Вопрос 1. Сахароза. Её строение, свойства, получение и применение.
Ответ. Опытным путём доказано, что молекулярная форма сахарозы
– C 12 H 22 O 11 . Молекула содержит гидроксильные группы и состоит из взаимно связанных остатков молекул глюкозы и фруктозы.
Чистая сахарозы – бесцветное кристаллическое вещество сладкого вкуса, хорошо растворимое в воде.
Химические свойства:
1. Подвергается гидролизу:
C 12 H 22 O 11 + H2O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6
2.Сахароза – невосстанавливающий сахар. Она не даёт реакции «серебряного зеркала», а с гидроксидом меди (II) взаимодействует как многоатомный спирт, не восстанавливая Cu (II) до Cu (I).
Нахождение в природе
Сахарозы входит в состав сока сахарной свеклы (16-20 %) и сахарного тростника (14-26%). В небольших количествах она содержится вместе с глюкозой в плодах и листьях многих зелёных растений.
Получение:
1. Сахарную свекл или сахарный тростник превращают в тонкую стружку и помещают в диффузоры, через которые пропускают горячую воду.
2. Полученный раствор обрабатывают известковым молоком, образуется растворимый сахарат кальция алкоголятов.
3. Для разложения сахарата кальция и нейтрализации избытка гидроксида кальция через раствор пропускают оксид углерода (IV):
C 12 H 22 O 11 CaO 2H 2 + CO 2 = C 12 H 22 O 11 + CaCO 3 + 2H 2 O
4.Полученный после осаждения карбоната кальция раствор фильтруют затем упаривают в вакуумных аппаратах и кристаллики сахара отделяют центрифугированием.
5. Выделенный сахарный песок обычно имеет желтоватый цвет, так как содержит красящие вещества. Для их отделения сахарозу растворяют в воде и пропускают через активированный уголь.
Применение:
Сахароза в основном используется в качестве продукта питания и в кондитерской отрасли промышленности. Путём гидролиза из неё получают искусственный мёд.
Вопрос 2. Особенности размещения электронов в атомах элементов малых и больших периодов. Состояния электронов в атомах.
Ответ. Атом – химически неделимая, электронейтральная частица вещества. Атом состоит из ядра и движущихся по определённым орбиталям вокруг него электронов. Атомная орбиталь – область пространства вокруг ядра, в пределах которой наиболее вероятно нахождение электрона. Орбитали называют также электронными облаками. Каждой орбитали отвечает определённая энергия а также форма и размер электронного облака. Группа орбиталей, для которых значение энергии оказываются близкими, относят к одному энергетическому уровню. На энергетическом уровне не может находится более 2n 2 электронов, где n – номер уровня.
Виды электронных облаков: шаровой формы - s-электроны, одна орбиталь на каждом энергетическом уровне; гантелеобразной формы – p-электроны, три орбитали p x , p y ,p z ; в форме напоминающей две перекрещенные гантеи, - d- электроны, пять орбиталей d xy , d xz , d yz , d 2 z , d 2 x – d 2 y .
Распределение электронов по энергетическим уровням отражает электронная конфигурация элемента.
Правила заполнения электронами энергетических уровней и
подуровней.
1.Заполнение каждого уровня начинается с s- электронов, далее происходит заполнение электронами p-, d- и f- энергетических уровней.
2.Число электронов в атоме равно его порядковому номеру.
3. Число энергетических уровней соответствует номеру периода, в котором находится элемент.
4. максимальное число электронов на энергетическом уровне определяется по формуле
Где n- номер уровня.
5. Общее число электронов на атомных орбиталях одного энергетического уровня.
Например, алюминий, заряд ядра равен +13
Распределение электронов по энергетическим уровням – 2,8,3.
13 Al:1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 .
В атомах некоторых элементов наблюдается явление проскока электронов.
Например, у хрома электроны с 4s-подуровня перескакивают на 3d- подуровень:
24 Cr 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3d 5 3d 5 4s 1 .
Электрон переходит с 4s- подуровня на 3d, потому что конфигурация 3d 5 и 3d 10 являются более энергетически выгодными. Электрон занимает положение, в котором его энергия минимальная.
Заполнение электронами энергетического f-подуровня происходит у элемента 57La -71 Lu.
Вопрос 3. Распознать вещества KOH,HNO 3 ,K 2 CO 3 .
