"Alkoholit" historiasta Tiesitkö sen IV vuosisadalla. eKr e. tiesivätkö ihmiset kuinka tehdä etyylialkoholia sisältäviä juomia? Viiniä valmistettiin käymällä hedelmä- ja marjamehuja. He oppivat kuitenkin erottamaan siitä päihdyttävän komponentin paljon myöhemmin. XI vuosisadalla. alkemistit saivat kiinni haihtuvan aineen höyryjä, jotka vapautuivat viiniä lämmitettäessä Määritelmä n Yksiarvoisten tyydyttyneiden alkoholien yleinen kaava СnН2n+1ОН Alkoholien luokittelu hydroksyyliryhmien lukumäärän mukaan CxHy(OH)n Yksiarvoiset alkoholit CH3 - CH2 - CH2 OH Kaksiarvoiset alkoholit glykolit CH3 - CH - CH2 OH OH Radkaalin hiilivetyradikaalin luonteen mukaan CxHy(OH)n CxHy(OH)n Raja-raja CH3 CH3 –– CH CH2 CH2 2 ––CH 2 OH OH Tyydyttymätön Tyydyttymätön CH CH2 = CH CH––CH CH2 2 = 2 OH OH Aromaattinen Aromaattinen CH CH2 OH 2 --OH vetyä, joka vastaa alkoholia, lisää (yleinen) pääte - OL. Suffiksin jälkeiset numerot osoittavat hydroksyyliryhmän paikan pääketjussa: H | H-C-OH | H metanoli H H H |3 |2 |1 H- C – C – C -OH | | | H H H propanoli-1 H H H | 1 | 2 |3 H - C - C - C - H | | | H OH H propanoli -2 ISOMERISMATYYPIT 1. Funktionaalisen ryhmän (propanoli–1 ja propanoli–2) paikan isomeria 2. Hiilirungon CH3-CH2-CH2-CH2-OH butanoli-1 CH3-CH isomeria -CH2-OH | CH3 2-metyylipropanoli-1 3. Luokkien välinen isomerismi - alkoholit ovat isomeerisiä eettereille: CH3-CH2-OH etanoli CH3-O-CH3 dimetyylieetteriliite -ol Moniarvoisille alkoholeille ennen jälkiliitettä -ol kreikan kielessä (-di-, -tri-, ...) hydroksyyliryhmien lukumäärä on ilmoitettu Esim: CH3-CH2-OH etanoli Alkoholien isomeriatyypit Rakenne 1. Hiiliketju 2. Funktionaaliset ryhmien asemat FYSIKAALISET OMINAISUUDET Alemmat alkoholit (C1-C11) haihtuvat nesteet, joilla on pistävä haju Korkeammat alkoholit (C12- ja korkeammat) kiintoaineet, joilla on miellyttävä tuoksu FYSIKAALISET OMINAISUUDET Nimi Kaava Pl. g/cm3 tsulatC tbpC Metyyli CH3OH 0.792 -97 64 Etyyli C2H5OH 0.790 -114 78 Propyyli CH3CH2CH2OH 0.804 -120 92 Isopropyyli CH3-CH(OH)-Fysikaalinen ominaisuus0.1CH2CH2CH80.9CH2CH8 -8OH80.7CH2CH8 -8OH8 : aggregaatiotila Metyylialkoholi (ensimmäinen edustaja homologisesta alkoholisarjasta) on neste. Ehkä sillä on korkea molekyylipaino? Ei. Paljon vähemmän kuin hiilidioksidi. Mikä se sitten on? R - O ... H - O ... H - O H R R Miksi? CH3 - O ... H - O ... N - O H N CH3 Ja jos radikaali on suuri? CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - O ... H - O H N Vetysidokset ovat liian heikkoja pitämään alkoholimolekyyliä, jossa on suuri liukenematon osa, vesimolekyylien väliin Fysikaalisten ominaisuuksien ominaisuus: supistuminen Miksi laskelmia ratkaistaessa ongelmia, he eivät koskaan käytä tilavuutta, vaan vain painon mukaan? Sekoita 500 ml alkoholia ja 500 ml vettä. Saamme 930 ml liuosta. Vetysidokset alkoholin ja veden molekyylien välillä ovat niin suuria, että liuoksen kokonaistilavuus pienenee, sen "puristuminen" (latinan sanasta contraktio - puristus). Alkoholien yksittäiset edustajat Yksiarvoinen alkoholi - metanoli Väritön neste, kiehumispiste 64C, ominainen haju Vettä kevyempi. Palaa värittömällä liekillä. Käytetään polttomoottoreiden liuottimena ja polttoaineena Metanoli on myrkkyä Metanolin myrkyllinen vaikutus perustuu hermo- ja verisuonijärjestelmän vaurioitumiseen. 5-10 ml metanolin nauttiminen johtaa vakavaan myrkytykseen ja 30 ml tai enemmän - kuolemaan Yksiarvoinen alkoholi - etanoli Väritön neste, jolla on ominainen haju ja palava maku, kiehumispiste 78C. Vettä kevyempi. Sekoutuu hänen kanssaan missä tahansa suhteessa. Syttyvä, palaa heikosti kirkkaalla sinertävällä liekillä. Ystävyys liikennepoliisin kanssa Ovatko henget ystäviä liikennepoliisin kanssa? Mutta miten! Onko liikennepoliisin tarkastaja koskaan pysäyttänyt sinut? Hengititkö putkeen? Jos oli epäonninen, tapahtui alkoholin hapetusreaktio, jossa väri muuttui ja jouduit maksamaan sakkoja Kysymys on mielenkiintoinen. Alkoholi kuuluu ksenobiootteihin - aineisiin, joita ei ole ihmiskehossa, mutta jotka vaikuttavat sen elintärkeään toimintaan. Kaikki riippuu annoksesta. 