Способы определения физических свойств органических соединений

Методы исследования органических соединений (продолжение)

2. Качественный и количественный анализы органических соединений.

Исследование выделенного в чистом виде органического соединения обычно начинается с выявления того, из каких элементов оно состоит (с элементным качественным анализом веществ и установлением их молекулярной формулы вы уже познакомились при изучении главы 1).

Элементный количественный анализ органических веществ проводится путем их сжигания в приборах, позволяющих количественно уловить продукты сгорания. Обычно в простых случаях (когда органическое вещество содержит атомы углерода, водорода, кислорода и азота) улавливают и взвешивают образовавшиеся при его сгорании диоксид углерода и воду (азот выделяется в виде N₂). Если в составе соединения имеются еще и другие элементы, то для их обнаружения к прибору подключают дополнительные поглотительные трубки для улавливания продуктов их сжигания. В научных и промышленных условиях используются разные более сложные установки, улавливающие и автоматически анализирующие и измеряющие образуемые продукты сгорания органических веществ. Чтобы уменьшить расход веществ и ускорить работу установок, используют микроанализ (микроопределение), т. е. работают с такими аппаратами и при таких условиях, которые позволяют использовать для анализа 3-5 мг вещества.

Чтобы установить молекулярную формулу вещества, необходимо определить его молекулярную массу. Для этого пригодны многие методы. Некоторые из них вы уже знаете из курсов химии 8-9 классов, а также из главы 1 данного учебника. Используют также измерение давления пара, понижения температуры замерзания и других показателей (констант).

Установление элементного состава и простой молекулярной формулы органического соединения, которую в органической химии часто называют брутто-формулой, — лишь первый этап его исследования.

Следующий этап исследования органического вещества — определение его строения и установление структурной формулы. Это осуществляется как химическими, так и физико-химическими методами.

3. Химические методы исследования строения органических веществ и их структурных формул.

Несмотря на преимущественное значение в выполнении этой задачи физико-химических методов, задачу установления структурной формулы можно решить и химическими методами. Примером может служить установление строения и структурной формулы этилового спирта с помощью количественного опыта, с которым вы подробнее познакомитесь при изучении раздела III. Их установление может быть осуществлено и посредством изучения свойств вещества. Например, вещество, имеющее брутто-формулу С₃Н₄O₂, представляет собой жидкость с резким запахом, с температурой кипения 140 °С и плавления 1 3 °С, хорошо растворимую в воде, водный раствор окрашивает лакмусовую бумажку в красный цвет, т. е. имеет кислую реакцию. По этому признаку можно предположить, что это может быть карбоновая кислота. Предположение о наличии в составе соединения карбоксильной группы —СООН можно подтвердить исследованием химических свойств соединения.

4. Физические методы исследования структуры и свойств органических соединений.

Среди них выделяют спектральные и дифракционные физические методы.

Спектральные методы связаны с воздействием на вещество электромагнитного излучения. Важнейшими из них являются: а) электронная, или ультрафиолетовая, спектроскопия (УФ), б) колебательная, или инфракрасная, спектроскопия (ИК), в) спектроскопия ядерно-магнитного резонанса (ЯМР). Эти методы основаны на излучении спектров поглощения. Общий принцип сводится к тому, что любое электромагнитное излучение, в том числе и свет, проходит через вещество, которое может его поглощать.

• Электронная, или УФ-спектроскопия применяется для идентификации и установления структуры соединений, анализа их смесей и закономерностей протекания реакций в видимой области, что связано с поглощением света органическими соединениями в ближайшей ультрафиолетовой (200-400 нм) и видимой (400-800 нм) областях спектра. Физическая сущность ее состоит в том, что энергия света частично превращается во внутреннюю энергию вещества — энергию его молекул, атомов, электронов, ядер. Этим поглощением управляют квантовые законы. Поглощение энергии в этой области связано с возбуждением валентных электронов. Поэтому УФ-спектры особенно хорошо отражают строение веществ с подвижными электронами, например ароматических соединений.

