ГлавнаяХимияФункциональные группы

Химия - это просто

Популярно о химии
Органическая химия
· Углеводороды
· Алканы
· Алкены
· Алкины
· Ароматические углеводороды
· Функциональные группы
· Фракционная перегонка нефти
· Полимеры
· Реакции полимеризации
· Реакции поликонденсации
· Рециркуляция пластмасс

Онлайн тесты по ЕГЭ

Функциональные группы


Функциональные группы образуются атомами или их группами, которые замещают атом водорода в углеродной основе.

Функциональные группы обладают общими химическими свойствами, которые принадлежат к одному и тому же классу производных углеводородов, что позволяет проще классифицировать свойства соединений (например, спирты обладают общими свойствами) и облегчает изучение всей органической химии.

Надо признать, что наличие в молекуле нескольких функциональных групп значительно усложняет ситуацию, поскольку, такие молекулы могут участвовать в очень большом кол-ве химических реакций - тут уж ничего не поделать - органическая химия достаточно сложная наука.

Спирты: R-OH

Спирты являются производными предельных и непредельных углеводородов, в молекулах которых атом (атомы) водорода заменены гидроксильной группой (группами) -OH, которая определяет общие свойства всех спиртов. По этой причине, во многих случаях не имеет значения, какой будет остальная часть молекулы спирта, т.к. функциональная группа определяет общее поведение спиртов во многих химических реакциях.

Спирты принято обозначать общей формулой R-OH (R - остальная часть молекулы или углеводородный радикал). Названия спиртов заканчиваются на суффикс -ол, который заменяет суффикс -ан в названии соответствующего алкана.

Метанол (метиловый или древесный спирт) получают при помощи реакции синтеза из оксида углерода и водорода в присутствии катализатора при высоких значениях давления и температуры:

CO(г) + 2H2(г) → CH3OH(ж)

Метанол используют для производства формальдегида. Одно из перспективных направлений - использование метанола в качестве замены бензина.

Этанол (этиловый или винный спирт) получают из различных сахаристых веществ при помощи реакции брожения, вызываемой действием ферментов, которые вырабатывают дрожжевые грибки (данный способ получения спирта применяют для приготовления алкогольных напитков):

C6H12O6(р-р) → 2CH3CH2OH(ж) + 2CO2(г)

Второй способ получения этанола - синтез из этилена в присутствии катализаторов (этанол используют в качестве растворителя в парфюмерной и фармацевтической промышленности, в виде добавок к бензину для повышения октанового числа):

H2C = CH2+H2O → CH3-CH2-OH

Карбоновые кислоты: R-COOH

Функциональную группу в карбоновых кислотах составляет карбоксильная группа -COOH.

  O
  ||
R-C-OH

Названия карбоновых кислот заканчиваются на -овая кислота.

Карбоновые кислоты получают при помощи реакций окисления спиртов. Ниже приведена реакция окисления этанола на воздухе, в результате которой образуется уксусная (этановая) кислота (не оставляйте на длительное время открытой бутылку с вином):

CH3CH2OH(ж)+O2(г) → CH3COOH(ж)+H2O(ж)

Многие карбоновые кислоты имеют резкий неприятный запах.

Сложные эфиры: R-COO-R

Состав сложных эфиров во многом схож с карбоновыми кислотами (атом водорода в функциональной группе заменен второй группой -R).

Сложные эфиры получают из карбоновых кислот при их взаимодействии со спиртами (реакция этерификации), при этом, в отличие от карбоновых кислот, получаемые сложные эфиры обладают приятным запахом (сложные эфиры придают аромат цветам, запах плодам и ягодам):

  O                 O
  ||                ||
R-C-OH + H-O-R' → R-C-O-R' + H2O

Простые эфиры: R-O-R

Функциональную группу простых эфиров представляет один атом кислорода, связанный с двумя углеводородными группами.

Простые эфиры в химическом плане достаточно инертны, используются в качестве растворителей в органических реакциях. Вступая (медленно) в реакцию с атмосферным кислородом, простые эфиры образуют пироксиды, являющиеся взрывоопасными соединениями (именно по этой причине медики отказались от использования диэтилового эфира в качестве наркоза).

Получают простые эфиры с помощью реакции дегидратации спиртов. Например диэтиловый эфир синтезируют дегидратацией этилового спирта в присутствии серной кислоты:

2CH3CH2OH(ж) → CH3CH2-O-CH2CH3(ж) + H2O(ж)

Если использовать два разных спирта, то получится смешанный эфир, содержащий две разные группы -R.

Альдегиды и кетоны

Функциональная группа альдегида - двухвалентная карбонильная группа связана с одним атомом водорода и углеводородным радикалом:

  O
  ||
R-C-H

Функциональная группа кетона - двухвалентная карбонильная группа связана с двумя углеводородными радикалами:

  O
  ||
R-C-R'

Альдегиды и кетоны получают в результате окисления спиртов. Альдегиды, имеющие в своей структуре бензольное кольцо, нашли широкое применение в парфюмерной промышленности, поскольку обладают приятным ароматом. Формальдегид (CH2=O) используется в качестве антисептика, а также в синтезе полимеров для получения фенопласта. Простейший кетон - ацетон (CH3-CO-CH3) является хорошим органическим растворителем, используется в лакокрасочной промышленности.

Амиды и амины

Функциональная группа аминов:

R-NH2

Функциональная группа амидов:

  O
  ||
R-C-NH2

Амиды и амины являются производными аммиака, поэтому, относятся к слабым основаниям. Нашли широкое применение в производстве синтетических красителей, лекарственных препаратов, пластмасс, взрывчатых веществ.

В начало страницы