1. Alkoholi on ravintoaine, joka antaa keholle energiaa. Keskiajalla keho sai noin 25 % energiastaan alkoholin käytöstä; 2. Alkoholi on lääke, jolla on desinfioiva ja antibakteerinen vaikutus; 3. Alkoholi on myrkkyä, joka häiritsee luonnollisia biologisia prosesseja, tuhoaa sisäelimiä ja psyykeä ja liiallisessa käytössä johtaa kuolemaan Etanolin käyttö Etyylialkoholia käytetään erilaisten alkoholijuomien valmistuksessa; Lääketieteessä lääkekasviuutteiden valmistukseen sekä desinfiointiin; Kosmetiikassa ja hajuvedessä etanoli on hajuvesien ja voiteiden liuotin. Etanolin haitalliset vaikutukset Myrkytyksen alussa aivokuoren rakenteet kärsivät; käyttäytymistä ohjaavien aivokeskusten toiminta tukahdutetaan: kohtuullinen hallinta toimiin menetetään ja kriittinen asenne itseään kohtaan vähenee. I. P. Pavlov kutsui tällaista tilaa "alakuoren väkivallaksi" Kun veren alkoholipitoisuus on erittäin korkea, aivojen motoristen keskusten toiminta estyy, pääasiassa pikkuaivojen toiminta kärsii - ihminen menettää suuntautumisen kokonaan Haitallinen etanolin vaikutukset Useiden vuosien alkoholimyrkytyksen aiheuttamat muutokset aivojen rakenteessa ovat peruuttamattomia ja jatkuvat pitkäänkin alkoholinkäytöstä pidättäytymisen jälkeen. Jos ihminen ei pysty lopettamaan, niin orgaaniset ja siten myös henkiset poikkeamat normista ovat nousussa Etanolin haitalliset vaikutukset Alkoholilla on erittäin epäsuotuisa vaikutus aivojen verisuoniin. Myrkytyksen alussa ne laajenevat, verenvirtaus niissä hidastuu, mikä johtaa aivojen tukkeutumiseen. Sitten, kun alkoholin lisäksi vereen alkaa kerääntyä sen epätäydellisen hajoamisen haitallisia tuotteita, syntyy jyrkkä kouristus, tapahtuu vasokonstriktio ja kehittyy vaarallisia komplikaatioita, kuten aivohalvauksia, jotka johtavat vakavaan vammaisuuteen ja jopa kuolemaan. YHDISTÄMISKYSYMYKSIÄ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Yhdessä allekirjoittamattomassa astiassa on vettä ja toisessa alkoholia. Onko mahdollista käyttää indikaattoria niiden tunnistamiseen? Kenellä on kunnia saada puhdasta alkoholia? Voiko alkoholi olla kiinteää ainetta? Metanolin molekyylipaino on 32 ja hiilidioksidin 44. Tee johtopäätös alkoholin aggregaatiotilasta. Sekoitettiin litra alkoholia ja litra vettä. Määritä seoksen tilavuus. Kuinka suorittaa liikennepoliisin tarkastaja? Voiko vedetön absoluuttinen alkoholi vapauttaa vettä? Mitä ksenobiootit ovat ja miten ne liittyvät alkoholeihin? VASTAUKSET 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Et voi. Indikaattorit eivät vaikuta alkoholeihin ja niiden vesiliuoksiin. Tietysti alkemistit. Ehkä jos tämä alkoholi sisältää 12 hiiliatomia tai enemmän. Näistä tiedoista ei voi tehdä johtopäätöksiä. Vetysidokset alkoholimolekyylien välillä näiden molekyylien pienellä molekyylipainolla nostavat alkoholin kiehumispisteen epätavallisen korkeaksi. Seoksen tilavuus ei ole kaksi litraa, vaan paljon vähemmän, noin 1 litra - 860 ml. Älä juo ajon aikana. Ehkä jos lämmität ja lisäät väkevää. rikkihappo. Älä ole laiska ja muista kaikki, mitä olet kuullut alkoholista, päätä itse lopullisesti, mikä annos on sinun……. ja tarvitaanko sitä ollenkaan? Moniarvoinen alkoholi etyleeniglykoli Etyleeniglykoli edustaa rajoittavia kaksiarvoisia alkoholeja - glykoleja; Glykolit saivat nimensä monien sarjan edustajien makean maun vuoksi (kreikaksi "glykos" - makea); Etyleeniglykoli on siirappimainen neste, jolla on makea maku, hajuton, myrkyllinen. Sekoittuu hyvin veteen ja alkoholiin, hygroskooppinen Etyleeniglykolin käyttö Etyleeniglykolin tärkeä ominaisuus on kyky alentaa veden jäätymispistettä, josta aine on löytänyt laajan käytön autojen pakkasnesteiden ja pakkasnesteiden komponenttina; Siitä saadaan lavsaania (arvokas synteettinen kuitu) Etyleeniglykoli on myrkkyä Kuolemaan johtavan etyleeniglykolimyrkytyksen aiheuttavat annokset vaihtelevat suuresti - 100-600 ml. Joidenkin kirjoittajien mukaan tappava annos ihmisille on 50-150 ml. Etyleeniglykolin aiheuttama kuolleisuus on erittäin korkea, ja se on yli 60 % kaikista myrkytystapauksista; Etyleeniglykolin myrkyllisen vaikutuksen mekanismia ei ole toistaiseksi tutkittu riittävästi. Etyleeniglykoli imeytyy nopeasti (myös ihohuokosten kautta) ja kiertää veressä muuttumattomana useita tunteja saavuttaen huippupitoisuuden 2-5 tunnin kuluttua. Sitten sen pitoisuus veressä vähenee vähitellen ja se kiinnittyy kudoksiin. Väritön, viskoosi, hygroskooppinen, makean makuinen neste. Sekoittuu veteen kaikissa suhteissa, hyvä liuotin. Reagoi typpihapon kanssa muodostaen nitroglyseriiniä. Muodostaa rasvoja ja öljyjä karboksyylihappojen kanssa CH2 – CH – CH2 OH OH OH Glyseriinin käyttö Käytetään nitroglyseriiniräjähteiden valmistuksessa; Käsiteltäessä ihoa; Joidenkin liimojen osana; Muovien valmistuksessa glyseriiniä käytetään pehmittimenä; Makeisten ja juomien valmistuksessa (elintarvikelisäaineena E422) Laadullinen reaktio moniarvoisille alkoholeille Laadullinen reaktio moniarvoisille alkoholeille Reaktio moniarvoisille alkoholeille on niiden vuorovaikutus tuoreen kupari(II)hydroksidisakan kanssa, joka liukenee muodostaen kirkkaan sinisen värin. -violetti ratkaisu Tehtävät Täydellinen työkortti oppitunnille; vastaa testin kysymyksiin; Ratkaise ristisanatehtävä Oppitunnin ”Alkoholit” työkortti Alkoholien yleinen kaava Nimeä aineet: CH3OH CH3-CH2-CH2-CH2-OH CH2(OH)-CH2(OH) alkoholia? Listaa etanolin käyttötarkoitukset Mitä alkoholeja käytetään elintarviketeollisuudessa? Mikä alkoholi aiheuttaa kuolemaan johtavan myrkytyksen, kun 30 ml on nielty? Mitä ainetta käytetään pakkasnesteenä? Kuinka erottaa moniarvoinen alkoholi yksiarvoisesta alkoholista? Tuotantomenetelmät Laboratorio Haloalkaanien hydrolyysi: R-CL+NaOH R-OH+NaCL Alkeenien hydraatio: CH2=CH2+H2O C2H5OH Karbonyyliyhdisteiden hydraus Teollinen Metanolin synteesi synteesikaasusta CO+2H2 (CH3-OHat) kohonnut paine, korkea lämpötila ja sinkkioksidikatalysaattori) Alkeenien hydraatio Glukoosin käyminen: C6H12O6 2C2H5OH+2CO2 Kemialliset ominaisuudet I. Reaktiot RO–H-sidoksen katkaisemisen kanssa Alkoholit reagoivat alkali- ja maa-alkalimetalliyhdisteiden kanssa alkoholaatit 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 Vuorovaikutus orgaanisten happojen kanssa (esteröintireaktio) ) johtaa estereiden muodostumiseen. CH COOH + HOC H CHCOOC H (etikkaetyylieetteri (etyyliasetaatti)) + HO 3 2 5 3 2 5 2 II. Reaktiot R–OH-sidoksen katkeamisen kanssa Halogenideilla: R–OH + HBr R–Br + H2O III. Hapetusreaktiot Alkoholit palavat: 2C3H7OH + 9O2 6CO2 + 8H2O Hapettavien aineiden vaikutuksesta: primaariset alkoholit muuttuvat aldehydeiksi, sekundaariset ketoneiksi IV. Kuivumista tapahtuu, kun sitä kuumennetaan vettä poistavilla reagensseilla (konsentroitu H2SO4). 1. Molekyyliensisäinen dehydraatio johtaa alkeenien muodostumiseen CH3–CH2–OH CH2=CH2 + H2O 2. Molekyylien välinen dehydraatio tuottaa eettereitä R-OH + H-O–R R–O–R(eetteri) + H2O
Kaikki aineet voivat olla eri aggregaatiotilassa - kiinteitä, nestemäisiä, kaasumaisia ja plasma. Muinaisina aikoina uskottiin: maailma koostuu maasta, vedestä, ilmasta ja tulesta. Aineiden aggregaattitilat vastaavat tätä visuaalista jakoa. Kokemus osoittaa, että aggregaattitilojen väliset rajat ovat hyvin mielivaltaisia. Matalissa paineissa ja matalissa lämpötiloissa olevia kaasuja pidetään ihanteellisina, niissä olevat molekyylit vastaavat materiaalipisteitä, jotka voivat törmätä vain elastisen iskun lakien mukaan. Molekyylien väliset vuorovaikutusvoimat törmäyshetkellä ovat mitättömiä, itse törmäykset tapahtuvat ilman mekaanisen energian menetystä. Mutta kun molekyylien välinen etäisyys kasvaa, myös molekyylien vuorovaikutus on otettava huomioon. Nämä vuorovaikutukset alkavat vaikuttaa siirtymiseen kaasumaisesta tilasta nestemäiseen tai kiinteään tilaan. Molekyylien välillä voi esiintyä monenlaisia vuorovaikutuksia.
