"Alkohole" Aus der Geschichte  Kennen Sie das aus dem 4. Jahrhundert? BC e. Wussten die Leute, wie man Getränke mit Ethylalkohol herstellt? Wein wurde durch Gärung von Frucht- und Beerensäften gewonnen. Allerdings lernten sie viel später, wie man die berauschende Komponente daraus extrahiert. Im XI Jahrhundert. Alchemisten fingen Dämpfe einer flüchtigen Substanz auf, die beim Erhitzen von Wein freigesetzt wurde Definition n Allgemeine Formel einwertiger gesättigter Alkohole СnН2n+1ОН Einteilung von Alkoholen Nach der Anzahl der Hydroxylgruppen CxHy(OH)n Einwertige Alkohole CH3 - CH2 - CH2 OH Zweiwertig Glykole CH3 - CH - CH2 OH OH Durch die Natur des Kohlenwasserstoffrestes des Restes CxHy(OH)n CxHy(OH)n Grenze Grenze CH3 CH3 –– CH CH2 CH2 2 ––CH 2 OH OH Ungesättigt Ungesättigt CH CH2 = CH CH––CH CH2 2 = 2 OH OH Aromatisch Aromatisch CH CH2 OH 2 --OH Wasserstoff, der Alkohol entspricht, fügen Sie das (allgemeine) Suffix - OL hinzu. Die Zahlen nach dem Suffix geben die Position der Hydroxylgruppe in der Hauptkette an: H | H-C-OH | H Methanol H H H |3 |2 |1 H- C – C – C -OH | | | H H H Propanol-1 H H H | 1 | 2|3H-C-C-C-H| | | H OH H Propanol -2 ISOMERIETYPEN 1. Isomerie der Position der funktionellen Gruppe (Propanol–1 und Propanol–2) 2. Isomerie des Kohlenstoffgerüsts CH3-CH2-CH2-CH2-OH Butanol-1 CH3-CH -CH2-OH | CH3 2-Methylpropanol-1 3. Isomerie zwischen den Klassen - Alkohole sind isomer zu Ethern: CH3-CH2-OH Ethanol CH3-O-CH3 Dimethylether Suffix -ol  Bei mehrwertigen Alkoholen vor dem Suffix -ol im Griechischen (-di-, -tri-, ...) wird die Anzahl der Hydroxylgruppen angegeben  Zum Beispiel: CH3-CH2-OH Ethanol Isomerietypen von Alkoholen Strukturell 1. Kohlenstoffkette 2. Positionen der funktionellen Gruppen PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN  Niedere Alkohole (C1-C11) flüchtige Flüssigkeiten mit stechendem Geruch  Höhere Alkohole (C12- und höher) Feststoffe mit angenehmem Geruch PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN Name Formel Pl. g/cm3 SchmelzC tbpC Methyl CH3OH 0,792 -97 64 Ethyl C2H5OH 0,790 -114 78 Propyl CH3CH2CH2OH 0,804 -120 92 Isopropyl CH3-CH(OH)-CH3 0,786 -88 82 Butyl CH3CH2CH2CH2OH 0,8108 -0 Merkmal 0,81,0 : Aggregatzustand Methylalkohol (der erste Vertreter der homologen Reihe der Alkohole) ist eine Flüssigkeit. Vielleicht hat es ein hohes Molekulargewicht? Nein. Viel weniger als Kohlendioxid. Was ist es dann? R - O ... H - O ... H - O H R R Wieso den? CH3 - O ... H - O ... N - O H N CH3 Und wenn das Radikal groß ist? CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - O ... H - O H H Wasserstoffbrückenbindungen sind zu schwach, um ein Alkoholmolekül, das einen großen unlöslichen Anteil hat, zwischen Wassermolekülen zu halten. Ein Merkmal physikalischer Eigenschaften: Kontraktion Warum, beim Lösen der Rechnung Probleme, sie verwenden nie Volumen, sondern nur nach Gewicht? Mischen Sie 500 ml Alkohol und 500 ml Wasser. Wir erhalten 930 ml Lösung. Die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Alkohol- und Wassermolekülen sind so groß, dass das Gesamtvolumen der Lösung abnimmt, ihre „Verdichtung“ (von lat. contraktio – Verdichtung). Einzelne Vertreter von Alkoholen Einwertiger Alkohol - Methanol  Farblose Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von 64 °C, charakteristischer Geruch Leichter als Wasser. Brennt mit farbloser Flamme.  Es wird als Lösungsmittel und Kraftstoff in Verbrennungsmotoren verwendet Methanol ist ein Gift  Die toxische Wirkung von Methanol beruht auf einer Schädigung des Nerven- und Gefäßsystems. Das Verschlucken von 5-10 ml Methanol führt zu schweren Vergiftungen und 30 ml oder mehr zum Tod Einwertiger Alkohol - Ethanol  Farblose Flüssigkeit mit charakteristischem Geruch und brennendem Geschmack, Siedepunkt 78 °C. Leichter als Wasser. Mischt sich mit ihr in jeder Beziehung. Entzündlich, brennt mit schwach leuchtender bläulicher Flamme. Freundschaft mit der Verkehrspolizei Sind Geister mit der Verkehrspolizei befreundet? Aber wie! Wurden Sie schon einmal von einem Verkehrspolizisten angehalten? Hast du in einen Schlauch geatmet? Wenn Sie Pech hatten, fand die Alkoholoxidationsreaktion statt, bei der sich die Farbe änderte, und Sie mussten eine Geldstrafe zahlen. Die Frage ist interessant. Alkohol gehört zu Xenobiotika - Substanzen, die nicht im menschlichen Körper enthalten sind, aber seine Vitalaktivität beeinträchtigen. Alles hängt von der Dosis ab. 1. Alkohol ist ein Nährstoff, der den Körper mit Energie versorgt. Im Mittelalter erhielt der Körper etwa 25 % seiner Energie durch Alkoholkonsum; 2. Alkohol ist ein Medikament, das desinfizierend und antibakteriell wirkt; 3. Alkohol ist ein Gift, das natürliche biologische Prozesse stört, innere Organe und die Psyche zerstört und bei übermäßigem Konsum zum Tod führt Verwendung von Ethanol  Ethylalkohol wird zur Zubereitung verschiedener alkoholischer Getränke verwendet;  In der Medizin zur Herstellung von Extrakten aus Heilpflanzen sowie zur Desinfektion;  In der Kosmetik und Parfümerie ist Ethanol ein Lösungsmittel für Parfums und Lotionen Schädliche Wirkungen von Ethanol  Zu Beginn des Rausches leiden die Strukturen der Großhirnrinde; Die Aktivität der Gehirnzentren, die das Verhalten steuern, wird unterdrückt: Eine vernünftige Kontrolle über Handlungen geht verloren, und eine kritische Haltung gegenüber sich selbst nimmt ab. I. P. Pavlov nannte einen solchen Zustand „Gewalt des Subkortex“  Bei einem sehr hohen Alkoholgehalt im Blut wird die Aktivität der motorischen Zentren des Gehirns gehemmt, hauptsächlich leidet die Funktion des Kleinhirns - eine Person verliert vollständig die Orientierung Schädlich Wirkungen von Ethanol  Veränderungen der Gehirnstruktur, die durch langjährige Alkoholvergiftung verursacht wurden, sind irreversibel und bleiben auch nach längerer Alkoholabstinenz bestehen. Kann ein Mensch nicht aufhören, nehmen organische und damit auch psychische Abweichungen von der Norm zu Schädliche Wirkungen von Ethanol  Alkohol wirkt äußerst ungünstig auf die Gefäße des Gehirns. Zu Beginn des Rausches dehnen sie sich aus, der