Спирт жидкое или газообразное. Растворы

3. Углеводороды

УГЛЕВОДОРОДЫ, органические соединения, молекулы которых состоят только из атомов углерода и водорода.

Простейший представитель - метан СН 4 . Углеводороды являются родоначальниками всех других органических соединений, огромное разнообразие которых может быть получено введением функциональных групп в молекулу углеводорода; поэтому органическую химию часто определяют как химию углеводородов и их производных.

Углеводороды в зависимости от молекулярной массы могут быть газообразными, жидкими или твёрдыми (но пластичными) веществами. Соединения, содержащие в молекуле до четырёх атомов углерода, в обычных условиях - газы, например метан, этан, пропан, бутан, изобутан; эти углеводороды входят в состав горючего природного и попутного нефтяного газов. Жидкие углеводороды входят в состав нефти и нефтепродуктов; они, как правило, содержат до шестнадцати атомов углерода. В состав некоторых восков, парафина, асфальтов, битума, гудрона входят ещё более тяжёлые углеводороды; так, в состав парафина входят твёрдые углеводороды, содержащие от 16 до 30 атомов углерода.

Углеводороды делятся на соединения с открытой цепью - алифатические, или нециклические, соединения с замкнутой циклической структурой - алициклические (не обладают свойством ароматичности) и ароматические (в их молекулах имеется бензольное кольцо или фрагменты, построенные из конденсированных бензольных колец). Ароматические углеводороды выделяют в отдельный класс, поскольку из-за наличия замкнутой сопряжённой системы гс-свя-зей они обладают специфическими свойствами.

Нециклические углеводороды могут иметь не-разветвленную цепь углеродных атомов (молекулы нормального строения) и разветвлённую (молекулы изостроения), В зависимости от типа связей между атомами углерода как алифатические, так и циклические углеводороды делятся на насыщенные, содержащие только простые связи (алканы, циклоалканы), и ненасыщенные, содержащие наряду с простыми кратные связи (алкены, циклоалкены, диены, алкины, цикло-алкины).

Классификация углеводородов отражена на схеме (см. стр. 590), где даны также примеры структур представителей каждого класса углеводородов.

Углеводороды незаменимы в качестве источника энергии, поскольку основное общее свойство всех этих соединений - выделение значительного количества теплоты при горении (например, теплота сгорания метана составляет 890 кДж/моль). Смеси углеводородов используют как топливо на тепловых станциях и в котельных (природный газ, мазут, котельное топливо), как топливо для двигателей автомобилей, самолётов и других транспортных средств (бензин, керосин и дизельное топливо). При полном сгорании углеводородов образуются вода и углекислый газ.

По реакционной способности различные классы углеводородов сильно отличаются друг от друга: насыщенные соединения относительно инертны, для ненасыщенных характерны реакции присоединения по кратным связям, для ароматических соединений - реакции замещения (например, нитрование, сульфирование).

Углеводороды используют как исходные и промежуточные продукты в органическом синтезе. В химической и нефтехимической промышленности применяют не только углеводороды природного происхождения, но и синтетические. Способы получения последних основаны на переработке природного газа (производство и использование синтез-газа - смеси СО и Н2), нефти (крекинг), каменного угля (гидрогенизация), а в последнее время и биомассы, в частности отходов сельского хозяйства, переработки древесины и других производств.

3.1 Предельный углеводороды. Алканы CnH3n+2

Особенности химического строения

Основные физические и химические свойства:

СН4 газ без цвета и запаха, легче воздуха, нерастворим в воде

С-С4 – газ;

С5-С16- жидкость;

С16 и больше – твердое вещество

Примеры углеводородов, используемых в косметологии, их состав и свойства (парафин, вазелин).

В косметике углеводороды используют для создания пленки, обеспечивающей скользящий эффект (например, в массажных кремах), и в качестве структурообразующих компонентов различных препаратов.

Газообразные углеводороды

Метон и этан являются составными частями природного газа. Пропан и бутан (в сжиженном виде) - горючее для транспорта.

Жидкие углеводороды

Бензин. Прозрачная, воспламеняющаяся жидкость с типичным запахом, легко растворимая в органических растворителях (спирте, эфире, четыреххлористом углероде). Смесь бензина и воздуха - сильное взрывчатое вещество. Специальный бензин иногда применяют для обезжиривания и очистки кожи, например, от остатков пластыря.