Molekyylien välisen vuorovaikutuksen voimilla ei ole kyllästymistä, mikä eroaa atomien kemiallisen vuorovaikutuksen voimista, mikä johtaa molekyylien muodostumiseen. Ne voivat olla sähköstaattisia, kun ne ovat vuorovaikutuksessa varautuneiden hiukkasten välillä. Kokemus on osoittanut, että molekyylien etäisyydestä ja keskinäisestä orientaatiosta riippuva kvanttimekaaninen vuorovaikutus on mitätön molekyylien välisillä etäisyyksillä yli 10 -9 m. Harvinaismaisissa kaasuissa se voidaan jättää huomiotta tai olettaa, että potentiaali on vuorovaikutusenergia on käytännössä nolla. Pienillä etäisyyksillä tämä energia on pieni, klo , keskinäisen vetovoiman voimat vaikuttavat
at - keskinäinen torjunta ja voima
molekyylien vetovoima ja hylkiminen ovat tasapainossa ja F= 0. Tässä voimat määräytyvät niiden yhteydestä potentiaaliseen energiaan, mutta hiukkaset liikkuvat, joilla on tietty liike-energiavarasto
jee. Olkoon yksi molekyyli liikkumaton, ja toinen törmää siihen, jolla on tällainen energiavarasto. Kun molekyylit lähestyvät toisiaan, vetovoimat tekevät positiivista työtä ja niiden vuorovaikutuksen potentiaalienergia pienenee etäisyydelle, samalla kun liike-energia (ja nopeus) kasvaa. Kun etäisyys pienenee, vetovoimat korvataan hylkivillä voimilla. Molekyylin näitä voimia vastaan tekemä työ on negatiivista.
Molekyyli lähestyy liikkumatonta molekyyliä, kunnes sen kineettinen energia muuttuu täysin potentiaaliksi. Minimietäisyys d, joita molekyylit voivat lähestyä toisiaan kutsutaan tehokas molekyylihalkaisija. Pysähtymisen jälkeen molekyyli alkaa liikkua pois hylkivien voimien vaikutuksesta kasvavalla nopeudella. Ylitettyään etäisyyden uudelleen, molekyyli putoaa houkuttelevien voimien alueelle, mikä hidastaa sen poistumista. Tehollinen halkaisija riippuu kineettisen energian alkuvarastosta, ts. tämä arvo ei ole vakio. Vuorovaikutuksen potentiaalista energiaa vastaavilla etäisyyksillä on äärettömän suuri arvo tai "este", joka estää molekyylien keskusten lähentymisen lyhyemmällä etäisyydellä. Vuorovaikutuksen keskimääräisen potentiaalienergian suhde keskimääräiseen kineettiseen energiaan määrää aineen kokonaistilan: kaasuille nesteille, kiinteille aineille
Kondensoituneet väliaineet ovat nesteitä ja kiinteitä aineita. Niissä atomit ja molekyylit sijaitsevat lähellä, melkein koskettavat. Keskimääräinen etäisyys molekyylien keskusten välillä nesteissä ja kiinteissä aineissa on noin (2 -5) 10 -10 m. Niiden tiheydet ovat suunnilleen samat. Atomien väliset etäisyydet ylittävät etäisyydet, joiden yli elektronipilvet tunkeutuvat toisiinsa niin paljon, että syntyy hylkiviä voimia. Vertailun vuoksi normaaliolosuhteissa kaasuissa molekyylien keskimääräinen etäisyys on noin 33 10 -10 m.
AT nesteitä molekyylien välinen vuorovaikutus on selvempää, molekyylien lämpöliike ilmenee heikkoina värähtelyinä tasapainoasennon ympärillä ja jopa hyppää paikasta toiseen. Siksi niillä on vain lyhyen kantaman järjestys hiukkasten sijoittelussa, eli vain lähimpien hiukkasten sijoittelussa yhtenäisyys ja tyypillinen juoksevuus.
Kiinteät aineet niille on ominaista rakenteen jäykkyys, niillä on tarkasti määritelty tilavuus ja muoto, jotka muuttuvat paljon vähemmän lämpötilan ja paineen vaikutuksesta. Kiinteissä aineissa amorfiset ja kiteiset tilat ovat mahdollisia. On myös väliaineita - nestekiteitä. Mutta kiinteiden aineiden atomit eivät ole ollenkaan liikkumattomia, kuten voisi luulla. Jokainen niistä vaihtelee koko ajan naapureiden välillä syntyvien elastisten voimien vaikutuksesta. Useimmilla alkuaineilla ja yhdisteillä on kiderakenne mikroskoopin alla.
Joten suolajyvät näyttävät ihanteellisilta kuutioilta. Kiteissä atomit ovat kiinnittyneet kidehilan solmuihin ja voivat värähtää vain lähellä hilan solmuja. Kiteet ovat todellisia kiinteitä aineita, ja kiinteät aineet, kuten muovi tai asfaltti, ovat ikään kuin kiinteiden aineiden ja nesteiden välissä. Amorfisella kappaleella, kuten nesteellä, on lyhyen kantaman järjestys, mutta hyppyjen todennäköisyys on pieni. Joten lasia voidaan pitää alijäähdytettynä nesteenä, jolla on lisääntynyt viskositeetti. Nestekiteillä on nesteiden juoksevuus, mutta ne säilyttävät atomien järjestyksen ja ominaisuuksien anisotropia.
