close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

ПАПКА

код для вставкиСкачать
Хімія 11 клас
Рівень стандарту
Заняття 1.
Тема: Теорія хімічної будови органічних сполук
О.М. Бутлерова. Явище ізомерії.
Теорія хімічної будови. Поняття «хімічна будова» вперше ввів О. М. Бутлеров у 1861 р.
Він зауважував, що властивості речовин визначаються не тільки їхнім складом (якісним і
кількісним), як вважалося раніше, а й внутрішньою структурою молекул, тобто порядком
з'єднання атомів один з одним, які входять до складу молекули. Цей порядок і є хімічною
будовою молекули. У поняття «хімічна будова» О. М. Бутлеров включав також характер
зв'язку атомів, їхній взаємний вплив один на одного. Наприклад, водень і кисень,
утворивши воду, настільки змінилися від взаємного впливу, що вода вже не має
властивостей ні водню, ні кисню, хоча й містить Гідроген і Оксиген , що входили до складу
відповідно водню і кисню. У молекулі фенолу С6Н5ОН бензольне ядро впливає на
властивості гідроксильної групи, посилюючи її кислотність (аналогія зі спиртами):
Гідроксильна група, у свою чергу, впливає на властивості бензольного ядра і полегшує
заміщення в ньому атомів Гідрогену:
Так, на прикладах з неорганічної та органічної хімії ми спостерігаємо взаємний вплив
атомів. Хімічну будову молекул виражають за допомогою структурних формул.
Олександр Михайлович Бутлеров (1828—1886)
Російський хімік-органік, професор Казанського (1854—1868), а далі до кінця життя
професор Петербурзького університетів, академік Петербурзької АН (з 1871). Почесний
член Московського і Київського університетів. Засновник великої школи російських хіміків-
органіків. Створив і обгрунтував теорію хімічної будови. Добув ізобутилен і відкрив реакцію
його полімеризації. Синтезував низку органічних сполук, серед яких перший в історії хімії
синтез цукристої речовини (1861). Його праці з гідратації етилену покладено в основу
одного з сучасних способів добування етилового спирту.
Структурні формули передають порядок зв'язку атомів у молекулі, але не показують
взаємного розміщення їх у просторі.
Структурні формули завжди записують для окремої молекули, позначаючи рисочкою
кожну зв'язувальну електронну пару. Вони справедливі тільки для речовин молекулярної
будови. До таких речовин належать більшість органічних сполук, оксигеновмісні кислоти
(крім НР03 і H2Si03) та деякі оксиди неметалів (CO, C02, NO, N02, S02, H20 тощо). Так,
структурні формули сульфатної та ацетатної кислот передають порядок розміщення
атомів у молекулах кислот.
Структурні формули не слід плутати із застарілим графічним зображенням формул, де
рисочкою позначається не спільна електронна, а ступінь окиснення елемента. Наприклад,
графічне зображення формули хлориду натрію Na—СІ не можна вважати структурною
формулою, оскільки NaCl — йонна сполука. В узлах її кристалічних ґраток містяться не
молекули; а йони Na+ і СІ- . Між ними немає зв'язку, утвореного парою електронів, йони
Na+ і СІ- утримуються разом завдяки електростатичному притяганню. Розглядаючи
хімічну структуру як певну послідовність атомів у молекулі та їхній взаємний вплив один
на одного, О. М. Бутлерову вдалося розкрити суть явища ізомерії, відомого ще з часів Й.
Берцеліуса. Це пояснюється тим, що порядок сполучення атомів у молекулі впливає на
властивостіречовини.
Ізомерія — це явище існування речовин з однаковим якісним і кількісним складом, але
різною хімічною будовою, а тому й різними властивостями.
Теорія хімічної будови, яка спочатку була сформульована як учення про будову
органічних сполук, виявилася справедливою і для неорганічних речовин, які мають
молекулярну будову. У результаті вона стала загальною теорією хімії.
Заняття 2.
Тема: Багатоманітність органічних сполук, їх
класифікація.