Вазелиновое масло. Жидкий, вязкий углеводород с высокой точкой кипения и низкой вязкостью. В косметике применяется как масло для волос, масло для кожи, входит в состав кремов. Парафиновое масло. Прозрачное, бесцветное, не имеет ни цвета, ни запаха, густое, маслянистое вещество, высокой вязкости, нерастворимое в воде, почти нерастворимое в этаноле, растворимое в эфире и других органических растворителях. Твердые углеводороды

Парафин. Смесь твердых углеводородов, получаемая при дистилляции парафиновой фракции нефти. Парафин представляет собой кристаллическую массу со специфическим запахом и нейтральной реакцией. Парафин применяется в термотерапии. Расплавленный парафин, обладающий высокой теплоемкостью, медленно остывает и, постепенно отдавая тепло, длительно поддерживает равномерное согревание тела. Остывая, парафин переходит из жидкого состояния в твердое и, уменьшаясь в объеме, сдавливает подлежащие ткани. Препятствуя гиперемии поверхностных сосудов, расплавленный парафин повышает температуру тканей и резко усиливает потоотделение. Показаниями к парафинотерапии являются себорея кожи лица, угревая сыпь, особенно индуративные угри, инфильтрированная хроническая экзема. Целесообразно после парафиновой маски назначать чистку кожи лица.

Церезин. Смесь углеводородов, получаемая при переработке озокерита. Применяется в декоративной косметике в качестве загустителя, так кок хорошо смешивается с жирами.

Вазелин – смесь углеводородов. Является хорошей основой для мазей, не разлагает лекарственные вещества, входящие в их состав, смешивается с маслами и жирами в любых количествах. Все углеводороды не омыляются, не могут проникать непосредственно через кожу, поэтому используются в косметике как поверхностное защитное средство. Все жидкие, полутвердые и твердые углеводороды не прогоркают (не подвергаются воздействию микроорганизмов).

Рассмотренные углеводороды называются ацикличными. Им противопоставляют цикличные (имеющие в составе молекулы бензольное кольцо) углеводороды, которые получают при перегонке каменноугольной смолы - бензол (растворитель), нафталин, который раньше применялся кок средство против моли, антрацен и другие вещества.

3.2 Непредельные углеводороды

Алкены (этиленовые углеводороды) – непредельные углеводороды, в молекулах которых имеется одна двойная связь

Особенности химического строения

С 2 H 4 этилен – бесцветный газ со слабым сладковатым запахом, легче воздуха, мало растворим в воде.

Принципы составления названия углеводородов:

Углеводороды, содержащие двойную связь, оканчиваются на –ен.

Этан С 2 H 6 этен С 2 H 4

3.3 Циклические и ароматические углеводороды, принципы химического строения, примеры

Арены (ароматические углеводороды), молекулы которых содержат устойчивые циклические структуры – бензольные ядра, с особым характером связей.

В молекуле бензола нет одинарных (С - О и двойных (С = С) связей. Все связи равноценны, их длины равны, Это особый вид связи - круговое р-сопряжение.

Гибридизация - ;s р 2 Валентный угол -120°

Шесть негибридных связей образуют единую -электронную систему (ароматическое ядро), которое располагается перпендикулярно плоскости бензольного кольца.

Химические свойства:

Бензол занимает промежуточное положение между предельными и непредельными углеводородами, т.к. вступает в реакцию замещения (протекает легко) и присоединения (протекает трудно).

Азулен. Это циклический углеводород, получаемый синтетическим путем (природный аналог хамазулен получают из цветков ромашки и тысячелистника). Азулен обладает противоаллергическими и противовоспалительными свойствами, снимает спазм гладкой"мускулатуры, ускоряет процессы регенерации и заживления тканей. Применяется в косметике в концентрированном виде (жидкость темно-синего цвета) и в виде 25%-ного раствора в составе детских кремов, зубной пасты и декоративных средств, а также в смолах для биомеханической депиляции.

4. Спирты

4.1 Определение

Спирты - это органические соединения, в которых один атом водорода (Н) заменен на гидроксильную группу (ОН).

4.2 Функциональные группы. Классификация спиртов на одноатомные и многоатомные спирты, примеры. Принципы составления названия спиртов

В соответствии с количеством ОН-групп различают одно- и многоатомные спирты.

В зависимости от расположения ОН-группы спирты делятся на первичные, вторичные и третичные. В отличие от парафин-углеводородов они имеют относительно высокую точку кипения. Все многоатомные спирты обладают сладковатым привкусом.

Спирты с короткими цепочками гидрофильны, т.е. смешиваются с водой и хорошо растворяют гидрофильные вещества, Одноатомные спирты с длинными цепочками почти или совершенно не растворяются в воде, т.е. гидрофобны.

Спирты с большой массой молекул (жирные спирты) при комнатной температуре твердые (например, миристиловый или цетиловый спирт). Спирт, содержащий более 24 атомов углерода, называют вощеным спиртом.

