Органическая химия: Методические указания к выполнению лабораторных работ и заданий СРС для студентов специальности 351100 ''Товароведение и экспертиза товаров'' (по отраслям применения)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Восточно-Сибирский государственный технологический университет

(ГОУ ВПО ВСГТУ)

Аюрова О.Ж. Методические указания к выполнению лабораторных работ и заданий СРС по органической химии для студентов специальности 351100 «Товароведение и экспертиза товаров» (по отраслям применения).Улан-Удэ: РИО ВСГТУ.-2005.-111 с. Рецензенты: Столярова А.С., к.т.н, доцент.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к выполнению лабораторных работ и заданий СРС по органической химии для студентов специальности 351100 «Товароведение и экспертиза товаров» (по отраслям применения)

В данных методических указаниях приведены основные правила организации работы в лаборатории органической химии: правила техники безопасности при работе с химическими веществами, приборами и оборудованием, химической посудой, правила оформления лабораторных работ в рабочем журнале-тетради. Излагается перечень лабораторных работ, при выполнении которых студенты получают практические навыки эксперимента, знакомятся с физическими, химическими свойствами органических соединений, их синтезами, а также методами их исследования. Кроме того, в данных методических указаниях приведены задания СРС по каждой теме теоретического материала (индивидуальные задания по вариантам), программа теоретического коллоквиума, задания контрольной работы.

Составитель: О.Ж. Аюрова

Издательство ВСГТУ Улан-Удэ, 2005

Подписано в печать 22.11.2005 г. Формат 60 х 841 / 16. Усл.п.л. 6,97. Тираж 50 экз. Заказ №257. Издательство ВСГТУ. 670013, г.Улан-Удэ, ул.Ключевская, 40 «в». @ВСГТУ, 2005 г.

СОДЕРЖАНИЕ Предисловие 1. Основные правила организации работы в лаборатории органической химии 1.1. Техника безопасности в лаборатории органической химии и соблюдение ее правил 1.2. Организация рабочего места в лаборатории и порядок выполнения лабораторных работ 1.3. Правила оформления отчета по лабораторной работе и его защита 2. Химическая посуда и приборы. 2.1. Перечень и краткое описание лабораторной посуды и приборов 2.2. Требования к лабораторной посуде. 3. Лабораторный практикум 1. Методы выделения и очистки 1.1. Кристаллизация 1.2. Экстракция 1.3. Возгонка 2. Определение температуры плавления 3. Хроматография 3.1. Определение фенолов тонкослойной хроматографией 3.2. Определение аминокислот радиальной хроматографией 4. Перегонка 4.1. Фракционная перегонка 5. Общий элементный анализ химических веществ 5.1 Качественный анализ органических соединений

стр. 5 7 7 11 13 14 14 25 27 27 27 29 30 31 33 34 35 37 38 41 41

5.2. Количественный элементный анализ органических соединений 6. Углеводороды 7. Галогенпроизводные углеводородов 8. Кислородсодержащие производные углеводородов. Оксисоединения (спирты и фенолы) 9. Оксосоединения (альдегиды и кетоны) 10. Карбоновые кислоты 11. Замещенные карбоновые кислоты. Оксикислоты. 12. Азотсодержащие органические соединения 13. Гетероциклические соединения 14. Биоорганические соединения. Углеводы. 15. Липиды. 16. Аминокислоты. Белки. 4. Самостоятельная работа студентов (СРС) (индивидуальные задания по вариантам) Программа теоретического коллоквиума «Теоретические основы органической химии. Углеводороды». Задания контрольной работы по теме «Углеводы» Генетическая цепочка «Генетическая связь углеводородов, производных углеводородов и биоорганических соединений» Рекомендуемая литература

44 45 50 51 55 59 61 64 67 69 76 78 85 105 106 108 111

ПРЕДИСЛОВИЕ Данные методические указания являются руководством для проведения лабораторных работ по органической химии для студентов специальности 351100. Методические указания к выполнению лабораторных работ и заданий СРС составлены в соответствии с ГОСВПО программы по органической химии для специальности «Товароведение и экспертиза товаров» (по отраслям применения). Лабораторные занятия представляют собой один из важнейших видов учебного процесса по совершенствованию подготовки будущего специалиста. Целью их является практическое знакомство с наиболее характерными общими свойствами и реакциями важнейших классов органических соединений, а также с индивидуальными особенностями их типичных представителей. В ходе выполнения лабораторных работ студенты на экспериментальном материале имеют возможность глубже понять взаимосвязь между различными классами органических веществ, влияние строения органического соединения на проявление тех или иных свойств, знакомятся с рядом свойств соединений, определяющих их практическое использование. С учетом относительно небольшого объема курса «Органическая химия» для студентов указанной специальности в настоящем лабораторном практикуме подобраны опыты, выполнение которых не требует много времени и сложного лабораторного оборудования. В настоящих методических указаниях приведены основные правила организации работы в лаборатории органической химии: соблюдение правил техники безопасности при работе с химическими веществами, приборами и оборудованием, химической посудой, правила оформления лабораторных работ в рабочем журнале-тетради. Приводятся

различные методы выделения, очистки органических веществ, метод общего элементного анализа органических соединений с установлением их эмпирических формул, общие представления о свойствах основных классов органических соединений, индивидуальных особенностях их важнейших представителей. Выполнение лабораторного практикума в изучении курса повышает эффективность учебного процесса, стимулирует познавательную активность студентов, прививает им навыки самостоятельной работы. По каждой теме предусмотрены задания СРС для закрепления учебного теоретического материала, которые приведены в данных методических указаниях.

1. ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРИИ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ 1.1.Техника безопасности в лаборатории органической химии и соблюдение ее правил 1. При работе в лаборатории органической химии всегда нужно помнить, что органические соединения в той или иной мере ядовиты и многие из них огнеопасны и взрывоопасны. Поэтому в процессе работы необходимо соблюдать чистоту, аккуратность, быть внимательным, стремиться к тому, чтобы вещества не попадали на кожу, не трогать руками лицо и глаза, не принимать пищу во время работы, после работы и перед едой тщательно мыть руки. Одному работать в лаборатории категорически запрещается. 2. Нельзя производить какие бы то ни было опыты в загрязненной посуде. Посуду следует мыть сейчас же после окончания опыта . 3. Категорически запрещается пробовать химические вещества на вкус. Нюхать вещества можно лишь осторожно, не вдыхая полной грудью, не наклоняясь над сосудом, а направляя к себе пары или газ движением руки. 4. На всех банках, склянках и на любой другой посуде, в которой хранятся вещества, должно быть указано название последних. 5. Нельзя наклоняться над сосудом, в котором чтолибо кипит или в который наливается какая-нибудь жидкость (особенно едкая), так как брызги могут попасть в глаза. При работах, производимых с использованием вакуума или повышенного давления, при переливании кислот или растворов щелочей, при щелочном плавлении, при реакциях, сопровождающихся бурным вскипанием или взрывом,

необходимо надевать предохранительные очки из толстого стекла или защитный щиток из органического стекла. Однако лучше всего такие операции проводить в вытяжном шкафу, закрыв дверцы шкафа так, чтобы лицо защищено от всевозможных брызг или осколков в случае взрыва. 6. При работах с металлическим натрием необходимо следить, чтобы на столе не оказалось даже самых незначительных количеств воды, чтобы вблизи не было брызгающих шлангов от холодильников, открытых водопроводных кранов. Перед мытьем посуды, в которой производилась работа с натрием, тщательно проверяют, не осталось ли в ней хоть самое незначительное количество металлического натрия. Мелкие остатки не прореагировавшего натрия в реакционных сосудах уничтожают, растворяя их в спирте. 7. При работе с бромом следует помнить, что это очень ядовитое вещество, сильнодействующее на слизистые оболочки и дающее трудно заживающие ожоги. Все работы с бромом проводят в вытяжном шкафу, предварительно проверив действие вентиляции. При переливании брома необходимо надевать резиновые перчатки, беречь глаза от паров брома. В случае ожога бромом обожженное место продолжительное время обрабатывают спиртом, затем направляют пострадавшего в медицинский пункт. 8. С хлором, бромом, сернистым газом, окислами азота, сероводорода, фосгеном и всеми другими веществами, пары которых ядовиты или дурно пахнут, необходимо работать в вытяжном шкафу, проверив предварительно, хорошо ли он действует. В каждой лаборатории должно быть несколько противогазов на случай аварии, сопровождающейся выделением ядовитых газов.

9. Если нужно смешать две жидкости, то жидкость с большей плотностью приливают при перемешивании к жидкости с меньшей плотностью. Не нейтрализованные едкие отработанные жидкости категорически запрещается выливать в раковину. Их надо предварительно нейтрализовать или сливать в специальные бутыли. Категорически запрещается выливать в канализацию также отходы различных горючих органических растворителей , в том числе и смешивающихся с водой. Все эти отходы нужно сливать в специальные бутыли. 10. При работе с легко воспламеняющимися веществами, как, например, эфир, петролейный эфир, сероуглерод, бензол и т.д., не должно быть по соседству огня и включенных плиток. Нагревать их на открытом огне и плитках категорически запрещается. Нагревание можно производить на предварительно нагретой водяной бане в колбе, снабженной водяным холодильником. Пары эфира тяжелее воздуха и стелются по столу, что может привести к пожару и взрыву при наличии открытого огня. 11. Независимо от характера работы не следует держать без надобности на столах зажженные горелки. Во всех лабораториях должны всегда быть ящики с песком, огнетушители и противопожарные одеяла. В случае возникновения пожара надо прежде всего погасить горелки, выключить газ и плитки, унести находящиеся поблизости горючие вещества, а затем тушить пламя углекислотным огнетушителем, песком или используя противопожарное одеяло. Не следует заливать пламя водой, так как это во многих случаях приводит лишь к расширению очага пожара.

Если на ком-то загорелось платье, то нужно набросить на него противопожарное одеяло, пальто, пиджак и ни в коем случае не давать пострадавшему бежать, так как это только усиливает пламя. Если пожар возник в вытяжном шкафу, следует немедленно закрыть шибер вентиляционного канала, так как пожар может распространиться по вентиляционному каналу. 12. При проведении вакуум-перегонки нужно надеть защитные очки или защитный щиток из органического стекла. Всякую перегонку лучше всего проводить в вытяжном шкафу. При проведении фильтрования под вакуумом колбу Бунзена объемом более одного литра также необходимо оборачивать полотенцем. 13. Прежде чем приступить к работе с автоклавами и баллонами со сжатыми и сжиженными газами, нужно ознакомиться с соответствующими специальными правилами. 14. При работе со стеклом и химической посудой необходимо соблюдать правила предосторожности во избежание ранения осколками стекла. Тонкостенную химическую посуду нагревают не на открытом огне, а на асбестовой сетке; причем необходимо следить, чтобы ни с одной стороны сосуда пламя горелки не выбивалось из-под сетки, так как в результате неравномерного нагревания сосуд может лопнуть. 15. Категорически запрещается оставлять действующие приборы без наблюдения. Уходя из лаборатории, проверяют, выключены ли вода, газ и электроэнергия на рабочем месте. Первая помощь при несчастных случаях. Нарушение правил техники безопасности приводит к несчастным случаям. При термических ожогах 1 степени (краснота, незначительная припухлость) обожженное место следует обтирать спиртом. При ожогах 2 и 3 сте-

пени – наложить стерильную повязку или закрыть обожженные участки чистой тканью. Обожженную конечность следует освободить от тесной одежды, так как после ожога может развиться отек. При значительных по площади ожогах пострадавшего следует уложить. При попадании щелочи или кислоты на кожу обожженное место нужно промывать струей воды в течение 20-30 мин, а в случае сильных поражений промывание следует вести до 1,5-2 ч (вода не должна быть очень холодной). После тщательно промывания обожженных мест водой с пострадавшим поступают так же, как и в случае термических ожогов. При попадании щелочи или кислоты в глаз нужно промывать его длительное время большим количеством воды, направляя нерезкую струю прямо в глаз. При ожогах фенолом пораженное место следует обрабатывать длительное время спиртом. При порезах и ссадинах края раны смазать йодом и наложить стерильную повязку. Во всех случаях после оказания первой помощи пострадавший должен быть направлен в медпункт. 1.2. Организация рабочего места в лаборатории и порядок выполнения лабораторных работ Для обеспечения безопасных условий труда в лаборатории в первую очередь необходимо, чтобы внимание студентов было полностью сосредоточено на выполняемой ими работе. Все операции должны выполняться тщательно и аккуратно. В процессе работы необходимо использовать только чистую химическую посуду, так как даже малейшие примеси могут привести не только к срыву опыта, но и к несчастному случаю. Рабочее место должно быть максимально свободным и чистым.

Штативы Бунзена с набором лапок, колец и зажимов к ним, водяные (или другие) бани, электроплитки обычно размещают в специально отведенном для этого месте в лаборатории. Реактивы, необходимые для лабораторного практикума должны храниться в специальных шкафах. Концентрированные кислоты и щелочи, ядовитые и сильно пахнущие вещества обычно находятся в вытяжном шкафу и снабжены соответствующими этикетками. Переносить их на рабочее место строго воспрещается. Работать с ними нужно обязательно в вытяжном шкафу. При проведении лабораторных работ студент должен обратиться к лаборанту для получения всего необходимого (методички, реактивы, посуда). Приступать к выполнению лабораторных работ можно только с разрешения преподавателя. Допуском к текущей лабораторной работе является выполненное домашнее индивидуальное задание по теме занятия. При этом выясняется подготовленность студента к сознательному выполнению лабораторной работы. Перед тем, как приступить к выполнению лабораторной работы, следует внимательно изучить методику, по которой будет проводиться опыт, и обратить внимание на вопросы техники безопасности. Закончив работу, необходимо разобрать установку (прибор), вымыть посуду, привести свое рабочее место в порядок. Реактивы и посуду сдать лаборанту. Металлические штативы, бани, электроплитки поместить в отведенные для них места.

1.3. Правила оформления отчета по лабораторной работе и его защита При выполнении лабораторной работы студент обязан вести лабораторный журнал, который предназначен для записи всех наблюдений за ходом эксперимента, расчетов и полученных результатов. При необходимости в нем зарисовывают схему установки или прибора, записывают уравнения реакций. Делая записи в журнале, необходимо четко излагать суть проведенного опыта или синтеза. Такие записи следует проводить или в процессе выполнения работы, или сразу же после ее окончания. Переписывать полностью методики не нужно, отмечая лишь главные моменты. Схему оформления лабораторной работы можно представить в следующем виде: Лабораторная работа №____ Название лабораторной работы: «_____________» Цель работы:_______________________________________

ЛАБОРАТОРНАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ПОСУДА И ПРИБОРЫ 2.1. Перечень и краткое описание лабораторной посуды и приборов В химических лабораториях обычно используют стеклянную посуду. Она изготовляется, как правило, из специального стекла, которое устойчиво к кислотам, щелочам и большинству химических реагентов (кроме фтористого водорода и расплавленных щелочей), и обладает сравнительно небольшим коэффициентом линейного расширения. Посуда из стекла очень удобна – она прозрачна, хорошо моется и сушится и легко поддается термической обработке. Основным ее недостатком является довольно высокая хрупкость. Стаканы обычно изготовляются из термостойкого и бывают различной вместимости (от 50 до 1000 мл). Они служат для вспомогательных работ – чаще с водными растворами, реже – с органическими жидкостями. Колбы – основная лабораторная работа при проведении органического синтеза. Колбы бывают круглодонные, плоскодонные, грушевидные, конические и др. (рис.1).

Реактивы и оборудование: ______________________ ______________________ Ход работы (кратко):_______________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ Наблюдения (и, или уравнения реакций): ________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ Вывод:_____________________________________________

Рис.1.

Колбы: а – круглодонные; б – плоскодонные; в – двугорлая; г – трехгорлая; д – коническая; е грушевидные

Плоскодонные и конические колбы обычно используют в качестве приемников при перегонке жидкости, для кристаллизации, а также для приготовления растворов. Их нельзя применять для нагревания жидких веществ до высоких температур и использовать при вакуум-перегонке. Несоблюдение этих правил может привести к серьезным последствиям, например взрыву. Для перегонок, в том числе и под вакуумом, используют круглодонные колбы. Колбы могут быть двух-, трехгорлыми и т.д. Многогорлые колбы обычно применяются для специальных синтезов. Круглодонные колбы, снабженные отводной трубкой, называются колбами Вюрца (рис.2).

Рис.2.

Колбы для перегонки: а – колба Вюрца; б – колба Кляйзена; в – колба Фаворского

Они предназначены для перегонки жидкости под атмосферным давлением. Круглодонные колбы с боковым вертикальным ответвлением, имеющим отводную трубку, называются колбами Кляйзена и используются для перегонки при пониженном давлении. Применяется при перегонке и колба Фаворского – круглодонная колба с дефлегматором и отводной трубкой. Холодильники служат для охлаждения и конденсации паров, образующихся при кипении органических жидкостей (рис.3).

