцію, користуючись колбою зі зворотним холодильником. На 1 л спирту додають 20 г сухих стружок кальцію і нагрівають на водяній бані до кипіння, яке підтримується протягом декількох годин, після чого спирт переганяють з дотриманням усіх запобіжних заходів, описаних вище.

Вода, бензол і етиловий спирт утворюють азеотропну суміш. При вмісті етилового спирту, води та бензолу у співвідношенні 18,5: 7,4: 74,1 суміш кипить при 65 0C що дозволяє застосовувати таку суміш для видалення слідів води зі спирту.

Для цього до етилового спирту, що містить не менше 99% C2HsOH, додають сухий бензол. Практично на 1 ч. води, що міститься в спирті, слід взяти 11 - 12 ч. сухого бензолу. Після цього суміш піддають фракційної перегонки. Перша фракція переганяється при 64,85 ° С і складається зі спирту, води та бензолу. Друга фракція кипить при 68,25 ° С і складається з надлишку бензолу та спирту. Та частина етилового спирту, що залишається у перегінній посудині, є абсолютним етиловим спиртом.

Зневоднений спирт слід ретельно охороняти від дії вологи повітря. Тому швидко переливши його в добре висушений посуд, його ретельно закривають. Цим способом можна зневодити усі спирти, крім метилового.

Повнота зневоднення спирту може бути визначена на підставі таких якісних проб:

а) безводний спирт розчиняє їдкий барит, утворюючи забарвлений у жовтий колір розчин;

б) розчин парафіну не утворює у ньому каламуті;

в) в абсолютному спирті безводна сірчанокисла мідь не змінює свого забарвлення.

Для зневоднення твердих органічних сполук (of-фруктози і особливо таких речовин, які можуть розм'якшуватися, плавитися або розкладатися при температурі, необхідної для видалення води прямим нагріванням) застосовують речовини, що висушують. Для цього тверду речовину заливають абсолютним спиртом етиловим, а потім додають бензол. Нагрівання проводять на водяній баї. Коли віджене вся рідина, залишки бензолу та спирту видаляють з колби продуванням сухого повітря.

Діетиловий ефір можна обезводити невеликою кількістю металевого натрію.

Металевий натрій зберігають під шаром гасу, вазелінової олії або толуолу в банках. Необхідність такого зберігання металевого натрію викликається наступним: 1) на повітрі він сильно окислюється; 2) його необхідно ізолювати від води, оскільки якщо на нього потрапить крапля води, може статися вибух. Працювати із металевим натрієм потрібно обережно. Потрібно подбати про те, щоб біля місця роботи не було води. Працювати поряд із раковиною або біля кранів для води зовсім неприпустимо.

Гас, вазелінове масло та толуол, в яких зберігається натрій, повинні бути нейтральними і, природно, не містити води.

Цей шматок швидко стискають фільтрувальним папером і від нього чистим сухим ножем відрізають шматочок потрібної величини. Решту відразу ж кладуть назад у банку.

Відрізаний шматочок натрію ще раз обтискають фільтрувальним папером так, щоб на ньому не залишалося гасу або вазелінового масла. Після цього для видалення окису натрію з поверхні металу зрізають чистим сухим ножем тонкий шар ("коротку"), обрізки кладуть у банку з металевим натрієм. Очищений шматочок натрію розрізають ножем на кілька дрібніших шматочків розміром близько 2 мм3 і потім швидко кладуть в ефір або іншу рідину, яку потрібно висушити. Колбу закривають пробкою обов'язково із хлоркальцієвою трубкою.

Після того як натрій пролежить у висушуваній рідині 12-24 год, рідину відганяють над металевим натрієм. Коли перегонка закінчена, залишки ме< талла переносят в банку с керосином или вазелиновым маслом. Лучше иметь отдельную банку, куда следует класть как обрезки («корочки»), так и металл, уже упо-треблявшийся для работы.

Металевий натрій (і калій) також рекомендується зберігати в поліетиленовій плівці. Натрій поміщають у мішечок з поліетиленової плівки, що має товщину 0,5 мм (ця товщина може бути досягнута, якщо покласти разом кілька шарів звичайної поліетиленової плівки), відкритий кінець мішечка запаюють. Якщо потрібно взяти деяку кількість натрію, мішечок розкривають, висувають з нього речовину, відрізають чистим ножем шматок і частину, що залишилася, знову всувають у мішечок, краї якого спочатку загинають так, щоб у нього не надходило повітря, а потім запаюють. Обрізки натрію можна помістити в цей же або інший мішечок і герметизувати його запаюванням.