Причиною розмаїття органічних сполук є унікальність атомів Карбону, а саме:
-досить висока валентність - 4;
-можливість утворення простих, подвійних і потрійних ковалентних зв'язків;
-здатність сполучатися один з одним;
-можливість утворення лінійних ланцюгів, розгалужених, а також замкнених, які називають
циклами.
Серед органічних речовин найбільше сполук Карбону з Гідрогеном; їх називають
вуглеводнями. Ця назва походить від старих наз елементів - "вуглець" і "водень".
Класифікація органічних сполук.
Сучасна класифікація органічних сполук базується на теорії хімічної будови. В основу
класифікації покладено особливості будови вуглецевого ланцюга вуглеводнів, оскільки
вони прості за складом і в більшості відомих органічних речовин вуглеводневі радикали
становлять основну частину молекули.
Залежно від будови вуглецевого ланцюга органічні сполуки поділяються на дві великі
групи: ациклічні і циклічні. Ациклічні сполуки називають ще сполуками жирного ряду, або
аліфатичними. До них належать всі вуглеводні та їх похідні, в молекулах яких немає
кілець або циклів, а є тільки так звані «відкриті ланцюги» вуглецевих атомів. Ациклічні
сполуки поділяються на насичені вуглеводні гомологічного ряду метану і ненасичені
сполуки, в молекулах яких між вуглецевими атомами є кратні (подвійні або потрійні)
зв'язки.
Циклічні сполуки поділяють на карбоциклічні (цикли складаються тільки з атомів вуглецю)
та гетероциклічні (в цикли, крім атомів вуглецю, входять інші атоми, найчастіше азоту,
сірки, кисню). Карбоциклічні органічні сполуки, в свою чергу, поділяються на аліциклічні і
ароматичні. До аліциклічних сполук належать всі карбоциклічні вуглеводні крім
ароматичних сполук, до ароматичних — бензол, нафталін, антрацен тощо та їх похідні.
Органічні сполуки залежно від складу і будови поділяють на класи. Заміщенням атомів
водню у молекулах вуглеводнів на інші атоми або групи атомів (функціональні групи)
можна добути інші класи органічних сполук даного ряду. Функціональні групи, окремі
атоми-замісники, на які заміщено атом водню в молекулі органічної сполуки, визначають
типові хімічні властивості цих сполук.
Вивчення органічної хімії, як правило, починають з вивчення найпростішого класу
органічних сполук — вуглеводнів.
Заняття 3.
Тема: Природні джерела органічних речовин. Природний і
супутний нафтові гази. Нафта. Кам’яне вугілля.
Для синтезу органічних сполук сировиною є природні органічні речовини, що входять до
складу нафти, природного газу, кам’яного вугілля, а також речовини виокремлені з них
шляхом первинної переробки. Серед органічних сполук найбільшого використання набули
вуглеводні. Основними джерелами вуглеводнів є природні і супутні нафтові гази, нафта і
кам’яне вугілля, горючі сланці. Довгий час ці горючі матеріали використовували для
виробництва енергії. У наш час значна частина горючих газів, продукти переробки нафти і
кам’яне вугілля використовують як цінну сировину в хімічній промисловості і насамперед в
органічному синтезі.
Способи використання природних органічних речовин:
1. паливо:
o тверде (вугілля, горючі сланці, деревина, торф);
o газувате (природні і супутні нафтові гази);
o рідке (нафта);
2. сировина в органічному синтезі.
Природний та супутній нафтові гази
У багатьох місцях земної кулі з тріщин Землі виділяється горючий газ, який
називають природним. Гази земної кори дуже різноманітні як за хімічним складом,
умовами утворення і поширенням в природі. Природний газ зустрічається там, де залягає
нафта, або утворює окремі газові родовища. У цих покладах газ перебуває під великим
тиском, і якщо пробурити до газового шару свердловину, він із силою рине на поверхню.