Рис.3

Холодильники: а – воздушный; б – Либиха; в – обратный шариковый; г – обратный с охлаждаемой спиралью (змеевиковый); д – обратный с охлаждающей спиралью (Димрота); е – обратный с двойным охлаждением (рубашкой и охлаждающей спиралью)

Самый простой холодильник, воздушный, представляет собой длинную стеклянную трубку. Такие холодильники применяются при перегонке высококипящих жидкостей. При перегонке низкокипящих жидкостей используют холодильник Либиха – такую же стеклянную трубку, но впаянную в другую более широкую, на некотором расстоянии друг от друга. Верхняя часть холодильника («рубашка») имеет два отростка, на которые надевают резиновые трубки. Одну из них присоединяют к водопроводному крану, а другую отводят в раковину (охлаждающий агент – вода). Холодильник Либиха может быть нисходящим и обратным. Если используется как обратный, то его крепят в штативе строго вертикально; если же холодильник нисходящий, то его крепят с небольшим наклоном (относительно стола) в сторону приемника. И в том, и в другом случае вода в холодильник подается через нижний отросток. Для лучшей конденсации паров кипящей жидкости холодильник должен быть полностью заполнен проточной водой. Холодильник соединяют с приемником при помощи специального приспособления – аллонжа,

позволяющего направлять стекающую жидкость. В лабораторной практике часто используют и другие типы холодильников, например шариковые и змеевиковые, охлаждающая способность которых лучше. Капельные воронки предназначены для медленного прибавления компонента к реакционной смеси до или во время проведения органического синтеза. Воронки бывают с цилиндрическими, шарообразными и грушевидными емкостями для жидкости (с пробкой в верхней части) и часто – с длинными трубками с краном (рис.4). Чтобы стеклянный кран не пропускал жидкость, шлиф слегка смазывают вазелином.

Рис.4

Капельные воронки

Рис.5

Дефлегматоры: а – шариковый; б – елочный; в – с насадкой

Делительные воронки применяют для разделения несмешивающихся жидкостей и для экстракции. Эти воронки в принципе ничем не отличаются от капельных, однако имеют более толстые стеклянные стенки и меньшую длину трубки. Дефлегматоры бывают самой различной конструкции и применяются для более тщательной фракционной перегонки (рис.5). В верхнее отверстие дефлегматора вставляют термометр, а с помощью отводной трубки (в верхней части) дефлегматор соединяют с холодильником.

Пробки служат для соединения отдельных частей прибора, а также для закупоривания химической посуды. Они бывают резиновыми, корковыми, пластмассовыми или стеклянными. Предпочтение отдают тем или другим в зависимости от характера применяемых веществ, условий и целей работы. Для соблюдения особой герметичности применяют резиновые пробки. Однако резиновые, корковые и пластмассовые пробки нестойки к действию высокой температуры и некоторых химических реагентов. Резиновые трубки (шланги) служат для соединения отдельных частей в приборах и для подвода и отвода воды и газа. Однако резиновые трубки легко разрушаются при действии высокой температуры и некоторых газов (хлор, кислород, аммиак, хлористый водород и т.д.). Поэтому часто применяют трубки из полиэтилена и поливинилхлорида, которые устойчивы к действию большинства органических веществ и агрессивных сред. Для придания таким шлангам большей гибкости и эластичности их, пред тем как натягивать на стеклянные трубки, погружают в кипящую воду. Эксикаторы – емкости из толстостенного стекла – предназначены для высушивания твердых веществ. Различают обычные и вакуум-эксикаторы (рис. 6).

Рис.6.

Эксикаторы: а – обычный; б – вакуум-эксикаторы

В последних имеется тубус, в который на резиновой пробке трубку с краном. Эту трубку через манометр и предохранительную склянку соединяют с водоструйным насосом и соз-

дают в эксикаторе вакуум. Вещество, которое подвергается сушке, на часовом стекле или чашке Петри ставят на фарфоровую подставку, лежащую на выступающих бортах средней части эксикатора. В качестве осушающего агента применяют безводные хлорид кальция, сульфат магния, сульфат натрия. натронную известь, гидроксид натрия, оксид фосфора (V) и др. Концентрированную серную кислоту также используют для поглощения влаги, остатков спирта, эфира, ацетона, анилина, пиридина, но только в обычных эксикаторах. Электрические плиты бывают с открытой и закрытой спиралью. Первые применяют, если исключено попадание на них нагреваемого вещества. Наиболее удобны и безопасны электрические плиты с закрытой спиралью. Такие плиты с асбестовой нагреваемой поверхностью и выступающими бортиками можно использовать в качестве песчаных бань. Для этого на асбестовую поверхность достаточно насыпать ровным слоем песок. «Кипелки» вносят перед началом нагревания в колбу с жидкостью, чтобы обеспечить ее равномерное кипение и предотвратить возможность перегрева жидкости. В качестве «кипелок» используются кусочки пористых тел: кирпича, пористой глиняной тарелки, пемзы, фарфоровых чашек, стеклянных капиллярчиков, запаянных только с одного конца Перегрев опасен тем, что перегретая жидкость способна бурно вскипать, происходит подбрасывание жидкости – «толчки». В результате толчков может быть выбита пробка с холодильником или может произойти выброс жидкости из колбы через холодильник. Такие выбросы связаны с потерей вещества: при работе с легковоспламеняющимися жидкостями они являются причиной пожара. Нужно твердо помнить, что «кипелки» можно вносить только в холодную жидкость, так как, попав в жидкость, нагретую до температуры кипения, они вызывают бурное и обильное парообра-

зование, которое может привести к выбросу жидкости из колбы. Бани для нагревания обеспечивают равномерное и безопасное нагревание, предохраняют реакционную смесь от перегрева, препятствуют возникновению пожаров. Бани бывают водяные, песочные, воздушные (рис.7), масляные, металлические, солевые. Теплопроводящей средой (теплоносителями) в них служат, соответственно, вода, песок, воздух, масло, сплав Вуда (темп.пл. 610С), расплавы солей и т.д. Из органических жидкостей в качестве теплоносителей широко используются нефтяные или силиконовые масла. Масляные бани можно нагревать только до температуры, которая не менее чем на 500С ниже температуры вспышки масла. Поэтому в бане должен находиться термометр.

Рис.7.

Схема воздушной бани: 1 – асбестовая сетка; 2 - металлический кожух; 3 – круглая пластинка из листового асбеста

Рис.8.

Контактный термометр: 1 – магнитный регулятор; 2 - подвижный контакт

После окончания нагревания металлической или солевой бани из нее нужно удалить термометр до начала затвердевания расплава. Термометр может отсутствовать лишь в тех случаях, когда нагревание ведется на кипящей водяной бане. Температуру бани в узких пределах можно поддерживать, если в баню опустить контактный термометр (рис.8), связанный с реле, которое автоматически регулирует работу нагревательных приборов. Нагревая на водяной бане растворы эфира, сероуглерода, подогревать баню какими бы то ни было, нагревательными приборами категорически запрещается. Требуемую температуру в бане поддерживают в этих случаях приливанием горячей воды. Таким образом, выбор бань определяется свойствами нагреваемого вещества или реакционной смеси, а также температурой, необходимой для их нагревания. Термометры. В химических лабораториях чаще всего применяют ртутные термометры. Они представляют собой стеклянные капилляры, имеющие в конце резервуар для ртути. Капилляр находится в центре полой стеклянной трубки и лежит на фарфоровой пластинке, на которой нанесена шкала в градусах Цельсия. Термометры бывают различны по конструкции. Наиболее распространены обычные ртутные термометры (химические) и технические (с прямой и изогнутой трубками). Используются также и палочковые термометры, представляющие собой толстостенный капилляр, на который с наружной стороны нанесена градуировка в виде закрашенных в черный или красный цвет штрихов. Обычные химические термометры позволяют измерить температуру в пределах от -300 до 3600С. Иногда используются и специальные (газонаполненные) термометры со шкалой до 5500 и даже до 7500С. Для очень точных измерений применяются образцовые («нормальные») термометры, имеющие

цену деления в 0,10С. Такими термометрами обычно определяют температуру плавления и кипения веществ. При работе с термометром необходимо соблюдать ряд правил. После каждого измерения температуры остывший термометр протирают спиртом. Термометр следует хранить в специальном футляре или отведенном для него месте в ящике лабораторного стола. Если же термометр разбился, необходимо сразу же собрать пролившуюся ртуть и уничтожить ее следы. Установки для перемешивания. Часто при проведении органических синтезов требуется перемешивание. Если оно осуществляется в открытых сосудах, то используются стеклянные или металлические мешалки различных конструкций (рис.9).

Рис.9.

Мешалки

Стержень мешалки крепят встык с валом мотора с помощью резиновой трубки, а затем его пропускают или через отрезок стеклянной трубки, или через отверстие пробки, закрепленной с помощью лапки к штативу. Это необходимо для придания мешалке нужного направления. При размешивании реакционной смеси, изолированной от внешней среды специальными устройствами, препятствующими действию влаги воздуха и предотвращающими утечку летучих веществ из реактора, применяют специальные затворы. Самым простым уплотнением может служить отрезок резинового шланга.

Полная герметизация достигается применением ртутного или глицеринового затвора. Чтобы убедиться, насколько легко вращается мешалка и не задевает ли она стенки колбы или термометр, перед тем как начать перемешивание, ее проворачивают от руки. Число оборотов моторчика регулируется с помощью реостата или автотрансформатора (ЛАТР). Хлоркальциевые трубки предназначены для защиты реакционной смеси или одного из реагирующих веществ от влаги воздуха. В качестве поглотителя влаги используется хорошо прокаленный хлорид кальция (рис.10).

мм), например 10; 10,5; 14,5; 29. Каждый шлиф состоит из двух частей: муфты и керна (рис.11).

Рис.11.

Нормальный конусный шлиф: а – муфта; б - керн

Перед сборкой приборов следует слегка смазать вазелином (или вакуумной смазкой) керн, вставить его в муфту и при легком нажатии повернуть, добиваясь при этом прозрачности шлифа. Смазки берут немного – она не должна выдавливаться из шлифа. Если отдельные части прибора имеют шлифы разных размеров, то следует применять различные переходы на шлифах (рис.12).

Рис.10. Колба (1) с обратным холодильником (2) и хлоркальциевой трубкой (3)

Приборы на шлифах. В лабораторной практике широко используется химическая стеклянная посуда со стандартными шлифами, позволяющими быстро соединять друг с другом отдельные части химических приборов, добиваясь при этом высокой герметичности. Шлифы бывают трех типов: основной ряд нормальный шлифов, укороченные нормальные шлифы и короткие нормальные шлифы. Шлифы последнего типа используют главным образом для бюксов. Чаще используются конусообразные шлифы, которые имеют стандартные размеры («нормальные шлифы»). Они обозначаются номерами, соответствующими верхним диаметрам (в

Рис.12.

Переходы

Форштосы – специальные насадки для колб. Они бывают различных видов – со шлифами и без шлифов (рис.13).

Рис.13.

Форштосы

Их часто используют в качестве насадок для одногорлых колб, предназначенных для проведения нескольких операций одновременно (например, нагревание с обратным холодильником, перемешивание, добавление вещества в реакционную смесь и т.д.). Применение посуды со стандартными шлифами позволяет быстро и легко собрать самую сложную установку (прибор) (рис. 14).

Рис.14

Приборы для проведения синтезов: а – трехгорлая колба с обратным холодильником, мешалкой и капельной воронкой; б – трехгорлая колба с мешалкой, термометром, двурогим форштосом, к которому присоединены обратный холодильник и капельная воронка

2.2. Требования к лабораторной посуде. Приступая к работе, необходимо убедиться в чистоте химической посуды. Даже малейшие следы загрязнений могут повлиять на ход химического эксперимента. Храниться должна только чистая и сухая посуда. Посуда, использованная во время работы, должна сразу же мыться и тщательно высушиваться. Загрязнения удаляют различными способами: механическими, химическими, физическими или их комбинацией. Вымытую посуду несколько раз споласкивают дистилли-

рованной водой для удаления солей, содержащихся в обычной воде. Стеклянная посуда может считаться чистой, если на ее стенках вода образует равномерную пленку. После мытья посуду тщательно сушат (за исключением случаев, когда предстоящая работа связана с водными растворами). Применяют методы холодной сушки (без нагревания) и методы сушки при нагревании (горячая сушка). При работе со стеклянной химической посудой необходимо соблюдать определенную осторожность: она часто бьется при случайных ударах и неправильном хранении. Поэтому при сборке установок следует проявлять осторожность и внимание. Так, не следует слишком туго прижимать посуду лапками для крепления к штативу. Для этого лапки лучше оклеить мягкой тканью (фланелью) или прокладкой, вырезанной из корковой пробки. Если лапки нестворчатые, а «пальцеобразные», то на каждый «палец» обычно надевают небольшие отрезки резиновых трубок. Химический эксперимент в органической химии часто сопровождается нагреванием. Поэтому надо заранее решить вопрос, выдержит ли данная посуда нагревание. Лучше в этом случае пользоваться посудой из термостойкого стекла. Посуда, изготовленная из такого стекла, имеет свои знаки. При работе с посудой на шлифах часто случается, что загрязненные в процессе эксперимента шлифы трудно разъединить простым вращением. Чтобы разъединить «заевший» шлиф, муфту нагревают на коптящем пламени горелки примерно до 700С (при этом стараются, чтобы керн нагрелся как можно меньше) или попеременно кипятят или охлаждают шлиф в воде. Можно расшатать «заевший» шлиф, постукивая по нему деревянным молотком.

Стеклянная воронка Фильтровальная бумага Плитка лабораторная Воронка Бюхнера, колба Бунзена

3. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ Лабораторная работа 1 МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ И ОЧИСТКИ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Цель работы: ознакомление с некоторыми наиболее распространенными методами выделения и очистки веществ из смеси. В природе химические соединения в чистом виде почти не встречаются. Многие органические вещества, выделяемые из природных источников или получаемые синтетически, находятся в виде смеси. В лаборатории органической химии используют различные методы выделения и очистки органических соединений: кристаллизация, фильтрование, экстракция, возгонка, перегонка, хроматография и др. 1.1. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ Кристаллизация применяется для выделения вещества в кристаллическом виде из перенасыщенного раствора, основана на различной растворимости органического вещества и сопутствующих ему примесей в данном растворителе при различных температурах. При отделении кристаллов примеси остаются в растворе. Реактивы и посуда: Бензойная кислота (С6Н5СООН) или щавелевая кислота (НОСО-СООН) Стакан (термостойкий) Стеклянная палочка

1г З шт. 1 шт.

1 шт.

В стаканчик емкостью 50-75 мл помещают 1г бензойной кислоты, 30-40 мл воды и нагревают смесь до начала кипения, при этом бензойная кислота полностью растворяется. Горячий раствор быстро фильтруют через складчатый фильтр (при наличии твердых примесей), и делят на 2 части.

Последовательность действий при изготовлении фильтров: а – простого; б - складчатого

Одну часть быстро охлаждают погружением сосуда в холодную проточную воду, бензойная кислота выпадает при этом в виде мелких кристалликов, а другую часть горячего раствора оставляют медленно охлаждаться на воздухе (20-25 мин.), выделяющаяся бензойная кислота образует крупные пластинчатые кристаллы. Размер кристаллов зависит от скорости охлаждения. Полученные кристаллы бензойной (или щавелевой) кислоты отфильтровывают на воронке Бюхнера с колбой Бунзена. Перекристаллизованную и высушенную кислоту можно использовать для определения температуры плавления. 1 - воронка Бюхнера; 2 дырчатое дно воронки (вид сверху); 3 - колба Бунзена

Задание: выяснить от чего зависит размер кристаллов. Написать вывод. 1.2. ЭКСТРАКЦИЯ Экстракция или извлечение вещества из смеси проводится растворителем, в котором вещество лучше растворяется. Для проведения экстракции водный раствор вещества смешивают в делительной воронке с экстрагирующим растворителем, не смешивающимся с водой. Реактивы и посуда: Гидрохинон (техн.) С6Н4(ОН)2 Этиловый эфир (С2Н5-О-С2Н5) Стакан термостойкий Стеклянная палочка Делительная воронка Фарфоровая чашка

2г 10-15 мл 1 шт. 1 шт.