Обрізки та відпрацьовані шматочки металевого натрію можуть бути використані, якщо їх переплавити. Температура плавлення натрію металевого 98°С. Переплавляти натрій на відкритому повітрі не можна, Тому переплавлення його ведуть у рідини, на яку металевий натрій не діє і яка кипить при температурі не нижче 150 ° С. Такою речовиною може служити гас, але ще краще, тобто безпечніше, вазелінове масло. Поклавши обрізки і шматки натрію в одну з цих рідин, останню нагрівають приблизно до 12O0C. за допомогою тонкої скляної палички. Коли весь метал сплавиться, рідини дають охолонути, потім обережно зливають (але не всю), а натрії захоплюють сухим пінцетом і кладуть у гас.

Органічні рідини можуть бути висушені за допомогою карбіду кальцію СаСг- Карбід кальцію розкладається водою з утворенням ацетилену і гідроксиду кальцію:

CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca (ОН)2

Застосування карбіду кальцію для висушування можливе тільки в тих випадках, коли рідина, що висушується, не реагує ні з СаС2, ні з С2Н2, ні з Ca(ОН)2. Оскільки при висушуванні карбідом кальцію виділяється газ (ацетилен), то колбу, де проводять висушування, треба закривати пробкою з хлоркальцієвою трубкою.

Висушування або проводять безпосередньо, насипаючи чистий порошкоподібний CaC2 в рідину, що висушується (у кількості до 10-15% від маси взятої рідини в залежності від вмісту води), або ж сушать пари рідини. *

Для висушування парів рідини карбідом кальцію монтують прилад, що складається з колби, зворотного кулькового холодильника і лазні. Наливають речовину, що висушується, в колбу і зміцнюють її на лазні. У кульковому холодильнику між другою і третьою або третьою і четвертою кулькою поміщають топку металеву сітку; у холодильник обережно кидають шматочки CaC2 таких розмірів, щоб вони вільно проходили його трубкою. Заповнивши таким чином дві або три кульки, зміцнюють холодильник у горлі колби та нагрівають її. Пари речовини, що містять воду, проходять через шар CaC2 і після охолодження та конденсації їх у колбу стікає зневоднена речовина. Зневоднення проводять протягом 2-3 годин, і про кінець його можна судити з того, що порошок або грудки карбіду починають розпливатися.

Прилад можна зібрати інакше. У колбу Клайзена поміщають рідину, що знешкоджується. Горло колби, що з'єднане з холодильником, заповнюють карбідом кальцію. Рідина переганяють, причому пари її, проходячи через шар карбіду, зневоднюються. Зневоднену рідину збирають у приймач, вживаючи заходів до того, щоб відігнана рідина знову не поглинула пари води з навколишнього середовища.

Застосовуючи CaC2, можна як обезводити рідина, а й кількісно визначити вміст води у ній; для цього ацетилен, що утворюється, уловлюють, ацетоном і визначають у вигляді ацетиленістої міді. За кількістю ацетиленої міді судять про вміст води в рідині. Цей спосіб сушіння є одним із найкращих. Недолік його в тому, що в рідину, що знешкоджується, потрапляє ацетилен, якого можна позбутися тільки нагріванням.

Слід ще згадати про зневоднення шляхом виморожування; таким чином, наприклад; можна обезводити бензол. Останній переходить у твердий стан при 4° С. Охолоджуючи водний бензол до 1 або навіть 0°С, отримують кристалічний бензол, а воду, що виділилася, зливають.

Заслуговує на згадку так званий гіпсовий спосіб для зневоднення спирту. Крім того, рекомендовано застосування перхлорату магнію (сильний водовіднімний засіб, що перевершує навіть фосфорний ангідрид). Останню речовину можна застосовувати для висушування переважно хімічно стійких речовин.