Источник

Физические свойства классов органических веществ
материал для подготовки к егэ (гиа) по химии (11 класс) по теме

В ЕГЭ встречаются вопросы по физическим свойствам органических веществ. Для вас собрала материал, практически, по всем изучаемым классам органических вещетв.

Скачать:

Вложение	Размер
fizicheskie_svoystva_klassov_organicheskih_veshchestv.doc	47 КБ

Предварительный просмотр:

Физические свойства алканов

Алканы – это вещества, которые не имеют цвета и нерастворимы в воде.

СН 4 -С 4 Н 10 представляют собой газы, у которых отсутствует также и запах. С 5 Н 12 -С 15 Н 32 – это жидкости, которые обладают специфическим запахом. С 15 Н 32 и так далее – это твердые вещества, которые также не имеют запаха.-

Физические свойства циклоалканов

При обычных условиях первые два члена ряда (С 3 — С 4 ) — газы, (С 5 — С 16 ) — жидкости, начиная с С 17 — твердыевещества.

Циклоалканы имеют более высокие температуры плавления, кипения и большую плотность, чем соответствующие алканы. При одинаковом составе температура кипения циклопарафина тем выше, чем больше размер цикла. Циклоалканы в воде практически не растворимы, однако растворимы в органических растворителях

Физические свойства алкенов

По физическим свойствам этиленовые углеводороды близки к алканам. При нормальных условиях углеводороды C 2 –C 4 – газы, C 5 –C 17 – жидкости, высшие представители – твердые вещества. Температура их плавления и кипен я, а также плотность увеличиваются с ростом молекулярной массы. Все олефины легче воды, плохо растворимы в ней, однако растворимы в органических растворителях.

Физические свойства алкинов.

В нормальных условиях:

С 5 –С 16 – жидкости;

С 17 и более – твердые вещества.

Температуры кипения алкинов выше, чем у соответствующих алканов.

Растворимость в воде незначительна, немного выше, чем у алканов и алкенов , но все равно очень мала. Растворимость в неполярных органических растворителях высокая.

Физические свойства ароматических

Бензол и его ближайшие гомологи – бесцветные жидкости со специфическим запахом. Ароматические углеводороды легче воды и в ней не растворяются, однако легко растворяются в органических растворителях – спирте, эфире, ацетоне.

Бензол и его гомологи сами являются хорошими растворителями для многих органических веществ. Все арены горят коптящим пламенем ввиду высокого содержания углерода в их молекулах.

Бензол – легкокипящая (t кип = 80,1°С), бесцветная жидкость, не растворяется в воде

Внимание! Бензол – яд, действует на почки, изменяет формулу крови (при длительном воздействии), может нарушать структуру хромосом.

Большинство ароматических углеводородов опасны для жизни, токсичны.

Физические свойства Фенолов

Большинство одноатомных фенолов при нормальных условиях представляют собой бесцветные кристаллические вещества с невысокой температурой плавления и характерным запахом. Фенолы малорастворимы в воде, хорошо растворяются в органических растворителях, токсичны, при хранении на воздухе постепенно темнеют в результате окисления.

Фенол C 6 H 5 OH ( карболовая кислота ) — бесцветное кристаллическое вещество на воздухе окисляется и становится розовым, при обычной температуре ограниченно растворим в воде, выше 66 °C смешивается с водой в любых соотношениях.

Фенол — токсичное вещество, вызывает ожоги кожи, является антисептиком.

Фенол ядовит . Вызывает нарушение функций нервной системы. Пыль, пары и раствор фенола раздражают слизистые оболочки глаз, дыхательных путей, кожу. Попадая в организм, Фенол очень быстро всасывается даже через неповрежденные участки кожи и уже через несколько минут начинает воздействовать на ткани головного мозга.