Atomien (ja noin sisäänpäin) kemialliset sidokset kiteissä ovat samat kuin molekyyleissä. Kiinteiden aineiden rakenteen ja jäykkyyden määräävät erot sähköstaattisissa voimissa, jotka sitovat yhteen kehon muodostavat atomit. Atomit molekyyleiksi sitova mekanismi voi johtaa kiinteiden jaksollisten rakenteiden muodostumiseen, joita voidaan pitää makromolekyyleinä. Kuten ionisissa ja kovalenttisissa molekyyleissä, on ionisia ja kovalenttisia kiteitä. Kiteiden ionihilat pitävät yhdessä ionisidokset (katso kuva 7.1). Ruokasuolan rakenne on sellainen, että jokaisella natriumionilla on kuusi naapuria - kloridi-ionia. Tämä jakauma vastaa energian minimiä, eli kun tällainen konfiguraatio muodostetaan, vapautuu maksimienergia. Siksi, kun lämpötila laskee sulamispisteen alapuolelle, havaitaan taipumus muodostaa puhtaita kiteitä. Lämpötilan noustessa lämpökineettinen energia riittää katkaisemaan sidoksen, kide alkaa sulaa ja rakenne romahtaa. Kiteen polymorfia on kyky muodostaa tiloja, joilla on erilaisia kiderakenteita.
Kun sähkövarauksen jakautuminen neutraaleissa atomeissa muuttuu, voi syntyä heikko vuorovaikutus naapureiden välillä. Tätä sidosta kutsutaan molekyyli- tai van der Waalsin sidokseksi (kuten vetymolekyylissä). Mutta sähköstaattiset vetovoimat voivat syntyä myös neutraalien atomien välillä, jolloin atomien elektronikuorissa ei tapahdu uudelleenjärjestelyjä. Keskinäinen hylkiminen elektronikuorten lähestyessä siirtää negatiivisten varausten painopistettä suhteessa positiivisiin. Jokainen atomeista indusoi sähködipolin toisessa, ja tämä johtaa niiden vetovoimaan. Tämä on molekyylien välisten voimien tai van der Waalsin voimien vaikutus, joilla on suuri toimintasäde.
Koska vetyatomi on hyvin pieni ja sen elektroni siirtyy helposti, se vetää usein puoleensa kahta atomia kerralla muodostaen vetysidoksen. Vetysidos on myös vastuussa vesimolekyylien vuorovaikutuksesta keskenään. Se selittää monia veden ja jään ainutlaatuisia ominaisuuksia (kuva 7.4).
kovalenttisidos(tai atomi) saavutetaan neutraalien atomien sisäisen vuorovaikutuksen ansiosta. Esimerkki tällaisesta sidoksesta on metaanimolekyylissä oleva sidos. Hiilen vahvasti sitoutunut muoto on timantti (neljä vetyatomia on korvattu neljällä hiiliatomilla).
Joten kovalenttiselle sidokselle rakennettu hiili muodostaa kiteen timantin muodossa. Jokaista atomia ympäröi neljä atomia, jotka muodostavat säännöllisen tetraedrin. Mutta jokainen niistä on samanaikaisesti viereisen tetraedrin kärki. Muissa olosuhteissa samat hiiliatomit kiteytyvät grafiitti. Grafiitissa ne yhdistetään myös atomisidoksilla, mutta ne muodostavat kuusikulmaisia kennokennojen tasoja, jotka voivat leikata. Kuusikulmioiden kärjessä olevien atomien välinen etäisyys on 0,142 nm. Kerrokset sijaitsevat 0,335 nm:n etäisyydellä, ts. heikosti sidottu, joten grafiitti on muovia ja pehmeää (kuva 7.5). Vuonna 1990 tutkimustyössä oli buumi, jonka aiheutti viesti uuden aineen vastaanottamisesta - fulleriitti, koostuu hiilimolekyyleistä - fullereeneista. Tämä hiilen muoto on molekyyli; Pienin alkuaine ei ole atomi, vaan molekyyli. Se on nimetty arkkitehti R. Fullerin mukaan, joka vuonna 1954 sai patentin rakennusrakenteille kuusikulmioista ja viisikulmioista, jotka muodostavat puolipallon. Molekyyli alkaen 60 hiiliatomit, joiden halkaisija oli 0,71 nm, löydettiin vuonna 1985, sitten löydettiin molekyylejä jne. Kaikissa niissä oli vakaat pinnat,
mutta molekyylit C 60 ja Kanssa 70 . On loogista olettaa, että grafiittia käytetään fullereenien synteesin raaka-aineena. Jos näin on, kuusikulmaisen fragmentin säteen tulisi olla 0,37 nm. Mutta se osoittautui yhtä suureksi kuin 0,357 nm. Tämä 2 %:n ero johtuu siitä, että hiiliatomit sijaitsevat pallon pinnalla 20 grafiitista perityn säännöllisen kuusikulmion ja 12 säännöllisen pentaedrin pisteissä, ts. muotoilu muistuttaa jalkapalloa. Osoittautuu, että kun "ompeleet" suljetuksi palloksi, osa litteistä kuusikulmioista muuttui pentaedreiksi. Huoneenlämpötilassa C60-molekyylit tiivistyvät rakenteeksi, jossa jokaisella molekyylillä on 12 naapuria 0,3 nm:n etäisyydellä toisistaan. klo T= 349 K, tapahtuu ensimmäisen asteen vaihemuutos - hila järjestetään uudelleen kuutiomaiseksi. Kide itsessään on puolijohde, mutta kun alkalimetallia lisätään C 60 -kiteiseen kalvoon, suprajohtavuus tapahtuu 19 K:n lämpötilassa. Jos tähän onttoon molekyyliin viedään yksi tai toinen atomi, sitä voidaan käyttää perustana luodaan tallennusväline ultrakorkealla informaatiotiheydellä: tallennustiheys saavuttaa 4-10 12 bittiä/cm2. Vertailun vuoksi voidaan todeta, että ferromagneettista materiaalia oleva kalvo antaa tallennustiheyden luokkaa 107 bittiä/cm 2 ja optiset levyt, ts. lasertekniikka, - 10 8 bittiä/cm 2 . Tällä hiilellä on myös muita ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka ovat erityisen tärkeitä lääketieteessä ja farmakologiassa.