Гази можуть заповнювати тріщини і пустоти в гірських породах або підземних печерах,
можуть розчинятися в підземних водах і нафті. Усі гази земної кори можна поділити на
декілька груп:
а) біохімічного походження, тобто утворені в результаті хімічного перетворення
відмерлих рослинних і тваринних організмів. Біохімічні гази являють собою суміш
вуглеводнів. Поклади цих газів найбільші і вони являються найбільш цінними для
промисловості;
б) літохімічні гази, які виділяються в умовах високих температур і тиску при розкладі
гірських порід, вулканічні гази;
в) гази радіоактивного розпаду.
Вони
утворюються
при
довільному
розпаді
радіоактивних речовин;
г) гази повітряного походження, які утворюються з атмосферного повітря, проникають
вглиб земної кори в розчиненому стані в дощовій або талій воді.
Склад природного газу різних родовищ різний. Основною складовою частиною природного
газу є метан (80-98%) та його гомологи: етан, пропан, бутан і невелика кількість домішок
сірководню, азоту, вуглекислого газу, благородних газів та водяної пари. Природний газ
безбарвний, майже вдвічі легший за повітря, погано розчинний у воді, без запаху.
При згорянні природного газу виділяється багато теплоти (при спалюванні 1м3 газу
виділяється до 54400 кДж теплоти), тому він застосовується як енергетично ефективне та
дешеве паливо для теплових електростанцій, котелень, житлових приміщень, автомобілів.
Важливою особливістю газоподібного палива порівняно з рідким є менше забруднення
продуктами горіння навколишнього середовища. Тому природний газ – один з кращих
видів палива для промислових і побутових потреб.
Таблиця 1.
Галузі застосування природного газу
Як паливо
Як сировина для виробництва
Сажа → фарба → ґумові вироби.
Ацетилен.
У металургії (чорній, кольоровій).
Водень.
На електро- і теплових станціях.
Синтез-газ.
У котельних установках.
Метанол.
У скляній, цементній, керамічній промисловостях.
Формальдегід.
У легкій, харчовій, хімічній промисловостях.
Хлорпохідні.
У сільському господарстві.
Штучний кормовий білок.
У побуті.
Хлороводен.
До природного газу належать також супутні нафтові гази. Супутні нафтові гази, які
розчинені у нафті і містяться над нею виділяються під час її добування. Супутній
нафтовий газ відрізняється від природного за складом: у ньому міститься менше метану
(30-40%), але більше його гомологів: етану, пропану, бутану, пентану (60-70% за об’ємом),
та інші гази. Тому хімічною переробкою цих газів можна добути більше речовин, ніж з
природного газу.
Таблиця 2.
Природний та супутній нафтові гази
Вид газу
Склад газу (у % за об’ємом)
Метан
СН4
Гомологи метану
С2Н6
С3Н8
С4Н10
H2S, N2, CO2
С5Н12
Природний
80-90
0,2-4,4
0,07-1,7
0-0,8
0-0,6
1,35-16,7
Супутній
30-40
7,5-21
5,2-21,5
2,3-20,4
0,3-19,8
0-10,7
Раніше супутній газ не знаходив застосування і під час добування нафти його спалюввали
факельним способом. Тепер його уловлюють і використовують як паливо й цінну хімічну
сировину. При переробці супутнього нафтового газу спочатку відокремлюють легкокиплячі
вуглеводні-пентан, гексан та ін. Вони разом утворюють так званий газовий бензин, який
використовується як добавка до звичайних бензинів для кращого їх займання під час
запуску двигуна. Потім відокремлюється пропан-бутанова суміш, якою заповнюють балони
під тиском. Зріджений газ використовується як газоподібне пальне. «Сухий газ», що
залишається після відокремлення газового бензину і пропан-бутанової
складається переважно з метану і використовується як паливо.
