Die Struktur der Moleküle organischer Verbindungen lässt Rückschlüsse auf die chemischen Eigenschaften von Stoffen und deren enge Verwandtschaft zu. Verbindungen anderer Klassen werden aus Stoffen einer Klasse durch aufeinanderfolgende Umwandlungen erhalten. Darüber hinaus können alle organischen Substanzen als Derivate der einfachsten Verbindungen - Kohlenwasserstoffe - dargestellt werden. Die genetische Verwandtschaft organischer Verbindungen lässt sich als Diagramm darstellen:

C 2 H 6 → C 2 H 5 Br → C 2 H 5 OH → CH 3 -SON → CH 3 COOH →

CH 3 COOS 3 H 7 ; usw.

Nach dem Schema müssen Gleichungen für die chemischen Umwandlungen einer Substanz in eine andere aufgestellt werden. Sie bestätigen die Verbindung aller organischen Verbindungen, die Komplikation der Stoffzusammensetzung, die Entwicklung der Natur von Substanzen von einfach zu komplex.

Die Zusammensetzung organischer Substanzen umfasst meistens eine kleine Anzahl chemischer Elemente: Wasserstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Chlor und andere Halogene. Der organische Stoff Methan kann aus zwei einfachen anorganischen Stoffen, Kohlenstoff und Wasserstoff, synthetisiert werden.

C + 2H 2 = CH 4 + Q

Dies ist ein Beispiel dafür, dass zwischen allen Naturstoffen – anorganischen und organischen – eine Einheit und genetische Verbindung besteht, die sich in der gegenseitigen Umwandlung von Stoffen manifestiert.

Teil 2. Vervollständigen Sie die praktische Aufgabe.

Die Aufgabe ist experimentell.

Beweisen Sie, dass Kartoffeln Stärke enthalten.

Zum Nachweis von Stärke in Kartoffeln sollte ein Tropfen Jodlösung auf eine Kartoffelscheibe gegeben werden. Die geschnittene Kartoffel wird blauviolett. Die Reaktion mit Jodlösung ist eine qualitative Reaktion für Stärke.

E T A L O N

zu Variante 25

Anzahl der Optionen(Pakete) von Aufgaben für Prüflinge:

Option Nummer 25 aus 25 Optionen

Auftragsabschlusszeit:

Option Nummer 25 45 Mindest.

Bedingungen für die Erledigung von Aufgaben

Arbeitsschutzanforderungen: Lehrer (Experte), der die Ausführung von Aufgaben überwacht(Sicherheitseinweisung beim Arbeiten mit Reagenzien)

Ausrüstung: Papier, Kugelschreiber, Laborgeräte

Literatur für Prüflinge Referenz, methodische und Tabellen

1. Machen Sie sich mit den Testaufgaben, bewerteten Fähigkeiten, Kenntnissen und Bewertungsindikatoren vertraut .

Option Nr. 25 von 25

Teil 1. Beantworten Sie die theoretischen Fragen:

1. Aluminium. Amphoteres Aluminium. Aluminiumoxide und -hydroxide.

2. Proteine ​​sind natürliche Polymere. Die Struktur und Struktur von Proteinen. Qualitative Reaktionen und Anwendung.

Teil 2. Vervollständigen Sie die praktische Aufgabe

3. Das Problem ist experimentell.

Wie man Sauerstoff im Labor experimentell gewinnt, seine Anwesenheit beweist.

Möglichkeit 25 von 25.

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Die Beziehung zwischen Substanzklassen wird durch genetische Ketten ausgedrückt

• Die genetische Reihe ist die Durchführung chemischer Umwandlungen, wodurch Stoffe einer anderen Klasse aus Stoffen einer Klasse gewonnen werden können.
• Um genetische Transformationen durchzuführen, müssen Sie wissen:
• Stoffklassen;
• Nomenklatur von Stoffen;
• Eigenschaften von Stoffen;
• Arten von Reaktionen;
• nominelle Reaktionen, zum Beispiel die Wurtz-Synthese:

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• Welche Reaktionen müssen durchgeführt werden, um aus einem Kohlenwasserstofftyp einen anderen zu erhalten?
• Die Pfeile im Diagramm zeigen Kohlenwasserstoffe an, die durch eine einzige Reaktion direkt ineinander überführt werden können.

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Führen Sie mehrere Transformationsketten durch

Bestimmen Sie die Art jeder Reaktion:

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Überprüfung

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Substanzen in Klassen einteilen:

C3H6; CH3COOH; CH3OH; C2H4; UNSD; CH4; C2H6; C2H5OH; NSON; C3H8; CH3COOC2H5; CH3SON; CH3COOCH3;

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Untersuchung

• Alkane: CH4; C2H6; С3Н8
• Alkene: C3H6; C2H4
• Alkohole: CH3OH; C2H5OH
• Aldehyde: HSON; CH3SON
• Carbonsäuren: CH3COOH; UNSD
• Ester: CH3COOC2H5; CH3COOCH3

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• Wie bekommt man aus Kohlenwasserstoffen:
• a) Alkohole b) Aldehyde c) Säuren?

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Reise des Kohlenstoffs

• C CaC2 C2H2 CH3CHO C2H5OH
• CH3COOHCH3COOCH2CH3

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• 2C + CaCaC2
• CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2
• C2H2 + H2O CH3CHO
• CH3CHO + H2C2H5OH
• CH3CHO + O2CH3COOH
• CH3COOH + CH3CH2OH CH3COOC2H5

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Für sauerstoffhaltige Verbindungen

Reaktionsgleichungen schreiben, Bedingungen für Ablauf und Art der Reaktion angeben.

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Gewinnung eines Esters aus einem Kohlenwasserstoff

C2H6 C2H5ClC2H5OH CH3CHO CH3COOH CH3COOCH2CH3

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Fazit: Wir haben heute im Unterricht - am Beispiel der genetischen Verbindung organischer Substanzen verschiedener homologer Reihen - die Einheit der materiellen Welt gesehen und mit Hilfe von Transformationen bewiesen.

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• Butan Buten-1 1,2-Dibrombutan Buten-1
• Penten-1-Pentan 2-Chlorpentan
• Penten-2 ​​CO2
• Transformationen durchführen.

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Abstrakt

Was ist Nano?�

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Videodemonstration.

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Was ist Nano?�

Neue Technologien bringen die Menschheit auf ihrem Weg zum Fortschritt voran.�

Ziele und Ziele dieser Arbeit sind die Erweiterung und Verbesserung des Wissens der Schüler über die Welt um sie herum, neue Errungenschaften und Entdeckungen. Bildung von Vergleichsfähigkeiten, Verallgemeinerung. Die Fähigkeit, die Hauptsache hervorzuheben, die Entwicklung kreativen Interesses, die Erziehung zur Unabhängigkeit bei der Materialsuche.

Der Beginn des 21. Jahrhunderts ist geprägt von Nanotechnologien, die Biologie, Chemie, Informatik und Physik verbinden.

In den letzten Jahren wurde das Tempo des wissenschaftlichen und technologischen Fortschritts abhängig von der Verwendung künstlich hergestellter Objekte in Nanometergröße. Die auf ihrer Grundlage geschaffenen Stoffe und Gegenstände mit einer Größe von 1–100 nm werden als Nanomaterialien bezeichnet, die Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung als Nanotechnologien. Mit bloßem Auge kann eine Person ein Objekt mit einem Durchmesser von etwa 10.000 Nanometern sehen.