ilmenee metallikiteinä metallinen sidos, kun kaikki metallin atomit luovuttavat valenssielektroninsa "kollektiiviseen käyttöön". Ne ovat heikosti sitoutuneita atomiytimiin ja voivat liikkua vapaasti kidehilaa pitkin. Noin 2/5 kemiallisista alkuaineista on metalleja. Metalleissa (paitsi elohopeassa) sidos muodostuu, kun metalliatomien vapaat kiertoradat menevät päällekkäin ja elektronit irtoavat kidehilan muodostumisen vuoksi. Osoittautuu, että hilan kationit ovat peittyneet elektronikaasuun. Metallisidos syntyy, kun atomit lähestyvät toisiaan etäisyydellä, joka on pienempi kuin ulomman elektronipilven koko. Tällä konfiguraatiolla (Pauli-periaate) ulkoisten elektronien energia kasvaa, ja naapureiden ytimet alkavat vetää puoleensa näitä ulkoisia elektroneja hämärtäen elektronipilvet, jakaen ne tasaisesti metallin päälle ja muuttaen ne elektronikaasuksi. Näin syntyy johtavuuselektroneja, jotka selittävät metallien korkean sähkönjohtavuuden. Ioniisissa ja kovalenttisissa kiteissä ulkoiset elektronit ovat käytännössä sitoutuneita ja näiden kiinteiden aineiden johtavuus on hyvin alhainen, niitä kutsutaan ns. eristimet.
Nesteiden sisäenergia määräytyy niiden makroskooppisten alajärjestelmien sisäisten energioiden summasta, joihin se voidaan mentaalisesti jakaa, ja näiden osajärjestelmien vuorovaikutusenergiat. Vuorovaikutus tapahtuu molekyylivoimilla, joiden kantama on noin 10 -9 m. Makrosysteemien vuorovaikutusenergia on verrannollinen kosketuspinta-alaan, joten se on pieni, kuten pintakerroksen murto-osa, mutta tämä ei ole välttämätöntä. Sitä kutsutaan pintaenergiaksi ja se tulee ottaa huomioon pintajännitykseen liittyvissä ongelmissa. Tyypillisesti nesteet vievät suuremman tilavuuden samalla painolla, ts. niiden tiheys on pienempi. Mutta miksi jään ja vismutin tilavuudet pienenevät sulaessa ja säilyttävät tämän trendin vielä sulamispisteen jälkeen jonkin aikaa? Osoittautuu, että nämä nestemäisessä tilassa olevat aineet ovat tiheämpiä.
Nesteessä jokaiseen atomiin vaikuttavat sen naapurit, ja se värähtelee niiden luomassa anisotrooppisessa potentiaalissa. Toisin kuin kiinteä runko, tämä kaivo ei ole syvä, koska kaukaisilla naapurilla ei ole juuri mitään vaikutusta. Nesteen hiukkasten lähin ympäristö muuttuu, eli neste virtaa. Kun tietty lämpötila saavutetaan, neste kiehuu, kiehumisen aikana lämpötila pysyy vakiona. Saapuva energia kuluu sidosten katkaisemiseen, ja kun ne ovat täysin katkenneet, neste muuttuu kaasuksi.
Nesteiden tiheydet ovat paljon suurempia kuin kaasujen tiheydet samoissa paineissa ja lämpötiloissa. Siten kiehuvan veden tilavuus on vain 1/1600 saman vesihöyryn massan tilavuudesta. Nesteen tilavuus riippuu vähän paineesta ja lämpötilasta. Normaaleissa olosuhteissa (20 °C ja paine 1,013 10 5 Pa) vettä on 1 litra. Kun lämpötila laskee 10 ° C: een, tilavuus pienenee vain 0,0021, paineen noustessa - kertoimella kaksi.
Vaikka nesteen yksinkertaista ideaalimallia ei vielä ole olemassa, sen mikrorakennetta on tutkittu riittävästi ja se mahdollistaa useimpien sen makroskooppisten ominaisuuksien laadullisen selittämisen. Galileo huomasi, että molekyylien koheesio nesteissä on heikompaa kuin kiinteässä aineessa; hän oli yllättynyt siitä, että suuria vesipisaroita kerääntyy kaalin lehtiin eivätkä leviä lehtien päälle. Rasvaiselle pinnalle roiskunut elohopea tai vesipisarat muodostavat pieniä palloja tarttumisesta johtuen. Kun yhden aineen molekyylit houkuttelevat toisen aineen molekyylejä, sitä kutsutaan kostutus, esimerkiksi liimaa ja puuta, öljyä ja metallia (valtavasta paineesta huolimatta öljy pysyy laakereissa). Mutta vesi nousee ohuissa putkissa, joita kutsutaan kapillaareiksi, ja nousee mitä korkeammalle, sitä ohuempi putki. Ei voi olla muuta selitystä kuin veden ja lasin kostuttamisen vaikutus. Lasin ja veden välinen kostutusvoima on suurempi kuin vesimolekyylien välinen. Elohopealla vaikutus on päinvastainen: elohopean ja lasin kostutus on heikompaa kuin elohopeaatomien väliset koheesiovoimat. Galileo huomasi, että rasvattu neula voi kellua veden päällä, vaikka tämä on ristiriidassa Arkhimedesin lain kanssa. Kun neula kelluu,
mutta huomaa veden pinnan lievän taipumisen, joka pyrkii ikään kuin suoriutumaan. Vesimolekyylien väliset koheesiovoimat ovat riittävät estämään neulaa putoamasta veteen. Pintakerros, kuten kalvo, suojaa vettä, tämä on pintajännitys, joka pyrkii antamaan veden muodolle pienimmän pinnan - pallomaisen. Mutta neula ei enää kellu alkoholin pinnalla, koska kun alkoholia lisätään veteen, pintajännitys pienenee ja neula uppoaa. Saippua vähentää myös pintajännitystä, joten halkeamiin ja halkeamiin tunkeutuva kuuma saippuavaahto poistaa paremmin likaa, erityisesti rasvaa, kun taas puhdas vesi yksinkertaisesti käpristyisi pisaroiksi.