Ответ: KOH + фенолфталиен → малиновая окраска раствора;
NHO 3 + лакмус → красная окраска раствора,
K 2 CO 3 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + H 2 0 +CO 2
Билет № 20
Вопрос 1. Генетическая связь органических соединений различных классов.
Ответ: Схема цепочки химических превращений:
C 2 H 2 → C 2 H 4 →C 2 H 6 →C 2 H 5 Cl→C 2 H 5 OH→CH 3 CHO→CH 3 COOH
C 6 H 6 C 2 H 5 OH CH 2 =CH-CH=CH 2 CH 3 COOC 2 H 5
C 6 H 5 Cl CH 3 O-C 2 H 5 C 4 H 10
C 2 H 2 + H 2 = C 2 H 4 ,
алкин алкен
C 2 H 4 + H 2 = C 2 H 6 ,
алкен алкан
C 2 H 6 + Cl 2 = C 2 H 5 Cl + HCl,
C 2 H 5 Cl + NaOH = C 2 H 5 OH + NaCl,
хлоралкан спирт
С 2 H 5 OH + 1/2O 2 CH 3 CHO + H 2 O,
спирт альдегид
CH 3 CHO + 2Cu(OH) 2 = CH 3 COOH + 2CuOH + H 2 O,
C 2 H 4 + H 2 O C 2 H 5 OH,
алкен спирт
C 2 H 5 OH + CH 3 OH = CH 3 O-C 2 H 5 + H 2 O,
спирт спирт простой эфир
3С 2 H 2 С 6 Н 6 ,
алкин арен
C 6 H 6 + Cl 2 = C 6 H 5 Cl + HCl,
C 6 H 5 Cl + NaOH = C 6 H 5 OH + NaCl,
C 6 H 5 OH + 3Br 2 = C 6 H 2 Br 3 OH + 3HBr;
2С 2 H 5 OH = CH 2 = CH-CH = CH 2 + 2H 2 O + H 2 ,
спирт диен
CH 2 = CH-CH = CH 2 + 2H 2 = C 4 H 10 .
диен алкан
Алканы- углеводороды с общей формулой С n H 2 n +2 , которые не присоединяют водород и другие элементы.
Алкены- углеводороды с общей формулой С n H 2 n , в молекулах которых между атомами углерода имеется одна двойная связь.
К диеновым углеводородам относят органические соединения с общей формулой С n H 2 n -2 , в молекулах которых имеются две двойные связи.
Углеводороды с общей формулой С n H 2 n -2 , в молекулах которых имеется одна тройная связь, относят к ряду ацетилена и называют алкинами.
Соединения углерода с водородом, в молекулах которых имеется бензольное кольцо, относят к ароматическим углеводородам.
Спиртами называются производные углеводородов, в молекулах которых один или несколько атомов водорода замещены гидроксильными группами.
К фенолам относят производные ароматических углеводородов, в молекулах которых гидроксильные группы связаны с бензольным ядром.
Альдегиды- органические вещества, содержащие функциональную группу- СНО (альдегидную группу).
Карбоновые кислоты- это органические вещества, молекулы которых содержат одну или несколько карбоксильных групп, соединенных с углеводородным радикалом или атомом водорода.
К сложным эфирам относятся органические вещества, которые образуются в реакциях кислот со спиртами и содержат группу атомов С(О)-О-С.
Вопрос 2. Типы кристаллических решеток. Характеристика веществ с различными типами кристаллических решеток.
Ответ. Кристаллическая решетка – пространственное, упорядоченное взаиморасположением частиц вещества, имеющее однозначный, распознаваемый мотив.
В зависимости от вида частиц, расположенных в узлах решетки, различают: ионные (ИКР), атомные (АКР), молекулярные (МКР), металлические (Мет. КР), кристаллические решетки.
МКР – в узлах находится молекула. Примеры: лед, сероводород, аммиак, кислород, азот в твердом состоянии. Силы, действующие между молекулами, сравнительно слабые, поэтому вещества имеют малую твердость, низкие температуры кипения и плавления, плохую растворимость в воде. В обычных условиях это газы или жидкости (азот, пероксид водорода, твердый CO 2). Вещества с МКР относятся к диэлектрикам.
АКР- в узлах атомы. Примеры: бор, углерод (алмаз), кремний, германий. Атомы соединены прочными ковалентными связями, поэтому для веществ характерны высокие температуры кипения и плавления, высокая прочность и твердость. Большинство таких веществ не растворимо в воде.
