Конспект урока «Химические свойства предельных одноатомных спиртов» по химии для 11 класса

МОУ « Лицей № 47» г. Саратов

Никитина Надежда Николаевна - учитель химии

ПОДГОТОВКА К ЕГЭ ( 10, 11 класс)

Лекция по теме: Химические свойства предельных одноатомных спиртов.

( конспект для учащихся)

В химических реакциях гидроксисоединений возможно разрушение одной из двух связей:

        С–ОН с отщеплением ОН-группы

        О–Н с отщеплением водорода

Это могут быть реакции замещения, в которых происходит замена ОН или Н, или реакция отщепления (элиминирования), когда образуется двойная связь.

Полярный характер связей С–О и О–Н способствует гетеролитическому их разрыву и протеканию реакций по ионному механизму. При разрыве связи О–Н с отщеплением протона (Н⁺) проявляются кислотные свойства гидроксисоединения, а при разрыве связи С–О – свойства основания и нуклеофильного реагента.

С разрывом связи О–Н идут реакции окисления, а по связи С–О – восстановления.
Таким образом, гидроксисоединения могут вступать в многочисленные реакции, давая различные классы соединений. Вследствие доступности гидроксильных соединений, в особенности спиртов, каждая из этих реакций является одним из лучших способов получения определенных органических соединений.

1. Кислотно-основные свойства.

RO^- + H⁺ ↔ ROH ↔ R⁺ + OH^-

                                            Кислотные свойства уменьшаются в ряду, а основные возрастают:

HOH →    R-CH₂-OH    →    R₂CH-OH    →    R₃C-OH

вода          первичный           вторичный          третичный

1.1  Кислотные свойства

 Взаимодействие спиртов с активными щелочными металлами:

2C₂H₅OH + 2 Na → 2C₂H₅ONa + H₂

                                    этилат натрия

 *Алкоголяты подвергаются гидролизу, это доказывает,что у воды более сильные кислотные свойства

C₂H₅ONa + H₂O ↔ C₂H₅OH + NaOH

 2.2.Основные свойства

 Спирты взаимодействуют галогенводородными кислотами:                       

C₂H₅OH + HBr  ^{H2SO4(кон)}↔ C₂H₅Br + H₂O

                                                    бромэтан

* Лёгкость протекания реакции зависит от природы галогенводорода и спирта – увеличение реакционной способности происходит в следующих рядах:

 2. Окисление

2.1. В присутствии окислителей [O] – K₂Cr₂O₇ или KMnO₄ спирты окисляются до карбонильных соединений:

Первичные спирты при окислении образуют альдегиды, которые затем легко окисляются до карбоновых кислот.

При окислении вторичных спиртов образуются кетоны.

* Третичные спирты более устойчивы к действию окислителей. Они окисляются только в жестких условиях (кислая среда, повышенная температура), что приводит к разрушению углеродного скелета молекулы и образованию смеси продуктов (карбоновых кислот и кетонов с меньшей молекулярной массой).                                   

Окисление в кислой среде:

 Для первичных и вторичных одноатомных спиртов качественной реакцией является взаимодействие их с кислым раствором дихромата калия. Оранжевая окраска гидратированного иона Cr₂O₇^2- исчезает и появляется зеленоватая окраска, характерная для иона Cr³⁺ . Эта смена окраски позволяет определять даже следовые количества спиртов.

 CH₃- OH + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ → CO₂ + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 6H₂O

 3CH₃-CH₂-OH + K₂Cr₂O₇ + 4H₂SO₄ → 3CH₃COH + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 7H₂O

В более жёстких условиях окисление первичных спиртов идёт сразу до карбоновых кислот:                                                           

3CH₃-CH₂-OH + 2K₂Cr₂O₇ + 8H₂SO₄ ^t→ 3CH₃COOH + 2K₂SO₄ + 2Cr₂(SO₄)₃ + 11H₂O

* Третичные спирты устойчивы к окислению в щелочной и нейтральной среде. В жёстких условиях (при нагревании, в кислой среде) они окисляются с расщеплением связей С-С и образованием кетонов и карбоновых кислот.

 В нейтральной среде:

 CH₃ – OH + 2KMnO₄ →K₂CO₃ + 2MnO₂ + 2H₂O, а остальные спирты до солей соответствующих

карбоновых кислот.

2.2 Горение (с увеличением массы углеводородного радикала – пламя  становится всё более коптящим)  C_nH_2n+1-OH + O₂ ^t → CO₂ + H₂O + Q

2.3. Качественная реакция на первичные спирты

                                 СH₃-CH₂-OH + CuO      ^300°,Cu →      CH₃-C=O + Cu + H₂O

                                                                         │

                                                                         H       (ацетальдегид – запах листвы)

  3. Реакции отщепления ( элиминирования).

 3.1. Внутримолекулярная дегидратация ( - H₂O)

                                 CH₃-CH₂-CH(OH)-CH₃        ^{t>140,H2SO4(к)}→      CH₃-CH=CH-CH₃ + H₂O

бутанол-2                                                                                  бутен-2

В тех случаях, когда возможны 2 направления реакции, например:

дегидратация идет преимущественно в направлении I, т.е. по правилу Зайцева – с образованием более замещенного алкена. Правило Зайцева: Водород отщепляется от наименее гидрированного атома углерода соседствующего с углеродом, несущим гидроксил.

3.2. Межмолекулярная дегидратация

                2C₂H₅OH     ^tH2SO4(к)→   С₂H₅-O-C₂H₅ + H₂O

                                                                                       простой эфир

* при переходе от первичных спиртов к третичным увеличивается склонность  к отщеплению воды и образованию алкенов; уменьшается способность образовывать простые эфиры.

 3.3.Реакция дегидрирование и дегидратация предельных одноатомных спиртов – реакция С.В. Лебедева

            2C₂H₅OH      ^{425,ZnO,Al2O3}→     CH₂=CH-CH=CH₂ + H₂ + 2H₂O

4. Реакции этерификации

Спирты вступают в реакции с минеральными и органическими кислотами, образуя сложные эфиры. Реакция обратима (обратный процесс – гидролиз сложных эфиров).