Физические свойства одноатомных спиртов

Спирты, содержащие до 15 атомов углерода – жидкости, 15 и более – твердые вещества. Растворимость в воде зависит от молекулярной массы, чем она выше, тем спирт хуже растворяется воде. Так, низшие спирты (до пропанола) смешиваются с водой в любых пропорциях, а высшие практически не растворимы в ней. Температура кипения также возрастает с увеличением атомной массы, например, t кип. СН 3 ОН= 65 °С, а t кип. С 2 Н 5 ОН =78 °С. Чем выше температура кипения, тем ниже летучесть, т.е. вещество плохо испаряется.

Физические свойства многоатомных спиртов:

1) важнейшие представители многоатомных спиртов – это этиленгликоль и глицерин ;

2) это бесцветные сиропообразные жидкости сладковатого вкуса;

3) они хорошо растворимы в воде;

4) эти свойства присущи и другим многоатомным спиртам, например этиленгликоль ядовит.

Физические свойства альдегидов

Первый член гомологического ряда предельных альдегидов НСНО — бесцветный газ, несколько последующих альдегидов — жидкости. Высшие альдегиды — твердые вещества.

Муравьиный и уксусный альдегиды хорошо растворяются в воде, последующие — хуже. Низшие альдегиды имеют резкий, неприятный запах, некоторые высшие — приятный запах.

Физические свойства альдегидов

Метаналь (формальдегид ) – газ , альдегиды С 2 -C 5 и кетоны С 3 -С 4 – жидкости , высшие – твердые вещества. Низшие гомологи растворимы в воде, благодаря образованию водородных связей между атомами водорода молекул воды и карбонильными атомами кислорода. С увеличением углеводородного радикала растворимость в воде падает.

Альдегиды обладают удушливым запахом.

Формальдегид – газ, с резким запахом, раздражает слизистые ткани и оказывает действие на центральную нервную систему. ОПАСЕН ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ! Водный раствор формальдегида – формалин.

Ацетальдегид – жидкость , с запахом зелёной листвы. ОЧЕНЬ ТОКСИЧЕН! Подавляет дыхательные процессы в клетках.

Физические свойства карбоновых кислот.

1. Если число атомов углерода в цепи не превышает пяти, то это резко пахнущие, подвижные и летучие жидкости.

2.Выше пяти — тяжелые маслянистые вещества, еще больше — твердые, парафинообразные. Температура плавления: зависит от четности количества атомов углерода в цепи. У четных она выше, у нечетных ниже. В воде растворяются очень хорошо. Способны образовывать прочные водородные связи.

Физические свойства аминокислот

Аминокислоты – бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде. Многие из них обладают сладким вкусом.

Физические свойства Белков.

Белки – твердые вещества. Они бывают как растворимы, так и нерастворимы в воде. Белки очень часто образуют коллоидные растворы.

Белки в твердом состоянии белого цвета, а в растворе бесцветны

Физические свойства аминов

Связь N–H является полярной, поэтому первичные и вторичные амины образуют межмолекулярные водородные связи (несколько более слабые, чем Н-связи с участием группы О–Н).

При обычной температуре только низшие жирные амины CH 3 NH 2 , (CH 3 ) 2 NH, (CH 3 ) 3 N – газы (с запахом аммиака), средние амины – жидкости с резким запахом гниющей рыбы, высшие – твердые вещества без запаха.

Амины способны к образованию водородных связей с водой

Поэтому низшие амины хорошо растворимы в воде. С увеличением числа и размеров углеводородных радикалов растворимость аминов в воде уменьшается, т.к. увеличиваются пространственные препятствия образованию водородных связей. Ароматические амины – бесцветные жидкости и твердые вещества с неприятным запахом, в воде практически не растворяются.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

генетическая взаимосвязь между классами органических веществ.

Работа содержит 9 генетических цепочек из вариантов ЕГЭ, задание уровня «С» (С3). Рекомендуется в профильном классе.

Урок биологии в 10 классе: «Органические вещества-нуклеиновые кислоты»

Целью урока: овладеть знаниями о строении нуклеотидов, как они могут соединяться, об основных особенностях строения ДНК и РНК, о биологической роли ДНК и РНК. Развитие логического мыш.