Газовий бензин (С5-С6)
Супутній
нафтовий
газ
суміші,
фракції
→
Пропан-бутанова суміш (С3-С4)
Сухий газ (С-С2)
Для хімічної переробки з супутного газу відокремлюють індивідуальні вуглеводні: етан,
пропан, бутан, тощо. Оскільки насичені вуглеводні відносно хімічно інертні і мало придатні
для хімічного синтезу, їх перетворюють за допомогою реакцій дегідрування в активніші –
ненасичені вуглеводні, з яких потім синтезують каучуки і пластмаси. Крім того, окисненням
вуглеводнів добувають органічні кислоти, спирти, та інші продукти.
Нафта
Знаходження в природі
Поклади нафти знаходяться в надрах Землі на різній глибині, де нафта заповнює вільні
проміжки між деякими породами. Якщо вона перебуває під тиском, то підіймається по
свердловині на поверхню Землі. Вчені вважають, що найбільші поклади «чорного золота»
знаходяться у регіоні Каспійського моря, на території Азербайджану, Ірану, Казахстану,
Росії, Туркменістану, Узбекистану. Ряд перспективних родовищ відкрито на Близькому
Сході, у Гренландії та в деяких частинах Африки.
Нафтопродукти і їх застосування
Оскільки нафта – суміш вуглеводнів різної молекулярної маси, які мають різні температури
кипіння, то перегонкою її поділяють на окремі фракції, які мають велике практичне значення.
Продукти перегонки нафти
Температуракипіння,
Склад
Застосування
ºС
40-80
С5-С11 сирий
Автомобільний, авіаційний бензин, розчинник
бензин
масел
Дизельне пальне, розчинники у лакофарбовій
150-200
С8-С14 лігроїн
промисловості
180-270
С12-С18 гас
Пальне для тракторів, ракет, реактивних літаків
240-300
С11-С20газойль
Дизельне, котельне пальне
Солярове масло (дизельне пальне).
Мастила (тракторні, авіаційні).
Вазелін (основа косметичних засобів і ліків).
Парафін (для виробництва свічок).
Мазут
Гудрон (шляхове будівництво)
Крекінг нафтопродуктів. У 1890 році інженер В. Г. Шухов запропонував спосіб
розщеплення високомолекулярних вуглеводнів які містилися у мазуті на вуглеводні з
меншою відносною молекулярною масою. Такий процес називають крекінгом (від aнгл.
crack – «розщепляти»). Його використовують для збільшення виходу легших моторних
палив, розчинників та сировини для виробництва пластмас, хімічних волокон, каучуків,
мийних засобів та ін.
Крекінг – розщеплення великих молекул вуглеводнів нафти при високих температурах, тиску
і наявності каталізаторів, у результаті чого утворюються вуглеводні з меншим числом атомів
Карбону в молекулі.
Застосування нафтопродуктів
Чи ви колись замислювались над тим, яким було б ваше життя без нафти і
нафтопродуктів? Наприклад, мастила, виготовлені з нафти, використовуються для
змащування рухомих деталей в автомобілях, велосипедах, візках та інших механізмах.
Мастила зменшують тертя і цим сповільнюють руйнування деталей. З нафти отримують
пальне для літаків, автомобілів і систем опалення. Вона також широко застосовується у
виробництві косметики, фарб, барвників, медикаментів, добрив та іншої продукції.
1. Паливні продукти – бензин, гас, мазут.
2. Будівельні продукти – гудрон.
3. Сировина для хімічної промисловості:
o
етилен, пропілен – виробництво пластмас;
o
бутадієн, ізобутилен – виробництво волокон, синтетичних каучуків;
o
бензол, стирол, толуол – виробництво пластмас, синтетичних волокон, каучуків, вибухових
речовин;
o
парафін – виробництво мийних засобів, пластифікаторів, свічок.
4. Сировина для мікробіологічного виробництва білка.
Вугілля і продукти його переробки
Вугілля – це тверда горюча копалина органічного походження, що утворилася з вимерлих
рослин і планктону в результаті діяльності мікроорганізмів. В складі вугілля
розрізняють органічну й неорганічнучастини. Кам’яне вугілля містить вуглець (майже
10%), органічні сполуки складної будови (майже 80%), вологу, неорганічні домішки, які
після спалювання вугілля залишаються у вигляді твердого залишку – шлаку. Ця тверда
природна суміш речовин має чорний, іноді темно-сірий колір, блискучу або матову
поверхню. Розрізняють три види викопного вугілля.Антрацит – найдавніше вугілля,
містить в середньому 95% Карбону, має велику густину і блиск. Кам’яне вугілля містить
75-90% Карбону, має найширше використання. Буре вугілля – містить 65-70% Карбону.