ИКР – в узлах катионы и анионы. Примеры: NaCl, KF, LiBr. Такой тип решетки имеется у соединений с ионным типом связи (металл-неметалл). Вещества тугоплавкие, малолетучие, сравнительно прочные, хорошие проводники электрического тока, хорошо растворимы в воде.
Мет. КР – решетка веществ, состоящих только из атомов металла. Примеры: Na, K, Al, Zn, Pb и т.д. Агрегатное состояние твердое, нерастворимо в воде. Кроме щелочных и щелочно-земельных металлов, проводники электрического тока, температуры кипения и плавления колеблются от средних до очень высоких.
Вопрос 3. Задача. Для сжигания 70 г серы взяли 30 л кислорода. Определить объем и количество вещества, образовавшегося сернистого газа.
Дано: Найти:
m(S) = 70 г, V(SO 2) = ?
V(O 2) = 30 л. v(SO 2) = ?
Решение:
m=70 г V= 30 л x л
S + O 2 = SO 2 .
v: 1 моль 1 моль 1 моль
M: 32 г/моль -- --
V: -- 22,4 л 22, 4 л
V(O 2) теор. = 70 * 22,4/32 =49 л (O 2 в недостатке, расчет по нему).
Поскольку V(SO 2) = V(O 2), то V(SO 2) = 30 л.
v(SO 2) = 30/22,4 = 1,34 моль.
Ответ. V(SO 2) = 30 л, v = 1,34 моль.
Физические свойства
Чистая сахароза -- бесцветное кристаллическое вещество сладкого вкуса, хорошо растворимое в воде.
Химические свойства
Главным свойством дисахаридов, отличающим их от моносахаридов, является способность к гидролизу в кислой среде (или под действием ферментов в организме):
С 12 Н 22 О 11 +Н2О> С 6 Н 12 О 6 + С 6 Н 12 О 6
Сахароза глюкоза фруктоза
Образовавшуюся в процессе гидролиза глюкозу можно обнаружить реакцией «серебряного зеркала» или при взаимодействии ее с гидроксидом меди (II).
Получение сахарозы
Сахарозу C 12 H 22 O 11 (сахар) получают в основном из сахарной свеклы и сахарного тростника. При производстве сахарозы не происходят химические превращения, ибо она уже имеется в природных продуктах. Ее лишь выделяют из этих продуктов по возможности в более чистом виде.
Процесс выделения сахарозы из сахарной свеклы:
Очищенную сахарную свеклу в механических свеклорезках превращают в тонкую стружку и помещают ее в специальные сосуды -- диффузоры, через которые пропускают горячую воду. В результате из свеклы вымывается почти вся сахароза, но вместе с ней в раствор переходят различные кислоты, белки и красящие вещества, которые требуется отделить от сахарозы.
Образовавшийся в диффузорах раствор обрабатывают известковым молоком.
С 12 Н 22 О 11 +Ca(OH) 2 > С 12 Н 22 О 11 2CaO H 2 O
Гидроксид кальция реагирует с содержащимися в растворе кислотами. Так как кальциевые соли большинства органических кислот малорастворимы, то они выпадают в осадок. Сахароза же с гидроксидом кальция образует растворимый сахарат типа алкоголятов - С 12 Н 22 О 11 2CaO H 2 O
3. Чтобы разложить образовавшийся сахарат кальция и нейтрализовать избыток гидроксида кальция, через их раствор пропускают оксид углерода (IV). В результате кальций осаждается в виде карбоната:
С 12 Н 22 О 11 2CaO H 2 O + 2СО 2 > С 12 Н 22 О 11 + 2CaСO 3 v 2Н 2 О
4. Полученный после осаждения карбоната кальция раствор фильтруют, затем упаривают в вакуумных аппаратах и кристаллики сахара отделяют центрифугированием.
Однако выделить весь сахар из раствора не удается. Остается бурый раствор (меласса), который содержит еще до 50% сахарозы. Мелассу используют для получения лимонной кислоты и некоторых других продуктов.
5. Выделенный сахарный песок обычно имеет желтоватый цвет, так как содержит красящие вещества. Чтобы их отделить, сахарозу вновь растворяют в воде и полученный раствор пропускают через активированный уголь. Затем раствор снова упаривают и подвергают кристаллизации. (см. приложение 2)
Применение сахарозы
Сахароза в основном используется в качестве продукта питания и в кондитерской промышленности. Путем гидролиза из нее получают искусственный мед.