Blutfluss in ihnen verlangsamt sich, was zu einer Stauung im Gehirn führt. Wenn sich dann zusätzlich zu Alkohol schädliche Produkte seines unvollständigen Zerfalls im Blut ansammeln, setzt ein scharfer Krampf ein, es kommt zu einer Vasokonstriktion, und es entwickeln sich gefährliche Komplikationen wie Schlaganfälle, die zu schweren Behinderungen und sogar zum Tod führen. FRAGEN ZUR KONSOLIDIERUNG 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. In einem unsignierten Gefäß ist Wasser und in dem anderen Alkohol. Ist es möglich, einen Indikator zu verwenden, um sie zu erkennen? Wer hat die Ehre, reinen Alkohol zu erhalten? Kann Alkohol ein Feststoff sein? Das Molekulargewicht von Methanol beträgt 32 und Kohlendioxid 44. Ziehen Sie eine Schlussfolgerung über den Aggregatzustand von Alkohol. Mische einen Liter Alkohol und einen Liter Wasser. Bestimmen Sie das Volumen der Mischung. Wie führt man einen Verkehrspolizeiinspektor durch? Kann wasserfreier absoluter Alkohol Wasser freisetzen? Was sind Xenobiotika und in welcher Beziehung stehen sie zu Alkoholen? ANTWORTEN 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Sie können nicht. Indikatoren wirken sich nicht auf Alkohole und ihre wässrigen Lösungen aus. Natürlich die Alchemisten. Vielleicht, wenn dieser Alkohol 12 Kohlenstoffatome oder mehr enthält. Aus diesen Daten können keine Schlussfolgerungen gezogen werden. Wasserstoffbindungen zwischen Alkoholmolekülen bei einem niedrigen Molekulargewicht dieser Moleküle machen den Siedepunkt von Alkohol ungewöhnlich hoch. Das Volumen der Mischung beträgt nicht zwei Liter, sondern viel weniger, ungefähr 1 Liter - 860 ml. Trinken Sie nicht während der Fahrt. Vielleicht, wenn Sie es erhitzen und konz. Schwefelsäure. Sei nicht faul und erinnere dich an alles, was du über Alkohole gehört hast, entscheide ein für alle Mal selbst, welche Dosis deine ist……. und wird es überhaupt benötigt? Mehrwertiger Alkohol Ethylenglykol  Ethylenglykol ist ein Vertreter der einschränkenden zweiwertigen Alkohole – Glykole;  Glykole haben ihren Namen aufgrund des süßen Geschmacks vieler Vertreter der Reihe (griechisch „Glykos“ - süß);  Ethylenglykol ist eine sirupartige Flüssigkeit mit süßem Geschmack, geruchlos, giftig. Lässt sich gut mit Wasser und Alkohol mischen, hygroskopisch Verwendung von Ethylenglykol  Eine wichtige Eigenschaft von Ethylenglykol ist die Fähigkeit, den Gefrierpunkt von Wasser zu senken, wodurch die Substanz eine breite Anwendung als Bestandteil von Kfz-Frostschutzmitteln und Frostschutzflüssigkeiten gefunden hat;  Es wird verwendet, um Lavsan (eine wertvolle synthetische Faser) zu gewinnen. Ethylenglykol ist ein Gift.  Dosen, die eine tödliche Ethylenglykolvergiftung verursachen, sind sehr unterschiedlich – von 100 bis 600 ml. Nach Ansicht einiger Autoren beträgt die tödliche Dosis für den Menschen 50-150 ml. Die Sterblichkeit durch Ethylenglykol ist sehr hoch und macht mehr als 60 % aller Vergiftungsfälle aus;  Der Mechanismus der toxischen Wirkung von Ethylenglykol ist bisher nicht ausreichend untersucht. Ethylenglykol wird schnell absorbiert (auch durch die Poren der Haut) und zirkuliert mehrere Stunden unverändert im Blut, wobei es nach 2-5 Stunden eine maximale Konzentration erreicht. Dann nimmt sein Gehalt im Blut allmählich ab und es wird im Gewebe fixiert. Farblose, viskose, hygroskopische, süß schmeckende Flüssigkeit. Mit Wasser in jedem Verhältnis mischbar, gutes Lösungsmittel. Reagiert mit Salpetersäure unter Bildung von Nitroglycerin. Bildet Fette und Öle mit Carbonsäuren CH2 – CH – CH2 OH OH OH Anwendung von Glycerin  Verwendung bei     Herstellung von Nitroglycerin-Sprengstoffen; Bei der Verarbeitung der Haut; Als Bestandteil einiger Klebstoffe; Bei der Herstellung von Kunststoffen wird Glycerin als Weichmacher verwendet; Bei der Herstellung von Süßwaren und Getränken (als Lebensmittelzusatzstoff E422) Qualitative Reaktion auf mehrwertige Alkohole Qualitative Reaktion auf mehrwertige Alkohole  Die Reaktion auf mehrwertige Alkohole ist deren Wechselwirkung mit einem frischen Niederschlag von Kupfer(II)-hydroxid, der sich hellblau auflöst -violette Lösung Aufgaben Komplette Arbeitskarte für den Unterricht;  Beantworten Sie die Testfragen;  Lösen Sie das Kreuzworträtsel  Arbeitskarte der Lektion „Alkohole“  Allgemeine Formel der Alkohole  Benennen Sie die Substanzen:  CH3OH  CH3-CH2-CH2-CH2-OH  CH2(OH)-CH2(OH) die Atomizität der Alkohol?  Listen Sie die Verwendungen von Ethanol auf.  Welche Alkohole werden in der Lebensmittelindustrie verwendet?  Welcher Alkohol verursacht bei Einnahme von 30 ml eine tödliche Vergiftung?  Welcher Stoff wird als Frostschutzmittel verwendet?  Wie kann man mehrwertigen Alkohol von einwertigem Alkohol unterscheiden? Herstellungsverfahren Labor  Hydrolyse von Halogenalkanen: R-CL+NaOH R-OH+NaCL  Hydrierung von Alkenen: CH2=CH2+H2O C2H5OH  Hydrierung von Carbonylverbindungen Industriell  Synthese von Methanol aus Synthesegas CO+2H2 CH3-OH (at erhöhter Druck, hohe Temperatur und Zinkoxid-Katalysator)  Hydratisierung von Alkenen  Fermentation von Glucose: C6H12O6 2C2H5OH+2CO2 Chemische Eigenschaften I. Reaktionen mit RO-H-Bindungsbruch  Alkohole reagieren mit Alkali- und Erdalkalimetallen unter Bildung salzartiger Verbindungen - Alkoholate 2СH CH CH OH + 2Na  2CH CH CH ONa + H  2CH CH OH + Ca  (CH CHO) Ca + H  3 2 3 2 2 3 3 2 2 2 2 2 2  Wechselwirkung mit organischen Säuren (Veresterungsreaktion ) führt zur Bildung von Estern. CH COOH + HOC H  CHCOOC H (Essigsäureethylether (Ethylacetat)) + HO 3 2 5 3 2 5 2 II. Reaktionen mit R–OH-Bindungsspaltung Mit Halogenwasserstoffen: R–OH + HBr  R–Br + H2O III. Oxidationsreaktionen Alkohole verbrennen: 2C3H7OH + 9O2  6CO2 + 8H2O Unter Einwirkung von Oxidationsmitteln:  werden primäre Alkohole in Aldehyde umgewandelt, sekundäre in Ketone IV. Dehydratisierung Tritt auf beim Erhitzen mit wasserentziehenden Reagenzien (konz. H2SO4). 1. Intramolekulare Dehydratisierung führt zur Bildung von Alkenen CH3–CH2–OH  CH2=CH2 + H2O 2. Intermolekulare Dehydratisierung ergibt Ether R-OH + H-O–R  R–O–R(Ether) + H2O