В стакан емкостью 50-100 мл помещают 2 г технического гидрохинона и 40 мл воды. Нагревая смесь в теплой воде (темп, не выше 50°С) при взбалтывании, достигают полного растворения, после чего раствор хорошо охлаждают в холодной воде и переливают в делительную воронку емкостью 100-150 мл. Добавляют туда же 10-15 мл эфира, закрывают воронку пробкой и переворачивают ее краном вверх, придерживая одной рукой пробку, а другой кран. Сразу же приоткрыв на короткое время кран (для выпуска паров) закрывают его и встряхивают воронку в перевернутом положении в течение нескольких секунд, после чего снова приоткрывают кран. Выпустив пары эфира, поворачивают воронку пробкой вверх и ставят ее в кольцо штатива на несколько минут до четкого разделения водного и эфирного слоев. Затем открывают пробку и через кран медленно выпускают весь водный слой в колбу, после чего, закрыв кран,

сливают эфирный слой через верхнее отверстие воронки в сухую фарфоровую чашку. Осторожно выпаривают эфирную вытяжку досуха в вытяжном шкафу на теплой водяной бане (вдали от огня!) и получают в остатке большую часть очищенного от примесей гидрохинон, затем отжать и взвесить. Задание: на каком свойстве вещества основана экстракция? Сделать вывод. 1.3. ВОЗГОНКА Возгонка или сублимация применяется для веществ, которые при нагревании переходят из твердого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу. При охлаждении пары конденсируются с образованием кристаллов. Реактивы и посуда: Фильтровальная бумага Вата техническая

Приспособление для возгонки

Если вещество имеет высокое давление пара в твердом виде, то часто оказывается возможным перегонять его без плавления. Этот процесс называется возгонкой (сублимацией). Для очистки небольшого количества можно пользоваться фарфоровой чашкой и воронкой. На чашку насыпают возгоняемое вещество, затем продырявленную в нескольких местах фильтровальную бумагу накладывают на чашку и покрывают перевернутой стеклянной воронкой, отверстие которой затыкают небольшим кусочком технической ваты. Назна-

чение фильтровальной бумаги — препятствовать падению образующихся кристаллов в чашку, а вата предотвращает улетучивание паров вещества. Чашка подогревается на плитке или очень осторожно малым пламенем спиртовки на асбестовой сетке, воронку охлаждают влажной фильтровальной бумагой. Задание: какое свойство вещества используется при возгонке? Сделать вывод. Лабораторная работа 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ К основным физическим константам органических соединений относятся температура кипения, плотность, показатель преломления, температура плавления и т.д. Физические константы используются для идентификации органических веществ, а также для определения степени их чистоты. Цель работы: определение степени чистоты исследуемого вещества Реактивы и посуда: Очищенное вещество (бензойная кислота СбН5СООН). Стеклянный капилляр 1 шт. Дрот (стеклянная трубка длиной 50-60см) 1 шт. Фарфоровая ступка с пестиком 1 шт. Прибор для определения температуры плавления Хорошо высушенное вещество следует тщательно растереть в фарфоровой ступке с помощью фарфорового пестика. Небольшое количество вещества забирают откры-

тым концом стеклянного капилляра и затем осторожным постукиванием перемещают в запаянный конец. Для уплотнения вещества применяют стеклянную трубку длиной 50-60 см (дрот), ее держат вертикально, в который бросают капилляр запаянным концом вниз. Можно уплотнить порошок резким постукиванием капилляра о стеклянную поверхность. Операцию повторяют раз 20 до получения на дне капилляра столбика порошка высотой 5-8 мм. Капилляр с веществом закрепляют на термометре посредством резинового колечка. Столбик вещества должен находиться на уровне середины ртутного резервуара термометра. Термометр с помощью пробки, имеющий вырез напротив шкалы, не должен соприкасаться со стенками пробирки, его резервуар должен находиться на 0.5-1 см выше дна пробирки. Пробирку с термометром помещают в колбу с конц. серной кислотой (ρ=1,84 г/см3), глицерином, парафиновым маслом. Уровень жидкости должен быть выше верха резервуара термометра в пробирке. Прибор укрепляют вертикально в лапке штатива и подводят под нее покрытую асбестовой сеткой лабораторную плитку. Собранный прибор медленно нагревают на плитке, и внимательно следят за повышением температуры и состоянием столбика вещества в капилляре. Работу проводят при хорошем освещении. Нагревание в начале можно провести быстрее, за 1020°С до ожидаемой температуры следует резко замедлить нагревание до 2-3° С в минуту. Наблюдая за веществом в капилляре, отмечают и записывают все его изменения: перемена окраски, разложение, слипание, спекание, намокание и т.п. Началом плавления считают появление первой жидкой капли в капилляре, а

окончание - исчезновение последних кристаллов. Поскольку в качестве исследуемых объектов используются органические вещества с достаточно высокой молекулярной массой, то экспериментальное значение температуры плавления получите в виде температурного интервала: Тпл=…-…0С. Первое значение означает начало плавления вещества, второе значение – конец плавления. Если экспериментальное значение Тпл (эксп.) отличается от литературного значения Тпл (лит.) более, чем на 20 С, то вещество содержит примеси. Если температурный интервал составляет более 40 С, то вещество является влажным. Задание: сравнить определенное Вами значение температуры плавления с литературными данными. Сделать вывод. Нарисовать прибор определения Тпл. Лабораторная работа 3 ХРОМАТОГРАФИЯ Этот метод, открытый в 1903 г. русским ученымботаником М.С.Цветом, позволяет решать следующие задачи: 1) качественный и количественный анализ сложных органических смесей; 2) очистку веществ от примесей; 3) установление индивидуальности вещества; 4) концентрирование вещества и выделение его из разбавленных растворов и смесей. Существует несколько вариантов хроматографического метода. В зависимости от типа физико-химического взаимодействия между сорбентом и находящимся в растворе веществом различают три вида хроматографии: адсорбционную, распределительную и ионообменную. Хроматография основана на различной адсорбируемости (способности поглощаться) веществ и способности их передвигаться с разной скоростью при пропускании раствора через адсорбент. В качестве адсорбента применяются раз-

личные вещества, чаще используются окись алюминия, силикагель, сульфат меди, бумага и др. Цель работы: разделить смесь органических веществ и провести идентификацию 3.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФЕНОЛОВ ТОНКОСЛОЙНОЙ ХРОМАТОГРАФИЕЙ Реактивы и посуда: Смесь фенолов С6Н4(ОН)2 чистые фенолы (резорцин, гидрохинон, пирокатехин). Адсорбент (окись алюминия Al2O3, силикагель) Растворитель (смесь бутанола, уксусной кислоты, воды БУВ) 4:1:5 Проявитель Чашка Петри 2 шт. Капилляры стеклянные 3 шт. Пластинка стеклянная 1 шт. Стеклянная палочка 1шт. Адсорбент (окись алюминия) на стеклянной пластинке выравнивается стеклянной палочкой. Слой адсорбента должен быть гладким, без пор и шероховатостей. На тонкий слой адсорбента на стеклянной пластинке, наносятся растворы испытуемого вещества при помощи капилляра в виде точек на стартовую линию, отстоящую от края пластины на 1 см (расстояние между точками с пробами веществ не меньше 1,5 см). Вещества наносят осторожно, чтобы не нарушить слой адсорбента. Пластинку погружают в растворитель, находящийся в чашке Петри, под углом 20 град. Растворитель, продвигаясь по адсорбенту, разделяет смесь вещества за 3040 мин. Когда растворитель продвинется на 9-10 см, пластину вынимают из чашки, отмечают линию фронта, сушат на

воздухе 5-10 мин. Затем ее опрыскивают диазотированной солью сульфаниловой кислоты в 10% растворе соды. Опрыскивание производят осторожно из пульверизатора с помощью лаборанта. После опрыскивания появляется окрашивание в виде нескольких пятен. Исследуемые вещества проявляются в виде отдельных пятен между линией старта (место нанесения вещества) и линией финиша (крайняя верхняя граница, до которой продвинулся растворитель.) Положение исследуемых веществ, находящихся в виде окрашенных пятен между линией старта и линией фронта, характеризуется физической константой Rf. Величину Rf (коэффициент удерживания или распределения) вычисляют по уравнению: Rf = в/а, где в - это расстояние от стартовой линии до центра пятна, а - расстояние от стартовой линии до финиша. Величина Rf характерна для соединения, обнаружение которого ведется в строго определенных условиях и зависит от способа работы адсорбента, растворителя количества нанесенного вещества, длины пробега растворителя. Тонкослойная хроматография - очень удобный способ для разделения небольших количеств многокомпонентных смесей веществ. Преимущества этого метода - быстрота и большая чувствительность (0,1-0,05 г вещества). А, Б - чистые вещества («свидетели») С - смесь веществ Задание: Нарисовать хроматограмму, рассчитать Rf каждого пятна и сделать вывод о компонентах смеси. 3.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АМИНОКИСЛОТ РАДИАЛЬНОЙ ХРОМАТОГРАФИЕЙ

Реактивы и посуда: Смесь аминокислот Чистые аминокислоты (аланин, аспарагиновая кислота, валин) Растворитель (смесь бутанола, уксусной кислоты, воды БУВ) 4:1:5 Проявитель (0,5 % раствор нингидрина в ацетоне) Хроматографическая бумага Стеклянные капилляры 3 шт. Чашки Петри 2 шт. Простой карандаш

!!!

– работу выполнять аккуратно. Бумажную хроматограмму держать руками только за края. Пользоваться только простым карандашом. Хроматографическая камера состоит из двух чашек Петри равного диаметра. В нижнюю из них помещают растворитель - смесь БУВ (4:1:5). Из куска специальной фильтровальной бумаги для хроматографии вырезают диск диаметром 10-12 см, в центре которого наносят кружок диаметром 1-1,5 см (старт). По окружности наносят капилляром исследуемую смесь веществ и чистые вещества - «свидетели» ( т.е. возможные компоненты в смеси). Работа проводится по нанесению на бумажный диск растворов аминокислот на специальном столе или на чистой бумаге. После нанесения всех пятен бумажному диску нужно дать высохнуть, а самому в это время вымыть руки и сделать отверстие в центре диска и вставить в него фитилек (для этого полоску бумаги сворачивают в узкую трубочку, следите, чтобы фитиль не был плоским, иначе растворитель будет распространяться по диску не радиально!). Длина фитиля должна соответствовать высоте нижней чашки Петри. Далее приготовленную хроматограмму помещают в камеру, которую оставляют в покое до тех пор, пока растворитель, распространяясь радиально по

бумаге, не окажется на расстоянии 0,5-1,0 см от краев диска бумаги. После этого хроматограмму вынимают и отмеряют карандашом границу растворителя, сушат па воздухе. Далее хроматограмму несколько раз опрыскивают из пульверизатора раствором нингидрина так, чтобы бумага становилась только слабо влажной. Хроматограмму сушат на воздухе, а затем прогревают в токе горячего воздуха над плиткой до появления лиловых пятен. Пятна легко обводят карандашом и высчитывают коэффициент распределения пятна Rf = в/а. Идентификацию компонентов смеси проводят путем сравнения величины Rf каждого пятна смеси с величиной Rf «свидетелей». А и В - чистые аминокислоты («свидетели») С- смесь аминокислот в - расстояние от стартовой линии до центра пятна а - расстояние от стартовой линии до финиша Задание: Рассчитать Rf каждого пятна и сделать вывод о компонентах смеси. Приложить хроматограмму к отчету или нарисовать. Лабораторная работа 4 ПЕРЕГОНКА Перегонка – процесс отделения жидких веществ от нелетучих примесей или отделения друг от друга летучих веществ с различной температурой кипения. Это достигается путем нагревания жидкости до кипения и последующей конденсацией ее паров в холодильнике. Существует следующие виды перегонки жидкости: а) при нормальном давлении (простая и фракционная перегонка); б) при пониженном давлении (перегонка в вакууме); в) перегонка с инертным носителем (в частности, с водяным паром). Простая перегонка. Этот способ применяют, когда разница в температурах кипения веществ, входящих в состав

разделяемой смеси, значительна (не менее 80-1000С) или когда основное вещество необходимо отделить от нелетучих примесей. Если перегоняемая смесь состоит из компонентов, температуры кипения которых близки и которые не образуют азеотропных смесей, то применяют дробную, или фракционную перегонку. Для этого обычно используют дефлегматоры и ректификационные колонки. Перегонка в вакууме. Этот способ перегонки применяют, когда перегоняемые вещества полностью или частично разлагаются при температуре кипения (при атмосферном давлении). Если перегонку проводить при пониженном давлении, то температура кипения веществ понижается, а значит, уменьшается или вовсе устраняется возможность их разложения. Перегонка с водяным паром. Этим способом пользуются для выделения из смесей веществ, которые кипят при довольно высокой температуре, а поэтому не исключена возможность их разложения. Перегонять с водяным паром можно только такие органические вещества, которые нерастворимы или труднорастворимы в воде, а также не взаимодействующие с ней. Кроме того, этот метод применяется для разделения таких смесей веществ, из которых только одно улетучивается с паром. Цель работы: разделить смесь веществ и провести идентификацию. 4.1. ФРАКЦИОННАЯ ПЕРЕГОНКА Реактивы и посуда: Смесь этилового спирта и дист. воды (1:1) Перегонная колба Вюрца Прямой холодильник Либиха Термометр 0-150° С

30 мл 1 шт. 1 шт. 1 шт.

Аллонж Приёмники (пробирки с делением) Штативы Асбестовая сетка Горелка лабораторная

1 шт. 5 шт. 2 шт. 1 шт. 1 шт.

Фракция

Температура Объем, кипения, 0С мл

Литературные Спирт Вода данные

Объем, %

Показатель преломления, nD20 Спирт

Вода

1. до 72°С

Перегонку осуществляют на приборе, состоящем из круглодонной колбы с боковым отростком - колбы Вюрца (1), термометром (2) и прямого холодильника (холодильник Либиха) (3), аллонжа (4) и приемников (пробирки или плоскодонные колбы) (5). Собрав полностью перегонный аппарат, в колбу Вюрца наливают смесь жидкостей меньше половины объема колбы 30-40 мл, закрывают пробкой с термометром и нагревают. Термометр подбирают с таким расчетом, чтобы участок шкалы между 70-100°С не был закрыт пробкой, а его ртутный шарик находился чуть ниже уровня бокового отростка колбы Вюрца (для того, чтобы хорошо омывался парами). Для приема конденсата подготавливают 5 сухих пробирок и нумеруют их карандашом по стеклу. Для равномерного кипения в перегонную колбу помещают кипелки (кипятильные камушки, фарфоровые осколки, стеклянные капиллярчики). Нагревание колбы начинают осторожно малым пламенем горелки. Нагревание должно быть небыстрым, равномерным. В приемник собирают фракции в интервалах температур, указанных в таблице.

2. 72-79°С 3. 79-82°С 4. выше 850С 5. остаток в колбе Потери

Когда в колбе остается приблизительно 2-3 мл жидкости, перегонку прекращают, дают колбе остыть и остаток измеряют мерным цилиндром. Для каждой фракции определяют показатель преломления на рефрактометре*. Полученные данные температуры кипения и показателя преломления каждой фракции сравнивают со справочными (литературными) данными чистого этилового спирта и воды. Для более чистого (полного) разделения смеси проводят вторую разгонку. Задание: Сделать вывод. Нарисовать прибор простой перегонки. ___________________________________________________ *

Определение показателя преломления: Показатель преломления n – это отношение синуса угла падения света на поверхность раздела двух сред к синусу угла преломления света: n=sin α / sin β. Эта величина используется для идентификации жидких веществ и характеристики их чистоты. Обычно опыт ведут при 200С и при длине волны желтой линии натрия D (λ=589,3 нм). Так, символ «nD20» означает, что показатель преломления был определен для линии D при 200С. Показатели преломления определяют с помощью рефрактометров. Предварительно очистив ваткой, смоченной эфиром, поверхности полусфер рефрактометра, наносят на него капилляром жидкое органическое вещество и определяют величину преломления nД20.

Лабораторная работа 5 ОБЩИЙ ЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ 5.1. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Качественный элементный анализ состоит в качественном определении элементов, входящих в состав органического соединения. Для этого сначала разрушают органическое вещество, затем превращают определяемые элементы в простые неорганические соединения, которые могут быть изучены известными аналитическими методами. Цель работы: ознакомление студентов с лабораторными методами определения химических элементов, входящих в состав органических веществ. 5.1.1. ОТКРЫТИЕ УГЛЕРОДА И ВОДОРОДА В ОРГАНИЧЕСКОМ ВЕЩЕСТВЕ Реактивы и оборудование: Органические вещества: Сахароза (С12Н22О11) 0,2-0,3 г Окись меди (СuО) 1-2 г Известковая Са(ОН)2 или баритовая вода Ва(ОН)2 2-Змл Сульфат меди (CUSO4 безводный) крупинки пробирки пробирка с газоотводной трубкой вата В пробирке смешивают органическое вещество и окись меди. В верхней части пробирки помещают кусочек ваты и насыпают на вату крупинки безводного сульфата ме-

ди. Пробирку укрепляют на штативе, закрывают пробкой с газоотводной трубкой, конец которой опускают в пробирку с известковой или баритовой водой. Пробирку со смесью нагревают. Наличие углерода судят по образованию углекислого газа, что обнаруживают по выпадению белого осадка карбоната Са или Ва, а водород—по появлению воды (посинение сульфата меди, образование медного купороса). Задание: Написать уравнения реакций окисления органического соединения, углекислого газа с известковой водой и образования кристаллогидрата CuSO4. 5.1.2. ОТКРЫТИЕ АЗОТА Реактивы и оборудование: Мочевина, карбамид (NH2)2C=O Натронная известь (NaOH+СаО) Лакмусовая бумага (красная) Пробирка

0,1 г 0,4 г

В пробирке смешивают мочевину и натронную известь. На стенке пробирки закрепляют влажную лакмусовую бумагу. Смесь нагревают. При разложении мочевины выделяется аммиак, который распознают по запаху и по посинению лакмусовой бумаги. Задание: написать уравнение реакции. 5.1.3. ОТКРЫТИЕ СЕРЫ В ОРГАНИЧЕСКОМ ВЕЩЕСТВЕ Реактивы и оборудование: Сульфаниловая кислота Натрий металлический Уксуснокислый свинец (разб.р-р) Пробирка Микрогорелка

В сухой пробирке смешивают несколько кристаллов сульфаниловой кислоты с небольшим кусочком металлического натрия. Пробирку со смесью закрепляют в пробиркодержателе и нагревают на горелке в вытяжном шкафу. Раскаленную пробирку охлаждают и добавляют 10-15 мл дистиллированной воды. После прибавления в раствор нескольких капель раствора уксуснокислого свинца выпадает черный осадок сульфида свинца. Задание: написать уравнение реакции.