С увеличением числа гидроксильных групп усиливаются сладкий привкус и растворимость спирта в воде. Поэтому глицерин (3-атомный спирт), похожий на масло, хорошо растворяется в воде. Твердый 6-атомный спирт сорбит используется как заменитель сахара для диабетических больных.

4.3 Основные химические и физические свойства спиртов, их применение в косметологии (метанол, этанол, изопропанол, глицерин)

Одноатомные спирты

Метанол (метиловый спирт, древесный спирт) - прозрачная, бесцветная жидкость, легко смешиваемая с водой, спиртом и эфиром. Это крайне ядовитое вещество в косметике не применяется.

Этанол (этиловый спирт, винный спирт, спирт пищевой) - прозрачная, бесцветная, летучая жидкость, может смешиваться с водой и органическими растворителями, значительно менее ядовит, чем метанол, широко применяется в медицине и косметике в качестве растворителя для биологически активных веществ (эфирных масел, смол, йода и т.д.). Получают этанол в результате брожения веществ, содержащих сахар и крахмал. Процесс брожения происходит за счет ферментов дрожжей. После брожения спирт выделяют путем перегонки. Затем производится очистка от нежелательных веществ-примесей (ректификация). Этанол поступает в аптеки в основном крепостью 96°. Другие смеси этанола с водой содержат 90, 80, 70, 40% спирта. Почти чистый спирт (с очень незначительными примесями воды) называют абсолютным спиртом.

В зависимости от цели применения спирта его ароматизируют различными добавками (эфирными маслами, камфорой). Этанол способствует расширению подкожных капилляров, обладает дезинфицирующим действием.

Туалетная вода для лица может содержать от 0 до 30% спирта, лосьон для волос - около 50%, одеколон - не менее 70%. В состав лавандовой воды входит около 3% эфирного масла. Духи содержат от 12 до 20% эфирных масел и фиксатор, одеколоны - около 9% эфирных масел и немного фиксатора. Изопропанол (изопропиловый спирт) - полноценный и недорогой заменитель этанола, относится к вторичным спиртам. Даже очищенный изопропиловый спирт имеет характерный запах, который не поддается устранению. Дезинфицирующие и обезжиривающие свойства изопропанола сильнее, чем у этилового спирта. Он применяется только наружно, в составе туалетной воды для волос, в фиксаторах и т.п. Водка не должна содержать изопропанол, а в спиртовой настойке на хвойных иголках (хвойный концентрат) допускается его незначительное количество.

Многоатомные спирты

Двухатомные спирты имеют стандартное окончание названия - гликоль. В косметических препаратах в качестве растворителя и увлажнителя применяют пропиленгликоль, обладающий невысокой токсичностью. Двухатомные спирты, или гликоли, по заместительной номенклатуре называют диолами. Трехатомный спирт - глицерин - широко используется в медицине и фарма-цее. По консистенции глицерин похож на сироп, почти без запаха, гигроскопичен, имеет сладкий привкус, растворим во всех других веществах, содержащих ОН-группу, нерастворим в эфире, бензине, хлороформе, в жирных и эфирных маслах. В торговлю поступает 86 - 88%-ный глицерин и обезвоженный 98%-ный глицерин. В разбавленном виде глицерин входит в состав кремов для кожи, туалетной воды для лица, зубных паст, мыла для бритья, геля для рук. Разбавленный в соответствующей пропорции, он смягчает кожу, делает ее эластичной, заменяя естественный фактор влажности кожи. В чистом виде в препаратах для ухода за кожей не применяется, поскольку пересушивает ее. и здоровье человека органической химии АН СССР, одним из организаторов... к нескольким областям органической химии - химии алициклических соединений, химии гетероциклов, органическому катализу, химии белка и аминокислот. ...

Эффекты ионной ассоциации в органической химии

Реферат >> Химия

Стереохимическую направленность процесса. В органической химии интерес к ионным парам возник... самых ярких достижений физической органической химии . Исследования реакций, в... пор концепция ионных пар в органической химии претерпела значительные изменения; были...

Смеси могут отличаться между собой не только по составу , но и по внешнему виду . В соответствии с тем, как выглядит данная смесь и какими свойствами она обладает, её можно отнести либо к однородным (гомогенным) , либо к неоднородным (гетерогенным) смесям.

Однородными (гомогенными) называют такие смеси, в которых даже при помощи микроскопа нельзя обнаружить частицы других веществ.

Состав и физические свойства во всех частях такой смеси одинаковы, поскольку между отдельными её составными частями отсутствуют поверхности раздела.

К однородным смесям относятся:

• смеси газов;
• растворы;
• сплавы.

Смеси газов

В качестве примера такой однородной смеси можно назвать воздух .