Alle Stoffe können in unterschiedlichen Aggregatzuständen vorliegen – fest, flüssig, gasförmig und Plasma. In der Antike glaubte man: Die Welt besteht aus Erde, Wasser, Luft und Feuer. Aggregatzustände von Stoffen entsprechen dieser visuellen Einteilung. Die Erfahrung zeigt, dass die Grenzen zwischen Aggregatzuständen sehr willkürlich sind. Gase bei niedrigen Drücken und niedrigen Temperaturen gelten als ideal, die Moleküle in ihnen entsprechen materiellen Punkten, die nur nach den Gesetzen des elastischen Stoßes kollidieren können. Die Wechselwirkungskräfte zwischen Molekülen im Moment des Aufpralls sind vernachlässigbar, die Kollisionen selbst erfolgen ohne Verlust an mechanischer Energie. Mit zunehmendem Abstand zwischen Molekülen muss aber auch die Wechselwirkung der Moleküle berücksichtigt werden. Diese Wechselwirkungen beginnen, den Übergang von einem gasförmigen Zustand zu einem flüssigen oder festen Zustand zu beeinflussen. Zwischen Molekülen können verschiedene Arten von Wechselwirkungen auftreten.

Die Kräfte der intermolekularen Wechselwirkung haben keine Sättigung, anders als die Kräfte der chemischen Wechselwirkung von Atomen, die zur Bildung von Molekülen führen. Sie können elektrostatisch sein, wenn sie zwischen geladenen Teilchen wechselwirken. Erfahrungsgemäß ist die quantenmechanische Wechselwirkung, die vom Abstand und der gegenseitigen Orientierung der Moleküle abhängt, bei Molekülabständen von mehr als 10 -9 m vernachlässigbar, bei verdünnten Gasen kann sie vernachlässigt werden oder es kann von einem Potential ausgegangen werden Energie der Wechselwirkung ist praktisch Null. Bei kleinen Abständen ist diese Energie klein, bei wirken die Kräfte der gegenseitigen Anziehung