Нахождение в природе и организме человека
Сахароза входит в состав сока сахарной свеклы (16 -- 20%) и сахарного тростника (14 -- 26%). В небольших количествах она содержится вместе с глюкозой в плодах и листьях многих зеленых растений.
Химические формулы распространённых в быту веществ полезно знать не только как часть школьного курса химии, но и просто для общей эрудиции. Формулу воды или поваренной соли знают практически все, однако насчёт спирта, сахара или уксуса — немногие смогут сразу попасть в точку. Давайте пойдём от простого к сложному.
Какова формула воды?
Эту жидкость, благодаря которой на планете Земля появилась удивительная живая природа, знают и пьют все. Более того, она составляет около 70% нашего с вами тела. Вода является простейшим соединением атома кислорода с двумя атомами водорода.
Химическая формула воды: H 2 O
Какова формула поваренной соли?
Поваренная соль является не только незаменимым кулинарным блюдом, но и одной из главных составляющих морской соли, запасы которой в Мировом Океане составляют миллионы тонн. Формула поваренной соли проста и легка для запоминания: 1 атом натрия и 1 атом хлора.
Химическая формула поваренной соли: NaCl
Какова формула сахара?
Сахар — белый кристаллический порошок, без которого ни один сладкоежка в мире не сможет прожить и дня. Сахар является сложным органическим соединением, формулу которого сразу не запомнишь: 12 атомов углерода, 22 атома водорода и 11 атомов кислорода образуют сладкую и сложную структуру.
Химическая формула сахара: C 12 H 22 O 11
Какова формула уксуса?
Уксус — раствор уксусной кислоты, который используют в пищу, а также для очистки металлов от налёта. Молекула уксусной кислоты имеет сложную структуру, состоящую из двух атомов углерода, к одному из которых крепятся три атома водорода, а к другому — два атома кислорода, один из которых прихватил себе ещё один водород.
Химическая формула уксусной кислоты: CH 3 COOH
Какова формула спирта?
Начнём с того, что спирты бывают разные. Тот спирт, что используется для приготовления вин, водки и коньяков, называется по-научному этанол. Помимо этанола есть ещё куча спиртов, которые используются в медицине, автомобилестроении и авиации.
Химическая формула этанола: C 2 H 5 OH
Какова формула пищевой соды?
Пищевая сода называется по-научному гидрокарбонатом натрия. Из этого названия любой начинающий химик поймёт, что в молекуле соды есть натрий, углерод, кислород и водород.
Химическая формула пищевой соды: NaHCO 3
Сегодня 24 февраля 2019 года. А вы знаете, какой сегодня праздник ?
Расскажите Какова формула сахара, соли, воды, спирта, уксуса и прочих веществ друзьям в социальных сетях:
Сахароза C 12 H 22 O 11 , или свекловичный сахар , тростниковый сахар , в быту просто сахар - дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух моносахаридов - α-глюкозы и β-фруктозы.
Химические свойства сахарозы
Важное химическое свойство сахарозы – способность подвергаться гидролизу (при нагревании в присутствии ионов водорода).
Поскольку связь между остатками моносахаридов в сахарозе образована за счёт обоих гликозидных гидроксилов, она не обладает восстановительными свойствами и не даёт реакции «серебряного зеркала». У сахарозы сохраняются свойства многоатомных спиртов: она образует растворимые в воде сахараты с гидроксидами металлов, в частности, с гидроксидом кальция. Эта реакция используется для выделения и очистки сахарозы на сахарных заводах, о чём мы будем говорить чуть позже.
При нагревании водного раствора сахарозы в присутствии сильных кислот или под действием фермента инвертазы происходит гидролиз этого дисахарида с образованием смеси равных количеств глюкозы и фруктозы. Эта реакция обратна процессу образования сахарозы из моносахаридов:
Полученная смесь называется инвертным сахаром и используется для производства карамели, подслащивания пищевых продуктов, для предотвращения кристаллизации сахарозы, получения искусственного мёда, производства многоатомных спиртов.
Отношение к гидролизу
Гидролиз сахарозы легко проследить с помощью поляриметра, так как раствор сахарозы имеет правое вращение, а образующаяся смесь D- глюкозы и D- фруктозы имеет левое вращение, благодаря превалирующему значению левого вращения D-фруктозы. Следовательно, по мере гидролиза сахарозы величина угла правого вращения постепенно уменьшается, проходит через нулевое значение, и в конце гидролиза раствор, содержащий равные количества глюкозы и фруктозы, приобретает устойчивое левое вращение. В связи с этим гидролизованную сахарозу (смесь глюкозы и фруктозы) называют инвертным сахаром, а сам процесс гидролиза – инверсией (от лат. inversia – переворачивание, перестановка).