Якщо речовину, що висушує, додавати до рідин, що володіє підвищеною в'язкістю, то висушування триває тривалий час і, крім того, значна кількість рідини залишається на поверхні твердої речовини. У цих випадках рекомендується до рідини, що висушується, додати відповідний сухий розчинник (наприклад, ефір) і після цього висушувати її, як зазначено вище. При наступній перегонці розчинник легко видалити.

У багатьох випадках, особливо під час аналізу органічних речовин, щодо вуглецю і водню як поглинача-води застосовують безводний сірчанокислий кальцій (CaSO4). Безводний сірчанокислий кальцій одержують нагріванням при температурі 225±5°С двоводного або напівводного сірчанокислого кальцію. Температура, при якій висушують CaSO4, має дуже велике значення для отримання препарату, придатного для швидкого поглинання води. У жодному разі не можна допускати нагрівання вище вказаної температури. Перед висушуванням CaSO4 2H2O або CaSO4 0,5H2O подрібнюють і просіюють через сито, що має комірки 1-2 мм. Відсіяні зерна (але не дрібниця, що пройшла через сито!) поміщають у хлоркальцієві трубки, найчастіше U-подібної форми, які нагрівають 2-3 год при 225±5°З протягуванням через них повітря, попередньо висушеного над Рг05. Швидкість протягування повітря близько 50 мл/хв. При взаємодії CaSO4 з водою утворюється напівгідрат CaSO4 0,5H2O. Безводний сірчанокислий кальцій може поглинути 6,6% води від усієї маси. Його можна багато разів регенерувати, він нейтральний, хімічно інертний it при насиченні водою не розпливається.

* Luhder E., Z. Spirilusinduslrie S., 7, 67 (1934).

Вибрати відповідний для кожного випадку засіб для висушування дуже важливо, тому що при неправильному підборі речовини, що зневоднює, можна зіпсувати всю роботу. Тому важливо знати, які засоби, що висушують, можна застосовувати для різних речовин.

Застосовувані зазвичай для висушування неорганічні речовини можуть бути поділені на такі групи:

1. Легкоокислювальні метали: Na, Ca.

2. Окиси, що легко зв'язують воду: CaO, Р2О5.

3. Гігроскопічні гідроксиди: NaOH або КОН.

4. Безводні солі: а) лужного характеру (К2СО3); б) нейтрального характеру (CaCl2, Na2SO4, CuSO4, CH3COONa).

У табл. 15 даються вказівки для вибору речовини, що висушує, при зневодненні різних органічних рідин.

До нових методів зневоднення відноситься використання принципу адсорбції води*. З органічних розчинників воду видаляють, пропускаючи останні через скляну колонку діаметром 15-40 мм наповнену активованою Аl2O3. За повнотою зневоднення цим методом розчинники розташовуються в наступний ряд: бензол > хлороформ > діетиловий ефір > оцтовоетиловий ефір > ацетон. Етиловий спирт цим поглиначем може бути зневоднений до 99,5%.

Разом з водою А1203 сорбує багато інших забруднення. Відпрацьовану А1203 не регенерують та замінюють свіжою.

Дуже ефективним способомвисушування органічних рідин та газів є висушування за допомогою цеолітів, залишкова вологість при цьому виявляється рівною десятитисячним часткам відсотка.

Цеоліт NaA придатний для глибокого осушення трансформаторної олії, різних фракцій нафти, хладоагеїтів, спиртів, а також дуже багатьох продуктів нафтохімічного синтезу.

Цеоліт CaA може бути використаний для селективного вилучення полярних речовин (H2O, H2S1CO2 та ін.).

* Angew. Chem., 67, Ki 23, 741 (1955); РЖХім, 1955, Ki 14, 85, реф. 42799; Lab. Sci., 4 № 4, 111 (1956); РЖХнм. 1957, Ki 8, 95, реф. 26289; Chem. Rund., 11, К". 7, 164 (1958); РЖХім, 1959, Ka 1, 163, реф. 1120.