at - gegenseitige Abstoßung und Kraft

Anziehung und Abstoßung von Molekülen sind ausgeglichen und F= 0. Hier werden die Kräfte durch ihre Verbindung mit der potentiellen Energie bestimmt, aber die Teilchen bewegen sich mit einem gewissen Vorrat an kinetischer Energie

gut. Lassen Sie ein Molekül bewegungslos sein und ein anderes damit kollidieren, das eine solche Energieversorgung hat. Nähern sich die Moleküle einander an, verrichten die Anziehungskräfte positive Arbeit und die potentielle Energie ihrer Wechselwirkung nimmt auf Distanz ab, gleichzeitig nimmt die kinetische Energie (und Geschwindigkeit) zu. Wenn der Abstand geringer wird, werden die anziehenden Kräfte durch abstoßende Kräfte ersetzt. Die Arbeit, die das Molekül gegen diese Kräfte verrichtet, ist negativ.

Das Molekül nähert sich dem unbeweglichen Molekül, bis seine kinetische Energie vollständig in Potential umgewandelt ist. Mindestabstand d, welche Moleküle sich annähern können, heißt effektiver Moleküldurchmesser. Nach dem Anhalten beginnt sich das Molekül unter Einwirkung von Abstoßungskräften mit zunehmender Geschwindigkeit zu entfernen. Nach erneutem Überschreiten der Distanz fällt das Molekül in den Bereich der Anziehungskräfte, was seine Entfernung verlangsamt. Der effektive Durchmesser hängt vom anfänglichen Vorrat an kinetischer Energie ab, d.h. dieser Wert ist nicht konstant. Bei gleichen Abständen hat die potentielle Wechselwirkungsenergie einen unendlich großen Wert oder eine "Barriere", die die Konvergenz der Molekülzentren in einem kürzeren Abstand verhindert. Das Verhältnis der durchschnittlichen potentiellen Wechselwirkungsenergie zur durchschnittlichen kinetischen Energie bestimmt den Aggregatzustand der Materie: für Gase für Flüssigkeiten, für Feststoffe

Kondensierte Medien sind Flüssigkeiten und Feststoffe. In ihnen befinden sich Atome und Moleküle nahe, fast berührend. Der durchschnittliche Abstand zwischen den Zentren von Molekülen in Flüssigkeiten und Feststoffen beträgt etwa (2 -5) 10 -10 m. Ihre Dichten sind ungefähr gleich. Atomabstände überschreiten die Distanzen, über die sich Elektronenwolken so weit durchdringen, dass Abstoßungskräfte entstehen. Zum Vergleich: In Gasen unter normalen Bedingungen beträgt der durchschnittliche Abstand zwischen Molekülen etwa 33 10 -10 m.

BEIM Flüssigkeiten zwischenmolekulare Wechselwirkung stärker ausgeprägt ist, äußert sich die thermische Bewegung von Molekülen in schwachen Schwingungen um die Gleichgewichtslage und springt sogar von einer Lage zur anderen. Daher haben sie nur eine Nahordnung in der Anordnung der Teilchen, d. h. Konsistenz in der Anordnung nur der nächsten Teilchen und eine charakteristische Fluidität.

Feststoffe zeichnen sich durch Steifigkeit der Struktur aus, haben ein genau definiertes Volumen und eine Form, die sich unter Einfluss von Temperatur und Druck wesentlich weniger verändern. Bei Festkörpern sind amorphe und kristalline Zustände möglich. Es gibt auch Zwischenprodukte - Flüssigkristalle. Aber die Atome in Festkörpern sind keineswegs bewegungslos, wie man meinen könnte. Jeder von ihnen schwankt ständig unter dem Einfluss elastischer Kräfte, die zwischen Nachbarn entstehen. Die meisten Elemente und Verbindungen haben unter dem Mikroskop eine Kristallstruktur.

Salzkörner sehen also wie ideale Würfel aus. In Kristallen sind Atome an den Knoten des Kristallgitters fixiert und können nur in der Nähe der Gitterknoten schwingen. Kristalle stellen echte Festkörper dar, und Festkörper wie Kunststoff oder Asphalt nehmen sozusagen eine Zwischenstellung zwischen Festkörpern und Flüssigkeiten ein. Ein amorpher Körper hat wie eine Flüssigkeit eine Nahordnung, aber die Wahrscheinlichkeit von Sprüngen ist gering. Glas kann also als unterkühlte Flüssigkeit betrachtet werden, die eine erhöhte Viskosität aufweist. Flüssigkristalle haben die Fluidität von Flüssigkeiten, behalten aber die Ordnung der Atomanordnung bei und haben anisotrope Eigenschaften.