Урок биологии в 10 классе: «Органические вещества-нуклеиновые кислоты»

Цель урока: овладеть знаниями о строении нуклеотидов, как они могут соединяться, об основных особенностях строения ДНК и РНК, о биологической роли ДНК и РНК. Развитие логического мышления ч.

Интегрированный урок химии и биологии для 10 класса. «Органические вещества клетки: белки»

Перемены, происходящие в современном обществе, требуют ускоренного совершенствования образовательного пространства, определения целей образования, учитывающих государственные, социальные.

Изучение генетических связей между классами органических веществ

Изучению генетических связей в курсе органической химии уделяется большое значение. Подобранный материал помогает добиться хороших результатов при выполнении заданий по данной теме и непосредств.

Конспект урока «Классы органических веществ»

Конспект предназначен для обобщения знаний по темам: алканы, алкены, алкины, алкадиены.

Конспект урока по теме «Зависимость строения, свойств, применения органических веществ»

Мероприятие включает самостоятельную творческую работу учащихся, игро­вые ситуации. Направлено на обобщение и систематизацию знаний о кислородосодержащих органичес­к.

Источник

Физические свойства органических соединений

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

Почти все органические соединения являются ковалентными. Поэтому они существуют в форме молекул. Эти молекулы могут быть очень простыми, сложными и даже полимерными. Физические свойства органических соединений в большой мере зависят от величины, формы и строения их молекул. Кроме того, большое влияние на них оказывает поляризация ковалентных связей . Обычно это наблюдается в тех случаях, когда в молекуле содержится какой-либо атом , более электроотрицательный, чем углерод , например атом хлора или кислорода. В таких случаях происходит поляризация связи между этим атомом и атомом углерода:

Пара зарядов, образующихся на концах поляризованной связи, представляет собой диполь .

Температуры плавления и кипения . При обычных условиях органические соединения чаще всего представляют собой газы, жидкости или твердые вещества со сравнительно невысокой температурой плавления. Дело в том, что органические молекулы удерживаются вместе лишь слабыми межмолекулярными силами Ван-дер-Ваальса. В отличие от этого в кристаллах неорганических солей действуют значительно большие ионные силы , и поэтому такие неорганические вещества имеют очень высокие температуры плавления .

И температура плавления, и температура кипения органических соединений каждого гомологического ряда тем выше, чем больше число атомов углерода в членах этого ряда. В дальнейшем мы убедимся в этом на примере алканов. Как правило, изомеры с разветвленной цепью обладают большей летучестью (т. е. имеют более низкую температуру кипения), чем соответствующие им изомеры с неразветвленной цепью.

Спирты и карбоновые кислоты , т. е. соединения, содержащие группу —ОН, имеют аномально высокие температуры кипения . Это обусловлено наличием в подобных соединениях межмолекулярной водородной связи . И наоборот, наличие внутримолекулярной водородной связи в некоторых органических жидкостях может

обусловливать их низкую температуру кипения . Классическим примером является низкая температура кипения 2-нитрофенола.

Растворимость. Неполярные органические соединения, такие, как углеводороды, обычно нерастворимы в воде и не смешиваются с ней. Однако они хорошо растворяются в неполярных растворителях, например в трихлорометане (хлороформе) или в метилбензоле (толуоле).

Более полярные органические соединения, например спирты и карбоновые кислоты , как правило, лучше растворяются в полярных растворителях, в частности в воде. Это объясняется образованием водородных связей между молекулами растворяемого вещества и растворителя. Однако растворимость быстро уменьшается по мере возрастания числа атомов углерода в органическом соединении.

Плотность и вязкость. По мере возрастания числа атомов углерода, и, следовательно, относительной молекулярной массы , у соединений одного гомологического ряда увеличиваются также плотность и вязкость. Эта закономерность подобна изменению температур плавления и кипения органических соединений в каждом гомологическом ряду. Изомеры с разветвленной цепью обычно характеризуются более низкими плотностью и вязкостью, чем изомеры с неразветвленной цепью.

Источник