МХ-22 (М) хімія 20.12.22

 20.12.2022

Комбіноване заняття (2 год.)

Тема 3.4. Естери.

 Опрацювати: Хімія 10 клас (за посиланням «Підручники»), §§21, 22, с.124-135.

Виконати (письмово):

1. Завдання, що зустрічаються по ходу лекції і помічені "?"

2. Завдання:

154. Знайдіть відповідність:

Формула сполуки Клас сполук

1) H–COO–СH3; а) карбонова кислота;

2) CH3–COO–H; б) естер.

155. Знайдіть відповідність:

Формула естеру Назва естеру

1) С2Н5СООСН3; а) бутилетаноат;

2) СН3СООСН2СН2СН2СН3; б) метилпропаноат.

157. Складіть структурні формули молекул таких естерів:

а) бутилметаноату;

б) етилформіату;

в) пропілового естеру мурашиної кислоти.

158. Напишіть рівняння реакцій:

а) естерифікації за участю пропан-1-олу і етанової кислоти;

б) гідролізу метилпропаноату;

в) горіння метилметаноату.

159. Складіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити такі перетворення:

СН3ОН НСНО НСООН HCOOCH3.

160. Яку масу метанолу було взято для добування метилбутаноату, якщо утворилося 20,4 г естеру, а прореагувало 80 % спирту?

 

Запах багатьох квітів, плодів, фруктів, ягід зумовлений наявністю в них органічних сполук певного класу — естерів.

Естери — похідні карбонових кислот, у молекулах яких атом Гідрогену карбоксильної групи заміщений на вуглеводневий залишок аніше такі сполуки називали складними ефірами).

Загальна формула естерів —  R–CОО.

Добування. Естери утворюються при взаємодії карбонових кислот зі спиртами:

                  кислота                спирт                                              естер

Такі реакції, як вам відомо, називають реакціями естерифікації. Вони є оборотними; водночас із прямою реакцією відбувається зворотна — взаємодія естеру з водою. Щоб досягти повнішого перетворення кислоти і спирту на естер, реакційну суміш нагрівають для видалення пари одного із продуктів реакції.

Реакції обміну між сполукою і водою називають реакціями гідролізу.

Назви. Систематичні назви естерів складаються із двох частин. Першою частиною є назва вуглеводневого залишку в молекулі відповідного спирту, а другою — назва вуглеводню, від якого походить кислота, із суфіксом -оат:

СН3СООСН3 метилетаноат

В інших назвах естерів використовують назву вуглеводневого залишку молекули спирту і назву карбонової кислоти (або її залишку).

Наприклад, естер СН3СООСН3 називають метиловим естером оцтової кислоти або метилацетатом.

Запропонуйте для етилпропаноату іншу назву і зобразіть структурну формулу молекули сполуки.

Властивості. Естери з невеликими молекулярними масами є безбарвними леткими рідинами здебільшого з приємним запахом. Так, метилбутаноат СН3СН2СН2СООСН3 має аромат яблук, бутилетаноат СН3СООСН2СН2СН2СН3  груш, етилбутаноат СН3СН2СН2СООС2Н5 —

ананасу, а бензилетаноат СН3СООСН2С6Н5 — жасмину. Естери з кількома десятками атомів Карбону в молекулах — тверді речовини, що не мають запаху. Такі естери містяться у бджолиному воску (найбільше в ньому естеру С15Н31СООС30Н61, який походить від пальмітинової кислоти).

Молекули естерів не містять гідроксильних груп і не можуть утворювати водневі зв’язки. Тому ці сполуки нерозчинні у воді, але розчиняються в органічних розчинниках.

Естери повільно взаємодіють із водою, тобто зазнають гідролізу. За наявності кислот або лугів швидкість цієї реакції зростає.

Складіть рівняння реакції гідролізу метилпропаноату.

Естери — горючі речовини.

? Складіть рівняння реакції горіння метилпропаноату.

Застосування. Деякі естери карбонових кислот є компонентами парфумів, косметичних засобів, фруктових есенцій. Етилацетат і етилформіат слугують розчинниками для фарб і лаків.ВИСНОВКИ

ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ

Нітрогліцерин

Естери можуть походити не лише від карбонових кислот, а й від неорганічних оксигеновмісних кислот. Серед них — естер гліцерину і нітратної кислоти, тривіальна назва якого — нітрогліцерин. Цю сполуку використовують для виготовлення динаміту; вона є однією з найсильніших вибухових речовин. Промислове виробництво нітрогліцерину пов’язане з ім’ям шведського винахідника і підприємця А. Нобеля (він заснував премію, яку пізніше було названо Нобелівською).

Водний розчин нітрогліцерину з його масовою часткою 1 %, а також пігулки, що містять цю сполуку, застосовують у медицині як судинорозширювальний засіб.

Нітрогліцерин — оліїста рідина без запаху. Сполуку добувають за реакцією гліцерину із сумішшю концентрованих нітратної та сульфатної кислот:

                                     H2SO4

 С3Н5(ОН)3 + 3HONO2⎯⎯С3Н5(ОNO2)3 + 3Н2О.

При нагріванні або слабкому ударі нітрогліцерин вибухає:

4С3Н5(ОNO2)312СО2↑ + 6N2↑ + O2↑ + 10Н2О.

 

Жири — естери гліцеролу і вищих карбонових кислот. Ці сполуки ще називають тригліцеридами, оскільки молекула жиру містить три кислотні залишки.