щества, застосовувані для висушування органічних рідин

Висушуючі речовини		Можна висушувати	Не можна висушувати
		Вуглеводні; прості ефіри	Феноли, основи н аналогічні речовини
		складні ефіри (для видалення останніх слідів спирту); хлоро-	Жирні кислоти, піридинові основи, кетони,
Гідроокису
		Важкоокислювальні основи
Безводні		Гідразони; легкоокислюючі основи; складні ефіри; нітрили і т. д,
		Кислоти; складні ефіри; феноли
		Вуглеводні та нх галоїдвиробництво; альдегіди та кетони; ні-тросоїдення; прості ефіри	Спирти, феноли; деякі аміни та аміди; деякі жирні кислоти та складні ефіри

1. Кожна з чотирьох речовин, три з яких є простими речовинами, а четверта - оксидом деякого елемента, здатна взаємодіяти з трьома іншими. Запропонуйте можливі формули таких речовин та наведіть рівняння відповідних хімічних реакцій.
2. Карбід кальцію та вода можуть стати сировиною для отримання таких хімічних сполук як: а) етан, б) оцтова кислота, в) етилен та поліетилен, г) вінілхлорид та полівінілхлорид, д) бензол. Напишіть рівняння реакцій отримання цих сполук, маючи у своєму розпорядженні карбід кальцію, воду та інші неорганічні речовини.
3. З якої речовини в результаті реакцій окислення, обміну і заміщення, що послідовно протікають, можна отримати, не використовуючи інші органічні речовини, 3-нітробензойну кислоту? Напишіть рівняння реакцій та вкажіть умови їхнього протікання.
4. Для знебарвлення однакових обсягів бромної води рівної концентрації потрібні різні кількості двох ізомерів. Наведіть приклади двох пар таких ізомерів, напишіть рівняння відповідних реакцій.
5. Газоподібний вуглеводень обсягом 10 мл змішали з 70 мл кисню. Отриману суміш підпалили. Після закінчення реакції та після конденсації парів води об'єм газової суміші становив 65 мл. При пропущенні отриманої газової суміші через розчин гідроксиду натрію, взятий надлишку, її обсяг зменшився до 45 мл. Визначте молекулярну формулу вуглеводню, вважаючи, що обсяги газів виміряно за нормальних умов.
6. Лист Д.І. Менделєєву.
   "Милостивий государ! Дозвольте мені передати Вам відбиток повідомлення, з якого випливає, що мною виявлено новий елемент ……. Спочатку я був тієї думки, що цей елемент заповнює прогалину між сурмою та вісмутом у Вашій чудово проникливо побудованій періодичній системі і що цей елемент збігається з Вашою екасурмою, але все вказує на те, що тут ми маємо справу з еко……. Я сподіваюся незабаром повідомити Вам більш докладно про цю цікаву речовину; сьогодні я обмежуюсь лише тим, що повідомляю Вас про ймовірний тріумф Вашого геніального дослідження і свідчу вам свою повагу та глибоку повагу.
   Відданий ………… ………….
   Фрайберг, Саксонія.
   26 лютого 1886 року.

   Хтось написав листа Д.І. Менделєєву?
   Один із нечисленних мінералів, який утворює згаданий у листі Д.І. Менделєєва елемент, містить також сірку та срібло. Масові частки сірки та срібла в мінералі становлять відповідно 17,06% та 76,50%. Встановіть формулу мінералу та дайте його назву. Наведіть рівняння реакції сплавлення мінералу із содою у присутності калійної селітри. Як можна виділити просту речовину, про яку йшлося у листі, з отриманого сплаву? Де воно використовується?
   Які існують методи очищення цієї простої речовини?

етанолу Вінклером, має ряд недоліків: необхідна багаторазова

перегонка, продукт забруднений аміаком, що утворюється в результаті

гідролізу нітриду кальцію, який міститься у вигляді домішки у металевому кальції.

д) Карбід кальцію є ефективним осушувачем, але забруднює

спирт ацетиленом та іншими продуктами. В даний час ні металевий кальцій, ні його карбід для абсолютування етанолу не застосовують.

е) Безводний сульфат мідний вигідний тим, що за інтенсивністю його

синього забарвлення можна судити про якість вихідного спирту та про закінчення

процесу абсолютування. Проте в даний час його також

практично не застосовують.

ж) Азеотропна перегонка суміші спирт - бензол, що використовується для

отримання абсолютного спирту в технічному масштабі була розроблена також і для лабораторних умов. Однак практично цей

метод не набув широкого поширення.

з) Хлористий кілки був використаний для зневоднення 95°о-ного

етанолу в газовій фазі. Цим способом було отримано 99,8%-ний етанол.