5.2. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ И УСТАНОВЛЕНИЕ ЭМПИРИЧЕСКИХ, МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМУЛ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ Задача количественного элементного анализа - установление количественного (процентного) содержания элементов в анализируемом веществе. Зная количественный (процентный) состав соединения, можно установить его простейшую формулу.

5.1.4. ОТКРЫТИЕ ГАЛОГЕНОВ Реактивы и оборудование: Хлороформ Медная проволока Горелка лабораторная

несколько капель 1 шт.

Открытие галогенов по зеленой окраске пламени (методика проведения этой реакции предложена Бельштейном). Возьмите медную проволоку, прокалите загнутый конец в пламени горелки до исчезновения посторонней окраски пламени (признак загрязнения медной петли). Остывшую петлю, покрывшуюся черным налетом окиси меди, опустите в пробирку, на дно которой поместите несколько капель испытуемого вещества, например хлороформа. Смоченную веществом петлю вновь внесите в пламя горелки. Немедленно появляется характерная ярко-зеленая окраска пламени вследствие образования летучего соединения меди с хлором. Подобную же окраску пламени дают, помимо хлористых, и другие галогенорганические соединения. Задание: написать вывод.

Простая установка для определения углерода и водорода: 1 – трубка для очистки кислорода; 2,5 – электрические печи; 3 –змеевик; 4 – поглотители; 6 – кварцевая трубка для сожжения; 7 – поглотительный аппарат для воды; 8 – поглотительный аппарат для оксидов азота; 9 – поглотительный аппарат для СО2; 10 - аспиратор

Цель работы: студенты в данной работе знакомятся с основами метода количественного анализа и расчета эмпирических формул, вывода молекулярных формул органических веществ с помощью эбулиоскопического, криоскопического методов. Ознакомление с установкой количественного определения элементов углерода, водорода в органических соединениях.

Цель работы: лабораторными методами получить углеводороды и провести с ними химические превращения

При поджигании у конца газоотводной трубки, полученный метан горит голубоватым пламенем, не образуя чёрной сажи на фарфоровой чашке. Задание: Написать уравнения реакций получения метана и его горения и вывод об отношении к бромной воде и окислителю.

Опыт 1. Получение метана и его свойства.

Опыт 2. Получение этилена и химические свойства.

Реактивы и оборудование: CH3COONa (ацетат натрия) безводный прокаленный NaOH+CaO (натронная известь) 1:2 Бромная вода (Br2+H2O) 2-3мл Перманганат калия (разб.) 3:1 Карбонат натрия (5%) 2-3мл Газоотводная трубка Фарфоровая чашка

Реактивы и оборудование: Этиловый спирт (95%) C2H5OH H2SO4 (конц.) Бромная вода (насыщенная) Р-р КМnО4 (2%) Р-р Na2CO3 (10%) Газоотводная трубка Кипятильники (кусочки битого фарфора) Пробирки

Для проведения опыта предварительно готовят две пробирки: одну пробирку с перманганатом калия, другую с бромной водой. В сухую пробирку насыпают готовую сухую смесь ацетата натрия и натронной извести, закрывают пробкой с газоотводной трубкой, закрепляют в пробиркодержателе с некоторым наклоном. Равномерно нагревают всю пробирку, затем большую часть, где находится реакционная смесь. В начале при нагревании выделяется воздух, потом выделяется метан. Газоотводную трубку последовательно вводят в пробирку с раствором перманганата калия на 0,5-1 минуту, затем во вторую пробирку с бромной водой. Растворы не изменяют свои окраски, что свидетельствует о том, что алканы в обычных условия не реагируют с КМnО4 и Br2.

Для проведения опыта предварительно готовят 2 пробирки: одна с 2-3 мл бромной воды, вторая с 2 мл раствора КМnО4 и 2-3 капли карбоната натрия. Этиловый спирт и серную кислоту наливают в сухую пробирку в объёмном соотношении 1:2, при этом образуется этилсерная кислота: CH3-CH2-OSO3H. Для равномерного кипения в реакционную смесь помещают кипятильники и пробирку закрывают герметично пробкой с газоотводной трубкой. Пробирку с реакционной смесью осторожно нагревают, при нагревании её образуется из этилсерной кислоты этилен. Этилен из газоотводной трубки пропускают через пробирку с бромной водой, которая сразу обесцвечивается за счёт реакции присоединения брома к этилену.

Лабораторная работа 6 УГЛЕВОДОРОДЫ

2,5 мл 3-4 мл

1шт 3шт

Газоотводную трубку с этиленом опускают во вторую пробирку с раствором КМnО4 и карбонатом натрия (реакция Вагнера), при этом окраска малиново-фиолетового цвета изменяется с образованием бурого хлопьевидного осадка МnО2 и этиленгликоля (двухатомного спирта): HO-CH2-CH2-OH Этилен у конца газоотводной трубки поджигают, он горит светящимся пламенем, при внесении в пламя фарфоровой чашки на поверхности её образуется чёрное пятно (сажа), что связано с неполным его окислением: CH2=CH2 + 2 O2 Æ CО2 + C + 2 H2O Задание: Написать уравнения реакции этилена с бромной водой, перманганатом калия и горения газа. Опыт 3. Получение ацетилена и его химические свойства. Реактивы и оборудование: Карбид кальция (кусочки) Бромная вода (насыщ.) Перманганат калия (1%) Карбонат натрия (10%) Аммиачный р-р хлорида меди CuCl (I) Пробирки Газоотводная трубка Керамическая пластина Опыт проводят в вытяжном шкафу, предварительно готовят 3 пробирки: 1) С бромной водой 2) С раствором KMnO4 и Na2CO3 3) С раствором CuCl Кусочки карбида кальция помещают в сухую пробирку, приливают 1мл воды, сразу закрывают пробкой с газоотводной трубкой.

Конец газоотводной трубки опускают в пробирку с бромной водой, где происходит постепенное обесцвечивание раствора в результате взаимодействия ацетилена с бромом. Далее полученный ацетилен пропускают через раствор 1 мл КMnО4 и 1 мл Na2CO3, при этом фиолетовая окраска исчезает, образуя хлопьевидный осадок МпО2 бурого цвета: 3CH ≡ CH + 8КМnО4 + 4H2O Æ 3HOОC-COOH + 8MnO ↓ + +8KOH щавелевая кислота Ацетиленид меди получается при пропускании ацетилена через раствор в пробирке (2-3 мл аммиачного раствора хлорида меди), при этом бесцветная жидкость окрашивается в красный цвет с выделением красно-бурого осадка ацетиленида меди. Образующийся газ – ацетилен поджигают, коптящее пламя подносят к керамической пластинке. а) Неполное сгорание (жёлтое горение), на керамической пластине образуется пятно сажи: CH ≡ CH + O2 Æ CO + C + H2O б) При полном сгорании ацетилен горит светящимся пламенем с выделением огромного количества энергии: 2 CH ≡ CH + 5 O2 Æ 4 CO2 + 2 H2O Задание: Написать уравнение реакции получения ацетилена и реакции присоединения брома к ацетилену и объяснить, почему обесцвечивание брома происходит медленнее, чем с этиленом, а так же реакции замещения. Опыт 4. Химические свойства ароматических углеводородов. 4.1. Окисление ароматического углеводорода. Реактивы и оборудование: Толуол или этилбензол (ксилол)

Перманганат калия (5%) Серная кислота (10%) Пробирки Водяная баня Обратный холодильник (воздушный) В пробирку с 1 мл ароматического углеводорода добавляют 2 мл раствора перманганата и серной кислоты, нагревают в водяной бане, встряхивая их или с использованием воздушного холодильника. Через некоторое время цвет раствора изменяется, обесцвечивается или при охлаждении раствора выделяются хлопья бензойной кислоты. Задание: написать уравнение реакции окисления ароматического углеводорода. 4.2. Сульфирование ароматических углеводородов. Реактивы и оборудование: Толуол или этилбензол Серная кислота (конц.) Пробирки Обратный холодильник (воздушный) Водяная баня 0,5 мл толуола смешивают с 2 мл серной кислоты в пробирке, пробирку закрывают пробкой с воздушным холодильником и нагревают на кипящей водяной бане 10-15 минут. При перемешивании постепенно происходит уменьшение и расслоение и полное растворение в результате образования толуолсульфокислоты (о-, п-изомеров) хорошо растворимой в воде. Задание: написать уравнение реакции сульфирования в бензольном кольце. Объяснить ориентирующие влияние алкила и механизм реакции.

Лабораторная работа 7 ГАЛОГЕНПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДОВ Цель работы: лабораторными методами получить вещества данного класса и выполнить химические превращения Опыт 1. Получение хлорэтана Реактивы и оборудование: Этанол + H2SO4 NaCl Газоотводная трубка Пробирки

2:1 (по объему) 0,1-0,2 г

В пробирку наливают смесь этилового спирта и концентрированной H2SO4 объемом 3-4 мл и помещают в нее 0,1-0,2 г NaCl. Пробирку закрывают пробкой с газоотводной трубкой и осторожно нагревают в пламени горелки, в начале по всей поверхности пробирки, затем смесь. При поджигании у конца газоотводной трубки хлорэтан горит характерным пламенем с зеленой каймой. При нагревании смеси в начале образуется этилсерная кислота по реакции: CH3-CH2OH + H2SO4 Æ CH3-CH2-OSO3H, которая при взаимодействии с хлористым водородом (NaCl + H2SO4 Æ HCl + NaHSO4) дает хлорэтан. Задание: Написать реакцию образования хлористого этила и ее механизм. Опыт 2. Поведение галогенов в бензольном кольце и в боковой цепи кольца. Реактивы и оборудование: Хлорбензол

Хлористый бензил Азотнокислое серебро (0,2 н) Пробирка Микрогорелка В пробирки помещают: в первую пробирку 1 каплю хлорбензола и 5 капель воды, во вторую 1 каплю хлористого бензила, 5 капель воды. Нагревают обе пробирки до кипения и к горячим растворам добавляют 1 каплю 0,2н раствора азотнокислого серебра. В первой пробирке появление мути от выделения хлористого серебра не происходит, что указывает на прочную связь галогена, стоящего в бензольном кольце. При охлаждении жидкость мутнеет, что объясняется выделением мельчайших капелек хлорбензола, растворимость которого при охлаждении резко падает. При подогревании такая муть вновь исчезает. Во второй пробирке немедленно выпадает белый творожистый осадок хлористого серебра. Данная реакция показывает, что при кипячении с водой хлористый бензил легко подвергается гидролизу, образуя хлористый водород, который и реагирует потом с азотнокислым серебром, давая белый осадок хлористого серебра. Задание: Написать уравнения происходящих реакций, назвать продукты реакций. Лабораторная работа 8 КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ ПРОИЗВОДНЫЕ УГЛЕВОДОРОДОВ ОКСИСОЕДИНЕНИЯ (СПИРТЫ И ФЕНОЛЫ) Цель работы: ознакомление студентов со свойствами спиртов и фенолов и реакциями их химических превращений

Опыт 1. Обнаружение присутствия воды в спирте и его обезвоживание. Реактивы и оборудование: Спирт (ректификат) Сернокислая медь (безводный порошок) Пробирки В пробирку помещают 3 мл спирта и 1 г безводного сульфата меди и встряхивают при слабом нагревании. Белый порошок сернокислой меди окрашивается в голубой цвет – образуется кристаллогидрат CuSO4·H2O. Безводный спирт используется для последующего опыта. Задание: написать уравнение реакции. Опыт 2. Образование алкоголята натрия и его гидролиз Реактивы и оборудование: Спирт безводный Металлический натрий Фенолфталеин Пробирка В совершенно сухую пробирку наливают 1-2 мл безводного этилового спирта и при помощи пинцета осторожно вносят небольшой кусочек натрия. Когда реакция закончится, несколько капель полученного раствора выливают в пробирку с водой и прибавляют 1-2 капли фенолфталеина. Проследить за изменением окраски. Задание: написать уравнение реакций. Сделать вывод. Назвать продукты реакций.

Опыт 3. Окисление этилового спирта окисью меди. Реактивы и оборудование: Спирт Медная проволока Пробирка Медную проволоку, свернутую на конце, помещают в пламя горелки и нагревают до красного каления. Затем горячий конец опускают в пробирку с этиловым спиртом. Спирт вскипает и наблюдается характерный запах уксусного альдегида. Конец проволоки становится светлым, происходит восстановление окиси меди до металлической меди. Задание: написать уравнение реакции окисления этилового спирта, назвать продукты. Опыт 4. Взаимодействие глицерина с гидратом окиси меди Реактивы и посуда: Глицерин Сернокислая медь (разб. раствор) Едкая щелочь (разб. раствор) Соляная кислота (разб.раствор) Пробирка В пробирке получают гидроксид меди из сернокислой меди с избытком едкой щелочи. Сливают избыток жидкости с голубого осадка гидроксид меди. Суспензию взбалтывают с 2-3 мл воды и переносят в пробирку с раствором глицерина в воде (2-3 капли глицерина в 1 мл воды), образуется хорошо растворимый глицерат меди синего цвета. При добавлении к полученному раствору избытка соляной кислоты наблюдается изменение окраски – разрушение глицерата меди.

Задание: написать уравнение реакции образования глицерата меди и его разрушения. Опыт 5. Получение фенолята и его разложение. Реактивы и посуда: Фенол или β-нафтол Вода Серная и соляная кислота (2н р-р) Пробирка К 1-2 мл фенольной воды добавляют 1-2 кристаллика фенола, к воде добавьте всего 1 каплю 2н р-ра NaOH. Моментально образуется прозрачный раствор фенолята натрия, так как он хорошо растворяется в воде. Выше мы видели, что этилат натрия образуется только при действии на этиловый спирт металлического натрия. В данном опыте мы отмечаем, что фенол подобно кислоте реагирует уже со щелочью. Очевидно, под влиянием радикала фенола –C6H5 гидроксильная группа приобретает кислотные свойства. Вот почему раньше, не зная строение фенола, называли его карболовой кислотой. Полученный раствор фенолята натрия разделить на две части. К первой части добавляют 1 каплю 2 н раствора НCl. Жидкость моментально мутнеет вследствие выделения свободного фенола. Задание: написать реакции фенола со щелочью и разложения фенолята натрия кислотой. Опыт 6. Реакция фенолов с хлорным железом. Реактивы и посуда: Фенол (1 % р-р) FeCl3 (2 % р-р) Пробирки

В пробирку с 2-3 мл раствора фенола прибавляют 3-5 капель FeCl3 и встряхивают, при этом жидкость приобретает интенсивно фиолетовый цвет, обусловленный образованием комплексного соединения. Происходит образование фенолята трехвалентного железа. Задание: написать реакцию образования фенолята железа.

дистиллированной воды. Осторожно нагревают реакционную смесь пламенем горелки, регулируя кипение смеси, избегая переброса. В течение 2-3 минут объем жидкости в приемнике увеличивается почти вдвое, после чего прекращают нагревание и разбирают прибор. Отгон в приемнике имеет резкий запах ацетальдегида. Раствор используют для последующих опытов (2,3,4,5). Задание: написать уравнение реакции получения альдегида.