Plasma on aineen neljäs aggregaattitila, joka on kaasu kokoelmasta varautuneita hiukkasia, jotka ovat vuorovaikutuksessa suurilla etäisyyksillä. Tässä tapauksessa positiivisten ja negatiivisten varausten määrä on suunnilleen yhtä suuri, joten plasma on sähköisesti neutraali. Neljästä alkuaineesta plasma vastaa tulta. Kaasun muuttamiseksi plasmatilaan on välttämätöntä ionisoida irrottaa elektroneja atomeista. Ionisointi voidaan suorittaa kuumentamalla, sähköpurkauksen vaikutuksesta tai kovalla säteilyllä. Aine universumissa on pääosin ionisoituneessa tilassa. Tähdissä ionisaatio johtuu termisesti, harvinaisissa sumuissa ja tähtienvälisissä kaasuissa tähtien ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta. Aurinkomme koostuu myös plasmasta, jonka säteily ionisoi maan ilmakehän ylempiä kerroksia, ns ionosfääri, pitkän kantaman radioviestinnän mahdollisuus riippuu sen kunnosta. Maanpäällisissä olosuhteissa plasma on harvinaista - loistelampuissa tai sähkökaaressa. Laboratorioissa ja tekniikassa plasmaa tuotetaan useimmiten sähköpurkauksella. Luonnossa tämä tapahtuu salaman avulla. Purkauksen aiheuttaman ionisaation aikana syntyy elektronilumivyöryjä, kuten ketjureaktioprosessi. Termoydinenergian saamiseksi käytetään injektiomenetelmää: erittäin suuriin nopeuksiin kiihdytettyjä kaasu-ioneja ruiskutetaan magneettiloukkuihin, jotka houkuttelevat elektroneja ympäristöstä muodostaen plasman. Käytetään myös paineionisaatiota - shokkiaaltoja. Tämä ionisaatiomenetelmä löytyy supertiheistä tähdistä ja mahdollisesti maan ytimestä.
Mikä tahansa ioneihin ja elektroneihin vaikuttava voima aiheuttaa sähkövirran. Jos se ei ole yhteydessä ulkoisiin kenttiin eikä ole suljettu plasman sisällä, se on polarisoitunut. Plasma noudattaa kaasulakeja, mutta kun siihen kohdistetaan magneettikenttä, joka säätelee varautuneiden hiukkasten liikettä, se osoittaa kaasulle täysin epätavallisia ominaisuuksia. Voimakkaassa magneettikentässä hiukkaset alkavat pyöriä voimalinjojen ympäri, ja magneettikenttää pitkin ne liikkuvat vapaasti. Sanotaan, että tämä kierteinen liike siirtää kenttälinjojen rakennetta ja kenttä "jäätyy" plasmaan. Harvinaista plasmaa kuvataan hiukkasjärjestelmällä, kun taas tiheämpää plasmaa kuvataan nestemallilla.
Plasman korkea sähkönjohtavuus on sen tärkein ero kaasusta. Kylmän plasman johtavuus Auringon pinnalla (0,8 10 -19 J) saavuttaa metallien johtavuuden, ja lämpöydinlämpötilassa (1,6 10 -15 J) vetyplasma johtaa normaalioloissa virtaa 20 kertaa paremmin kuin kupari. Koska plasma pystyy johtamaan virtaa, siihen sovelletaan usein johtavan nesteen mallia. Sitä pidetään jatkuvana väliaineena, vaikka kokoonpuristuvuus erottaa sen tavallisesta nesteestä, mutta tämä ero ilmenee vain virtauksissa, joiden nopeus on suurempi kuin äänen nopeus. Johtavan nesteen käyttäytymistä tutkitaan tieteessä, jota kutsutaan nimellä magneettinen hydrodynamiikka. Avaruudessa mikä tahansa plasma on ihanteellinen johdin, ja jäätyneen kentän lakeja käytetään laajalti. Johtavan nesteen malli mahdollistaa plasman magneettikentän sulkemisen mekanismin ymmärtämisen. Siten plasmavirrat sinkoutuvat Auringosta, mikä vaikuttaa Maan ilmakehään. Virtauksella itsessään ei ole magneettikenttää, mutta ulkopuolinen kenttä ei voi tunkeutua siihen jäätymislain mukaan. Plasma-aurinkovirrat työntävät ylimääräisiä planeettojen välisiä magneettikenttiä pois Auringon läheisyydestä. Näkyviin tulee magneettinen onkalo, jossa kenttä on heikompi. Kun nämä solukalvovirrat lähestyvät Maata, ne törmäävät Maan magneettikenttään ja pakotetaan virtaamaan sen ympäri saman lain mukaisesti. Se osoittautuu eräänlaiseksi luolaksi, johon magneettikenttä kerätään ja jossa plasmavirrat eivät tunkeudu. Sen pinnalle kertyy varautuneita hiukkasia, jotka raketit ja satelliitit havaitsivat - tämä on Maan ulompi säteilyvyö. Näitä ideoita käytettiin myös plasman eristämisen ongelmien ratkaisemisessa magneettikentällä erityisissä laitteissa - tokamaks (sanojen lyhenteestä: toroidaalinen kammio, magneetti). Täysin ionisoitua plasmaa pidetään näissä ja muissa järjestelmissä, joten toivotaan hallitun lämpöydinreaktion saavuttamisesta maan päällä. Tämä tarjoaisi puhtaan ja halvan energialähteen (meriveden). Myös plasman hankkiminen ja säilyttäminen fokusoidulla lasersäteilyllä on käynnissä.
