Вопрос 1. Альдегиды. Их строение, свойства, получение и применение

Ответ. Альдегиды – органические вещества, молекулы которых

содержат карбонильную группу С = О, связанную с водородом и углеводородным радикалом.

 

 

Общая формула альдегидов:

O

R - C

H

Номенклатура

Наименование альдегидов производят от исторических названий карбоновых кислот с тем же числом атомов углерода. Так, CH₃CHO – уксусный альдегид. По систематической номенклатуре название альдегидов производят от названий углеводородов с прибавлением окончания – аль, CH₃CHO – этаналь. Нумерацию углеродной цепи начинают с карбонильной группы. Для разветвленных изомеров перед названием альдегида записывают названия заместителей с указанием цифрой и номера углеродного атома, с которым они связаны:

^{4 3 2 1}

^CH₃ ^{– CH (CH}₃^{) – CH}₂ – ^CHO.

^{3-метилбутаналь}

Изомерия

Углеродного скелета:

CH₃ – CH₂ – CH₂ – CHO – бутаналь,

CH₃ – CH(CH₃) – CHO – 2-метилпропаналь.

Классов соединений:

CH₃ – CH₂ – CHO – пропаналь,

CH₃ – CO – CH₃ – пропанон (ацетон).

Физические свойства

Метаналь – газ, альдегид от C₂ до С₁₃ – жидкости, высшее альдегиды – твердые вещества (тетрадеканаль или миристиновый альдегид CH₃(CH₂)₁₂ CHO имеет температуру плавления 23, 5 ). Низшие альдегиды хорошо растворимы в воде; чем больше атомов углерода в молекуле, тем меньше растворимость; у альдегидов нет водородной связей.

Химические свойства

1. Реакции присоединения:

а) гидрирование:

CH₂O + H₂ = CH₃OH;

б) образование ацеталий со спиртами:

CH₃ - CH₂ – CHO + 2C₂H₅OH = CH₃ – CH₂ – CH(OC₂H₅)₂ + H₂O.

 

2. Реакция окисления:

а) реакция «серебряного зеркала»:

CH₃CHO + Ag₂O 2 Ag + CH₃COOH;

 

б) взаимодействие с гидрооксидом меди (II):

CH₃CHO + 2Cu(OH)₂ CH₃COOH + Cu₂O↓ + 2H₂O

3. Реакции замещения:

CH₃CH₂CHO + Br₂ = CH₃ – CH (Br) – CHO+ HBr

 

 

4.Полимеризация:

CH3=O (CH₂O)₃.

_{триоксиметилен}

5.Поликонденсация:

n C₆H₅OH + n CH₂O + n C₆H₅OH + …=

=[ C₆H₄(OH) – CH₂ – C₆H₄(OH)]_n + n H₂O

^{Фенолформальдегидная смола}

Получение

а) Окисление алканов:

 

CH₄ + O₂ CH₂O + H₂O.

^{метаналь}

 

 

б) Окисление спиртов:

2CH₃OH + O₂ 2CH₂O + 2H₂O.

в) Реакция Кучерова:

C₂H₂+ H₂O CH₃CHO.

г) Окисление алкенов:

C₂H₄ + [O] CH₃CHO.

 

Применение:

1. Получение фенолформальдегидных смол, пластмасс.

2. Производство лекарств, формалина (из CH₂=O).

3. Производство красителей.

4. Производство уксусной кислоты.

5. Дезинфекция и протравливание семян.

Вопрос 2. Проблема защита окружающей среды.

Ответ: На сегодняшний день самым крупномасштабным является загрязнение окружающей среды химическими веществами.

Охрана атмосферы

Источники загрязнения: предприятия чёрной и цветной металлургии, теплоэлектростанции, автотранспорт.

Промышленность: выбросы оксидов серы и азота. В результате обжига сульфидных руд цветных металлов выделяется оксид серы (IV).

Теплоэлектростанции выделяют SO₂ и SO₃, которые соединяются с влагой воздуха (SO₃ + H₂O = H₂SO₄)и выпадают с виде кислотных дождей.

Последствия: из-за переноса воздушных масс в результате выпадения кислотных дождей гибель живого на обширных территориях, а также коррозия металлов, разрушение памятников природы.

Теплоэлектростанция и промышленность: сжигание ископаемого топлива приводит к повышению концентрации углекислого газа, нарушению круговорота углерода, парниковому эффекту, а значит, затопление части суши.

Автотранспорт загрязняет воздух газами - CO, N_xO_y, SO_2, C_xH_y, соединениями свинца. Угарный газ в 200 раз активнее кислорода, вызывает поражение гемоглобина; выхлопные газы приводят к смогу.

NO + 1/20₂ = NO₂

NO₂ NO + O (hv –УФ-облучение),

O+ O₂ = O₃.

Озон O₃ взаимодействует с C_x H_y образуется очень токсичное соединения, то есть смог (туман).

Свинец влияет на нервную и ферментативную системы, нарушает обмен веществ; кумулятивный загрязнитель.

Ртуть – очень опасна, одинаково эффективно загрязняет все среды обитания.

Токсичные соединения металлов попадают в атмосферу с выбросами цветно и чёрной металлургии, а также в результате сжигания мусора и отходов.

Охрана гидросферы

Источники загрязнения- промышленные и бытовые сточные воды, сельское хозяйство, молевой сплав древесины.

Сельское хозяйство: опасность составляют удобрения как минеральные (фосфорные, калийные, нитраты), так и органические. Чрезмерное внесение удобрений приводит к эвтрофикации, она в свою очередь – к «цветению воды» и замору рыбы.

Сточные воды: органические отходы, токсичные соединения металлов, волокна (текстиль) - повреждают жабры рыб.

Древесина – источник фенолов.

Пути решения проблемы загрязнения.

1.Каталитическое разложение N_xO_y, восстановление метаном или аммиаком.

2.Использовние иных видов топлива.

3.Развитие технологий, получение энергии экологически безопасными способами (солнце, приливы и отливы).

4.Очистка промышленных сточных вод предполагает предварительную фильтрацию, осаждение соединений металлов. Затем предстоит обеззараживание хлором, озоном и биологическая очистка с помощью бактерий. Водоросли, простейшие микроорганизмы биологически очищают воду. После чего её можно сбрасывать в естественные водоёмы. Для очистки воды от солей используется дистилляция, вымораживание (кристаллизация солей). Наиболее эффективный способ - создание экономически рациональных замкнутых систем, обеспечивающих многократное использование вод в производстве.

5.Безотходная технология: сырье – производство – потребление – отходы – вторичное сырье.