Як саме молоде із викопного вугілля, часто містить сліди структури дерева із якого воно
утворилося. Буре вугілля має високу гігроскопічність і після його спалювання
залишається багато попелу (від 7 до 30%), тому використовується як місцеве паливо і як
сировина для хімічної переробки.
Заняття 4.
Тема:Синтез органічних сполук різних класів на основі
вуглеводневої сировини.
Основною сировиною для синтезу величезної кількості органічних сполук служать:
o
o
o
o
природний газ;
нафта і супутні нафтові гази;
кам’яне вугілля;
деревина.
Природний газ є цінною сировиною для хімічної промисловості. Продукти хімічних
перетворень метану: етилен, ацетилен, сажа, водень, каучук, розчинники, синтез–газ,
оцтова кислота, барвники, медикаменти та інші продукти. Сажу використовують для
виготовлення ґуми, друкарських фарб; водень – для синтезу амоніаку; ацетилен – для
виробництва пластмас, метилового спирту; розчиненням хлоргідрогену у воді добувають
хлоридну кислоту.
Широкого застосування набули хлорпохідні та інші галогенопохідні метану. Газ хлорметан
(СН3Сl) легко переходить у рідкий стан й вбирає багато теплоти при випаровуванні, тому
його застосовують як холодоагент в холодильних установках. Газ С2Н5Сl –
використовують для наркозу; СНI3 – як антисептик в хірургії, виготовлення мазі в
стоматології; СН3Сl – виробництво фосгену (СОСl2).
Дихлорметан СН2Сl2, трихлорметан СНСl3, тетрахлорметан ССl4 – рідини. Вони
застосовуються як розчинники. Тетрахлорметан ССl4 застосовують також як
протипожежний засіб (особливо тоді, коли для цього не можна використати воду, тому що
важка негорюча пара цієї речовини, що утворюється при випаровуванні, швидко ізолює
предмет, охоплений полум’ям, від кисню повітря).
Взаємодією галогенпохідних насичених вуглеводнів з водою або лугом при певних умовах
отримують гліцерин, який широко використовують при виробництві смол для
лакофарбової промисловості, вибухових речовин та інше.
Етилен застосовують для:
o
o
o
o
o
виготовлення вибухових речовин;
поліетилену;
для наркозу (суміш 80% С2Н4 і 20% О2);
добування пального з високим октановим числом.
прискорення дозрівання овочів у теплицях.
Ацетилен як сировина для виробництва розчинників (галогенпохідні), пластмас й
синтетичного каучуку, оцтової кислоти, етанолу, ізоляційних матеріалів, люїзиту (отруйна
речовина шкірно-наривної дії). Хлорпохідні, одержувані з ацетилену, являють собою
чудові розчинники жирів та сірки.
Бензен використовують як: а) розчинник; б) сировина для синтезу: пестицидів, барвників,
аніліну, каучуку, волокон, лікарських препаратів, духмяних речовин, полімерів,
отрутохімікатів, вибухових речовин, нітробензену, високомолекулярних речовин. Бензен
додають до моторного палива.
Однією з важливих галузей застосування похідних бензену є сільське господарство.
Отрутохімікати – це хімічні речовини, які застосовують в сільському господарстві для
боротьби з різними видами організмів. Вони поділяються на: гербіциди (проти бур’янів),
зооциди (проти шкідливих тварин), інсектициди (проти комах), фунгіциди (проти грибів),
бактерициди (проти бактерій) та інші, об’єднаних під загальною назвою пестициди (від
лат. pestis – «зараза» і caedo – «убиваю»).