Природні жири є похідними вищих (жирних) карбонових кислот, молекули яких, як правило, мають нерозгалужену будову і парну кількість атомів Карбону. Серед цих кислот:

• пальмітинова С15Н31СООН, або СН3–(СН2)14–СООН;

• стеаринова С17Н35СООН, або СН3–(СН2)16–СООН;

• олеїнова С17Н33СООН, або СН3–(СН2)7–СН=СН–(СН2)7–СООН;

• лінолева С17Н31СООН, або СН3–(СН2)4–СН=СН–СН2–СН=СН–(СН2)7–СООН;

• ліноленова С17Н29СООН, або СН3–(СН2–СН=СН)3–(СН2)7–СООН.

Жири завжди містять домішки — жирні кислоти, вітаміни A, D, E, F, інші органічні речовини, воду.

ВПРАВА. Скласти структурну формулу молекули жиру, в якій є залишки молекул пальмітинової, стеаринової та олеїнової кислот.

Розв’язання

Записуємо структурну формулу молекули гліцеролу, а після неї навпроти кожної ОН-групи — структурну формулу молекули відповідної карбонової кислоти. Потім вилучаємо атоми Гідрогену з усіх гідроксильних груп молекули гліцеролу, ОН-групи з молекул кислот і з’єднуємо отримані залишки рисками, які імітують прості ковалентні зв’язки.

Якщо в молекулі жиру всі вуглеводневі залишки походять від стеаринової кислоти, його називають тристеарином, а якщо це залишки олеїнової кислоти — триолеїном.

КласифікаціяРозрізняють тваринні й рослинні жири.

Серед тваринних жирів найбільш уживані вершкове масло, свиняче сало і яловичий жир. У їхньому складі переважають тригліцериди насичених кислот — стеаринової та пальмітинової. Жири морських ссавців і риб утворені переважно ненасиченими жирними кислотами; молекули деяких кислот містять 4 і більше подвійних зв’язків.

Рослинні жири, як вам відомо, називають оліями. Найважливіші олії — соняшникова, оливкова, кукурудзяна. Вони містять переважно тригліцериди ненасичених кислот — олеїнової та лінолевої. Однак у кокосовому і пальмовому жирах найбільше естерів насичених кислот.

Фізичні властивості. Більшість тваринних жирів є твердими речовинами, а в організмах морських ссавців і риб містяться рідкі жири. Рослинні жири, за винятком кокосового і пальмового, — рідини.

Жир не має сталої температури плавлення, оскільки є сумішшю різних тригліцеридів; він плавиться в певному температурному інтервалі.

Жири легші за воду, нерозчинні в ній, але добре розчиняються в бензині, бензені, дихлороетані та багатьох інших органічних розчинниках. Деякі розчинники використовують при чищенні тканин від жирових плям.

Рідкі жири утворюють з водою емульсії. Приклад такої емульсії — сильно струшена суміш олії з водою, яка швидко розшаровується. Досить стійкою емульсією є молоко.

Хімічні властивості. Із повсякденного життя вам відомо, що жири з часом гіркнуть (це — результат їх окиснення), а за сильного нагрівання розкладаються.

Жири, як і естери одноатомних спиртів, за певних умов зазнають гідролізу, а ті, в молекулах яких є залишки ненасичених кислот, сполучаються з воднем, галогенами.

Гідроліз жирів — один із важливих промислових процесів. Жири взаємодіють із водяною парою за температури 200—250 °С і тиску 20—25 атм або за наявності каталізаторів:

жир + вода  гліцерол + вищі кислоти.

Якщо ці реакції здійснювати за нагрівання й наявності лугів, то замість вищих кислот утворюються їхні солі (мила). Відповідний процес називають омиленням жирів.

? Складіть рівняння реакції тристеарину з натрій гідроксидом.

Гідроліз жирів відбувається і в живих організмах. У ньому беруть участь особливі каталізатори — ферменти.

Гідрування. Жири, які походять від ненасичених кислот, вступають у реакції, характерні для алкенів, зокрема сполучаються з воднем.

При пропусканні газу в нагріту до 160—240 °С олію за наявності каталізатора поступово утворюється твердий жир, схожий на тваринний:

рідкий жир + водень  твердий жир.

Змішуванням добутого твердого жиру з молоком, вершковим маслом, невеликими кількостями вітамінів А і D виробляють маргарин. Твердий жир також використовують для технічних потреб, як сировину для виробництва мила.

Окиснення. Контактуючи з вологим повітрям, жири зазнають гідролізу й окиснюються. Продуктами цих перетворень є альдегіди, інші сполуки з меншою кількістю атомів Карбону в молекулах. Більшість із них має неприємний запах і гіркий смак.

Ненасичені жири окиснюються калій перманганатом, іншими окисниками. Цей процес повільно відбувається й за участю кисню повітря; у результаті рослинні жири тверднуть (ніби висихають).

При підпалюванні жири горять на повітрі.

ЗастосуванняОсновна сфера використання жирів — харчова промисловість. Ці речовини застосовують у виробництві косметичних засобів, медицині, техніці. Із жирів добувають гліцерин, вищі карбонові кислоти, мило, інші речовини.

Біологічна рольПри повному окисненні жиру в організмі виділяється удвічі більше енергії, ніж із такої самої маси білка чи вуглеводу. Жири містяться в клітинних мембранах, є теплоізоляторами, розчиняють деякі вітаміни.

Олії — джерело ненасичених кислот, які в організмі не утворюються, але мають високу біологічну активність.

Комментарии

Популярные сообщения из этого блога

М-19 Біологія

ПМ-19 Біологія

ПМ-19 Біологія