Структура мальтозы и целобиозы. Отношение к гидролизу
Мальтоза и крахмал. Состав, строение и свойства. Отношение к гидролизу
Физические свойства
Мальтоза легко растворима в воде, имеет сладкий вкус. Молекулярная масса мальтозы - 342,32. Температура плавления мальтозы - 108 (безводная).
Химические свойства
Мальтоза является восстанавливающим сахаром, так как имеет незамещённую полуацетальную гидроксильную группу.
При кипячении мальтозы с разбавленной кислотой и при действии фермента мальтоза гидролизуется (образуются две молекулы глюкозы C 6 H 12 O 6).
Крахма́л (C 6 H 10 O 5) n полисахариды амилозы и амилопектина, мономером которых является альфа-глюкоза. Крахмал, синтезируемый разными растениями в хлоропластах, под действием света прифотосинтезе, несколько различается по структуре зёрен, степени полимеризации молекул, строению полимерных цепей и физико-химическим свойствам.
Примером наиболее распространенных в природе дисахаридов (олигосахаридом) является сахароза (свекловичный или тростниковый сахар).
Олигосахариды – это продукты конденсации двух или нескольких молекул моносахаридов.
Дисахариды – это углеводы, которые при нагревании с водой в присутствии минеральных кислот или под влиянием ферментов подвергаются гидролизу, расщепляясь на две молекулы моносахаридов.
Физические свойства и нахождение в природе
1. Она представляет собой бесцветные кристаллы сладкого вкуса, хорошо растворима в воде.
2. Температура плавления сахарозы 160 °C.
3. При застывании расплавленной сахарозы образуется аморфная прозрачная масса – карамель.
4. Содержится во многих растениях: в соке березы, клена, в моркови, дыне, а также в сахарной свекле и сахарном тростнике.
Строение и химические свойства
1. Молекулярная формула сахарозы – С 12 Н 22 О 11
2. Сахароза имеет более сложное строение, чем глюкоза. Молекула сахарозы состоит из остатков глюкозы и фруктозы, соединенных друг с другом за счет взаимодействия полуацетальных гидроксилов (1→2)-гликозидной связью :
3. Наличие гидроксильных групп в молекуле сахарозы легко подтверждается реакцией с гидроксидами металлов.
Если раствор сахарозы прилить к гидроксиду меди (II), образуется ярко-синий раствор сахарата меди (качественная реакция многоатомных спиртов).
Видео-опыт «Доказательство наличия гидроксильных групп в сахарозе»
4. Альдегидной группы в сахарозе нет: при нагревании с аммиачным раствором оксида серебра (I) она не дает «серебряного зеркала», при нагревании с гидроксидом меди (II) не образует красного оксида меди (I).
5. Сахароза, в отличие от глюкозы, не является альдегидом. Сахароза, находясь в растворе, не вступает в реакцию "серебряного зеркала", так как не способна превращаться в открытую форму, содержащую альдегидную группу. Подобные дисахариды не способны окисляться (т.е. быть восстановителями) и называются невосстанавливающими сахарами.
Видео-опыт «Отсутствие восстанавливающейспособности сахарозы»
6. Сахароза является важнейшим из дисахаридов.
7. Она получается из сахарной свеклы (в ней содержится до 28 % сахарозы от сухого вещества) или из сахарного тростника.
Реакция сахарозы с водой.
Важное химическое свойство сахарозы – способность подвергаться гидролизу (при нагревании в присутствии ионов водорода). При этом из одной молекулы сахарозы образуется молекула глюкозы и молекула фруктозы:
С 12 Н 22 О 11 + Н 2 О t , H 2 SO 4 → С 6 Н 12 O 6 + С 6 Н 12 O 6
Видео-опыт «Кислотный гидролиз сахарозы»
Из числа изомеров сахарозы, имеющих молекулярную формулу С 12 Н 22 О 11 , можно выделить мальтозу и лактозу.
При гидролизе различные дисахариды расщепляются на составляющие их моносахариды за счёт разрыва связей между ними (гликозидных связей ):
Таким образом, реакция гидролиза дисахаридов является обратной процессу их образования из моносахаридов.
Применение сахарозы
· Продукт питания;
· В кондитерской промышленности;
· Получение искусственного мёда
