Какие органические вещества вам известны из повседневной жизни? Приведите примеры некоторых органических веществ. В чём их сходство?
В повседневной жизни встречаются сахар, крахмал, жиры, белки, спирт, бензин. Все они содержат углерод и водород, а также часто кислород и другие элементы. Их общее свойство в том, что они построены на основе атомов углерода.
Приведите примеры применения органических соединений: а) в сельском хозяйстве; б) в промышленности; в) в быту; г) в искусстве; д) в медицине.
В сельском хозяйстве используют удобрения и средства защиты растений. В промышленности органические вещества применяются при производстве пластмасс, топлива, красителей. В быту это мыло, моющие средства, косметика. В искусстве используют органические красители, лаки, растворители. В медицине — лекарства, обезболивающие, антибиотики.
Приведите примеры синтетических веществ и материалов, важных для жизни человека, но не имеющих аналогов в природе.
Это полиэтилен, нейлон, капрон, пластмассы, синтетические каучуки, современные лекарства.
Проанализируйте качественный состав следующих органических веществ: С2Н6; С2Н5-ОН; C6H-NO2; CH-Cl; CH-NH2. Какие элементы входят в состав этих соединений и сколько их?
С2Н6 (этан) — содержит углерод и водород, всего 2 элемента. С2Н5-ОН (этанол) — содержит углерод, водород и кислород, всего 3 элемента. C6H-NO2 (нитробензол) — содержит углерод, водород, азот, кислород, всего 4 элемента. CH-Cl (хлорметан) — содержит углерод, водород и хлор, всего 3 элемента. CH-NH2 (метиламин) — содержит углерод, водород и азот, всего 3 элемента.
Почему элемент углерод образует множество соединений?
У углерода четыре валентных электрона. Он образует прочные ковалентные связи с самими собой и с другими элементами. Углерод умеет строить длинные цепочки и циклы то есть ковалентную решётку разной длины и формы. Благодаря этому возникают изомеры и многие функциональные группы. Всё это даёт огромный запас возможных соединений.
Используя знания биологии и химии, вспомните, как происходит усвоение азота живыми организмами. Как называется этот процесс и каковы пути его осуществления?
Процесс называется круговорот азота или азотный цикл. Основные пути следующие фиксация атмосферного азота нитрификация аммонификация ассимиляция и денитрификация. Атмосферный азот N2 переводят в доступные формы азота азотофиксирующие микроорганизмы и симбиотические бактерии бобовых. Аммиак окисляют нитрифицирующие бактерии до нитритов и нитратов. Растения поглощают нитраты и азот включают в аминокислоты и нуклеотиды. При разложении органики бактерии возвращают азот в виде аммиака а затем часть азота возвращается в атмосферу через денитрифицирующие бактерии.
Как экспериментально отличить органическое вещество от неорганического?
Органическое вещество при полном сгорании обычно даёт углекислый газ и воду. Это можно проверить сжигая небольшую пробу и направляя продукты горения через известковую воду которая помутнеет при CO2. Органические вещества чаще дают запах при нагревании и оставляют сажу при неполном сгорании. Для точного отличия используют элементный анализ и спектроскопию.
1. Какие вещества относятся к органическим и откуда происходит это название?
Органические вещества это соединения углерода главным образом с водородом и часто с кислородом азотом и галогенами. Название произошло исторически от представления что эти вещества связаны с живыми организмами но сейчас определение химическое и не ограничено только биологическими источниками.
2. Раскройте особенности состава и строения органических веществ.
Органические вещества имеют в основе углеродный скелет цепочки или кольца. Углерод образует четыре ковалентные связи что даёт разнообразие строения. В составе часто присутствуют водород кислород азот сера галогены. Для органики характерна изомерия то есть разные соединения с одной формулой. Свойства определяются функциональными группами.
3. Приведите примеры органических веществ природного и синтетического происхождения и укажите области их применения.
Природные примеры это белки жиры углеводы целлюлоза натуральный каучук и эфирные масла. Их используют в питании текстиле медицине и строительстве. Синтетические примеры это полиэтилен нейлон полистирол синтетический каучук и многие лекарства. Их применяют в упаковке одежде электронике и фармацевтике.
4. Как экспериментально можно установить элементный состав и молекулярную формулу органических соединений?
Сначала проводят элементный анализ сжигают образец и измеряют количество CO2 и H2O это даёт массовые доли углерода и водорода. Для определения других элементов используют специальные методы например спаление с ловушками или спектроскопию. Затем вычисляют эмпирическую формулу. Для молекулярной формулы находят молярную массу методом масс-спектрометрии или по плотности пара при известных условиях и сравнивают с эмпирической формулой.
5. Укажите отличительные особенности органических соединений и причины их проявления.
Органические соединения имеют ковалентную природу связей малые молекулы или крупные полимеры поэтому у них часто низкие температуры плавления и кипения по сравнению с ионными соединениями. Они проявляют изомерию из-за углеродного скелета и разнообразия функциональных групп. Многие легко горят потому что содержат водород и углерод. Высокая реакционная способность объясняется наличием различных функциональных групп и неспаренных электронов в реакционноспособных участках молекул.
6. При сгорании алкана массой 4,4 г образовался оксид углерода (IV) объемом 6,72 л (н. у.) и 7,2 л водяных паров. Плотность алкана равна 1,97 г/л. Вычислите его молекулярную формулу. Соотнесите эту задачу с той, которая дана в параграфе.
Молярный объём газа при н.у. равен 22,4 л/моль. Молярная масса алкана M = 22,4 × 1,97 ≈ 44 г/моль. Общая формула предельных углеводородов CnH2n+2. Молярная масса равна 12n + (2n+2) = 14n + 2. Получаем 14n + 2 = 44. Значит 14n = 42 и n = 3. Это пропан C3H8.
7. Опираясь на знание особенностей органических веществ, предложите способ удаления пятна от смолы с одежды из хлопчатобумажной ткани.
Смола растворяется в органических растворителях. Для хлопчатобумажной ткани безопасно сначала аккуратно поддеть сухую смолу ножом снять по возможности излишки затем смочить место растворителем например ацетоном или уайт-спиритом на пробном участке чтобы проверить цветостойкость. После растворения промыть тёплой мыльной водой и постирать по обычной программе. Работайте в проветриваемом помещении и проверьте действие растворителя на незаметном участке ткани заранее.