Лабораторная работа 9 Опыт 2. Окисление альдегида окисью серебра. ОКСОСОЕДИНЕНИЯ (АЛЬДЕГИДЫ И КЕТОНЫ) Цель работы: ознакомление студентов с представителями альдегидов и кетонов, реакциями их получения и химических превращений Опыт 1. Образование альдегида при окислении спирта. Реактивы и оборудование: Этиловый спирт Бихромат калия (К2Cr2O7) Серная кислота (10 % р-р) Пробирки Газоотводная трубка Микрогорелка В пробирку с газоотводной трубкой насыпают 0,5 г бихромата калия, затем приливают 2 мл разбавленной серной кислоты и 2 мл спирта, и смесь встряхивают. Наблюдается разогревание и изменение окраски смеси. Закрепляют пробирку наклонно в пробиркодержателе и присоединяют отводную трубку, конец которой погружают почти до конца в другую пробирку – приемник с 2 мл

Реактивы и оборудование: Ацетальдегид (или бензальдегид) Азотнокислое серебро (1 % р-р) NaOH (10%-р) Аммиак (5 % р-р) Пробирки В химически чистую пробирку наливают 1-2 мл раствора азотнокислого серебра (AgNO3), затем приливают несколько капель NaOH и осторожно по каплям добавляют раствор аммиака до тех пор, пока не растворится осадок окиси серебра, образовавшийся в начале. Затем к смеси добавляют 3-5 капель ацетальдегида (или бензальдегида). Пробирку нагревают на водяной бане до образования металлического серебра на стенках пробирки или черного осадка. Задание: написать уравнение реакции окисления альдегида и дать названия продуктам реакции. Опыт 3. Отношение альдегидов и кетонов к окислению Реактивы и оборудование: Альдегид (формальдегид, ацетальдегид)

Кетон (ацетон) Сернокислая медь (2 % р-р) Щелочь (10 % р-р) Пробирки Микрогорелка В одну пробирку с 1 мл альдегида, в другую – с 1 мл кетона наливают по 0,5 мл щелочи и добавляют по каплям раствор сернокислой меди до образования осадка. Пробирки нагревают до начала кипения. Голубой осадок гидроксида меди (II) при нагревании превращается в оксид меди (II) – осадок черного цвета. Альдегиды восстанавливают гидроксид меди (II) до оксида меди (I) или до металлической меди (осадок красного цвета). Кетоны не реагируют. Задание: написать уравнение реакции окисления альдегида. Опыт 4. Альдольная и кротоновая конденсация ацетальдегида. Реактивы и оборудование: Ацетальдегид Щелочь (10 % р-р) К 2-3 мл раствора щелочи добавляют 1-2 мл ацетальдегида и смесь медленно нагревают до начала кипения. В начале образуется альдоль (приятный запах), жидкость постепенно приобретает резкий запах кротонового альдегида, далее желтеет и буреет, а на дне пробирки выделяется полужидкая «альдегидная смола». Задание: написать уравнение реакции конденсации ацетальдегида и назвать продукты реакции.

Опыт 5. Получение бисульфитного производного. Реактивы и оборудование: Ацетон Гидросульфит натрия NaHSO3 (насыщ.р-р) Пробирки В пробирку наливают 2 мл ацетона и 3 мл раствора бисульфита натрия. Раствор охлаждают и перемешивают палочкой до образования осадка (следует строго придерживаться указанных количеств реагентов и условий реакции, иначе осадок может не выпасть). Если не выпадает осадок, то кристаллизацию вызывают, протирая стеклянную палочку о стенки пробирки. Задание: написать уравнение реакции образования бисульфитного производного. Опыт 6. Взаимодействие оксосоединений с фенилгидразином. Реактивы и оборудование: Ацетон или ацетальдегид Фенилгидразин солянокислый (насыщ.р-р или кристаллы) Уксуснокислый натрий Пробирка В пробирке с 3-4 мл воды растворяют несколько кристалликов солянокислого фенилгидразина и 0,3 г ацетата натрия. К раствору добавляют несколько капель ацетона и пробирку встряхивают. При этом образуются кристаллики фенилгидразона. При использовании ацетальдегида: в пробирку приливают 1 мл насыщенного раствора солянокислого фенилгидразина, добавляют небольшое количество кристаллов ацетата

натрия, встряхивая, в смесь вносят 1 мл ацетальдегида. Через некоторое время выпадают кристаллы фенилгидразона. Задание: написать уравнение реакции образования фенилгидразонов.

Опыт 2. Образование и гидролиз ацетата железа. Реактивы: Уксуснокислый натрий (20 % р-р) Хлорид железа (III) (3 % р-р)

Лабораторная работа 10 КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ Цель работы: ознакомление студентов с представителями карбоновых кислот, их реакциями получения и химическими свойствами Опыт 1. Реакции карбоновых кислот с металлами, гидроксидами и карбонатами металлов. Реактивы: Уксусная кислота (конц.) Магний или цинк (порошок, стружки) Карбонат натрия (10 % р-р) Оксид меди (порошок) В три пробирки помещают: в первую – 0,2 г магния (или цинка), во вторую – 1-2 мл карбоната натрия, в третью – 0,2 г оксида меди, приливают в каждую по 2 мл уксусной кислоты. Следят за изменениями в пробирках. Пробирку с магнием закрывают газоотводной трубкой с оттянутым концом и поджигают выделяющийся газ. Задание: написать уравнение реакций, происходящих в пробирках, дать названия продуктам реакций.

В пробирку приливают 0,5 мл раствора уксуснокислого натрия. Убедитесь в том, что он не имеет запаха. Добавляют в нее столько же 3 % раствора FeCl3. Появляется желтокрасное окрашивание от образующейся железной соли уксусной кислоты: 3 СH3COONa + FeCl3 Æ Fe(CH3COO)3 + 3 NaCl Фактически железная соль, представляющая собой комплексное соединение, имеет гораздо сложное строение. Подогрейте раствор до кипения. Немедленно происходит гидролиз железной соли. Выделяется красно-бурый осадок, нерастворимый в воде основной уксуснокислой соли железа: (CH3-COO)2-FeOH Получающийся над ним раствор, не содержащий основ железа, становится бесцветным. Описанную реакцию применяют в качественном анализе для удаления трехвалентного железа из раствора. Задание: написать уравнения реакций, назвать продукты реакций. Опыт 3. Получение уксусноэтилового эфира. Реактивы: Этиловый спирт Уксусная кислота (ледяная) Серная кислота (конц.) Поваренная соль (насыщ. раствор)

2 мл 2 мл капли 2 мл

Пробирку с этиловым спиртом, уксусной кислотой и 3-4 каплями серной кислоты нагревают, взбалтывая на горячей водяной бане в течение 5-10 минут. В охлажденную смесь добавляют 2 мл насыщенного раствора поваренной соли. В пробирке появляется слой уксусноэтилового эфира. Задание: написать уравнения реакции. Опыт 4. Сравнить рН растворов карбоновых и минеральных кислот Реактивы: Уксусная кислота (0,1 М р-р) Стеариновая кислота (0,1 М р-р) Масляная кислота (0,1 М р-р) Янтарная кислота (0,1 М р-р) Щавелевая кислота (0,1 М р-р) Хлоруксусная кислота (0,1 М р-р) Соляная кислота (0,1 М р-р) Дистиллированная вода Универсальная индикаторная бумага со шкалой рН Испытывают действие на индикаторную бумагу водных растворов различных кислот одинаковых концентраций. Для этого проводят по сухой индикаторной бумаге стеклянной палочкой, смоченной соответствующей кислотой. Сравнивая полученные окрашенные полоски бумаги со шкалой рН, определяют рН растворов кислот. Задание: расположите исследованные кислоты в ряд по возрастанию степени кислотности. Написать вывод. Лабораторная работа 11 Замещенные карбоновые кислоты. Оксикислоты

Опыт 1. Реакция α-оксикислоты с хлоридом железа (III) Реактивы и посуда: Хлорид железа (0,1 н раствор) Фенол (5% раствора) Молочная кислота Уксусная кислота Сыворотка кислая (от простокваши, творога) Пробирки В три пробирки вносят по 1-2 капли раствора хлорида железа и добавляют по 2-3 капли раствора фенола в каждую пробирку до появления фиолетового окрашивания. В первую пробирку добавляют 2-3 капли уксусной кислоты, во вторую 2-3 капли молочной кислоты, в третью – столько же сыворотки. В первой пробирке с уксусной кислотой цвет раствора не изменяется, в последних двух пробирках появляется зеленовато-желтое окрашивание, что указывает на образование железной соли молочной кислоты – лактата железа (CH3-CH-COO)3Fe | ОН Реакция сыворотки с хлорным железом говорит о наличии в ней молочной кислоты. Задание: Написать уравнения реакции, делать вывод. Опыт 2. Образование кислой и средней солей винной кислоты (тартрата) Реактивы и посуда: Виннокаменная кислота (2н раствор) Гидроксид калия (0,5н раствор) Гидроксид натрия (0,5н раствор) Пробирки

В пробирку вносят 1-2 капли раствора виннокаменной кислоты, 2-3 капли КОН и энергично встряхивают, при этом образуется белый кристаллический осадок кислой калиевой соли винной кислоты – НОСО-СН(OH)-CH(OH)COOК – кислого тартрата калия, нерастворимого в воде. Содержимое пробирки делят на 2 части. Одну часть оставляют для получения сегнетовой соли. В пробирку с другой частью добавляют 4-5 капли раствора КОН, при избытке щелочи осадок постепенно растворяется в результате образования растворимой в воде средней калиевой соли винной кислоты: КОСО-СН(ОН)-СН(ОН)-СООК (тартрата калия). Получение сегнетовой соли. В пробирку с первой частью раствора кислого тартрата калия добавляют 5-6 капель раствора NaOH, при этом образуется двойная калиево– натриевая соль винной кислоты (сегнетовая соль): КОСО-СН (ОН) – СН (ОН)-СООNa Полученный раствор оставляют для получения реактива Фелинга. Задание: Написать уравнение реакций взаимодействия. Опыт 3. Получение реактива Фелинга Реактивы и посуда: Сегнетовая соль из опыта 2. Гидроксид натрия (2н раствор) Сульфат меди (2н раствор) Пробирки В пробирку помещают 2-3 капли сульфата меди и 2-3 капли гидроксида натрия, при этом образуется голубой осадок гидроксида меди (II). К осадку Сu(ОН)2 добавляют раствор сегнетовой соли. Голубой осадок растворяется и обра-

зуется темно-синий раствор комплексной медной соли винной кислоты. Взаимодействие осадка Cu(ОН)2 с солью винной кислоты характеризует наличие двух спиртовых групп в винной кислоте. Упрощенно реакцию можно написать следующим образом: КОOC-СН-СН-СООNа + Cu(ОН)2 ÆКООC-СН-СН-СООNа+ 2Н2О | | | | ОН ОН О О

Cu Полученный щелочной раствор комплексной соли винной кислоты носит название жидкость или реактив Фелинга, обладает окислительными свойствами. Задание: сделать вывод. Лабораторная работа 12 АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ Цель работы: проведение реакций получения и химических превращений аминов и их производных. Опыт 1. Восстановление нитробензола в анилин Реактивы: Нитробензол Соляная кислота (конц.) Zn (порошок или кусочек) В пробирку помещают каплю нитробензола. Прибавляют 3 капли концентрированной соляной кислоты и маленький кусочек или порошок на кончике ножа металлического цинка. Затем встряхивают пробирку, чтобы нитробен-

зол не находился в виде маслянистого слоя сверху, а хорошо перемешивался с выделяющимся водородом. Если реакция начнет замедляться, слегка подогреть над пламенем микрогорелки. Продолжают вести реакцию, пока весь кусочек цинка не растворится. Для этого может понадобиться добавить еще 1-2 капли соляной кислоты. Если нитробензола было взято немного, то в указанных выше условиях реакции весь нитробензол перейдет в анилин, вернее в его солянокислую соль, хорошо растворимую в воде. Сохранить полученный раствор для последних опытов. Из полученной хлористоводородной соли анилина легко можно выделить свободное основание анилина, подщелачивая раствор едким натрием. Задание: написать уравнение реакции, назвать продукты реакции.

Опыт 3. Цветная реакция солей анилина с лигнином Реактивы: C6H5NH2*HCl – раствор Бумага Капельку раствора из опыта 1, с помощью пипетки помещают на кусочек газетной бумаги, которая всегда содержит много лигнина. Немедленно появится желтооранжевое пятно. Также можно поместить каплю этого же раствора на образец другой бумаги, на страницу своего рабочего журнала. Чем лучше сорт бумаги, чем меньше в ней древесной массы, тем слабее будет окраска пятна. На фильтровальной бумаге и на ватмане, который представляет собой чистую клетчатку и не содержит лигнина, окрашивания совсем не получается. Задание: сделать вывод.

Опыт 2. Образование и разложение соли анилина Опыт 4. Взаимодействие анилина с бромом Реактивы: Анилин Соляная кислота (2 н р-р) Щелочь (2 н р-р) К 0.5 мл анилина добавляют 1 мл воды, встряхивают. Анилин не растворяется в воде. При добавлении нескольких капель соляной кислоты образуется растворимая солянокислая соль анилина. При добавлении NaOH раствор соли разлагается с выделением анилина, всплывающего над водным раствором. Задание: написать уравнение реакции, дать названия продуктам реакции.

Реактивы: C6H5NH2*HCl – раствор Бромная вода (насыщ.) В пробирку приливают 3 капли насыщенного раствора брома в воде – бромной воды. С помощью пипетки добавляют из опыта 1, одну каплю разбавленного раствора солянокислого анилина. Немедленно выпадает белый осадок хлористоводородной соли симметричного триброманилина. Задание: написать уравнение реакции, дать названия продуктам реакции.

Лабораторная работа 13

Задание: написать уравнение реакции окисления, дать названия продуктов реакций.

ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ Опыт 2. Реакция фурфурола с фенилгидразином Опыт 1. Окисление фурфурола аммиачным раствором гидроксида серебра Реактивы: Фурфурол NaOH (10% р-р) Нитрат серебра (1% р-р) NH3 (5% р-р) Предварительно готовят аммиачный раствор гидроксида серебра, добавляя к 4-5 мл раствора нитрата серебра разбавленный водой аммиак по каплям до растворения первоначально образующего осадка. Фурфурол наливают по 1 мл в две пробирки и добавляют в каждую пробирку по 1 мл свежеприготовленного аммиачного раствора серебра. В одну из пробирок добавляют еще 2-3 капли разбавленного раствора щелочи. Встряхнув пробирки, ставят их в штатив. Отмечают, в какой пробирке изменение наблюдается раньше. Если серебро не выделяется, то нагревают пробирки с жидкостью несколько минут на водяной бане до 50-60°С. Чтобы получился осадок серебра в виде зеркального слоя на стенках пробирки, перед проведением опыта следует тщательно вымыть пробирку горячим раствором щелочи и затем ополоснуть дистиллированной водой. По окончании работы с аммиачным раствором гидроксида серебра необходимо сразу же вымыть посуду, а образовавшиеся осадки и налеты на ее стенках растворить в разбавленной азотной кислоте.

Реактивы: Фурфурол Фенилгидразин Ацетат натрия. Растворяют в 3-4 мл воды несколько кристалликов фенилгидразина и примерно в 1,5 раза большее количество ацетата натрия. К раствору добавляют несколько капель фурфурола. При встряхивании из раствора выделяются кристаллы фенилгидразина. Задание: написать уравнение реакции, назвать продукты реакции. Опыт 3. Конденсация фурфурола с анилином Реактивы: Фурфурол Анилин Уксусная кислота (ледяная) Фильтровальная бумага. В пробирке смешивают равные объемы (по одной капле) анилина и ледяной уксусной кислоты. Полученной жидкостью смачивают кусочек фильтровальной бумаги и помещают на нее 1 каплю раствора фурфурола. При реакции конденсации образуется яркое розово-красное пятно. Задание: написать уравнение реакции.

БИООРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ Лабораторная работа 14 Углеводы Цель работы: ознакомление студентов с представителями углеводов (сахаров), экспериментальное изучение свойств, реакций на функциональные группы, имеющиеся в составе углевода и определение вида углевода. Опыт 1. Общая реакция на углеводы (реакция Молиша) Реактивы: Углеводы (глюкоза, фруктоза, сахароза, крахмал), α-нафтол (10% спиртовой свежеприготовленный раствор) H2SO4 (конц.) Несколько крупинок или 1% растворы углеводов помещают в пробирку и добавляют 2 капли раствора αнафтола (смесь слегка мутнеет). Затем, наклонив пробирку, по стенке осторожно из пипетки приливают 1–1,5 мл конц. серной кислоты. Кислота опускается на дно пробирки, почти не смешиваясь с водным слоем. На границе слоев образуется красно-фиолетовое кольцо. При взбалтывании смесь разогревается и окрашивается по всему объему. Краснофиолетовое окрашивание связано с разложением углеводов с образованием фурфурола и его производных, которые конденсируются с α-нафтолом, образуя окрашенные соединения. Эта реакция характерна только для углеводов (см. лабораторную работу «Гетероциклические соединения»). Задание: Сделать вывод.

