Темв уроку
Горіння етанолу. Якісна реакція на гліцерол.
Джерело матеріалу:
https://uahistory.co/pidruchniki/grygorovich-chemistry-9-class-2022-reissue/40.php
https://uahistory.co/pidruchniki/lashevska-chemistry-9-class-2017/39.php
Спирти — оксигеновмісні органічні сполуки, бо до їхнього складу, окрім Карбону та Гідрогену входить Оксиген. Розгляньмо хімічний склад, будову молекул і деякі властивості спиртів на прикладі метанолу, етанолу й гліцеролу. Ви, напевно, звернули увагу на суфікс -ол у назвах цих речовин. Що він означає, на які особливості хімічного складу та будови молекул спиртів указує? Щоб з’ясувати це, використаємо моделі, за допомогою яких унаочнюють склад і будову молекул (рис. 1).
Рис. 1. Кулестержневі моделі молекул метанолу (1), етанолу (2) та гліцеролу (3).
Фізичні властивості метанолу, етанолу й гліцеролу (рис. .1.2) наведено у таблиці 1.
Таблиця 1
Фізичні властивості метанолу, етанолу й гліцеролу
Ознака порівняння | Метанол | Етанол | Гліцерол | |
Агрегатний стан, колір, прозорість | Безбарвна, прозора рідина | В’язка оліїста, безбарвна, прозора рідина | ||
Запах | Слабкий, характерний | Не має запаху | ||
Смак | Характерний | Солодкий | ||
Густина, кг/м3 | 0,7918 | 0,7893 | 1,261 | |
Температура, °С | плавлення | -97 | -114,3 | 18 |
кипіння | 64,7 | 78,3 | 290 | |
Розчинність у воді | Розчиняється необмежено | |||
Пригадайте: велика різниця в електронегативності Оксигену й Гідрогену зумовлює високу полярність зв’язку О-Н. Тож не дивно, що метанол, етанол і гліцерол добре розчиняються в полярних розчинниках, передусім у воді. З нею вони змішуються в будь-яких співвідношеннях. Яка причина такої «спорідненості»? Під час розчинення етанолу та гліцеролу між їхніми молекулами й молекулами води утворюються водневі зв’язки (рис. 2).
Рис. 2. Утворення водневих зв’язків між молекулами етанолу й води.
Завдання. Опишіть утворення водневих зв’язків між молекулами етанолу й води. Між якими атомами вони виникають? На якому з них зосереджений частковий позитивний заряд, а на якому - частковий негативний?
Водночас метанол, етанол і гліцерол, завдяки неполярним залишкам насичених вуглеводнів у їхньому складі, розчиняються в слабополярних органічних розчинниках і самі є розчинниками для багатьох неорганічних і органічних речовин.
Температури кипіння метанолу, етанолу й гліцеролу значно вищі порівняно з алканами приблизно з такою самою молекулярною масою. Також впадає в око різке збільшення температури кипіння триатомного спирту гліцеролу порівняно з одноатомними спиртами - метанолом й етанолом. Описані явища пов’язані з утворенням між молекулами спиртів водневих зв’язків. На їхнє руйнування потрібно витратити значну кількість енергії, щоб спирт перейшов з рідкого стану в газуватий. Зрозуміло, що між молекулами гліцеролу утворюється більше водневих зв’язків порівняно з етанолом. Тож і температура кипіння гліцеролу істотно вища.
Цікаво і пізнавально
У Стародавньому світі етанол добували ферментацією рослинної сировини та бродінням продуктів ферментацї. У такий спосіб отримували лише розбавлений розчин спирту. Збільшити його концентрацію вдалося після винайдення способу перегонки. Чистий етанол уперше отримав у 1796 році російсько-німецький хімік і фармацевт Т. Ловіц. У 1808 році швейцарський біохімік Н. Т. де Соссюр установив хімічну формулу етанолу, а п’ятдесят років потому шотландський хімік А. С. Купер запропонував його структуру.
