В промышленности:
а) гидратацией алкенов:
б) сбраживанием сахаристых веществ:
в) путем гидролиза крахмалосодержащих продуктов и целлюлозы с последующим сбраживанием образовавшейся глюкозы;
г) из синтез-газа получают метанол:
В лаборатории:
а) из галогенопроизводных алканов, действуя на них AgOH или КОН:
С4Н9Вr + AgОН С4Н9OН + AgBr;
б) гидратацией алкенов:
1. Взаимодействие со щелочными металлами:
2C2H5 - OH + 2Na 2C2H5 - ONa + H2.
2. Взаимодействие с кислотами:
3. Реакции окисления:
а) спирты горят:
2С3Н7ОН + 9O2 6СО2 + 8Н2О;
б) в присутствии окислителей спирты окисляются:
4. Спирты подвергаются дегидрированию и дегидратации:
По строению молекул многоатомные спирты сходны с одноатомными. Отличие заключается в том, что в их молекулах имеется несколько гидроксильных групп. Содержащийся в них кислород смещает электронную плотность от атомов водорода. Это и приводит к увеличению подвижности водородных атомов и усилению кислотных свойств.
а) гидратацией этиленоксида:
б) глицерин получают синтетическим путем из пропилена и путем гидролиза жиров.
В лаборатории: как и одноатомные спирты, путем гидролиза галогенопроизводных алканов водными растворами щелочей:
Многоатомные спирты имеют сходное строение с одноатомными спиртами. В связи с этим их свойства тоже сходные.
3. В связи с усилением кислотных свойств многоатомные спирты в отличие от однотомных реагируют с основаниями (при избытке щелочи):
В отличие от радикалов алканов (СН3-, С2Н5 - и т. д.) бензольное кольцо обладает свойством притягивать к себе электронную плотность кислородного атома гидроксильной группы. Вследствие этого атом кислорода сильнее, чем в молекулах спиртов, притягивает к себе электронную плотность от атома водорода. Поэтому в молекуле фенола химическая связь между атомом кислорода и атомом водорода становится более полярной, а водородный атом более подвижен и реакционноспособен.
а) выделяют из продуктов пиролиза каменного угля; б) из бензола и пропилена:
в) из бензола:
С6Н6 С6Н5Сl С6Н5 - OH.
В молекуле фенола наиболее ярко проявляется взаимное влияние атомов и атомных групп. Это выявляется при сравнении химических свойств фенола и бензола и химических свойств фенола и одноатомных спиртов.
1. Свойства, связанные с наличием группы -OH:
2. Свойства, связанные с наличием бензольного кольца:
3. Реакции поликонденсации:
Электронная и структурная формулы альдегидов следующие:
У альдегидов в альдегидной группе между атомами углерода и водорода существует -связь, а между атомами углерода и кислорода - одна -связь и одна -связь, которая легко разрывается.
а) окислением алканов:
б) окислением алкенов:
в) гидратацией алкинов:
г) окислением первичных спиртов:
(этот метод используется и в лаборатории).
1. Из-за наличия в альдегидной группе -связи наиболее характерны реакции присоединения:
2. Реакции окисления (протекают легко):
3. Реакции полимеризации и поликонденсации:
Электронная и структурная формулы одноосновных карбоновых кислот следующие:
Из-за сдвига электронной плотности к атому кислорода в карбонильной группе атом углерода приобретает частичный положительный заряд. Вследствие этого углерод притягивает электронную плотность от гидроксильной группы, и атом водорода становится более подвижным, чем в молекулах спиртов.
б) окислением спиртов:
в) окислением альдегидов:
г) специфическими методами:
1. Простейшие карбоновые кислоты в водном растворе диссоциируют:
СН3СООН Н+ +СН3СОО-.
2. Реагируют с металлами:
2HCOOH + Mg (HCOO)2Mg + H2.
3. Реагируют с основными оксидами и гидроксидами:
HCOOH + КОН НСООК+ Н2О.
4. Реагируют с солями более слабых и летучих кислот:
2СН3СООН + К2СО3 2СН3СООК + СО2 + Н2О.
5. Некоторые кислоты образуют ангидриды:
6. Реагируют со спиртами:
Сложные эфиры главным образом получают при взаимодействии карбоновых и минеральных кислот со спиртами:
Характерное свойство сложных эфиров - способность подвергаться гидролизу [3,4]:
ГЛАВА 3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗУЧЕНИЯ ТЕМЫ: «КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ»
Фенолы являются одними из наиболее распространенных загрязняющих веществ, поступающих в водную среду со сточными водами нефтеперерабатывающих, лесохимических, коксохимических, анилинокрасочных и других предприятий.
Фенолы представляют собой оксизамещенные ароматических углеводородов (бензола, его гомологов, нафталина и др.). Обычно их принято разделять на летучие с водяным паром (фенол, креозолы, ксиленолы и др.) и нелетучие фенолы (ди- и триоксисоединения). По числу гидроксильных групп различают одноатомные, двухатомные и многоатомные фенолы. Фенолы в естественных речных условиях образуются при процессах метаболизма водных организмов, при биохимическом окислении и трансформации органических веществ.