З розчину, що утворюється, хлористий кальцій легко регенерується.

і) Безводний сульфат кальцію також був запропонований для сушіння етанолу. Однак це відносно слабкий осушувач і він непридатний

для повного зневоднення спирту. Крім того, прн великому змісті

води утворюється дигідрат, який важко видалити із колби.

Етиловий спирт часто використовують як розчинник при каталітичному гідруванні різних речовин. При цьому зазвичай присутність невеликої кількості води не має значення, проте суттєво видалити речовини, які отруюють каталізатор. Чистий 95% етиловий спирт містить дуже мало таких речовин, і зазвичай достатньо перегнати його в приладі зі шліфами. При цьому шліфи ретельно очищають і не змащують, а першу частину дистиляту відкидають. Ще ефективніша перегонка спирту над невеликою кількістю нікелю Ренея.

11.3. «-Пропіловий спирт

«-Пропіловий спирт (т. кип. 973) утворює з водою азеотропну суміш, що кипить при 88° і містить 71% пропілового спирту. З водою поєднується в будь-яких відносинах. Для його осушення використовують окис кальцію, а для остаточного зневоднення -гідрид кальцію. При невеликому вмісті води зневоднення можна здійснити за допомогою пропнлату натрію, приготованого розчиненням металевого натрію в спирті.

11.4. Ізопропиловий спирт

Має т. кіп. 82,4°, з водою утворює азеотропну суміш з т. кіп. 80°, що містить 87,4% ізопропілового спирту. З водою поєднується в усіх відношеннях. При великому вмісті води ізопропіловий спирт попередньо підсушують вуглекислим натрієм або поташом і остаточно абсолютують його хлористим кальцієм. При невеликому вмісті води добрим осушувачем є окис кальцію, який знижує вміст води до 0,1%; для остаточного зневоднення рекомендується перегонка над безводним сульфатом міді. Крім того, для сушіння ізопропілового спирту можна використовувати всі методи, зазначені вище для спирту етилового.

11.5. Бутилові спирти

«-Бутиловий спирт (т. кіп. 118 °) з водою утворює азеотропну суміш з т. кіп. 93°, що містить 58%-бутилового спирту.

Ізобутиловий спирт (т. кіп. 108 °) дає з водою азеотропну суміш з т. кіп. 90°, що містить 67% ізобутилового спирту.

emop-Бутиловий спирт (т. кіп. 99,5 °) утворює з водою азеотропну суміш з т. кіп. 87,5°, що містить 73% emop-бутилового спирту.

/rzpem-Бутиловий спирт (т. кіп. 82,5°) утворює з водою азеотропну суміш, що кипить при 80° і містить 88% mpem-бутилового спирту.

Перші три з перерахованих спиртів змішуються з водою обмежено і для їхнього сушіння в більшості випадків достатня фракційна перегонка. З хімічних осушувачів можна використовувати окис кальцію, окис барію, оксид магнію або відповідний алкоголят натрію, одержуваний розчиненням натрію в спирті.

mpem-бутиловий спирт, навпаки, змішується з водою в будь-яких відносинах. Це дуже цінний розчинник, що відрізняється значною розчинною здатністю при великій стійкості по відношенню до окислювачів, галогенів і т. д. При великому вмісті води третбутиловий спирт попередньо підсушують хлористим кальцієм. Невеликі кількості води видаляють за допомогою окису кальцію або металевого натрію. Висока температуратвердіння трет-бутя-лового спирту (25,7 °) дозволяє очищати його дробовою кристалізацією.

11.6. Вищі аліфатичні спирти

Для спиртів цього нижче наведено лише фізичні константи. Основним способом їх очищення служить перегонка, наприклад, з добавкою звичайних осушувачів (окис кальцію, окис барію і т. д.).

Ізоаміловий спирт (т. кип. 132е) утворює з водою азеотропну суміш, що кипить при 95° і містить 41% спирту.

Оптично активний аміловий спирт, т. кіп. 128 °.

н-Гексиловий спирт (т. кип. 157,5 °) утворює з водою азеотропну суміш, що кипить при 98 ° і містить 20% спирту.

2-етилбутанол-1 (т. кип. 146 °) образ