Nanotechnologien im weitesten Sinne sind Forschung und Entwicklung auf atomarer, molekularer und makromolekularer Ebene auf einer Größenskala von einem bis zu hundert Nanometern; Schaffung und Verwendung künstlicher Strukturen, Geräte und Systeme, die aufgrund ihrer ultrakleinen Größe im Wesentlichen neue Eigenschaften und Funktionen haben; Manipulation von Materie auf der atomaren Skala von Entfernungen.

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Technologie bestimmt die Lebensqualität für jeden von uns und die Macht des Staates, in dem wir leben.

Die industrielle Revolution, die in der Textilindustrie begann, beflügelte die Entwicklung der Bahntechnik.

In der Zukunft wurde das Wachstum des Transports verschiedener Güter ohne neue Technologien in der Automobilindustrie unmöglich. Somit verursacht jede neue Technologie die Geburt und Entwicklung verwandter Technologien.

Die gegenwärtige Zeit, in der wir leben, wird als wissenschaftliche und technologische Revolution oder Information bezeichnet. Der Beginn der Informationsrevolution fiel mit der Entwicklung der Computertechnologie zusammen, ohne die das Leben der modernen Gesellschaft nicht mehr vorstellbar ist.

Die Entwicklung der Computertechnik war schon immer mit der Miniaturisierung elektronischer Schaltungselemente verbunden. Derzeit beträgt die Größe eines logischen Elements (Transistor) einer Computerschaltung etwa 10-7 m, und Wissenschaftler glauben, dass eine weitere Miniaturisierung von Computerelementen nur möglich ist, wenn spezielle Technologien entwickelt werden, die als "Nanotechnologien" bezeichnet werden.

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Übersetzt aus dem Griechischen bedeutet das Wort „nano“ Zwerg, Zwerg. Ein Nanometer (nm) ist ein Milliardstel Meter (10-9 m). Der Nanometer ist sehr klein. Ein Nanometer ist so oft kleiner als ein Meter, wie die Dicke eines Fingers kleiner ist als der Durchmesser der Erde. Die meisten Atome haben einen Durchmesser zwischen 0,1 und 0,2 nm, und DNA-Stränge sind etwa 2 nm dick. Der Durchmesser der roten Blutkörperchen beträgt 7000 nm und die Dicke eines menschlichen Haares 80.000 nm.

In der Abbildung sind von links nach rechts in der Reihenfolge zunehmender Größe eine Vielzahl von Objekten dargestellt - vom Atom bis zum Sonnensystem. Der Mensch hat bereits gelernt, von Objekten unterschiedlicher Größe zu profitieren. Wir können die Kerne von Atomen spalten und Atomenergie extrahieren. Durch chemische Reaktionen erhalten wir neue Moleküle und Substanzen mit einzigartigen Eigenschaften. Mit Hilfe von Spezialwerkzeugen hat eine Person gelernt, Objekte zu erstellen - von einem Stecknadelkopf bis zu riesigen Strukturen, die sogar aus dem Weltraum sichtbar sind.

Aber wenn Sie sich die Abbildung genau ansehen, können Sie sehen, dass es einen ziemlich großen Bereich (auf einer logarithmischen Skala) gibt, den Wissenschaftler seit langem nicht mehr betreten haben - zwischen hundert Nanometern und 0,1 nm. Nanotechnologien müssen mit Objekten in der Größenordnung von 0,1 nm bis 100 nm arbeiten. Und es gibt allen Grund zu der Annahme, dass es möglich ist, die Nanowelt für uns arbeiten zu lassen.

Nanotechnologien nutzen die neuesten Errungenschaften in Chemie, Physik und Biologie.

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Jüngste Studien haben gezeigt, dass im alten Ägypten Nanotechnologie verwendet wurde, um Haare schwarz zu färben. Dazu wurde eine Paste aus Ca(OH)2-Kalk, Bleioxid und Wasser verwendet. Bei der Färbung wurden Nanopartikel aus Bleisulfid (Bleiglanz) als Ergebnis der Wechselwirkung mit Schwefel, der Bestandteil von Keratin ist, erhalten, was eine gleichmäßige und stabile Färbung gewährleistete.

Das British Museum besitzt den „Lycurgus Cup“ (die Wände des Kelchs zeigen Szenen aus dem Leben dieses großen spartanischen Gesetzgebers), der von alten römischen Handwerkern hergestellt wurde – er enthält mikroskopisch kleine Gold- und Silberpartikel, die dem Glas hinzugefügt wurden. Unter verschiedenen Lichtverhältnissen ändert der Kelch seine Farbe – von dunkelrot zu hellgolden. Ähnliche Technologien wurden verwendet, um Buntglasfenster in mittelalterlichen europäischen Kathedralen herzustellen.

Derzeit haben Wissenschaftler bewiesen, dass die Größe dieser Partikel zwischen 50 und 100 nm liegt.

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1661 veröffentlichte der irische Chemiker Robert Boyle einen Artikel, in dem er die Aussage von Aristoteles kritisierte, dass alles auf der Erde aus vier Elementen besteht – Wasser, Erde, Feuer und Luft (die philosophische Grundlage der Grundlagen der damaligen Alchemie, Chemie und Physik). Boyle argumentierte, dass alles aus „Körperchen“ besteht – ultrakleinen Teilen, die in unterschiedlichen Kombinationen verschiedene Substanzen und Objekte bilden. Anschließend wurden die Ideen von Demokrit und Boyle von der wissenschaftlichen Gemeinschaft akzeptiert.

1704 machte Isaac Newton Vorschläge zum Studium des Mysteriums der Teilchen;

1959 stellte der amerikanische Physiker Richard Feynman fest: „Einstweilen sind wir gezwungen, die atomaren Strukturen zu nutzen, die uns die Natur bietet.“ „Aber im Prinzip könnte ein Physiker jede Substanz mit einer bestimmten chemischen Formel synthetisieren.“

1959 verwendete Norio Taniguchi erstmals den Begriff „Nanotechnologie“;

1980 verwendete Eric Drexler den Begriff.

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Richard Phillips Feyman (1918–1988), US-amerikanischer Physiker. Einer der Begründer der Quantenelektrodynamik, Nobelpreisträger für Physik 1965.

Feynmans berühmter Vortrag mit dem Titel „There’s still a lot of room there down“ gilt heute als Ausgangspunkt im Kampf um die Eroberung der Nanowelt. Es wurde erstmals 1959 am Caltech gelesen. Das Wort „unten“ im Titel des Vortrags bedeutete „in einer sehr kleinen Welt“.

Die Nanotechnologie entstand als eigenständiges Wissenschaftsgebiet und entwickelte sich nach einer detaillierten Analyse des amerikanischen Wissenschaftlers Eric Drexler Anfang der 1980er Jahre und der Veröffentlichung seines Buches Machines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology zu einem langfristigen technischen Projekt.

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Die ersten Geräte, die es ermöglichten, Nanoobjekte zu beobachten und zu bewegen, waren Rastersondenmikroskope – ein Rasterkraftmikroskop und ein nach ähnlichem Prinzip arbeitendes Rastertunnelmikroskop. Die Rasterkraftmikroskopie (AFM) wurde von Gerd Binnig und Heinrich Rohrer entwickelt, die für diese Studien 1986 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurden.

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Das AFM basiert auf einer Sonde, die normalerweise aus Silizium besteht und eine dünne Plattenkonsole darstellt (es wird Cantilever genannt, vom englischen Wort "cantilever" - Konsole, Balken). Am Ende des Auslegers befindet sich eine sehr scharfe Spitze, die in einer Gruppe von einem oder mehreren Atomen endet. Das Hauptmaterial ist Silizium und Siliziumnitrid.