Die chemischen Bindungen von Atomen (und so weiter) in Kristallen sind die gleichen wie in Molekülen. Die Struktur und Steifigkeit von Festkörpern wird durch die unterschiedlichen elektrostatischen Kräfte bestimmt, die die Atome, aus denen der Körper besteht, aneinander binden. Der Mechanismus, der Atome zu Molekülen bindet, kann zur Bildung fester periodischer Strukturen führen, die als Makromoleküle betrachtet werden können. Wie ionische und kovalente Moleküle gibt es ionische und kovalente Kristalle. Ionengitter in Kristallen werden durch Ionenbindungen zusammengehalten (siehe Abb. 7.1). Die Struktur von Kochsalz ist so, dass jedes Natriumion sechs Nachbarn hat - Chloridionen. Diese Verteilung entspricht einem Energieminimum, d.h. wenn eine solche Konfiguration gebildet wird, wird die maximale Energie freigesetzt. Wenn die Temperatur unter den Schmelzpunkt fällt, wird daher eine Tendenz zur Bildung reiner Kristalle beobachtet. Bei einer Temperaturerhöhung reicht die thermische kinetische Energie aus, um die Bindung zu lösen, der Kristall beginnt zu schmelzen und die Struktur bricht zusammen. Kristallpolymorphismus ist die Fähigkeit, Zustände mit unterschiedlichen Kristallstrukturen zu bilden.

Wenn sich die Verteilung der elektrischen Ladung in neutralen Atomen ändert, kann es zu einer schwachen Wechselwirkung zwischen Nachbarn kommen. Diese Bindung wird als Molekül- oder Van-der-Waals-Bindung bezeichnet (wie in einem Wasserstoffmolekül). Die elektrostatischen Anziehungskräfte können aber auch zwischen neutralen Atomen entstehen, dann treten keine Umlagerungen in den Elektronenhüllen von Atomen auf. Die gegenseitige Abstoßung bei der Annäherung von Elektronenhüllen verschiebt den Schwerpunkt negativer Ladungen relativ zu positiven. Jedes der Atome induziert im anderen einen elektrischen Dipol, was zu ihrer Anziehung führt. Dies ist die Wirkung zwischenmolekularer Kräfte oder Van-der-Waals-Kräfte, die einen großen Aktionsradius haben.

Da das Wasserstoffatom sehr klein ist und sein Elektron leicht verschoben werden kann, wird es oft von zwei Atomen gleichzeitig angezogen und bildet eine Wasserstoffbrücke. Die Wasserstoffbrücke ist auch für die Wechselwirkung der Wassermoleküle untereinander verantwortlich. Es erklärt viele der einzigartigen Eigenschaften von Wasser und Eis (Abbildung 7.4).

kovalente Bindung(oder atomar) wird aufgrund der internen Wechselwirkung neutraler Atome erreicht. Ein Beispiel für eine solche Bindung ist die Bindung im Methanmolekül. Eine hochgebundene Form von Kohlenstoff ist Diamant (vier Wasserstoffatome sind durch vier Kohlenstoffatome ersetzt).

Kohlenstoff, aufgebaut auf einer kovalenten Bindung, bildet also einen Kristall in Form eines Diamanten. Jedes Atom ist von vier Atomen umgeben, die einen regelmäßigen Tetraeder bilden. Aber jeder von ihnen ist gleichzeitig der Scheitelpunkt des benachbarten Tetraeders. Unter anderen Bedingungen kristallisieren die gleichen Kohlenstoffatome ein Graphit. Im Graphit sind sie ebenfalls durch atomare Bindungen verbunden, bilden aber Flächen aus scherfähigen, sechseckigen Wabenzellen. Der Abstand zwischen den Atomen, die sich an den Ecken der Sechsecke befinden, beträgt 0,142 nm. Die Schichten befinden sich in einem Abstand von 0,335 nm, d.h. schwach gebunden, daher ist Graphit plastisch und weich (Abb. 7.5). 1990 gab es einen Boom in der Forschungsarbeit, ausgelöst durch eine Meldung über den Erhalt einer neuen Substanz - Fullerit, bestehend aus Kohlenstoffmolekülen - Fullerenen. Diese Form von Kohlenstoff ist molekular; Das kleinste Element ist kein Atom, sondern ein Molekül. Es ist nach dem Architekten R. Fuller benannt, der 1954 ein Patent für den Bau von Strukturen aus Sechsecken und Fünfecken erhielt, die eine Halbkugel bilden. Molekül aus 60 Kohlenstoffatome mit einem Durchmesser von 0,71 nm wurden 1985 entdeckt, dann wurden Moleküle entdeckt usw. Alle hatten stabile Oberflächen,

aber die Moleküle C 60 und Mit 70 . Es ist logisch anzunehmen, dass Graphit als Ausgangsmaterial für die Synthese von Fullerenen verwendet wird. Wenn dies der Fall ist, sollte der Radius des hexagonalen Fragments 0,37 nm betragen. Es stellte sich jedoch heraus, dass es gleich 0,357 nm war. Dieser Unterschied von 2 % ist darauf zurückzuführen, dass sich auf der Kugeloberfläche an den Ecken von 20 regelmäßigen Sechsecken, die von Graphit übernommen wurden, und 12 regelmäßigen Pentaedern, d. h. das Design ähnelt einem Fußball. Es stellt sich heraus, dass beim "Stitching" in eine geschlossene Kugel einige der flachen Sechsecke zu Pentaedern wurden. Bei Raumtemperatur kondensieren C 60 -Moleküle zu einer Struktur, in der jedes Molekül 12 Nachbarn im Abstand von 0,3 nm hat. Beim T= 349 K, tritt ein Phasenübergang erster Ordnung auf - das Gitter wird in ein kubisches umgeordnet. Der Kristall selbst ist ein Halbleiter, aber wenn dem C 60 -Kristallfilm ein Alkalimetall hinzugefügt wird, tritt bei einer Temperatur von 19 K Supraleitung auf. Wenn das eine oder andere Atom in dieses Hohlmolekül eingeführt wird, kann es als Grundlage für verwendet werden Schaffung eines Speichermediums mit ultrahoher Informationsdichte: Die Aufzeichnungsdichte wird 4-10 12 Bit/cm2 erreichen. Zum Vergleich ergibt ein Film aus ferromagnetischem Material eine Aufzeichnungsdichte in der Größenordnung von 10 7 Bits/cm 2 und optische Platten, d. h. Lasertechnologie, – 10 8 Bit/cm 2 . Dieser Kohlenstoff hat auch andere einzigartige Eigenschaften, die in der Medizin und Pharmakologie besonders wichtig sind.