Esitys aiheesta "Alkoholit" kemiassa powerpoint-muodossa. Koululaisille tarkoitettu esitys sisältää 12 diaa, jotka kemian näkökulmasta puhuvat alkoholeista, niiden fysikaalisista ominaisuuksista ja reaktioista vetyhalogenidien kanssa.
Katkelmia esityksestä
Historiasta
Tiesitkö, että jopa 4-luvulla? eKr e. tiesivätkö ihmiset kuinka tehdä etyylialkoholia sisältäviä juomia? Viiniä valmistettiin käymällä hedelmä- ja marjamehuja. He oppivat kuitenkin erottamaan siitä päihdyttävän komponentin paljon myöhemmin. XI vuosisadalla. alkemistit saivat kiinni haihtuvan aineen höyryt, jotka vapautuivat viiniä lämmitettäessä.
Fyysiset ominaisuudet
- Alemmat alkoholit ovat nesteitä, jotka liukenevat hyvin veteen, värittömiä ja hajuisia.
- Korkeammat alkoholit ovat kiinteitä aineita, veteen liukenemattomia.
Fysikaalisten ominaisuuksien ominaisuus: aggregaatiotila
- Metyylialkoholi (ensimmäinen edustaja homologisesta alkoholisarjasta) on neste. Ehkä sillä on korkea molekyylipaino? Ei. Paljon vähemmän kuin hiilidioksidi. Mikä se sitten on?
- Osoittautuu, että kyse on vetysidoksista, jotka muodostuvat alkoholimolekyylien välille, eivätkä anna yksittäisten molekyylien lentää pois.
Fysikaalisten ominaisuuksien ominaisuus: vesiliukoisuus
- Alemmat alkoholit liukenevat veteen, korkeammat alkoholit ovat liukenemattomia. Miksi?
- Vetysidokset ovat liian heikkoja pitämään alkoholimolekyyliä, jossa on suuri liukenematon osa, vesimolekyylien väliin.
Fysikaalisten ominaisuuksien ominaisuus: supistuminen
- Miksi laskennallisia ongelmia ratkaistaessa he eivät koskaan käytä tilavuutta, vaan vain massaa?
- Sekoita 500 ml alkoholia ja 500 ml vettä. Saamme 930 ml liuosta. Vetysidokset alkoholin ja veden molekyylien välillä ovat niin suuria, että liuoksen kokonaistilavuus pienenee, sen "puristuminen" (latinasta contraktio - puristus).
Ovatko alkoholit happoja?
- Alkoholit reagoivat alkalimetallien kanssa. Tässä tapauksessa hydroksyyliryhmän vetyatomi korvataan metallilla. Se näyttää hapolta.
- Mutta alkoholien happamat ominaisuudet ovat liian heikkoja, niin heikkoja, että alkoholit eivät vaikuta indikaattoreihin.
Ystävyys liikennepoliisin kanssa.
- Ovatko alkoholit liikennepoliisin ystäviä? Mutta miten!
- Onko liikennepoliisin tarkastaja koskaan pysäyttänyt sinut? Hengititkö putkeen?
- Jos oli epäonninen, tapahtui alkoholin hapetusreaktio, jossa väri muuttui ja jouduit maksamaan sakkoja.
Annamme vettä 1
Veden poisto - dehydraatio voi olla molekyylinsisäistä, jos lämpötila on yli 140 astetta. Tässä tapauksessa tarvitaan katalyytti - väkevä rikkihappo.
Annamme vettä 2
Jos lämpötilaa alennetaan ja katalyytti jätetään ennalleen, tapahtuu molekyylien välinen dehydraatio.
Reaktio vetyhalogenidien kanssa.
Tämä reaktio on palautuva ja vaatii katalyyttiä - väkevää rikkihappoa.
Olla ystäviä tai olla ystävä alkoholin kanssa.
Kysymys on mielenkiintoinen. Alkoholi kuuluu ksenobiootteihin - aineisiin, joita ei ole ihmiskehossa, mutta jotka vaikuttavat sen elintärkeään toimintaan. Kaikki riippuu annoksesta.
- Alkoholi on ravintoaine, joka antaa keholle energiaa. Keskiajalla keho sai noin 25 % energiasta alkoholin kulutuksen kautta.
- Alkoholi on lääke, jolla on desinfioiva ja antibakteerinen vaikutus.
- Alkoholi on myrkkyä, joka häiritsee luonnollisia biologisia prosesseja, tuhoaa sisäelimiä ja psyykettä ja liiallisessa nauttimisessa johtaa kuolemaan.