Während sich die Mikrosonde entlang der Probenoberfläche bewegt, hebt und senkt sich die Spitze des Dorns und zeichnet das Mikrorelief der Oberfläche nach, so wie eine Grammophonnadel über eine Schallplatte gleitet. Am herausragenden Ende des Auslegers befindet sich eine Spiegelplattform, auf die der Laserstrahl fällt und von der der Laserstrahl reflektiert wird. Wenn die Spitze auf Oberflächenunregelmäßigkeiten absteigt und aufsteigt, wird der reflektierte Strahl abgelenkt, und diese Ablenkung wird von einem Fotodetektor aufgezeichnet, und die Kraft, mit der die Spitze von nahe gelegenen Atomen angezogen wird, wird von einem piezoelektrischen Sensor aufgezeichnet.

Die Daten des Fotodetektors und des piezoelektrischen Sensors werden im Rückkopplungssystem verwendet. Dadurch ist es möglich, in Echtzeit ein dreidimensionales Relief der Probenoberfläche aufzubauen.

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Eine andere Gruppe von Rastersondenmikroskopen nutzt den sogenannten quantenmechanischen „Tunneleffekt“ zum Aufbau der Oberflächentopographie. Die Essenz des Tunneleffekts besteht darin, dass der elektrische Strom zwischen einer scharfen Metallnadel und einer Oberfläche in einem Abstand von etwa 1 nm von diesem Abstand abhängt - je kleiner der Abstand, desto größer der Strom. Wenn zwischen der Nadel und der Oberfläche eine Spannung von 10 V angelegt wird, kann dieser "Tunnelstrom" 10 pA bis 10 nA betragen. Indem dieser Strom gemessen und konstant gehalten wird, kann auch der Abstand zwischen der Nadel und der Oberfläche konstant gehalten werden. Dadurch können Sie ein dreidimensionales Oberflächenprofil erstellen. Im Gegensatz zu einem Rasterkraftmikroskop kann ein Rastertunnelmikroskop nur die Oberflächen von Metallen oder Halbleitern untersuchen.

Ein Rastertunnelmikroskop kann verwendet werden, um jedes Atom zu einem vom Bediener gewählten Punkt zu bewegen. So ist es möglich, Atome zu manipulieren und Nanostrukturen zu erzeugen, d.h. Strukturen auf der Oberfläche mit Abmessungen in der Größenordnung eines Nanometers. Dass dies möglich ist, zeigten IBM-Mitarbeiter bereits 1990, indem sie auf einer Nickelplatte aus 35 Xenon-Atomen den Namen ihres Unternehmens anbrachten.

Das Kegeldifferenzial ziert die Hauptseite der Website des Instituts für Molekulare Fertigung. Zusammengestellt von E. Drexler aus Wasserstoff-, Kohlenstoff-, Silizium-, Stickstoff-, Phosphor-, Wasserstoff- und Schwefelatomen mit einer Gesamtzahl von 8298. Computerberechnungen zeigen, dass seine Existenz und Funktionsweise den Gesetzen der Physik nicht widerspricht.

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Klasse von Lyzeumsstudenten in der Nanotechnologieklasse der Russischen Staatlichen Pädagogischen Universität, benannt nach A.I. Herzen.

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Nanostrukturen können nicht nur aus einzelnen Atomen oder einzelnen Molekülen zusammengesetzt werden, sondern aus molekularen Blöcken. Solche Blöcke oder Elemente zur Erzeugung von Nanostrukturen sind Graphen, Kohlenstoffnanoröhren und Fullerene.

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1985 Richard Smalley, Robert Curl und Harold Kroto entdecken Fullerene und können erstmals ein 1-nm-Objekt messen.

Fullerene sind Moleküle, die aus 60 kugelförmig angeordneten Atomen bestehen. 1996 wurde eine Gruppe von Wissenschaftlern mit dem Nobelpreis ausgezeichnet.

Videodemonstration.

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Aluminium mit einem kleinen Zusatz (nicht mehr als 1%) Fulleren erhält die Härte von Stahl.

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Graphen ist eine einzelne flache Schicht aus Kohlenstoffatomen, die miteinander verbunden sind, um ein Gitter zu bilden, von dem jede Zelle einer Wabe ähnelt. Der Abstand zwischen den nächsten Kohlenstoffatomen in Graphen beträgt etwa 0,14 nm.

Die leichten Kugeln sind Kohlenstoffatome, und die Stäbchen zwischen ihnen sind die Bindungen, die die Atome in der Graphenschicht halten.

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Graphit, aus dem gewöhnliche Bleistiftminen bestehen, ist ein Stapel von Graphenblättern. Die Graphene in Graphit sind sehr schlecht gebunden und können relativ zueinander gleiten. Wenn Sie also Graphit über Papier ziehen, wird die damit in Kontakt stehende Graphenfolie vom Graphit getrennt und verbleibt auf dem Papier. Dies erklärt, warum Graphit geschrieben werden kann.

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Dendrimere sind einer der Wege in die Nanowelt in Richtung „bottom-up“.

Baumartige Polymere sind Nanostrukturen mit einer Größe von 1 bis 10 nm, die durch die Kombination von Molekülen mit einer verzweigten Struktur gebildet werden. Die Synthese von Dendrimeren ist eine der Nanotechnologien, die eng mit der Chemie der Polymere verwandt ist. Wie alle Polymere bestehen Dendrimere aus Monomeren, und die Moleküle dieser Monomere haben eine verzweigte Struktur.

Innerhalb des Dendrimers können sich Hohlräume bilden, die mit der Substanz gefüllt sind, in deren Gegenwart die Dendrimere gebildet wurden. Wenn ein Dendrimer in einer Lösung synthetisiert wird, die einen Wirkstoff enthält, dann wird dieses Dendrimer mit diesem Wirkstoff zu einer Nanokapsel. Darüber hinaus können die Hohlräume innerhalb des Dendrimers radioaktiv markierte Substanzen enthalten, die zur Diagnose verschiedener Krankheiten verwendet werden.

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In 13 % der Fälle sterben Menschen an Krebs. Diese Krankheit tötet jedes Jahr weltweit etwa 8 Millionen Menschen. Viele Krebsarten gelten noch immer als unheilbar. Wissenschaftliche Studien zeigen, dass der Einsatz von Nanotechnologie ein wirksames Instrument im Kampf gegen diese Krankheit sein kann. Dendrimere - Kapseln mit Gift für Krebszellen

Krebszellen brauchen viel Folsäure, um sich zu teilen und zu wachsen. Daher haften Folsäuremoleküle sehr gut an der Oberfläche von Krebszellen, und wenn die äußere Hülle von Dendrimeren Folsäuremoleküle enthält, dann haften solche Dendrimere selektiv nur an Krebszellen. Mit Hilfe solcher Dendrimere lassen sich Krebszellen sichtbar machen, wenn an der Hülle der Dendrimere andere Moleküle angebracht werden, die beispielsweise unter ultraviolettem Licht leuchten. Indem man an der äußeren Hülle des Dendrimers ein Medikament anbringt, das Krebszellen abtötet, kann man sie nicht nur erkennen, sondern auch töten.

Wissenschaftlern zufolge lassen sich mit Hilfe der Nanotechnologie mikroskopisch kleine Sensoren in menschliche Blutzellen einbetten, die vor ersten Anzeichen der Entwicklung der Krankheit warnen.

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Quantenpunkte sind bereits ein praktisches Werkzeug für Biologen, um verschiedene Strukturen in lebenden Zellen zu sehen. Verschiedene Zellstrukturen sind gleichermaßen transparent und ungefärbt. Betrachtet man die Zelle also durch ein Mikroskop, so ist nur noch der Rand zu sehen. Um eine bestimmte Zellstruktur sichtbar zu machen, wurden Quantenpunkte unterschiedlicher Größe geschaffen, die an bestimmten intrazellulären Strukturen haften können.