manifestiert sich in Metallkristallen metallische Bindung, wenn alle Atome in einem Metall ihre Valenzelektronen "zur kollektiven Nutzung" abgeben. Sie sind schwach an Atomkerne gebunden und können sich frei entlang des Kristallgitters bewegen. Etwa 2/5 der chemischen Elemente sind Metalle. In Metallen (außer Quecksilber) kommt es zu einer Bindung, wenn sich die freien Orbitale von Metallatomen überlappen und durch Bildung eines Kristallgitters Elektronen abgelöst werden. Es stellt sich heraus, dass die Kationen des Gitters in Elektronengas gehüllt sind. Eine metallische Bindung entsteht, wenn sich Atome in einem Abstand nähern, der kleiner ist als die Größe der äußeren Elektronenwolke. Bei dieser Konfiguration (Pauli-Prinzip) nimmt die Energie der externen Elektronen zu und die Kerne der Nachbarn beginnen, diese externen Elektronen anzuziehen, die Elektronenwolken zu verwischen, sie gleichmäßig über das Metall zu verteilen und sie in ein Elektronengas umzuwandeln. So entstehen Leitungselektronen, die die hohe elektrische Leitfähigkeit von Metallen erklären. In ionischen und kovalenten Kristallen sind die äußeren Elektronen praktisch gebunden, und die Leitfähigkeit dieser Festkörper ist sehr gering, werden sie genannt Isolatoren.

Die innere Energie von Flüssigkeiten wird durch die Summe der inneren Energien der makroskopischen Subsysteme, in die sie gedanklich unterteilt werden kann, und der Wechselwirkungsenergien dieser Subsysteme bestimmt. Die Wechselwirkung erfolgt durch molekulare Kräfte mit einer Reichweite von etwa 10 -9 m. Bei Makrosystemen ist die Wechselwirkungsenergie proportional zur Kontaktfläche, also klein, wie der Anteil der Oberflächenschicht, aber das ist nicht notwendig. Sie wird als Oberflächenenergie bezeichnet und sollte bei Problemen im Zusammenhang mit der Oberflächenspannung berücksichtigt werden. Typischerweise nehmen Flüssigkeiten bei gleichem Gewicht ein größeres Volumen ein, haben also eine geringere Dichte. Aber warum nehmen die Volumina von Eis und Wismut beim Schmelzen ab und behalten diesen Trend auch nach dem Schmelzpunkt noch einige Zeit bei? Es stellt sich heraus, dass diese Substanzen im flüssigen Zustand dichter sind.

In einer Flüssigkeit wird jedes Atom von seinen Nachbarn beaufschlagt und oszilliert innerhalb des von ihnen erzeugten anisotropen Potentialtopfs. Im Gegensatz zu einem festen Körper ist dieser Brunnen nicht tief, da entfernte Nachbarn fast keine Wirkung haben. Die nächste Umgebung von Partikeln in einer Flüssigkeit ändert sich, d.h. die Flüssigkeit fließt. Beim Erreichen einer bestimmten Temperatur siedet die Flüssigkeit, während des Siedens bleibt die Temperatur konstant. Die einfallende Energie wird zum Aufbrechen von Bindungen aufgewendet, und wenn sie vollständig gebrochen sind, verwandelt sich die Flüssigkeit in ein Gas.

Die Dichten von Flüssigkeiten sind bei gleichen Drücken und Temperaturen viel größer als die Dichten von Gasen. Das Volumen des siedenden Wassers beträgt also nur 1/1600 des Volumens der gleichen Masse Wasserdampf. Das Volumen einer Flüssigkeit hängt wenig von Druck und Temperatur ab. Unter normalen Bedingungen (20 °C und einem Druck von 1,013 · 10 5 Pa) nimmt Wasser ein Volumen von 1 Liter ein. Bei einer Temperaturabnahme auf 10 ° C nimmt das Volumen bei einer Druckerhöhung nur um 0,0021 ab - um den Faktor zwei.

Obwohl es noch kein einfaches ideales Modell einer Flüssigkeit gibt, ist ihre Mikrostruktur ausreichend untersucht und ermöglicht es, die meisten ihrer makroskopischen Eigenschaften qualitativ zu erklären. Die Tatsache, dass der Zusammenhalt von Molekülen in Flüssigkeiten schwächer ist als in einem Festkörper, wurde von Galileo bemerkt; Er war überrascht, dass sich große Wassertropfen auf Kohlblättern ansammeln und sich nicht über das Blatt verteilen. Verschüttetes Quecksilber oder Wassertropfen auf einer fettigen Oberfläche nehmen durch Adhäsion die Form kleiner Kugeln an. Wenn die Moleküle einer Substanz von den Molekülen einer anderen Substanz angezogen werden, spricht man von Benetzung, B. Leim und Holz, Öl und Metall (trotz des enormen Drucks bleibt das Öl in den Lagern zurück). Aber Wasser steigt in dünnen Röhren, Kapillaren genannt, auf und steigt umso höher, je dünner die Röhre ist. Es kann keine andere Erklärung geben als die Wirkung der Benetzung von Wasser und Glas. Die Benetzungskräfte zwischen Glas und Wasser sind größer als zwischen Wassermolekülen. Bei Quecksilber ist der Effekt umgekehrt: Die Benetzung von Quecksilber und Glas ist schwächer als die Kohäsionskräfte zwischen Quecksilberatomen. Galilei bemerkte, dass eine eingefettete Nadel auf Wasser schwimmen kann, obwohl dies dem Gesetz von Archimedes widerspricht. Wenn die Nadel schwimmt,