Горіння етанолу ви неодноразово спостерігали й на уроках хімії, і в побуті. Тож, напевно, звернули увагу на характерний колір його полум’я (рис. 3).
Рис. 3. 1. Фламбування - кулінарний прийом, який полягає в обробленні страви спиртом, що палає. 2. Модний, функціональний, екологічно чистий елемент інтер’єру - камін, який працює на етанолі
Який характер горіння гліцеролу? Можна припустити, що світність його полум’я має бути більшою порівняно з етанолом, адже в молекулі гліцеролу три атоми Карбону. Експериментальна перевірка спростує наші припущення. Якщо в тигельку нагріти до кипіння гліцерол об’ємом 1 мл і підпалити його пару, можна пересвідчитися, що вона горить майже безбарвним полум’ям. Це, парадоксальне на перший погляд, явище ви зможете легко пояснити, обчисливши масові частки Карбону в етанолі й гліцеролі (виконайте ці обчислення).
Продуктами реакції горіння спиртів є карбон(ІV) оксид і вода. Тож рівняння реакцій горіння етанолу та гліцеролу ви зможете записати самостійно (зробіть це, зазначте в складених рівняннях, що ці реакції - екзотермічні).
Якісна реакція на гліцерол пов’язана з тим, що в його молекулі є три гідроксильні групи -ОН, розташовані біля сусідніх атомів Карбону. Щоб з’ясувати, за якими зовнішніми ефектами перебігу цієї реакції можна відрізнити гліцерол від інших речовин, виконайте лабораторний дослід 11.
ЛАБОРАТОРНИЙ ДОСЛІД
Пригадайте й неухильно виконуйте ПРАВИЛА БЕЗПЕКИ ПІД ЧАС РОБОТИ З ОБЛАДНАННЯМ
11. Взаємодія гліцеролу з купрум(ІІ) гідроксидом
Завдання. З’ясуйте, чи взаємодіє гліцерол з купрум(ІІ) гідроксидом.
Обладнання: штатив з пробіркою.
Реактиви: гліцерол, розчини купрум(ІІ) сульфату, натрій гідроксиду.
Налийте в пробірку розчин купрум(ІІ) сульфату об’ємом 0,5 мл і добавте концентрований розчин натрій гідроксиду об’ємом 1-2 мл. Які характер і колір осаду, що утворився? До осаду долийте гліцерол об’ємом 1-2 мл і збовтайте суміш. Чи розчинився осад? Чи змінився колір?
Зверніть увагу: рівняння реакції між гліцеролом і свіжодобутим купрум(ІІ) гідроксидом ми не розглядаємо через його складність. Найважливіше, щоб ви навчилися за допомогою якісної реакції виявляти гліцерол. Її також можна використати й для виявлення інших органічних сполук, у молекулах яких є кілька гідроксильних груп, сполучених із сусідніми атомами Карбону. Про це ви дізнаєтеся під час вивчення деяких представників вуглеводів.
Про те, як пов’язані властивості метанолу, етанолу та гліцеролу з їхнім застосуванням, як використання цих спиртів упливає на здоров’я людини й довкілля, буде в наступному параграфі.
ПРО ГОЛОВНЕ
1.Метанол та етанол - насичені одноатомні спирти, гліцерол - насичений триатомний спирт.
2.О-Н - гідроксильна група, уходить (одна чи декілька) до складу молекул спиртів.
3.Продукти горіння (повного окиснення спиртів) - карбон(ІV) оксид і вода.
4.Гліцерол реагує зі свіжодобутим купрум(ІІ) гідроксидом з утворенням яскраво-синього розчину. Ця реакція є якісною реакцією на гліцерол.
Перевірте себе
1. Який хімічний склад метанолу? Етанолу? Гліцеролу?
2. Що спільного в складі й властивостях метанолу, етанолу та гліцеролу? Чим вони відрізняються один від одного?
3. Які продукти та зовнішні ефекти реакції горіння спиртів?
4. Яка речовина є реактивом на гліцерол? Які зовнішні ефекти якісної реакції на гліцерол?
.png)