Moleküle wurden an das kleinste, leuchtend grüne Licht geklebt, das in der Lage ist, an Mikrotubuli zu haften, die das innere Skelett der Zelle bilden. Quantenpunkte mittlerer Größe können an den Membranen des Golgi-Apparats haften, während die größten am Zellkern haften können. Die Zelle wird in eine Lösung getaucht, die all diese Quantenpunkte enthält, und eine Weile darin belassen, sie dringen ein und haften, wo sie können. Danach wird die Zelle in einer Lösung ohne Quantenpunkte und unter einem Mikroskop gespült. Zellstrukturen wurden deutlich sichtbar.

Rot ist der Kern; grün - Mikrotubuli; gelb - Golgi-Apparat.

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Titandioxid, TiO2, ist die häufigste Titanverbindung auf der Erde. Sein Pulver hat eine strahlend weiße Farbe und wird daher als Farbstoff bei der Herstellung von Farben, Papier, Zahnpasten und Kunststoffen verwendet. Der Grund ist ein sehr hoher Brechungsindex (n=2,7).

Titanoxid TiO2 hat eine sehr starke katalytische Aktivität - es beschleunigt den Ablauf chemischer Reaktionen. In Gegenwart von UV-Strahlung spaltet es Wassermoleküle in freie Radikale - Hydroxylgruppen OH- und Superoxidanionen O2- von so hoher Aktivität, dass organische Verbindungen in Kohlendioxid und Wasser zerfallen.

Die katalytische Aktivität nimmt mit abnehmender Partikelgröße zu und wird daher zur Reinigung von Wasser, Luft und verschiedenen Oberflächen von organischen Verbindungen verwendet, die in der Regel für den Menschen schädlich sind.

Photokatalysatoren können in die Zusammensetzung von Straßenbeton aufgenommen werden, was die Ökologie rund um Straßen verbessern wird. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, Pulver aus diesen Nanopartikeln dem Autokraftstoff zuzusetzen, was auch den Gehalt an schädlichen Verunreinigungen in Abgasen verringern soll.

Ein auf Glas abgeschiedener Film aus Titandioxid-Nanopartikeln ist transparent und für das Auge unsichtbar. Ein solches Glas ist jedoch unter der Einwirkung von Sonnenlicht in der Lage, sich selbst von organischen Verunreinigungen zu reinigen, wobei jeglicher organische Schmutz in Kohlendioxid und Wasser umgewandelt wird. Mit Titanoxid-Nanopartikeln behandeltes Glas ist frei von Fettflecken und wird daher gut von Wasser benetzt. Dadurch beschlägt dieses Glas weniger, da sich Wassertropfen sofort auf der Glasoberfläche verteilen und einen dünnen transparenten Film bilden.

Titandioxid funktioniert nicht mehr in Innenräumen, weil. Bei künstlichem Licht gibt es praktisch keine ultraviolette Strahlung. Wissenschaftler glauben jedoch, dass es durch eine geringfügige Änderung seiner Struktur möglich sein wird, es für den sichtbaren Teil des Sonnenspektrums empfindlich zu machen. Basierend auf solchen Nanopartikeln kann beispielsweise eine Beschichtung für Toilettenräume hergestellt werden, wodurch der Gehalt an Bakterien und anderen organischen Stoffen auf den Oberflächen von Toiletten um ein Vielfaches reduziert werden kann.

Aufgrund seiner Fähigkeit, ultraviolette Strahlung zu absorbieren, wird Titandioxid bereits zur Herstellung von Sonnenschutzmitteln, wie zum Beispiel Cremes, verwendet. Cremehersteller begannen, es in Form von Nanopartikeln zu verwenden, die so klein sind, dass sie für eine fast absolute Transparenz von Sonnenschutzmitteln sorgen.

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Selbstreinigendes Nanogras und der „Lotus-Effekt“

Die Nanotechnologie ermöglicht es, eine Oberfläche ähnlich einer Massage-Mikrobürste zu erzeugen. Eine solche Oberfläche wird als Nanogras bezeichnet und besteht aus einer Reihe paralleler Nanodrähte (Nanostäbchen) gleicher Länge, die sich in gleichem Abstand voneinander befinden.

Ein Wassertropfen, der auf ein Nanogras fällt, kann nicht zwischen das Nanogras eindringen, da dies durch die hohe Oberflächenspannung der Flüssigkeit verhindert wird.

Um die Benetzbarkeit eines Nanograses noch geringer zu machen, wird seine Oberfläche mit einer dünnen Schicht eines hydrophoben Polymers überzogen. Und dann bleiben nicht nur Wasser, sondern auch irgendwelche Partikel niemals am Nanogras haften, denn. nur an wenigen Stellen berühren. Daher fallen die Schmutzpartikel, die sich auf der mit Nanozotten bedeckten Oberfläche befinden, entweder von selbst ab oder werden von rollenden Wassertropfen weggetragen.

Die Selbstreinigung einer flauschigen Oberfläche von Schmutzpartikeln wird als „Lotuseffekt“ bezeichnet, weil. Lotusblumen und -blätter sind rein, selbst wenn das Wasser schlammig und schmutzig ist. Dies liegt daran, dass die Blätter und Blüten nicht mit Wasser benetzt werden, sodass Wassertropfen wie Quecksilberkugeln von ihnen abperlen, keine Spuren hinterlassen und den gesamten Schmutz wegspülen. Selbst Leim- und Honigtropfen bleiben nicht auf der Oberfläche von Lotusblättern.

Es stellte sich heraus, dass die gesamte Oberfläche der Lotusblätter dicht mit etwa 10 Mikrometer hohen Mikronoppen bedeckt ist, und die Pickel selbst wiederum mit noch kleineren Mikrovilli bedeckt sind. Studien haben gezeigt, dass all diese Mikropickel und Zotten aus Wachs bestehen, das bekanntermaßen hydrophobe Eigenschaften hat, wodurch die Oberfläche von Lotusblättern wie Nanogras aussieht. Es ist die pickelige Struktur der Oberfläche von Lotusblättern, die deren Benetzbarkeit deutlich reduziert. Im Vergleich dazu die relativ glatte Oberfläche eines Magnolienblattes, das nicht über die Fähigkeit zur Selbstreinigung verfügt.

So ermöglichen Nanotechnologien selbstreinigende Beschichtungen und Materialien, die auch wasserabweisende Eigenschaften haben. Materialien aus solchen Stoffen bleiben immer sauber. Es werden bereits selbstreinigende Windschutzscheiben hergestellt, deren äußere Oberfläche mit Nanozotten bedeckt ist. Auf solchem ​​Glas haben die "Wischer" nichts zu tun. Es gibt ständig saubere Felgen für Autoräder im Angebot, die sich durch den „Lotus-Effekt“ selbstreinigen, und jetzt können Sie die Außenseite des Hauses mit Farbe streichen, an der kein Schmutz haftet.

Aus Polyester, das mit vielen winzigen Silikonfasern überzogen ist, gelang es Schweizer Wissenschaftlern, ein wasserdichtes Material herzustellen.