aber beachten Sie eine leichte Ablenkung der Wasseroberfläche, die sozusagen dazu neigt, sich zu begradigen. Die Kohäsionskräfte zwischen den Wassermolekülen reichen aus, um zu verhindern, dass die Nadel ins Wasser fällt. Die Oberflächenschicht schützt wie ein Film das Wasser Oberflächenspannung, die dazu neigt, der Form des Wassers die kleinste Oberfläche zu geben - kugelförmig. Aber die Nadel schwimmt nicht mehr auf der Alkoholoberfläche, denn wenn Alkohol zu Wasser hinzugefügt wird, nimmt die Oberflächenspannung ab und die Nadel sinkt. Seife reduziert auch die Oberflächenspannung, so dass heiße Seifenlauge, die in Ritzen und Ritzen eindringt, Schmutz, insbesondere Fett, besser entfernt, während sich reines Wasser einfach zu Tröpfchen zusammenrollen würde.

Plasma ist der vierte Aggregatzustand der Materie, ein Gas aus einer Ansammlung geladener Teilchen, die über große Entfernungen wechselwirken. In diesem Fall ist die Anzahl positiver und negativer Ladungen ungefähr gleich, so dass das Plasma elektrisch neutral ist. Von den vier Elementen entspricht Plasma dem Feuer. Um ein Gas in einen Plasmazustand zu überführen, ist es notwendig ionisieren Elektronen von Atomen abstreifen. Die Ionisierung kann durch Erhitzen, durch Einwirkung einer elektrischen Entladung oder durch harte Strahlung erfolgen. Materie im Universum befindet sich hauptsächlich in einem ionisierten Zustand. In Sternen wird die Ionisierung thermisch, in verdünnten Nebeln und interstellarem Gas durch ultraviolette Strahlung von Sternen verursacht. Auch unsere Sonne besteht aus Plasma, dessen Strahlung die oberen Schichten der Erdatmosphäre ionisiert, sog Ionosphäre, die Möglichkeit einer weitreichenden Funkkommunikation hängt von seinem Zustand ab. Unter irdischen Bedingungen ist Plasma selten - in Leuchtstofflampen oder im Lichtbogen. In Labor und Technik wird Plasma meist durch eine elektrische Entladung erzeugt. In der Natur geschieht dies durch Blitze. Bei der Ionisation durch eine Entladung entstehen Elektronenlawinen, ähnlich dem Ablauf einer Kettenreaktion. Um thermonukleare Energie zu erhalten, wird die Injektionsmethode verwendet: Auf sehr hohe Geschwindigkeiten beschleunigte Gasionen werden in Magnetfallen injiziert, ziehen Elektronen aus der Umgebung an und bilden ein Plasma. Es wird auch Druckionisation verwendet - Stoßwellen. Diese Ionisationsmethode findet sich in superdichten Sternen und möglicherweise im Erdkern.

Jede Kraft, die auf Ionen und Elektronen wirkt, verursacht einen elektrischen Strom. Wenn es nicht mit äußeren Feldern verbunden ist und nicht im Plasma eingeschlossen ist, ist es polarisiert. Plasma gehorcht den Gasgesetzen, aber wenn ein Magnetfeld angelegt wird, das die Bewegung geladener Teilchen reguliert, zeigt es Eigenschaften, die für ein Gas völlig ungewöhnlich sind. In einem starken Magnetfeld beginnen sich die Teilchen um die Kraftlinien zu drehen, und entlang des Magnetfelds bewegen sie sich frei. Man sagt, dass diese helikale Bewegung die Struktur der Feldlinien verschiebt und das Feld im Plasma „eingefroren“ wird. Ein verdünntes Plasma wird durch ein Teilchensystem beschrieben, während ein dichteres Plasma durch ein Flüssigkeitsmodell beschrieben wird.

Die hohe elektrische Leitfähigkeit von Plasma ist der Hauptunterschied zu Gas. Die Leitfähigkeit von kaltem Plasma auf der Sonnenoberfläche (0,8 10 -19 J) erreicht die Leitfähigkeit von Metallen, und bei thermonuklearer Temperatur (1,6 10 -15 J) leitet Wasserstoffplasma unter normalen Bedingungen den Strom 20-mal besser als Kupfer. Da Plasma in der Lage ist, Strom zu leiten, wird darauf oft das Modell einer leitenden Flüssigkeit angewendet. Es wird als kontinuierliches Medium betrachtet, obwohl die Kompressibilität es von einer gewöhnlichen Flüssigkeit unterscheidet, aber dieser Unterschied zeigt sich nur in Strömungen, deren Geschwindigkeit größer als die Schallgeschwindigkeit ist. Das Verhalten einer leitfähigen Flüssigkeit wird in einer sogenannten Wissenschaft untersucht Magnetische Hydrodynamik. Im Weltraum ist jedes Plasma ein idealer Leiter, und die Gesetze des gefrorenen Feldes sind weit verbreitet. Das Modell einer leitenden Flüssigkeit ermöglicht es, den Mechanismus des Plasmaeinschlusses durch ein Magnetfeld zu verstehen. So werden Plasmaströme von der Sonne ausgestoßen, die die Erdatmosphäre beeinflussen. Die Strömung selbst hat kein Magnetfeld, aber ein Fremdfeld kann nach dem Gefriergesetz nicht in sie eindringen. Plasma-Solarströme verdrängen externe interplanetare Magnetfelder aus der Nähe der Sonne. Dort, wo das Feld schwächer ist, entsteht ein magnetischer Hohlraum. Wenn sich diese korpuskulären Plasmaströme der Erde nähern, kollidieren sie mit dem Magnetfeld der Erde und werden gezwungen, sie nach demselben Gesetz zu umströmen. Es stellt sich eine Art Kaverne heraus, in der das Magnetfeld gesammelt wird und in die Plasmaströme nicht eindringen. Auf seiner Oberfläche sammeln sich geladene Teilchen an, die von Raketen und Satelliten entdeckt wurden - das ist der äußere Strahlungsgürtel der Erde. Diese Ideen wurden auch zur Lösung von Problemen des Plasmaeinschlusses durch ein Magnetfeld in speziellen Geräten - Tokamaks (von der Abkürzung der Wörter: toroidale Kammer, Magnet) verwendet. Mit vollständig ionisiertem Plasma, das in diesen und anderen Systemen enthalten ist, besteht die Hoffnung, eine kontrollierte thermonukleare Reaktion auf der Erde zu erhalten. Dies würde eine saubere und billige Energiequelle (Meerwasser) bereitstellen. Es wird auch daran gearbeitet, Plasma mittels fokussierter Laserstrahlung zu erhalten und zurückzuhalten.