Моносахариды Опыт 2. Доказательство наличия гидроксильных групп в глюкозе. Реактивы: Глюкоза (0,5% р-р) NаОН (2н р-р) Медный купорос (0,2 н р-р) Поместите в пробирку 1 каплю 0,5 % раствора глюкозы и 6 капель 2н раствора NaOH. К полученной смеси добавьте 1 каплю 0,2 н раствора медного купороса. Образующийся в начале осадок гидрата окиси меди Сu(ОН)2 немедленно растворяется и получается прозрачный раствор сахарата меди с ярко-синей окраской. Растворение гидрата окиси меди указывает на наличие гидроксильных групп в глюкозе. Полученный раствор сохраните для следующего опыта. Сравните приведенную реакцию с реакцией образования глицерата меди. Задание: написать уравнение реакции. Опыт 3. Восстановление Сu(ОН)2 глюкозой в присутствии щелочи. К полученному в предыдущем опыте щелочному раствору сахарата меди добавьте несколько капель воды так, чтобы высота жидкости была 18-20 мм. Нагрейте её над пламенем горелки, держа пробирку наклонно так, чтобы нагревалась только верхняя часть раствора, а нижняя оставалась для контроля без нагрева. Нагрейте только до кипения: не кипятите, так как глюкоза восстанавливает гидрат окиси меди без кипения. Через несколько секунд нагретая часть раствора меняет свой синий цвет на оранжево-желтый, так как образуется гидрат закиси меди

2 Сu(ОН)2Æ О2 + Н2О + 2 СuОН При несколько большем содержании едкой щелочи или более продолжительном нагревании гидрат закиси меди может отщеплять воду и образовать желто-красный осадок закиси меди Сu2О: 2 СuОН Æ Н2О + Сu2О Выделяющийся при восстановлении гидрата окиси меди кислород идет на окисление глюкозы. Процесс этот весьма сложен. Вместо ожидаемой глюконовой кислоты в продуктах реакции были обнаружены глицериновая, гликолевая и муравьиная кислоты. Это указывает на то, что окисление глюкозы в щелочной среде сопровождается глубоким расщеплением молекулы глюкозы. Задание: написать уравнение реакции окисления глюкозы. Опыт 4. Окисление моносахаридов гидроксидом серебра в аммиачном растворе Реактивы: Глюкоза (1 % раствор) Азотнокислое серебро (1 % р-р) NаОН (2 н р-р) NH4ОН (5 % р-р) Поместите в пробирку 1 каплю раствора АgNO3. Подщелочите раствор, прибавив 2 капли раствора NаОН, и добавьте 2-4 капель раствора NН4ОН до растворения образующегося осадка гидрата окиси серебра. Полученный прозрачный бесцветный аммиачный раствор гидрата окиси серебра является реактивом, которым можно окислить глюкозу (реакция серебряного зеркала). Для этого добавьте к реактиву 1 каплю глюкозы, и слегка подогрейте пробирку, держа её над пламенем горелки, только до

начала побурения раствора. Далее реакция идет без нагревания, и металлическое серебро выделяется либо в виде черного осадка, либо, если стенки пробирки были чисты, в виде блестящего зеркального налета. Отсюда и название реакции «серебряного зеркала». Реакция восстановления окиси серебра: Аg2О → 2 Аg + О2 Освобождающийся при восстановлении окиси серебра кислород идет на окисление глюкозы. Нужно помнить, однако, что в условиях лабораторного анализа получение зеркального налета отнюдь не является обязательным. Простое побурение бесцветного реактива уже является положительной реакцией. Реакция восстановления аммиачного раствора окиси серебра глюкозой принимается в технике для серебрения зеркал. При этом большое значение имеет тщательная очистка поверхности стекла (обезжиривание). Задание: написать уравнение реакции. Опыт 5. Реакция Селиванова на фруктозу. Реактивы: Фруктоза Резорцин Соляная кислота (конц.) Поместите в пробирку крупинку сухого резорцина и 2 капли конц. соляной кислоты. Добавьте 2 капли 0,5% раствора фруктозы и нагрейте только до начала кипения. Постепенно жидкость приобретает красное окрашивание. Реакция обусловлена образованием нестойкого соединения - оксиметилфурфурол: DEMO

HOH2C

O

C

O H

Под влиянием конц. соляной кислоты последний конденсируется с резорцином, давая окрашенное соединение. Реакция Селиванова характерна для фруктозы (для других кетогексоз) только при выполнении указанных выше условий. Эта реакция позволяет различить альдозы и кетозы. Альдозы могут дать эту реакцию, но протекает она очень медленно. Задание: написать уравнение реакции. Опыт 6. Получение озазона глюкозы. Реактивы: Глюкоза (0,5 % раствор) Солянокислый фенилгидразин Уксуснокислый натрий Поместите в пробирку немного (на кончике стеклянной палочки) солянокислого фенилгидразина и столько же уксуснокислого натрия, а затем 2 капли 0,5 % раствора глюкозы. Поставьте пробирку в заранее нагретую до кипения водяную баню, записав номер гнезда. Через 45 мин. в пробирке появляется хорошо выраженный кристаллический осадок озазона глюкозы. С помощью пипетки перенесите часть кристаллов на предметное стекло. Рассмотрите кристаллы под микроскопом, они имеют характерную форму длинных иголочек, соединенных в виде стопов. Зарисуйте их в своей тетради. Так как свободный фенилгидразин плохо растворим в воде, то обычно применяют его уксуснокислую соль, который, растворяясь в воде, легко гидролизуется и образует свободный фенилгидразин, вступающий в реакцию с глюкозой. Для этого берут раствор фенилгидразина в 50 %-ной уксусной кислоте. Образование уксуснокислого фенилгидра-

зина и последующий гидролиз его с образованием свободного фенилгидразина протекает по следующей схеме: (С6Н5NHNH3)+Cl- + NaOOCH3CÆ (C6H5NHNH3)+CH3COO- + NaCl (C6H5NHNH3)+CH3COO- Æ C6H5NHNH2 + CH3COOH фенилгидразин

Дальнейшее образование фенилозазона глюкозы: СН2ОН–(СНОН)4-С=О+Н2N-NHC6H5 ÆCH2OH-(CHOH)4-CH=N-NH-C6H5 фенилгидразон

Задание: написать уравнение реакции. Дисахариды Опыт 7. Доказательство наличия гидроксильных групп в дисахариде Реактивы: Дисахарид (сахароза, лактоза, мальтоза - 1% р-р) NаОН (10 % р-р) СиSO4 (5 % р-р) В пробирку наливают 1 мл раствора дисахарида, 1 мл гидроксида натрия, перемешивают и по каплям добавляют рствор сульфата меди. При этом образуется светло-голубой осадок гидроксида меди, который при встряхивании растворяется, образуя прозрачный синий раствор комплексной соли сахарата меди. Задание: Написать уравнение реакции. Опыт 8. Реакция на оксогруппу дисахаридов. Отношение дисахаридов к окислителям. Реактивы: Восстанавливающие дисахариды (мальтоза, лактоза–1% р-р) Невосстанавливающие дисахариды (сахароза – 1% р-р) Реактив Фелинга

В две пробирки наливают по 1,5 мл восстанавливающего (мальтоза, лактоза) и невосстанавливающего (сахароза) дисахарида, добавляют в каждую по 1,5 мл реактива Фелинга. Смеси в пробирках перешивают и нагревают в пламени горелки до начала кипения. В пробирке с восстанавливающим дисахаридом появляется оранжево-красный осадок (Cu2O). В пробирке, содержащей сахарозу - изменение окраски не происходит. Сахароза не оксиляется реактивом Фелинга из-за отсутствия в ее молекуле свободной альдегидной группы. Задание: написать уравнение реакции. Полисахариды Опыт 9. Взаимодействие крахмала и гликогена с йодом.

роксигруппами остатков α-D-глюкопиранозы. При нагревании макромолекулы амилозы теряют спиралевидную структуру, и окрашенные комплексы разрушаются, а при охлаждении восстанавливается структура спирали – также восстанавливаются окрашенные комплексы. Для амилопектина и гликогена с разветвленными цепями наряду с процессами образования комплексов, возможно, имеет место адсорбции йода на поверхности боковых цепей. Если боковые цепи в макромолекуле гликогена короткие, то приобретает бурую окраску, а с длинными цепями – темно-красную. Задание: сделать вывод. Лабораторная работа 15 Липиды

Реактивы: Крахмал (1 % р-р) Гликоген (1 % р-р) Раствор йода в йодистом калии В две пробирки наливают по 1 мл раствора крахмала и раствора гликогена, в каждую по несколько капель добавляют раствора йода в йодистом калии. Раствор крахмала приобретает интенсивно синее окрашивание, при нагревании его до кипения синяя окраска исчезает, а при охлаждении появляется вновь. Гликоген с раствором йода имеет краснобурое окрашивание. Крахмал состоит из амилозы (линейное строение) и амилопектина (разветвленное строение). Амилоза с йодом дает синюю окраску, так как ее макромолекулы имеют структуру спирали. Во внутрь канала спирали амилозы внедряются молекулы йода, образуя «соединения включения» окрашенные комплексы в результате взаимодействия с гид-

Цель работы: ознакомление студентов с различными представителями жиров и масел, проведение экспериментального исследования физико-химических свойств конкретного представителя Опыт 1. Гидролиз (омыление) жира. Реактивы и посуда: Жир Спирт Гидроксид натрия (30% раствор) Хлорид натрия (насыщ. раствор) Сернокислая медь (3% раствор) Стакан термостойкий или фарфоровая чашка Стеклянная палочка Плитка, спиртовка

В фарфоровую чашку или стакан помещают 3-4 г жира, 3-4 мл спирта (образуя гомогенную массу с жиром и щёлочью) и 5-6 мл гидроксида натрия. Смесь нагревают на плите или спиртовке с асбестовой сеткой, постоянно перемешивая стеклянной палочкой до однородной массы. Перемешивание прекращают, нагревают ещё 10 мин, без кипения смеси. Образование мыла судят по растворению пробы в воде. Затем в смесь добавляют 20-25 мл горячего, насыщенного раствора хлорида натрия и хорошо перемешивают. Дают остыть, мыло всплывает к верху. Извлекают остаток – затвердевшее ядровое мыло и проверяют его моющие свойства. Жидкость после извлечения мыла исследуют на наличие глицерина, для этого прибавляют сернокислую медь, которая образует голубой осадок гидроксида меди. Присутствующий в жидкости глицерин, взаимодействуя с осадком гидроксида меди, даёт темно-синий раствор комплексной соли глицерата меди (качественная реакция на многоатомные спирты) Задание: написать уравнение реакции гидролиза жира, образования мыла (соли высших карбоновых кислот) и реакцию взаимодействия глицерина с гидроксидом меди. Опыт 2. Обменные реакции мыла Реактивы и посуда: Мыло, полученное в предыдущем опыте (раствор) Сульфат кальция (насыщ. раствор) Ацетат свинца (3% раствор) Пробирки Раствор мыла получают растворением кусочка мыла (0,2-0,3 г из предыдущего опыта), в 2-3 мл дистиллированной воды путём встряхивания и небольшого нагревания.

В разные пробирки с водным раствором мыла по 2 мл добавляют равное количество растворов сульфата кальция, ацетата свинца. Следят, как изменяется способность мыльного раствора к образованию пены – образование осадков. Кальциевые, свинцовые, бариевые мыла используют в качестве загустителя смазок, ингибиторов, коррозий, как сиккативы лакокрасочных материалов. Задание: написать уравнение реакции образования нерастворимых солей кальциевого и свинцового мыла. Опыт 3. Выделение жирных кислот. Реактивы и посуда: Мыло (раствор) Серная кислота (25% раствор) Пробирки В пробирку с 2 мл раствора мыла добавляют малыми порциями серную кислоту до кислой среды, по синей лакмусовой бумажке (расход 6-8 мл кислоты), немного нагревают на водяной бане. Когда жирные кислоты всплывают, их отделяют от жидкости. Задание: написать уравнение реакции выделения жирных кислот и сделать вывод. Лабораторная работа 16 Аминокислоты. Белки. Цель работы: экспериментальное изучение физикохимических свойств, характерных реакций на функциональные группы аминокислот и белков.

Аминокислоты Опыт 1. Отношение аминокислот к индикаторам Реактивы и посуда: Аминоуксусная кислота (глицин, 2 % раствор) Растворы индикаторов: Метиларанж Метиловый красный Лакмус В раствор глицина (по 1 мл в трех пробирках) добавляют по 2-3 капли растворов индикаторов и следят за изменением окраски. Задание: Дайте объяснение, почему не происходит изменение окраски индикаторов.

Опыт 3. Взаимодействие аминокислот с азотистой кислотой Реактивы и посуда: Глицин (10% раствор) Нитрит натрия (NaNО2, 10% раствор) Уксусная кислота (ледяная) Пробирки В пробирку с 1 мл глицина приливают 1 мл нитрита натрия и 1-2 капли ледяной уксусной кислоты и встряхивают смесь, при этом происходит образование мелких пузырьков газа азота. Аминокислоты, как первичные амины, реагируют с азотистой кислотой с выделением молекулы азота. Эта реакция позволяет количественно определить аминокислоты. Задание: написать уравнение реакции взаимодействия аминокислоты с азотистой кислотой.

Опыт 2. Реакция образования медной соли глицина Белки Реактивы и посуда: Глицин (аминоуксусная кислота, 2 % раствор) Карбонат меди CuСO3 Пробирки, стакан 0,3 – 0,5 г карбоната меди растворяют в 2 % растворе глицина (1-2 мл) при нагревании на маленьком пламени спиртовки до образования синей окраски. Дать остыть, и охлаждают в стакане ледяной воды, при этом постепенно выпадают кристаллы комплексной медной соли глицина (для ускорения кристаллизации протирают стеклянной палочкой об стенки пробирки). Задание: написать уравнения реакции образования медной соли глицина.

Опыт 1. Буферные свойства белков Реактивы: Раствор белка Соляная кислота Гидроксид натрия Конго красный Фенолфталеин а) В пробирку наливают 1 каплю соляной кислоты, 15 капель дист. воды и тщательно взбалтывают. Одну каплю этого раствора переносят в другую пробирку и добавляют еще 15 капель дист. воды. К полученному очень разбавленному раствору соляной кислоты добавляют 2-3 капли конго

красного, появляется синее окрашивание. В чистую пробирку помещают 3 капли раствора белка и 1 каплю окрашенного в синий цвет р-ра соляной кислоты. Окраска переходит в розовую уменьшается концентрация H+. б) Точно так же, как и соляную кислоту, готовят очень разбавленный раствор едкого натра, и добавляют 2-3 капли фенолфталеина, раствор окрашивается в розовый цвет. В чистую пробирку помещают 3 капли раствора белка и 1 каплю окрашенного раствора едкого натра. Розовая окраска исчезает - уменьшается концентрация OH-. Белки амфотерные вещества. Они могут в растворе связывать как H+, так и OH- (буферные свойства). В 1-ом опыте белок реагирует как основание, во втором - как кислота. Задание: сделать вывод Опыт 2. Осаждение белков конц. минеральными кислотами. Реактивы: Раствор белка Кислоты (HNO3, HCl, H2SO4, конц.) В пробирку наливают 2 капли конц. азотной кислоты и осторожно, наклонив пробирку, по стенке добавляют 2 капли раствора белка. Через несколько секунд на границе раздела белка и кислоты образуется кольцо свернувшегося белка. При встряхивании количество свернувшегося белка увеличивается. Такой же опыт повторяется с соляной кислотой. Осадок, выпавший при действии соляной кислоты, при встряхивании растворяется. Конц. минеральные кислоты с белком образуют солеобразные соединения и одновременно вызывают свертывание белков. В большинстве случаев вы-

павший осадок растворим в избытке конц кислоты (кроме азотной). Цветные реакции белков Опыт 3. Биуретовая реакция. Реактивы: Белок яичный (1 % раствор) Желатин (1 % раствор) NaOH (10 % раствор) CuSO4 (0,2 н раствор) В одну пробирку наливают 5 капель 1 % раствора желатина, в другую пробирку столько же яичного белка. В каждую пробирку добавляют по 10 капель 10 % раствора едкого натра и по 1 капле раствора сернокислой меди. В той и другой пробирке появляется красно-фиолетовое или синефиолетовое окрашивание. При 150-1670 С две молекулы мочевины отщепляют молекулу аммиака и дают хорошо растворимый в теплой воде биурет. DEMO

NH2-C-NH2 + H2N-C-NH2

t

H2N-C-NH-C-NH2 + NH3

O O O O Для биурета характерно образование в щелочном растворе с солями меди ярко-красного комплексного соединения, имеющего в растворе едкого калия следующий состав: DEMO (H N-C-NH-C-NH ) . 2 KOH . Cu(OH) 2

22

2

O O Аналогичную «биуретовую реакцию» дают все без исключения белки, а также продукты их неполного гидролиза – пептоны и полипептиды, содержащие не менее двух пептидных связей, которые в щелочной среде образуют с

сульфатом меди также окрашенные медные солеобразные комплексы. Задание: написать уравнение реакции. Опыт 4. Нингидриновая реакция. Реактивы: Белок яичный (1 % раствор) Желатин (1 % раствор) Нингидрин (0,5 % раствор) В одну пробирку наливают 5 капель 1 % раствора яичного белка, в другую – 5 капель 1 % раствора желатина. В каждую пробирку добавляют по 3 капли 0,5 % раствора нингидрина и нагревают до кипения. Через 2-3 минуты, в обеих пробирках появляется розово-красное, а затем синефиолетовое окрашивание. Белки, полипептиды, а также свободные кислоты дают синее или фиолетовое окрашивание с нингидрином – трикетогидринденгидратом. При нагревании белка с водным раствором нингидрина α-аминокислоты окисляются и распадаются следующим образом: DEMO

O

O R-CH-C + OH NH2

O C=O + H2O

t

OH + R-CHO + CO2 + NH3 OH

O

Восстановленный нингидрин конденсируется с аммиаком и второй молекулой нингидрина, образуя краситель типа мурексида – фиолетового цвета:

DEMO

O

O OH + NH 3 +

OH

O C=O

O

O + 2 H2O

C-N=C O

Задание: написать уравнение реакции.