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Als Nanodrähte werden Drähte mit einem Durchmesser in der Größenordnung eines Nanometers bezeichnet, die aus Metall, Halbleiter oder Dielektrikum bestehen. Die Länge von Nanodrähten kann ihren Durchmesser oft um den Faktor 1000 oder mehr überschreiten. Daher werden Nanodrähte oft als eindimensionale Strukturen bezeichnet, und ihr extrem kleiner Durchmesser (ungefähr 100 Atomgrößen) ermöglicht es, verschiedene quantenmechanische Effekte zu manifestieren. Nanodrähte kommen in der Natur nicht vor.

Die einzigartigen elektrischen und mechanischen Eigenschaften von Nanodrähten schaffen Voraussetzungen für ihre Verwendung in zukünftigen nanoelektronischen und nanoelektromechanischen Geräten sowie als Elemente neuer Verbundmaterialien und Biosensoren.

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Im Gegensatz zu Transistoren ist die Miniaturisierung von Batterien sehr langsam. Die Größe von galvanischen Batterien, reduziert auf eine Leistungseinheit, hat sich in den letzten 50 Jahren nur um das 15-fache verringert, und die Größe des Transistors hat sich in der gleichen Zeit um mehr als das 1000-fache verringert und beträgt jetzt etwa 100 nm. Es ist bekannt, dass die Größe einer autarken elektronischen Schaltung häufig nicht von ihrer elektronischen Füllung, sondern von der Größe der Stromquelle bestimmt wird. Gleichzeitig gilt: Je intelligenter die Elektronik des Geräts ist, desto größer ist der benötigte Akku. Daher ist es für eine weitere Miniaturisierung elektronischer Geräte notwendig, neue Arten von Batterien zu entwickeln. Auch hier hilft die Nanotechnologie.

Toshiba schuf 2005 einen Prototyp einer wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterie, deren negative Elektrode mit Lithiumtitanat-Nanokristallen beschichtet war, wodurch sich die Elektrodenfläche um das Zehnfache vergrößerte. Der neue Akku ist in der Lage, 80 % seiner Kapazität in nur einer Minute Ladezeit zu erreichen, während herkömmliche Lithium-Ionen-Akkus mit einer Rate von 2-3 % pro Minute aufgeladen werden und eine Stunde zum vollständigen Aufladen benötigen.

Neben einer hohen Wiederaufladerate haben Batterien mit Nanopartikelelektroden eine verlängerte Lebensdauer: Nach 1000 Lade- / Entladezyklen geht nur 1 % ihrer Kapazität verloren, und die Gesamtlebensdauer neuer Batterien beträgt mehr als 5.000 Zyklen. Und dennoch können diese Batterien bei Temperaturen von bis zu -40 ° C betrieben werden, wobei sie nur 20 % der Ladung verlieren, verglichen mit 100 % bei typischen modernen Batterien bereits bei -25 ° C.

Seit 2007 sind Batterien mit leitfähigen Nanopartikel-Elektroden auf dem Markt, die in Elektrofahrzeuge eingebaut werden können. Diese Lithium-Ionen-Batterien können bis zu 35 kWh Energie speichern und in nur 10 Minuten auf die maximale Kapazität aufgeladen werden. Jetzt beträgt die Reichweite eines Elektroautos mit solchen Batterien 200 km, aber das nächste Modell dieser Batterien wurde bereits entwickelt, wodurch die Laufleistung eines Elektroautos auf 400 km erhöht werden kann, was fast mit der maximalen Laufleistung von Benzin vergleichbar ist Autos (von Tanken zu Tanken).

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Damit ein Stoff mit einem anderen eine chemische Reaktion eingeht, sind bestimmte Bedingungen notwendig, und sehr oft ist es nicht möglich, solche Bedingungen zu schaffen. Daher existiert eine Vielzahl chemischer Reaktionen nur auf dem Papier. Für ihre Umsetzung werden Katalysatoren benötigt - Substanzen, die zur Reaktion beitragen, aber nicht daran teilnehmen.

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die innere Oberfläche von Kohlenstoffnanoröhren auch eine große katalytische Aktivität aufweist. Sie glauben, dass, wenn eine „Graphit“-Platte aus Kohlenstoffatomen zu einer Röhre gerollt wird, die Konzentration von Elektronen auf ihrer inneren Oberfläche geringer wird. Dies erklärt die Fähigkeit der inneren Oberfläche von Nanoröhren, beispielsweise die Bindung zwischen Sauerstoff- und Kohlenstoffatomen in einem CO-Molekül zu schwächen und zu einem Katalysator für die Oxidation von CO zu CO2 zu werden.

Um die katalytische Fähigkeit von Kohlenstoffnanoröhren und Übergangsmetallen zu kombinieren, wurden Nanopartikel von ihnen in Nanoröhren eingeführt (Es stellte sich heraus, dass dieser Nanokomplex von Katalysatoren in der Lage ist, die Reaktion zu starten, von der nur geträumt wurde - die direkte Synthese von Ethylalkohol aus Synthesegas ( ein Gemisch aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff), das aus Erdgas, Kohle und sogar Biomasse gewonnen wird.

Tatsächlich hat die Menschheit schon immer versucht, mit der Nanotechnologie zu experimentieren, ohne es überhaupt zu wissen. Sie und ich haben zu Beginn unserer Bekanntschaft davon erfahren, das Konzept der Nanotechnologie gehört, die Geschichte und Namen von Wissenschaftlern kennengelernt, die einen solchen qualitativen Sprung in der Entwicklung von Technologien ermöglicht haben, die Technologien selbst kennengelernt und sogar die Geschichte der Entdeckung der Fullerene vom Entdecker, Nobelpreisträger Richard Smalley.

Technologie bestimmt die Lebensqualität für jeden von uns und die Macht des Staates, in dem wir leben.

Die weitere Entwicklung dieser Richtung hängt von Ihnen ab.

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74. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

75. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

76. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

77. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

78. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

79. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

80. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

81. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

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83. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

84. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

85. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

86. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

87. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

88. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

89. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

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91. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

92. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

93. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

94. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

95. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

96. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

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99. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

100. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

101. Schreiben Sie Gleichungen und benennen Sie die Reaktionsprodukte nach dem Schema:

Modul 2. Heterozyklische und natürliche Verbindungen

Fünfgliedrige heterocyclische Verbindungen

1. Schreiben Sie die Schemata und benennen Sie die Reaktionsprodukte von Aziridin mit den folgenden Reagenzien: a) H 2 O (t); b) NH3 (t); c) HC1 (t).

2. Geben Sie das Reaktionsschema für die Extraktion von Oxiran an. Schreiben Sie die Reaktionsgleichungen auf und benennen Sie die Reaktionsprodukte von Oxiran: a) mit H 2 O, H + ; b) mit C 2 H 5 OH, H +; c) mit CH3NH2.

3. Geben Sie Schemata für gegenseitige Umwandlungen fünfgliedriger Heterocyclen mit einem Heteroatom an (Yur'ev-Reaktionszyklus).

4. Was ist Acidophobie? Welche heterocyclischen Verbindungen sind acidophob? Schreiben Sie Reaktionsschemata für die Sulfonierung von Pyrrol, Thiophen und Indol. Benennen Sie die Produkte.

5. Geben Sie Schemata an und benennen Sie die Produkte der Reaktionen der Halogenierung und Nitrierung von Pyrrol und Thiophen.

6. Geben Sie Schemata an und benennen Sie die Endprodukte der Oxidations- und Reduktionsreaktionen von Furanen und Pyrrol.

7. Geben Sie das Reaktionsschema für die Extraktion von Indol aus N-Formyl-o-toluidin an. Schreiben Sie die Gleichungen für die Reaktionen der Nitrierung und Sulfonierung von Indol auf. Benennen Sie die Produkte.