В состав чистого воздуха входят различные газообразные вещества :

• азот (его объёмная доля в чистом воздухе составляет \(78\) %);
• кислород (\(21\) %);
• благородные газы - аргон и другие (\(0,96\) %);
• углекислый газ (\(0,04\) %).

Газообразной смесью являются природный газ и попутный нефтяной газ . Основными составными частями этих смесей являются газообразные углеводороды : метан, этан, пропан и бутан.

Также газообразной смесью является такой возобновляемый ресурс, как биогаз , образующийся при переработке бактериями органических остатков на свалках, в ёмкостях очистных сооружений и в специальных установках. Главная составная часть биогаза - метан , который содержит примесь углекислого газа, сероводорода и целого ряда других газообразных веществ.

Cмеси газов: воздух и биогаз. Воздух можно продавать любознательным туристам, а биогаз, получаемый из зелёной массы в специальных ёмкостях - использовать в качестве топлива

Растворы

Обычно так называют жидкие смеси веществ, хотя этот термин в науке имеет более широкое значение: раствором принято называть любую (в том числе газообразную и твёрдую) однородную смесь веществ. Итак, о жидких растворах.

Важным раствором, встречающимся в природе, является нефть . Жидкие продукты, получаемые при её переработке: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, смазочные масла - также представляют собой смесь различных углеводородов .

Обрати внимание!

Чтобы приготовить раствор, нужно газообразное, жидкое или твёрдое вещество смешать с растворителем (водой, спиртом, ацетоном и др.).

Например, нашатырный спирт получают, растворяя вводе газ аммиак. В свою очередь, для приготовления тинктуры йода кристаллическиййод растворяют в этиловом спирте(этаноле).

Жидкие однородные смеси (растворы): нефть и нашатырный спирт

Сплав (твёрдый раствор) может быть получен на основе любого металла , и в его состав может входить множество различных веществ.

Самыми важными в настоящее время являются сплавы железа - чугуны и стали.

Чугунами называют сплавы железа, содержащие более \(2\) % углерода, а сталями - сплавы железа, содержание углерода в которых меньше.

То, что обычно называют «железом», на самом деле является сталью с низким содержанием углерода. Кроме углерода в состав сплавов железа могут входить кремний, фосфор, сера .

Ты долго принимаешь очень горячий душ, зеркало в ванной покрывается паром. Ты забываешь на окне кастрюлю с водой, а потом обнаруживаешь, что вода выкипела и кастрюля обгорела. Можно подумать, что вода любит превращаться то из газа в жидкость, то из жидкости в газ. Но когда это происходит?

В вентилируемом пространстве вода постепенно испаряется при любой температуре. Но кипит она только при определенных условиях. Температура кипения зависит от давления над жидкостью. При нормальном атмосферном давлении температура кипения составит 100 градусов. С высотой давление уменьшится так же, как и температура кипения. На вершине Монблана она составит 85 градусов, и там уже не приготовить вкусный чай! Но в скороварке, когда раздается свисток, температура воды уже составляет 130 градусов, а давление в 4 раза выше атмосферного. При такой температуре еда готовится скорее, а ароматы не улетучиваются вместе с парнем, поскольку клапан закрыт.

Изменение агрегатного состояния вещества при температурных изменениях.

Любая жидкость может перейти в газообразное состояние, если ее достаточно нагреть, а любой газ в жидкое, если его остудить. Поэтому бутан, который используют в газовых плитах и на даче, хранят в закрытых баллонах. Он жидкий и находится под давлением, как в скороварке. И на открытом воздухе при температуре чуть ниже 0 градусов метан кипит и очень быстро испаряется. Сжиженный метан хранят в гигантских резервуарах - танках. При обычном атмосферном давлении метан закипает при температуре 160 градусов ниже нуля. Чтобы газ не улетучился во время транспортировки, танки тщательно затрагивают как термосы.

Изменение агрегатных состояний вещества при изменении давления.

Между жидким и газообразным состоянием вещества существует зависимость от температуры и давления. Поскольку вещество в жидком состояние более насыщенное, чем в газообразном, можно подумать, что если увеличить давление, газ сразу превратится в жидкость. Но это не так. Впрочем, если ты станешь сжимать воздух велосипедным насосом, ты обнаружишь, что он нагревается. Он аккумулирует энергию, которую ты ему передаешь, давя на поршень. Газ путем сжатия можно превратить в жидкость лишь в том случае, если его одновременно охлаждать. Наоборот, жидкости, чтобы превратиться в газ, необходимо получить тепло. Вот почему испаряющийся спирт или эфир, отбирает тепло у нашего тела, создает ощущение холода на коже. Испарение морской воды под влиянием ветра охлаждает водную поверхность, а потоотделение остужает тело.