Präsentation zum Thema "Alkohole" in der Chemie im Powerpoint-Format. Die Präsentation für Schüler enthält 12 Folien, die aus chemischer Sicht über Alkohole, ihre physikalischen Eigenschaften, Reaktionen mit Halogenwasserstoffen sprechen.

Fragmente aus der Präsentation

Aus der Geschichte

Wissen Sie, dass sogar im 4. Jh. BC e. Wussten die Leute, wie man Getränke mit Ethylalkohol herstellt? Wein wurde durch Gärung von Frucht- und Beerensäften gewonnen. Allerdings lernten sie viel später, wie man die berauschende Komponente daraus extrahiert. Im XI Jahrhundert. Alchemisten fingen Dämpfe einer flüchtigen Substanz auf, die beim Erhitzen von Wein freigesetzt wurde.

Physikalische Eigenschaften

• Niedere Alkohole sind gut wasserlösliche Flüssigkeiten, farblos, mit Geruch.
• Höhere Alkohole sind wasserunlösliche Feststoffe.

Merkmal physikalischer Eigenschaften: Aggregatzustand

• Methylalkohol (der erste Vertreter der homologen Reihe von Alkoholen) ist eine Flüssigkeit. Vielleicht hat es ein hohes Molekulargewicht? Nein. Viel weniger als Kohlendioxid. Was ist es dann?
• Es stellt sich heraus, dass es um die Wasserstoffbrückenbindungen geht, die sich zwischen Alkoholmolekülen bilden und die einzelnen Moleküle nicht wegfliegen lassen.

Merkmal der physikalischen Eigenschaften: Löslichkeit in Wasser

• Niedrige Alkohole sind wasserlöslich, höhere Alkohole sind unlöslich. Wieso den?
• Wasserstoffbrückenbindungen sind zu schwach, um ein Alkoholmolekül, das einen großen unlöslichen Anteil hat, zwischen Wassermolekülen zu halten.

Merkmal der physikalischen Eigenschaften: Kontraktion

• Warum verwenden sie beim Lösen von Rechenproblemen niemals Volumen, sondern nur Masse?
• Mischen Sie 500 ml Alkohol und 500 ml Wasser. Wir erhalten 930 ml Lösung. Die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Alkohol- und Wassermolekülen sind so groß, dass das Gesamtvolumen der Lösung abnimmt, ihre "Kompression" (vom lateinischen contraktio - Kompression).

Sind Alkohole Säuren?

• Alkohole reagieren mit Alkalimetallen. Dabei wird das Wasserstoffatom der Hydroxylgruppe durch ein Metall ersetzt. Es sieht aus wie Säure.
• Aber die sauren Eigenschaften von Alkoholen sind zu schwach, so schwach, dass Alkohole nicht auf Indikatoren einwirken.

Freundschaft mit der Verkehrspolizei.

• Alkoholiker sind Freunde der Verkehrspolizei? Aber wie!
• Wurden Sie schon einmal von einem Verkehrspolizisten angehalten? Hast du in einen Schlauch geatmet?
• Wenn Sie Pech hatten, fand die Alkoholoxidationsreaktion statt, bei der sich die Farbe änderte, und Sie mussten eine Geldstrafe zahlen.

Wir geben Wasser 1

Entzug von Wasser - Dehydration kann intramolekular sein, wenn die Temperatur mehr als 140 Grad beträgt. In diesem Fall wird ein Katalysator benötigt - konzentrierte Schwefelsäure.

Wir geben Wasser 2

Wenn die Temperatur verringert wird und der Katalysator unverändert bleibt, findet eine intermolekulare Dehydratisierung statt.

Reaktion mit Halogenwasserstoffen.

Diese Reaktion ist reversibel und erfordert einen Katalysator - konzentrierte Schwefelsäure.

Mit Alkohol befreundet sein oder nicht befreundet sein.

Die Frage ist interessant. Alkohol gehört zu Xenobiotika - Substanzen, die nicht im menschlichen Körper enthalten sind, aber seine Vitalaktivität beeinträchtigen. Alles hängt von der Dosis ab.

1. Alkohol ist ein Nährstoff, der den Körper mit Energie versorgt. Im Mittelalter erhielt der Körper etwa 25 % der Energie durch Alkoholkonsum.
2. Alkohol ist ein Medikament, das desinfizierend und antibakteriell wirkt.
3. Alkohol ist ein Gift, das natürliche biologische Prozesse stört, innere Organe und die Psyche zerstört und bei übermäßigem Konsum zum Tod führt.