8. Geben Sie das Reaktionsschema für die Extraktion von 2-Methylindol aus Phenylhydrazin nach der Fischer-Methode an. Schreiben Sie Reaktionsgleichungen auf und benennen Sie die Reaktionsprodukte von 2-Methyl-indol: a) mit KOH; b) mit CH 3 I.

9. Nennen und benennen Sie die tautomeren Formen von Indoxyl. Schreiben Sie ein Schema zur Extraktion von Indigoblau aus Indoxyl.

10. Geben Sie Schemata an und benennen Sie die Produkte der Reduktions- und Oxidationsreaktionen von Indigoblau.

11. Schreiben Sie die Schemata und benennen Sie die Reaktionsprodukte von 2-Aminothiazol: a) mit HC1; a) mit (CH 3 CO) 2 O; c) mit CH 3 I.

12. Welche Art von Tautomerie ist charakteristisch für Azole, woran liegt sie? Geben Sie die tautomeren Formen von Pyrazol und Imidazol an.

13. Geben Sie ein Schema für die Synthese von Imidazol aus Glyoxal an. Bestätigen Sie die amphotere Natur von Imidazol mit den entsprechenden Reaktionsschemata. Nennen Sie die Reaktionsprodukte.

14. Geben Sie Reaktionsschemata an, die die amphotere Natur von Pyrazol, Benzimidazol, Nikotinsäure (3-Pyridincarbonsäure) und Anthranilsäure (2-Aminobenzoesäure) bestätigen.

15. Schreiben Sie ein Schema zur Synthese von 3-Methylpyrazolon-5 aus Acetessigester und Hydrazin. Nennen und nennen Sie drei tautomere Formen von Pyrazolon-5.

16. Schreiben Sie ein Schema zur Synthese von Antipyrin aus Acetessigester. Geben Sie ein Diagramm an und nennen Sie das Produkt einer qualitativen Reaktion auf Antipyrin.

17. Schreiben Sie ein Schema zur Synthese von Amidopyrin aus Antipyrin. Geben Sie eine qualitative Reaktion auf Amidopyrin an.

Sechsgliedrige heterocyclische Verbindungen

18. Schreiben Sie die Schemata und benennen Sie die Reaktionsprodukte, die die grundlegenden Eigenschaften von Pyridin und die amphoteren Eigenschaften von Imidazol bestätigen.

19. Zeichnen und benennen Sie die tautomeren Formen von 2-Hydroxypyridin. Schreiben Sie Gleichungen auf und benennen Sie die Reaktionsprodukte von 2-Hydroxypyridin: a) mit PCl 5 ; b) mit CH 3 I.

20. Zeichnen und benennen Sie die tautomeren Formen von 2-Aminopyridin. Schreiben Sie eine Reaktionsgleichung und benennen Sie die Reaktionsprodukte von 2-Aminopyridin und 3-Aminopyridin mit Salzsäure.

21. Geben Sie Schemata an und benennen Sie die Reaktionsprodukte, die das Vorhandensein einer primären aromatischen Aminogruppe in b-Aminopyridin bestätigen.

22. Geben Sie ein Schema zur Synthese von Chinolin nach der Skraup-Methode an. Benennen Sie die Zwischenverbindungen.

23. Geben Sie das Schema für die Synthese von 7-Methylchinolin nach der Skraup-Methode an. Nennen Sie alle Zwischenverbindungen.

24. Geben Sie das Schema für die Synthese von 8-Hydroxychinolin nach der Skraup-Methode an. Benennen Sie die Zwischenverbindungen. Chemische Reaktionen bestätigen die amphotere Natur des Endprodukts.

25. Geben Sie Schemata an und benennen Sie die Produkte der Reaktionen der Sulfonierung, Nitrierung und Oxidation von Chinolin.

26. Schreiben Sie Schemata und benennen Sie die Reaktionsprodukte von Chinolin: a) mit CH 3 I; b) mit KOH; c) mit K. HNO 3, K. H 2 SO 4; d) mit HC1.

27. Geben Sie Schemata an und benennen Sie die Produkte der Nitrierungsreaktionen von Indol, Pyridin und Chinolin.

28. Geben Sie Schemata an und benennen Sie die Reaktionsprodukte von Isochinolin: a) mit CH 3 I; b) mit NaNH 2, NH 3; c) mit Br 2, FeBr 3.

29. Geben Sie das Schema für die Synthese von Acridin aus N-Phenylanthranilsäure nach der Rubtsov-Magidson-Grigorovsky-Methode an.

30. Geben Sie das Reaktionsschema für die Extraktion von 9-Aminoacridin aus Acridin an. Schreiben Sie Gleichungen auf und benennen Sie die Produkte der Wechselwirkung von 9-Aminoacridin a) mit HCl; b) s(CH 3 CO) 2 O.

31. Geben Sie die Reaktionsschemata der Oxidation und Reduktion von Chinolin, Isochinolin und Acridin an. Nennen Sie die Endprodukte.

32. Schreiben Sie Gleichungen auf und benennen Sie die Reaktionsprodukte von g-Pyron mit konz. Salzsäure. Geben Sie die Formeln der Naturstoffe an, deren Struktur die Zyklen g-Pyron und a-Pyron enthält.

33. Schreiben Sie die Schemata und benennen Sie die Reaktionsprodukte von Pyridin: a) mit HCl; b) mit NaNH 2, NH 3; c) mit CON.

34. Schreiben Sie die Schemata auf und benennen Sie die Reaktionsprodukte von 4-Aminopyrimidin: a) mit richtigem. NSV; b) mit NaNH 2, NH 3; c) mit Br 2) FeBr 3 .

35. Geben Sie ein Schema zur Synthese von Barbitursäure aus Malonsäureester und Harnstoff an. Was verursacht die saure Natur von Barbitursäure? Untermauern Sie Ihre Antwort mit Diagrammen der entsprechenden Reaktionen.

36. Geben Sie ein Schema tautomerer Umwandlungen an und nennen Sie die tautomeren Formen der Barbitursäure. Schreiben Sie die Reaktionsgleichung für die Reaktion von Barbitursäure mit einer wässrigen Alkalilösung auf.

37. Geben Sie das Reaktionsschema für die Extraktion von 5,5-Diethylbarbitursäure aus Malonsäureester an. Schreiben Sie Gleichungen auf und benennen Sie das Produkt der Wechselwirkung der genannten Säure mit einem Alkali (wässrige Lösung).

38. Geben Sie Schemata an, geben Sie die Art der Tautomerie an und nennen Sie die Namen der tautomeren Formen von Nukleinbasen der Pyrimidingruppe.

39. Schreiben Sie ein Diagramm der Wechselwirkung von Harnsäure mit Alkali. Warum ist Harnsäure zweibasig und nicht dreibasig?

40. Geben Sie die Gleichungen einer qualitativen Reaktion auf Harnsäure an. Nennen Sie die Zwischen- und Endprodukte.

41. Schreiben Sie ein Diagramm des tautomeren Gleichgewichts und nennen Sie die tautomeren Formen von Xanthin. Geben Sie Gleichungen an und nennen Sie die Reaktionsprodukte, die den amphoteren Charakter von Xanthin bestätigen.

42. Geben Sie Schemata an, geben Sie die Art der Tautomerie an und nennen Sie tautomere Formen von Nukleinbasen der Puringruppe.

43. Welche der folgenden Verbindungen ist durch Lactam-Lactim-Tautomerie gekennzeichnet: a) Hypoxanthin; b) Koffein; c) Harnsäure? Geben Sie Schemata entsprechender tautomerer Transformationen an.