O

Опыт 5. Ксантопротеиновая реакция Реактивы: Белок яичный (1 % раствор) Желатин (1 % раствор) Азотная кислота (конц.) Аммиак или щелочь (конц.раствор) В пробирки помещают по 5 капель 1 % растворов исследуемых белков, а затем добавляют по 3 капли конц. азотной кислоты и осторожно нагревают. Появившаяся при добавлении азотной кислоты муть и весь раствор окрашивается в лимонно-желтый цвет. Пробирку охлаждают и после этого осторожно добавляют по 3-5 капель конц. раствора щелочи или аммиака. В пробирке с яичным белком желтая окраска переходит в оранжевую. Данная реакция указывает на присутствие в белках ароматических аминокислот (фенилаланин, тирозин, триптофан) и основана на образовании нитропроизводных:

DEMO

O CH2-CH-C OH + HONO2 NH2

O2N

O CH2-CH-C + H2O OH NH2

Задание: написать уравнение реакции.

4. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ И КОНТРОЛЬ Изучение органической химии представляет определенные трудности из-за большого объема фактического материала, значительного количества новых понятий, своеобразия номенклатуры органических соединений и самой тесной связи одного раздела с другим. Поэтому усвоение курса органической химии требует систематической и последовательной работы. При изучении надо особенно строго соблюдать последовательность перехода к изучению каждого следующего раздела лишь после того, как усвоен материал предыдущего. Не следует механически запоминать формулы, константы, уравнения реакции и др. Необходимо суметь выделить главное, понять сущность тех или иных превращений, найти взаимную связь различных классов соединений и их значение, применение. Изучение каждой темы органической химии надо начинать с уяснения электронного, пространственного и химического строения, свойств функциональных групп органических молекул. Функциональная группа в основном определяет химические свойства данного класса соединений и роль в процессе обмена веществ. Знание этих свойств позволяет найти генетическую связь между различными классами органических соединений, понять, как из более простых молекул углеводородов путем химических превращений можно получить сложнейшие биоорганические соединения - вещества высшей организованной материи. По курсу дисциплины применяются различные виды поэтапного контроля: входной, текущий контроль по каждой теме лабораторно-практических занятий, один теоретический коллоквиум по теме лекционного материала «Теоретические представления органической химии. Углеводороды», одна контрольная работа по теме «Углеводы», генетическая

цепочка «Генетическая связь между углеводородами, производными углеводородов и биоорганическими соединениями» и итоговый контроль (диф.зачет). Все виды контроля проводятся по индивидуальным заданиям, которые составлены с созданием проблемной ситуации. Организация СРС: с заданиями самостоятельной работы студенты ознакамливаются заранее, они вывешаны на стенде или изданы в виде методических разработок кафедры. Время проведения контрольных мероприятий указано в графике СРС.

ТЕКУЩИЙ КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ ПО ТЕМАМ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ. ТЕМА 1. Классификация органических соединений. Алгоритм задания: 1. К какому классу (гомологическому ряду) относятся нижеуказанные соединения. 2. Для каждого класса органических соединений напишите 23 конкретных представителей (вещество) и дать названия по систематической и рациональной номенклатурам. Варианты: 1. R-CH2-OH; R-CI; R-CH=CH2; R-NH2; R-O-СН3, R-C-R; R-C=O; R-C=O

|| | | O OH O-R 2. R-NO2; R-Br; R-CH3; R-C-R; R-C=O; R-O-R, R-CH2-C=O; R-C-O-R || \ \ || O OH H O 3. R-C≡C-R; R-C=O; R-C=O; R-CH2-O-R; R-OH; R-CH2-NH2; R-I; R-C=O \ \ \ O-R OH R 4. R-NH2; R-C-R; R-COOH; R-I; R-CH2-OH; R-C=O; R-CH2-NO2; R-O-CH3 || \ O O-R 5. R-CH2-CH3; R-C=O; R-NO2; R-OH; R-COOH; R-Br; R-O-R; R-O-C-R \ || CH3 O 6. R-I; R-OH; R-C=O; R-COONa; R-NH2; R-O-CH3; R-CH=CH-R; R-C=O \ \ CH2-R O-R 7. R-C=O; R-CI; R-O-R; R-CH2-NH2; R-CH3; R-C=O; R-NH-C=O;RCOOH \ \ \ H CH3 R 8. R-C=O; R-C=C-R; R-NO2; R-C-O-R; R-CH2OH; R-O-R; R-C=O;R-CH2-I \ || \ H O OH

9. R-CH2-OH; R-C-R; R-CH=CH2; R-COOH; R-C6H5; R-O-R; R-NH2;R-Br

|| O 10. R-CH2-CH2; R-CI; R-C-H; R-CH3; R-C=O; R-O-C=O; R-NH2; R-C-R || \ \ || O OH R O 11. CH≡C-R; R-C=O; R-NO2; R-C=O; R-CH2I; R-C=O; R-OH; R-NH-C-R \ \ \ \\ H OH O-R O 12. R-O-C-R; R-C=O; R-O-R; R-Br; C6H5OH; R-NO2; R-CH=CH-R;R-C-R || \ || O OH O 13. R-C=O; R-C≡CH; R-C-OH; R-NH2; R-CI; R-O-R; R-CH3; R-OH \ || H O 14. R-CH3; R-C=O; R-NO2; R-OH; R-C=O; R- O-R; R- NH-C=O; R-I \ \ \ H OH R 15. R-C-O-R; R-OH; R-CH3 ; R-CI; R-C-R; R-O-R; R-C=O; R-NO2 || || \ O O NH-R 16. R-C=O; R-Br; R-CH; R-O-R; R-NH2; R-C=O; C6H5-OH; R-O-C=O \ || \ \ OH CH2 R R

ТЕМА 2. Изомерия и номенклатура. Алгоритм задания: В приведенных структурах или формулах: 1. Расставить атомы водорода в соответствии с валентностью атомов углерода; 2. Привести примеры возможных для них изомеров и дать названия по рациональной и систематической номенклатурам; 3. Указать равноценность (равнозначность) атомов углерода римскими цифрами.

1. 3.

5.

7.

9.

11.

13.

С-С-С |\ СС C C \ / C-C | C

Варианты: 2. 4.

C \ C-C-C / C C-C C || | C-C-C

6.

C-C=C | C-C-C

10.

C // \ C-C C | C

12.

C | C-C=C-C | | C C

8.

15. С-С | С=С-С C-C / \\\ C C | C C C / \ / C C || C C-C C ||| | C-C-C | C C C | | C-C-C / C C C \ / C-C | C

14. C-C-C | C-C-C

C-C-C || C-C

16.

C-C | C-C-C

ТЕМА 3. Электронное строение и природа химических связей органических соединений. Алгоритм задания: Для нижеприведенных молекул углеводородов: 1. Дать названия по рациональной и систематической номенклатурам. 2. Указать какой гибридизации (валентном состоянии) находится каждый атом углерода. 3. Показать электронное строение у углеродного атома, отмеченного в варианте, и образование им химических связей путем перекрытия орбиталей. Варианты: 1. СН3-C-CH2-CH3 || CH-CH3 2. СН3- С-СН2-СН3 / \ Н3С СН3 3. СН3-СН-С≡С / | СН3 СН3 4. СН3 / СН3-СН-СН | \ СН3 СН3

2-й атом С 3-й атом С 2-й атом С 2-й атом С

5.

СН2-СН= СН | | СН2-СН3 СН3 6. СН3 / СН3-СН-СН2 | СН2-СН3 7. СН3-СН-СН2 | | СН3 СН3 8. СН2-СН-СН3 | | СН3 СН2-СН3 9. СН3-СН-СН2 / \ СН3 СН3 10. СН3 СН \ // \ СН СН2 / СН3 11. СН3-СН-СН-СН2 / | \ СН3 СН3 СН3

3-й атом С

СН2-СН=С-СН3 / \ СН3 СН3 13. СН3-С≡С | СН-СН3 | СН3

3-й атом С

12.

2-й атом С

14. СН3-СН || СН-СН2 | СН3 15.

СН3-СН-СН-СН2 | | | СН3 СН3 СН3

2-й атом С

16.

СН3-С=СН-СН2 | | Н3С СН3

3-й атом С

3-й атом С 2-й атом С

2-й атом С

3-й атом С 2-й атом С

3-й атом С

ТЕМА 4. Углеводороды. Углеводороды с открытой цепью. Алгоритм задания: Для нижеуказанных углеводородов: 1. Написать структурные формулы и его возможных изомеров и дать им названия. 2. В какой гибридизации находятся атомы углерода. 3. Привести уравнения реакции получения для одного из изомеров известными Вам методами синтеза. 4. Написать уравнения реакции химических свойств для данного изомера и показать механизмы реакции замещения (S) или присоединения (А) к нему молекулы брома или др.

3-й атом С а) Алканы Варианты:

1) Пропан. 3) 2,3-диметилбутан 5) 2,2- диметилпропан 7) Метилметан 9) Этилметан 11) Изопропилметан 13) Вторичный бутилметан 15) Метилэтилметан

2) 2- метилпропан 4) 2-метилбутан 6) 2,2-диметилбутан 8) Диметилметан 10) Пропилметан 12) Изобутилметан 14) Третичный бутилметан 16) Метилизопропилметан

б) Алкены, алкадиены. Варианты: 1) 2-метилпропен 3) Бутен-1, бутадиен-1,3 5) 2-метилбутен-2 7) Метилизопропилэтилен 9) Изопропилэтилен 11) Вторичный бутилэтилен 13) Изобутилэтилен 15) Диметилэтилен

2) Метилэтилен, пропадиен 4) Метилэтилэтилен 6) 3-метилбутен-1 8) Этилэтилен, изопрен 10) С5Н10 12) С6Н12 14) 3-метилбутен-1 16) 2-метилбутен-1

в) Алкины. Варианты: 1) Бутин-1. 3) 3-метил-бутин-1 5) Этилацетилен 7) Диметилацетилен 9) Пентин-1 11) Гексин-2 13) Пентин-2 15) Гексин-1

2) Изопропилацетилен 4) Бутин-2 6) 3,3-диметилбутин-1 8) Метилэтилацетилен 10) Вторичный бутилацетилен 12) Изопропилацетилен 14) 4-метилпентин-2 16) 3- метилпентин-1

г) Циклические углеводороды. Ароматические соединения. Алгоритм задания: Для нижеуказанного ароматического соединения: 1. Написать структурные формулы 2. Дать объяснение строения и “ароматического характера” бензольного ядра. 3. Определить, заместитель какого рода находится в бензольном ядре, и показать взаимное влияние заместителя и ядра. 4. Написать реакции замещения и присоединения для бинзольного ядра. Показать механизм реакции электрофильного замещения с учетом правила ориентации. Дать названия продуктам реакции. Варианты: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Этилбензол Метилбензол Оксибензол Изопропилбензол Нитробензол Хлорбензол Пропилбензол Толуол

9. Фенол 10. Бензойная кислота 11. Бромбензол 12. Стирол 13. Бензальдегид 14. Бензосульфокислота 15. Анилин 16. Йодбензол

ТЕМА 5. Галогенпроизводные Алгоритм задания: 1. Написать структурные формулы и возможные изомеры, дать названия. 2. Рассмотреть электронное строение и взаимное влияние галогена и углеводородного остатка. Y-, M- эффекты

3. Написать уравнения реакции получения галогенопроизводных. Механизмы галоидирования алканов, алкенов, ароматических углеводородов. 4. В какие химические превращения вступают галогенопроизводные? SN1, SN2 механизмы реакции. Варианты: 1) 2-хлорпропан 3) Бромбензол 5) Бромистый втор.бутил 7) 1-хлорпропан 9) Трет.йодистый бутил 11) Хлористый винил 13) Хлорбензол 15) Хлороформ

2) Хлористый этил 4) 1,2-дихлорпропан 6) Йодистый изопропил 8) Бромтолуол 10) Бромэтан 12) Бромистый изопропил 14) 1-бромпропан 16) α- йоднафталин

ТЕМА 6. Гидроксисоединения. Спирты и фенолы Алгоритм задания: Для нижеприведенных оксисоединений: 1. Написать структурные формулы и возможные изомеры и дать названия по соответствующей номенклатуре. 2. Дать электронное строение оксигруппы и взаимное влияние оксигруппы и углеводородного остатка. Y-, Mэффекты. 3. Приведи уравнения реакции получения одного из изомеров. 4. Написать реакции химических свойств, присущие для них, и реакции, отличающие спирты от фенолов. Дать названия продуктам реакции.

Варианты: 1. С2Н5ОН, 0-крезол 2. Метанол, α-нафтол 3. Втор.бутиловый спирт, фенол 4. С3Н7ОН, β-нафтол 5. Бутанол-1, п-крезол 6. Этанол, м-крезол 7. Изобутиловый спирт, фенол 8. Пропанол-1, о-крезол 9. Бутанол-2, β-нафтол 10. Изопропиловый спирт, п-крезол 11. 2-метилпропанол-2, С6Н5ОН 12. 2-метилбутанол-2, о-окситолуол 13. СН3-СН-СН2-СН3, п-этилфенол | ОН 14. 2-метилпропанол-1, м-окситолуол 15. Пропанол-2, α-нафтол 16. Бензиловый спирт, о-этилфенол. ТЕМА 7. Оксосоединения. Альдегиды и кетоны. Алгоритм задания: 1. Написать структурные формулы, дать названия и привести изомерные альдегиды или кетоны в зависимости от задания. 2. Показать электронное строение оксогруппы, взаимное влияние оксогруппы и углеводородного остатка, объяснить ее полярность: I- ; М- эффекты. 3. Привести уравнения реакций получения заданного оксосоединения. 4. Написать уравнения реакции химических свойств данного соединения. Дать названия всем веществам и показать

механизм нуклеофильного присоединения соединений, указанных в задании.

4. Какие химические свойства проявляет кислота,дать названия продуктам реакции- производным кислоты, описать применение их.

Варианты: Варианты: 1. Этаналь (HCN) 2. Пропионовый альдегид (NaHSO3) 3. Бутанон-2 (С2Н5ОН) 4. Гексанон-3 (С6Н5NH-NH2) 5. Масляный альдегид (NH2OH) 6. Метаналь (С6Н5ОН); (КОН) 7. Пентанон-2 (С2Н5МqCI) 8. Уксусный альдегид ( NН3) 9. Метилэтилкетон (С6Н5NH-NH2) 10. Валериановый альдегид 11. Ацетон (Н2) 12. Изомасляный альдегид (альдольная конденсация) 13. Бензойная альдегид (NH3) 14. Акролеин а) HВr; б) НСN 15. Диэтилкетон (НСN) 16. Ацетофенон (NH2-NН2) ТЕМА 8. Карбоновые кислоты и их производные. Алгоритм задачи. 1. Написать структурные формулы кислоты и возможных изомеров, дать названия. 2. Показать электронное строение карбоксильной группы кислоты, объяснить кислотный характер и взаимное влияние карбоксильной группы и углеводородного остатка (Ι; М-эффекты) 3. Какими известными Вам реакциями можно получить данную кислоту.

1. Масляная кислота 2. Бензойная кислота 3. Муравьиная кислота 4. Валерьяновая кислота 5. Акриловая кислота 6. Уксусная кислота 7. Пропионовая кислота 8. Изомасляная кислота 9. Метилбутановая кислота 10. П-метилбензойная кислота 11. Метакриловая кислота 12. Адипиновая кислота 13. Глутаровая кислота 14. Щавелевая кислота 15. Малеиновая кислота 16. 3- метилбутановая кислота ТЕМА 9. Замещенные карбоновые кислоты. Алгоритм задания: 1. Написать структурные формулы возможных изомеров, дать названия. Привести примеры оптических изомеров. 2. Показать на примере одной кислоты строение с электронной точки зрения и дать объяснение изменению свойств кислоты под влиянием других функциональных групп в углеводном радикале. I- ; М-эффекты. 3. Привести реакции химических свойств одной из изомерных кислот.