Фенолы используются для дезинфекции, изготовления клеев и фенолформальдегидных пластмасс. Они входят в состав выхлопных газов бензиновых и дизельных двигателей, присутствуют в больших количествах в сточных водах нефтеперерабатывающих, лесохимических, анилинокрасочных и ряда других предприятий. Высокими концентрациями этих соединений отличаются сточные воды коксохимических производств, в которых уровни содержания летучих фенолов достигают 250-350 мг/л, многоатомных фенолов -- 100-140 мг/л.
В природных водах фенолы обычно находятся в растворенном состоянии в виде фенолятов, фенолятных ионов и свободных фенолов. Они могут вступать в реакции конденсации и полимеризации, образуя сложные гумусоподобные и другие довольно устойчивые соединения. В природных условиях сорбция фенолов взвесью и донными отложениями обычно несущественна. В зонах техногенного загрязнения этот процесс более значим. Типичные содержания фенолов в незагрязненных и слабозагрязненных водах не превышают 20 мкг/л. В загрязненных водах их содержания достигают десятков и сотен микрограммов в 1 л.
Хорошая растворимость фенолов и наличие соответствующих источников обусловливают высокую интенсивность загрязнения ими речных вод в условиях городских агломераций, где их содержания достигают десятков и даже сотен микрограмм в 1 л воды. Например, в водах рек Рейн и Майн в начале 1980-х гг. стабильно наблюдались повышенные концентрации многих представителей фенолов, поступающих со сточными водами. Надежным показателем степени загрязнения воды фонолами является численность фенолразрушающих бактерий. Сапрофитные анаэробы обычно присутствуют в местах интенсивного разрушения фенола, причем в условиях загрязнения количество собственно фенола (карболовой кислоты, оксибензола) и сапрофитных бактерий в донном иле и в придонном слое воды намного больше, чем в толще воды. Фенолы относительно интенсивно подвергаются биохимическому и химическому окислению, зависящему от температуры воды, величины рН, содержания кислорода и ряда других факторов. В речном потоке наблюдается тесная обратная зависимость между температурой воды и переносом фенолов, которая объясняется микробным окислением этих соединений.
Фенолы обладают токсическим действием и ухудшают органолептические показатели воды. Токсическое воздействие фенолов на рыб заметно возрастает с увеличением температуры воды. Известно, что фенолы играют важную роль в процессах аккумуляции тяжелых металлов высшими водными растениями, изменяют режим биогенных элементов и растворенных в речной воде газов. В процессе биохимической деструкции фенола происходит изменение всех элементов гидрохимического режима: снижение концентраций кислорода, увеличение цветности, окисляемости, БПК, щелочности и агрессивности (по отношению, например, к бетону) воды. Образующиеся в процессах деструкции и трансформации фенола продукты по своим свойствам могут быть более токсичными (например, пирокатехин, который, к тому же, способен образовывать со многими металлами хелаты).
Одноатомные фенолы -- сильные нервные яды, вызывающие общее отравление организма также и через кожу, на которую действуют прижигающе. Отравление человека фенолом происходит При вдыхании его паров и аэрозоля, образующегося при конденсации паров, попадании вещества в желудочно-кишечный тракт и при всасывании через кожу.
Острые отравления человека наблюдали в основном при попадании фенола на кожу. Действие фенола на кожу зависит в меньшей степени от концентрации раствора и в большей от длительности воздействия.
Гигиеническое регламентирование фенола: -- в воздухе рабочей зоны ПДК 0,3 мг/м3, пары, II класс опасности, вещество опасно при поступлении через неповрежденную кожу; -- в атмосферном воздухе ПДК максимально разовая 0,01 мг/м3, среднесуточная 0,01 мг/м3, II класс опасности; в почве ПДК не установлена.
Химическое загрязнение окружающей среды является наиболее ощутимым и заметным. В воздухе жилых помещений присутствуют оксиды азота, серы, углерода, летучие органические соединения, взвешенные вещества, микроорганизмы.
Существует несколько типов источников загрязнения атмосферы помещения: источники высокой температуры, строительные материалы и продукты жизнедеятельности человека и живых организмов. Продукты жизнедеятельности человека представлены главным образом оксидом углерода, углеводородами, аммиаком, альдегидами, кетонами, спиртами, фенолами. В малых количествах в результате жизнедеятельности человека выделяются ацетон, ацетальдегид, изопрен, этанол, этилмеркаптан, сероводород, сероуглерод, а также нитротолуол, кумарин, нафталин. Пыль также является источником загрязнения воздуха помещений как механическая взвешенная примесь (до 250 тыс. пылинок в литре воздуха) и как место жительства пылевых клещей, число которых в грамме пыли может достигать 2-3 тысяч. Продуктами жизнедеятельности клещей является ряд химических веществ, отрицательно сказывающихся на дыхательной системе человека и способных вызывать аллергические реакции.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