Natürliche Verbindungen

44. Schreiben Sie die Diagramme und benennen Sie die Reaktionsprodukte von Menthol: a) mit HCl; b) mit Na; c) mit Isovaleriansäure (3-Methylbutansäure) in Gegenwart von K. H 2 SO. Benennen Sie Menthol gemäß der IUPAC-Nomenklatur.

45. Geben Sie Reaktionsschemata zur Gewinnung von Campher aus a-Pinen an. Schreiben Sie die Reaktionsgleichungen auf, die das Vorhandensein einer Carbonylgruppe in der Struktur von Kampfer bestätigen. Benennen Sie die Produkte.

46. ​​​​Geben Sie Diagramme an und benennen Sie die Gyroprodukte der Kampferwechselwirkung: a) mit Br 2 ; b) mit NH 2 OH; c) mit H 2 , Ni.

47. Geben Sie das Reaktionsschema für die Extraktion von Campher aus Bornylacetat an. Schreiben Sie eine Reaktionsgleichung, die das Vorhandensein einer Carbonylgruppe in der Struktur von Kampfer bestätigt.

48. Welche Verbindungen werden Epimere genannt? Erklären Sie am Beispiel von D-Glucose das Phänomen der Epimerisierung. Geben Sie die Projektionsformel von Hexose, epimerer D-Glucose an.

49. Welches Phänomen nennt man Mutarotation? Geben Sie das Schema der tautomeren Cyclokettenumwandlungen von b-D-Glucopyranose in wässriger Lösung an. Nennen Sie alle Formen von Monosacchariden.

50. Geben Sie das Schema der tautomeren Cyclokettenumwandlung von D-Galactose in wässriger Lösung an. Nennen Sie alle Formen von Monosacchariden.

51. Geben Sie das Schema der tautomeren Cyclokettenumwandlung von D-Mannose in wässriger Lösung an. Nennen Sie alle Formen von Monosacchariden.

52. Geben Sie das Schema der tautomeren Cyclokettenumwandlung von a-D-Fructofuranose (wässrige Lösung) an. Nennen Sie alle Formen von Monosacchariden.

53. Schreiben Sie die Schemata aufeinanderfolgender Reaktionen zur Bildung von Fructose-Ozon. Bilden andere Monosen dasselbe Ozon?

54. Geben Sie die Reaktionsschemata an, die das Vorhandensein im Glucosemolekül belegen: a) fünf Hydroxylgruppen; b) Napiacetal-Hydroxyl; c) Aldehydgruppe. Nennen Sie die Reaktionsprodukte.

55. Schreiben Sie die Reaktionsschemata von Fructose mit den folgenden Reagenzien: a) HCN; b) C 2 H 5 OH, H +; Startseite CH 3 I; r) Ag(NH3)2OH. Nennen Sie die resultierenden Verbindungen.

56. Schreiben Sie die Reaktionsschemata für die Umwandlung von D-Glucose: a) zu Methyl-b-D-glucopyranosid; b) in Pentaacetyl-b-D-glucopyranose.

57. Geben Sie die Formel und den chemischen Namen des Disaccharids an, das bei der Hydrolyse Glucose und Galactose ergibt. Schreiben Sie die Reaktionsschemata für seine Hydrolyse und Oxidation.

58. Was sind reduzierende und nicht reduzierende Zucker? Wird es von den Disacchariden Maltose oder Saccharose mit dem Tollens-Reagenz (Ammoniaklösung von Argentumoxid) reagieren? Geben Sie die Formeln dieser Disaccharide an, benennen Sie sie nach der IUPAC-Nomenklatur, schreiben Sie das Reaktionsschema. Welche Disaccharide können in a- und b-Form verwendet werden?

59. Welche Kohlenhydrate werden Disaccharide genannt? Was sind reduzierende, aber nicht reduzierende Zucker? Reagieren Maltose, Lactose und Saccharose mit dem Tollens-Reagenz (Ammoniaklösung von Argentumoxid)? Geben Sie die Reaktionsgleichungen an, geben Sie die Namen gemäß der IUPAC-Nomenklatur für das angegebene Disaccharid an.

60. Schreiben Sie die Schemata der aufeinanderfolgenden Reaktionen zur Gewinnung von Ascorbinsäure aus D-Glucose. Geben Sie die Säurestelle im Vitamin-C-Molekül an.

61. Schreiben Sie die Reaktionsschemata für den Erhalt von: a) 4-O-a-D-Glucopyranosid-D-Glucopyranose; b) a-D-Glucopyranosid-b-D-Fructofuranosid. Nennen Sie die übergeordneten Monosaccharide. Zu welcher Art von Disacchariden gehören jeweils a) und b)?

62. Geben Sie ein Reaktionsschema an, mit dem Sie Saccharose von Maltose unterscheiden können. Benennen Sie diese Disaccharide gemäß der IUPAC-Nomenklatur, leiten Sie die Schemata ihrer Hydrolyse.

63. Geben Sie ein Schema für die Synthese von Methyl-b-D-galactopyranosid aus D-Galactose und seine Säurehydrolyse an.

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Die materielle Welt, in der wir leben und von der wir ein winziger Teil sind, ist eine und gleichzeitig unendlich vielfältig. Die Einheit und Vielfalt der chemischen Substanzen dieser Welt manifestiert sich am deutlichsten in der genetischen Verbindung von Substanzen, die sich in den sogenannten genetischen Serien widerspiegelt. Wir heben die charakteristischsten Merkmale solcher Serien hervor:

1. Alle Stoffe dieser Reihe müssen von einem chemischen Element gebildet werden. Zum Beispiel eine Reihe, die mit den folgenden Formeln geschrieben wurde:

2. Substanzen, die aus demselben Element bestehen, müssen verschiedenen Klassen angehören, d. h. verschiedene Formen seiner Existenz widerspiegeln.

3. Substanzen, die die genetische Reihe eines Elements bilden, müssen durch gegenseitige Umwandlungen verbunden sein. Auf dieser Grundlage kann man zwischen vollständigen und unvollständigen genetischen Serien unterscheiden.

Beispielsweise wird die obige genetische Reihe von Brom unvollständig, unvollständig sein. Und hier ist die nächste Reihe:

bereits als abgeschlossen betrachtet werden: Sie beginnt mit dem einfachen Stoff Brom und endet damit.

Zusammenfassend können wir die folgende Definition der genetischen Serie geben:

Die genetische Verbindung ist ein allgemeineres Konzept als die genetische Reihe, die zwar eine lebhafte, aber besondere Manifestation dieser Verbindung ist, die sich in jeder gegenseitigen Umwandlung von Substanzen verwirklicht. Dann passt natürlich auch die erste Reihe von Stoffen, die im Text des Absatzes angegeben sind, zu dieser Definition.

Um die genetische Verwandtschaft anorganischer Substanzen zu charakterisieren, betrachten wir drei Arten von genetischen Serien: die genetische Serie des Metallelements, die genetische Serie des Nichtmetallelements, die genetische Serie des Metallelements, die dem amphoteren Oxid entspricht und Hydroxid.