Варианты: 1. Хлорпропионовая кислота 2. Оксиуксусная кислота 3. Молочная кислота 4. Аминопропионовая кислота 5. Глиоксалевая кислота 6. Ацетоуксусная кислота 7. Аминомасляная кислота 8. Бромуксусная кислота 9. Салициловая кислота 10. Пировиноградная кислота 11. Аминобензойная кислот 12. Оксимасляная кислота 13. Аминоизомасляная кислота 14. Оксипропионовая кислота 15. Аминомасляная кислота 16. Оксиизомасляная кислота.

3. 2-аминобутан 4. Диэтиламин 5. Изопропиламин 6. Диметиламин 7. Метилпропиламин 8. Пропиламин 9. Диметилэтиламин 10. Метилизопропиламин 11. Метиламин 12. Метилдиэтиламин 13. 1-аминопропан 14. Изобутиламин 15. Бензиламин 16. Метилбензиламин. Второе задание: 1. Получите азокраситель, имея в качестве а) диазосоставляющей б) азосоставляющей. Варианты:

ТЕМА 10. Амины. Анилины. Алгоритм задания: Первое задание: 1. К каким аминам относится амин, заданный в Вашем варианте, какие изомеры может иметь и дать названия. 2. Напишите реакции амина с минеральными кислотами, уксусной кислотой, азотистой кислотой. Сравните основные свойства с аммиаком, анилином, объясните изменение. Покажите индукционный и мезомерный эффекты. Варианты: 1. Этиламин 2. Метилэтиламин

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.

а) п-метиланилин а) м- оксианилин а) о- эитланилин а) п) метиланилин а) о-хлоранилин а) п- этиланилин а) о- метиланилин а) анилин а) о- нитроанилин а) п- оксианилин а) о- метиланилин а) о –нитроанилин а) о- этиланилин

б) фенол б) диметиланилин б) п- метилфенол б) N-этиланилин б) оксибензол б) м-метиланилин б) фенол б) о-нитрофенол б) анилин б) β-нафтол б) м- бромфенол б) м- хлорфенол б) N-метиланилин

14. 15. 16.

а) анилин а) п-броманилин а) п-нитроанилин

б) о-сульфофенол б) фенол б) α-нафтол

ТЕМА 11. Гетероциклические соединения Алгоритм задания: 1.Написать структурные формулы возможных изомеров, дать названия 2.Показать строение с электронной точки зрения. Объяснить ароматический характер гетероциклов. 3. Охарактеризовать химические свойства одного из изомеров. Варианты: 1. Метилпиррол 2. Этилтиофен 3. Пропилфуран 4. Этилпиррол 5. Метилпиридин (пиколин) 6. Фурфурол 7. Метилтиофен 8. Этилфуран 9. Винилпиридин кислота (витамин РР) 10. Пирослизевая кислота (фуранкарбоновая) 11. Бензопиррол (индол) 12. Метилфуран 13. Пиридинкарбоновая кислота 14. Ацетилтиофен 15. Бромфуран 16. Амидпиридиновая ТЕМА 12. Углеводы Алгоритм задания

Для нижеприведенного углевода в структурной форме: 1. Указать асимметричные атомы углерода, их количество и определить число стереоизомеров: 2. Написать формулы антиподов и указать D- и L-ряды; 3. Показать таутомерию в α,β формах с пиранозным и фуранозным циклами и дать полное название; 4. Написать качественные реакции на функциональные группы; 5. Написать уравнения реакции образования с глюкозой восстанавливающего (редуцирующего) и невосстанавливающегося (нередуцирующего) дисахарида; 6. Написать реакции образования полисахарида и его гидролиз. Варианты: 1. Глюкоза 2. Фруктоза 3 Манноза 4. Галактоза 5. Аллоза 6. Альтроза 7. Гулоза 8. Идоза 9. Таллоза 10. Рибоза

11. Арабиноза 12. Ксилоза 13. Ликсоза 14. Галактоза 15. Манноза 16. Альтроза 17. Фруктоза 18. Глюкоза 19. Галактоза 20. Манноза

ТЕМА 13. Липиды. Алгоритм задания: Из нижеуказанных кислот: 1. Составить молекулы двух изомеров триацилглицерида; 2. Провести реакцию переэтерификации триацилглицерида; 3. Как определить непредельность жиров? 4. Какую консистенцию имеет полученный из данных кислот триацилглицерид;

5. Составьте молекулы фосфо-, гликолипида, исходя из глицерина и указанных кислот, глюкозы и фосфорной кислоты. Варианты: 1. Пальмитиновая, линолевая 2. Стеариновая, линолевая 3. Олеиновая, стеариновая 4. Линоленовая, пальмитиновая 5. Пальмитиновая, олеиновая 6. Линоленовая, линолевая 7. Олеиновая, лауриновая 8. Миристиновая, линолевая 9. Лауриновая, линолевая 10. Лауриновая, каприловая 11. Пальмитиновая, стеариновая 12. Олеиновая, пальмитиновая 13. Пальмитиновая, лауриновая 14. Олеиновая, арахидоновая 15. Масляная, олеиновая 16. Стеариновая, миристиновая 17. Пальмитиновая, линоленовая ТЕМА 14. Аминокислоты, пептиды, белки Алгоритм задания: Для нижеуказанной аминокислоты: 1. Написать формулы антиподов и число оптических изомеров одной аминокислоты: 2. Дать понятие об изоэлектрической точке (pH); 3. Показать биполярность аминокислоты 4. Написать для аминокислоты: а) реакции, характеризующие амфотерный характер: с водным раствором щелочи, с соляной кислотой); б) качественную реакцию (с азоти-

стой кислотой); в) отношение аминокислоты к нагреванию; 5. Составить молекулы двух изомерных трипептидов, дать названия. Варианты: 1. Лейцин 2. Аланин 3. Глицин 4. Валин 5. Изолейцин 6. Треонин 7. Метионин 8. Лизин 9. Фенилаланин 10. Триптофан 11. Цистин 12. Аспарагиновая кислота. 13. Тирозин 14. Пролин 15. Глутаминовая кислота 16. Цистеин 17. Серин.

Контроль знаний по теоретическому материалу (коллоквиум, контрольные работы)

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по теме «Углеводы»

ПРОГРАММА ТЕОРЕТИЧЕСКОГО КОЛЛОКВИУМА

по теме: «Теоретические основы органической химии. Углеводороды» Теория химического строения органических соединений (А.М.Бутлеров). Орбитали – s-, р-электроны и их формы. Природа химической связи. Ковалентная связь (Льюис). Донорно-акцепторная, семиполярная, водородная связи. Квантово-механические методы описания химической связи. Атомные и молекулярные орбитали. Теория гибридизации Л.Полинга. Виды гибридизации АО углерода (sp3, sp2, spгибридизации). Типы химических связей в органических молекулах (σ- и π- связи). Гомолитический и гетеролитический распады. Понятие углеводородных радикалов и их устойчивость (первичные, вторичные и третичные; жирные, непредельные, ароматические радикалы). Понятие органических ионов (карбокатион и карбоанион) и их устойчивость. Нуклеофилы и электрофилы. Кислоты и основания по Льюису. Электроотрицательность по Л.Полингу. Факторы, определяющие реакционную способность органической молекулы. Формы взаимного влияния атомов в молекуле (I+, I-, M+, M-, T-эффекты). Классификация органических реакций. Понятие механизма органических реакций (SR, SE, SN, AR, AE, AN, E), переходный комплекс, конкретные примеры. Углеводороды. Алканы, алкены, алкины, алициклы, ароматические углеводороды (арены). Строение, изомерия и номенклатура. Алициклы, теория Байера. Арены, ароматический характер, правило Хюккеля. Электронное строение бензола. Закономерности в реакции замещения. Теория резонанса. Сравнительный анализ реакционной способности углеводородов между собой с точки зрения их строения.

1. Написать для моносахарида структурные формулы. Указать D- и L-ряд, почему относят к D- и L-ряду. 2. Указать асимметрические атомы «С» и их количество. Определить число стереоизомеров (оптических изомеров). 3. Показать таутомерию в α-, β-формах с пиранозным и фуранозным циклом. Дать полное название. 4. Написать качественные реакции на функциональные группы. 5. Написать уравнение реакции с α-глюкозой для образования восстанавливающего и невосстанавливающего дисахаридов. Для восстанавливающего дисахарида показать таутомерные формы. 6. Написать реакции образования полисахарида и его гидролиза.

Варианты: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Аллоза Альтроза Глюкоза Манноза Гулоза Рибоза Арабиноза Ксилоза Идоза

10. Галактоза 11. Талоза 12. Псикоза 13. Фруктоза 14. Сорбоза 15. Тагатоза 16. Рибулоза 17. Ксилулоза 18. Ликсоза

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ЦЕПОЧКА

DEMO CHO

CHO HO H H OH H OH CH2OH

D-рибоза

D-арабиноза

H H H

OH OH OH CH2OH

DEMO CHO

H H H H

OH OH OH OH CH2OH

D-аллоза

HO H H H

CHO H OH OH OH CH2OH

D-альтроза

H HO H

CHO CHO OH HO H H HO H H OH OH CH2OH CH2OH

D-ксилоза

H HO H H

D-ликсоза

CHO CHO OH HO H H HO H H OH OH H OH OH CH2OH CH2OH

D-глюкоза

D-манноза

DEMO

H H HO H

СH2OH CHO CHO CHO CHO H OH HO H OH HO H O OH H H HO H H OH HO OH H H HO OH HO H HO H H OH H H OH H H OH OH OH CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH

D-гулоза

D-идоза

D-галактоза

D-талоза

D-псикоза

DEMOСH OH

СH2OH СH2OH СH2OH 2 СH2OH O O O O O HO H H OH HO H H H OH HO H OH HO HO H H H OH OH H H OH H H OH OH CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH D-фруктоза

D-сорбоза

D-тагатоза

D-рибулоза

D-ксилулоза

«Генетическая связь углеводородов, производных углеводородов и биоорганических соединений» Алгоритм задания: Для нижеуказанных схем химических превращений: 1. Указать, какие вещества принимают участие в реакции, при действии каких реагентов, и в каких условиях протекает процесс; 2. Схему реакции всех соединений изобразить в виде структурных формул, дать им названия и указать области их применения; Варианты: 1) Алкан Æ хлорпроизводное Æ спирт Æ альдегид Æ оксинитрил Æ оксикислота Æ сложный эфир Æ молочная кислота и этанол 2) Алкен Æ спирт Æ альдегид Æ карбоновая кислота Æ галогензамещенная кислота Æ аланин → дипептид 3) Ароматический углеводород Æ нитропроизводное арена Æ аминопроизводное Æ алкиламинопроизводное Æ паминобензойная кислота → дипептид 4) Алкан Æ галогенпроизводное Æ спирт Æ карбоновая ки слота Æ α-хлоркарбоновая кислота Æ валин → трипептид 5) Алкен Æ галогенпроизводное Æ нитрилалкан Æ хлорнитрилалкан Æ α-хлоркарбоновая кислота Æ аланин → дипептид 6) Алкин Æ алкен Æ дигалогенпроизводное Æ динитрилпроизводное Æ дикарбоновая кислота Æ хлордикарбоновая кислота Æ аспарагиновая кислота

7) Алкин Æ альдегид Æ реакция альдольной конденсации Æ непредельная кислота Æ сложный эфир Æ кротоновая кислота и этанол. 8) Хлоралкан Æ алкен Æ дигалогенпроизводное Æ динитрилпроизводное Æ дикарбоновая кислота Æ Æ хлордикарбоновая кислота Æ яблочная кислота. 9) Алкан Æ галогенпроизводное Æ алкен Æ альдегид Æ оксинитрил Æ оксимасляная кислота Æ αаминомасляная кислота 10) Алкен Æ альдегид Æ карбоновая кислота Æ хлоркарбоновая кислота Æ оксикарбоновая кислота Æ изолейцин 11) Бензол Æ гомолог бензола Æ фенол и ацетон Æ алкилфенол Æ оксикислота Æ аспирин. 12) Алкен Æ альдегид Æ хлоральдегид Æ оксикислота Æ Æ α- аминомасляная кислота → дипептид 13) Алкан Æ хлоралкан Æ нитрилалкан Æ алкилкарбоновая кислота Æ α-хлоркарбоновая кислота Æ αаминомасляная кислота → трипептид 14) Изомер гексана Æ первичное бромпроизводное Æ спирт Æ карбоновая кислота Æ α-хлоркарбоновая кислота Æ лейцин 15) Изомер пентана Æ первичное хлорпроизводное Æ спирт Æ альдегид Æ оксинитрил Æ оксикислота Æ изолейцин → дипептид 16) Алкен Æ дихлоралкан Æ алкин Æ альдегид (конденсация)Æ оксикислота Æ β-аминомасляная кислота 17) Алкен Æ дихлоралкан Æ алкандиол Æ диальдегид Æ диоксинитрилалкан Æ винная кислота Æ калиевые соли. 18) Алкен Æ дигалогенпроизводное Æ динитрилалкан Æ двухосновная кислота Æ полный сложный эфир Æ изопропиловый спирт и янтарная кислота. 19) Спирт Æ алкен Æ двухатомный спиртÆ полный сложный эфир Æ уксусная кислота, пропиленгликоль

20) Алкин Æ алкен Æ двухатомный спиртÆ полный сложный эфир Æ масляная кислота, этиленгликоль 21) Дигалогенпроизводное Æ алкин Æ нитрил непредельного углеводорода Æ карбоновая кислота Æ сложный эфир Æ этиловый спирт и акриловая кислота 23) Алкен Æ 1-хлоралкен-2 Æ трихлорпроизводное Æ многоатомный спирт Æ полный сложный эфир Æ олеиновая, стеариновая кислоты и глицерин 24) Алкан Æ галогенпроизводное Æ алкилмагнийхлорид Æ карбоновая кислота Æ сложный эфир Æ масляная кислота и изопропиловый спирт. 25) Трихлорпроизводное Æ многоатомный спирт Æ триацилглицерид Æ олеиновая, линолевая, лауриновая кислоты и глицерин 26) Ароматический углеводород Æ ароматический альдегид Æ ароматическая кислота Æ хлорангидрид ароматической кислоты Æ сложный эфир Æ п-метилбензойная кислота и этиловый спирт. 27) Алкан Æ бромалкан Æ нитрил кислоты Æ карбоновая кислота Æ амид кислоты Æ валериановая кислота и этиламин. 28) Алкен Æ хлоралкан Æ нитрилалкан Æ карбоновая кислота Æ амид кислоты Æ капроновая кислота и метиламин. 29) Алкан Æ хлоралкан Æ нитрилалкан Æ карбоновая кислота Æ α-хлоркарбоновая кислота Æ αаминопропионовая кислота → трипептид 30) Трихлорпроизводное Æ многоатомный спирт Æ диацилглицерид Æ линолевая, миристиновая кислоты и глицерин

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА: 1. Нечаев А.П., Еременко Т.В. Органическая химия.М.:В.Ш.-1985. 2. Грандберг И.И. Органическая химия.-М.: В.Ш.-1974. 3. Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т. Органическая химия.-М.: В.Ш.-1981. 4. Степаненко Б.Н. Курс органической химиии.М.: В.Ш.1979. 5. Перекалин В.В., Зонис С.А. Органическая химия..М.:Просвещение.-1982. 6. Несмеянов А.Н., Несмеянов Н.А. Начала органической химии.- Книга I,.- II.-М.:Химия.-1969, 1970. 7. Cтепаненко Б.Н. Химия и биохимия углеводов (моносахариды).-М.:ВШ.-1977. 8. Швехгеймер М.Г., Кобраков К.И. Органическая химия.М.:В.Ш..-1994. 9. Стародубцев Д.С. Органическая химия.-М.: В.Ш.-1991. 10. Артеменко А.И. Органическая химия.-М.:В.Ш..-1987. 11. Лабораторный практикум по органической химии.- Под ред. Гинзбурга О.Ф., Петрова А.А. –М.: В.Ш.-1976. 12. Грандберг И.И. Практические работы и семинарские занятия по органической химии.-М.:В.Ш.-1978. 13. Альбицкая В.М., Серкова В.И. и др. Задачи и упражнения по органической химии.-М.:В.Ш. 1978. 14. Иванов В.Г., Гева О.И., Гаверова Ю.Г. Практикум по органической химии.-М:Академия.-2000.-288 с. 15. Альбицкая В.М., Бальян Х.В., Гинзбург О.Ф. Лабораторные работы по органической химии.-М:ВШ-1983.208 с. 16. Максанова Л.А. Высокомолекулярные соединения и материалы на их основе, применяемые в пищевой промышленнности.М.: КолоС 2005, 213 с.

Ключевые слова органическая химия, методы очистки, выделение органических соединений, хроматография, перегонка, физические константы, углеводороды, кислородсодержащие соединения, биоорганические соединения, идентификация.