I. Genetische Bandbreite des Metallelements. Die Metallreihe ist die reichste an Substanzen, in denen sich unterschiedliche Oxidationsgrade manifestieren. Betrachten Sie als Beispiel die genetische Reihe von Eisen mit den Oxidationsstufen +2 und +3:

Denken Sie daran, dass Sie für die Oxidation von Eisen zu Eisen (II) -chlorid ein schwächeres Oxidationsmittel verwenden müssen als zur Gewinnung von Eisen (III) -chlorid:

II. Die genetische Reihe des nichtmetallischen Elements. Ähnlich wie die Metallreihe ist die Nichtmetallreihe mit unterschiedlichen Oxidationsstufen bindungsreicher, beispielsweise die genetische Reihe des Schwefels mit den Oxidationsstufen +4 und +6:

Schwierigkeiten kann nur der letzte Übergang verursachen. Wenn Sie Aufgaben dieser Art ausführen, dann befolgen Sie die Regel: Um eine einfache Substanz aus einer oxidierten Verbindung eines Elements zu erhalten, müssen Sie zu diesem Zweck seine am stärksten reduzierte Verbindung nehmen, beispielsweise die flüchtige Wasserstoffverbindung eines Non -Metall. In unserem Beispiel:

Durch diese Reaktion wird Schwefel aus vulkanischen Gasen in der Natur gebildet.

Analog für Chlor:

III. Die genetische Reihe des Metallelements, dem das amphotere Oxid und Hydroxid entspricht, ist sehr bindungsreich, da sie je nach Bedingungen entweder die Eigenschaften einer Säure oder die Eigenschaften einer Base aufweisen. Betrachten Sie zum Beispiel die genetische Reihe von Aluminium:

In der organischen Chemie sollte man auch zwischen einem allgemeineren Begriff – „genetische Verbindung“ – und einem spezielleren Begriff – „genetische Reihe“ – unterscheiden. Wenn die Basis der genetischen Reihe in der anorganischen Chemie aus Stoffen besteht, die aus einem chemischen Element bestehen, dann besteht die Basis der genetischen Reihe in der organischen Chemie (Chemie der Kohlenstoffverbindungen) aus Stoffen mit der gleichen Anzahl von Kohlenstoffatomen in das Molekül. Betrachten Sie die genetische Reihe organischer Substanzen, in die wir die meisten Verbindungsklassen einbeziehen:

Jede Zahl entspricht einer bestimmten Reaktionsgleichung:

Der letzte Übergang passt nicht zur Definition der genetischen Reihe - ein Produkt wird nicht mit zwei, sondern mit vielen Kohlenstoffatomen gebildet, aber mit seiner Hilfe werden genetische Bindungen am vielfältigsten dargestellt. Und schließlich werden wir Beispiele für den genetischen Zusammenhang zwischen den Klassen organischer und anorganischer Verbindungen geben, die die Einheit der Stoffwelt beweisen, wo es keine Trennung in organische und anorganische Stoffe gibt. Betrachten Sie zum Beispiel das Schema zur Gewinnung von Anilin - einer organischen Substanz aus Kalkstein - einer anorganischen Verbindung:

Lassen Sie uns die Gelegenheit nutzen, die Namen der Reaktionen zu wiederholen, die den vorgeschlagenen Übergängen entsprechen:

Fragen und Aufgaben zu § 23

>> Chemie: Genetische Verwandtschaft zwischen Klassen organischer und anorganischer Substanzen

Materielle Welt. in der wir leben und von der wir ein winziger Teil sind, ist eins und zugleich unendlich vielfältig. Die Einheit und Vielfalt der chemischen Substanzen dieser Welt manifestiert sich am deutlichsten in der genetischen Verbindung von Substanzen, die sich in den sogenannten genetischen Serien widerspiegelt. Wir heben die charakteristischsten Merkmale solcher Serien hervor:

1. Alle Stoffe dieser Reihe müssen von einem chemischen Element gebildet werden.

2. Substanzen, die aus demselben Element bestehen, müssen verschiedenen Klassen angehören, dh unterschiedliche Formen seiner Existenz widerspiegeln.

3. Substanzen, die die genetische Reihe eines Elements bilden, müssen durch gegenseitige Umwandlungen verbunden sein. Auf dieser Grundlage kann man zwischen vollständigen und unvollständigen genetischen Serien unterscheiden.

Zusammenfassend können wir die folgende Definition der genetischen Serie geben:
Genetisch bezieht sich auf eine Reihe von Substanzen von Vertretern verschiedener Klassen, die Verbindungen eines chemischen Elements sind, die durch gegenseitige Transformationen verbunden sind und den gemeinsamen Ursprung dieser Substanzen oder ihrer Genese widerspiegeln.

genetische Verbindung - Das Konzept ist allgemeiner als die genetische Reihe. das ist, wenn auch eine lebhafte, aber besondere Manifestation dieser Verbindung, die sich in jeder gegenseitigen Umwandlung von Substanzen verwirklicht. Dann passt offensichtlich die erste Reihe von Stoffen, auf die im Text des Absatzes abgezielt wird, zu dieser Definition.

Um die genetische Verwandtschaft anorganischer Substanzen zu charakterisieren, betrachten wir drei Arten von genetischen Serien:

II. Die genetische Reihe eines Nichtmetalls. Ähnlich wie die Metallreihe ist die Nichtmetallreihe mit unterschiedlichen Oxidationsstufen bindungsreicher, beispielsweise die genetische Reihe des Schwefels mit den Oxidationsstufen +4 und +6.

Schwierigkeiten kann nur der letzte Übergang verursachen. Wenn Sie Aufgaben dieser Art ausführen, dann befolgen Sie die Regel: Um eine einfache Substanz aus einer Fensterverbindung eines Elements zu erhalten, müssen Sie zu diesem Zweck seine am stärksten reduzierte Verbindung nehmen, beispielsweise die flüchtige Wasserstoffverbindung eines Non -Metall.

III. Die genetische Reihe des Metalls, dem das amphotere Oxid und Hydroxid entspricht, ist sehr reich an Sayasen. da sie je nach Bedingungen entweder die Eigenschaften einer Säure oder die Eigenschaften einer Base aufweisen. Betrachten Sie zum Beispiel die genetische Reihe von Zink:

In der organischen Chemie sollte man auch zwischen einem allgemeineren Konzept – einer genetischen Verbindung – und einem spezielleren Konzept einer genetischen Serie unterscheiden. Wenn die Basis der genetischen Reihe in der anorganischen Chemie aus Stoffen besteht, die aus einem chemischen Element bestehen, dann besteht die Basis der genetischen Reihe in der organischen Chemie (Chemie der Kohlenstoffverbindungen) aus Stoffen mit der gleichen Anzahl von Kohlenstoffatomen in das Molekül. Betrachten Sie die genetische Reihe organischer Substanzen, in die wir die meisten Verbindungsklassen einbeziehen:

Jede Zahl über dem Pfeil entspricht einer bestimmten Reaktionsgleichung (die umgekehrte Reaktionsgleichung wird durch eine Zahl mit Bindestrich angezeigt):

Die Joddefinition der genetischen Reihe passt nicht zum letzten Übergang - ein Produkt wird nicht mit zwei, sondern mit vielen Kohlenstoffatomen gebildet, aber mit seiner Hilfe werden genetische Bindungen am vielfältigsten dargestellt. Und schließlich werden wir Beispiele für den genetischen Zusammenhang zwischen den Klassen organischer und anorganischer Verbindungen geben, die die Einheit der Stoffwelt beweisen, wo es keine Trennung in organische und anorganische Stoffe gibt.

Lassen Sie uns die Gelegenheit nutzen, die Namen der Reaktionen zu wiederholen, die den vorgeschlagenen Übergängen entsprechen:
1. Kalksteinbrand:

1. Schreiben Sie die Reaktionsgleichungen auf, die die folgenden Übergänge veranschaulichen:

3. Bei der Wechselwirkung von 12 g gesättigtem einwertigem Alkohol mit Natrium wurden 2,24 Liter Wasserstoff (n.a.) freigesetzt. Finden Sie die Summenformel von Alkohol und schreiben Sie die Formeln der möglichen Isomere auf.

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