Гексахлорбензен (С6Сl6) для протруювання насіння жита і пшениці, інших зернових перед
висіванням у ґрунт.
Гексахлоран (С6Н6Сl6) – кристалічна речовина, застосовується як сильний засіб для
знищення комах. Впродовж тривалого часу використовували проти бавовникового
довгоносика, але зважаючи на токсичність, його використання скорочується.
Існує багато різних гербіцидів. До хімічних засобів захисту рослин ставляться жорсткі
вимоги щодо їх безпечності для людини і тварин, для навколишнього середовища. Ці
сполуки повинні легко розкладатися на нешкідливі речовини, щоб після закінчення терміну
їхньої дії вони не забруднювали ґрунт і водойми, не потрапляли в їжу. Перед хіміками
ставляться вимоги створення таких пестицидів, що не вимивалися б з полів у ріки й інші
природні екосистеми, оскільки деякі з них можуть накопичуватися в організмі і викликати
ряд захворювань.
З відкриттям російським хіміком М. М. Зініним простого й доступного способу добування з
бензену аніліну – вихідного продукту для добування анілінових барвників, відкрилась нова
ера у їх виробництві. Утворення барвників з аніліну ґрунтується на його великій реакційній
здатності. Анілін окиснюється окиснювачами, в результаті чого змінює забарвлення. Так,
наприклад, з білильним вапном він дає фіолетове забарвлення, а в результаті взаємодії з
дихроматом калію утворює стійкий барвник – чорний анілін, що використовується для
фарбування тканин.
Оцтова кислота відома з глибокої давнини як оцет, який утворюється при бродінні
спиртних напоїв. Оцтова кислота серед органічних кислот використовується найбільше.
1. Як сировина для виробництва пластмас, фруктових есенцій, лікарських препаратів
(наприклад, аспірин), барвників, кіноплівки, ацетатного волокна.
2. Солі оцтової кислоти застосовують як засоби для боротьби із шкідниками й хворобами
рослин, стимулятори росту рослин, плюмбум ацетат (як свинцева примочка) в медицині,
ферум(ІІІ) ацетат як протрава при фарбуванні тканин, що служить для закріплення
барвників на волокні.
Естери застосовують як добрі розчинники органічних речовин, для виготовлення
фруктових есенцій, в парфюмерії, в кондитерській справі. Деякі естери – для виробництва
пластмас, волокна нітрон, в медицині (ізоамілнітрат послаблює приступи при стенокардії,
етилнітрат розширює периферійні кровоносні судини).
Органічна хімія стоїть на шляху до синтезу найскладніших органічних речовин – білків.
Схема
Синтез органічних сполук різних класів
Заняття 5.
Тема:Органічні речовини як основа сучасних матеріалів.
Пластмаси. Каучуки. Гума. Штучні й синтетичні волокна.
У природі існує багато високомолекулярних сполук, які можна поділити на три великі
групи: неорганічні, органічні і елементорганічні. До неорганічних полімерів відносять
кварц, алмаз, графіт, силікати та ін.. Органічні полімери поділяють на природні ( каучук,
целюлоза, крохмаль, вовна, шовк, льон, бавовна), й синтетичні (поліетилен, капрон і
т.д.). Серед природних полімерів виділяють групу біополімерів – білкові речовини і
нуклеїнові кислоти. Однак все більшого значення набули синтетичні високомолекулярні
сполуки, такі як полімери. Синтетичні полімери одержують полімеризацією і
поліконденсацією. Полімери (гр. polimeres – «багато частин») – це продукти сполучення
багатьох молекул в одну велику молекулу, внаслідок чого змінюються властивості вихідного
продукту
Молекули полімерів можуть мати лінійну, розгалужену й зшиту будову. Це позначається
на властивостях пластмас, зокрема, зумовлює такі їх властивості, як термопластичність і
термореактивнісь.
Термопластичні полімери – полімери, які після нагрівання і подальшого охолодження
зберігають свої властивості (поліетилен, поліпропілен, полістирол, полівінілхлорид).
Термореактивні полімери – полімери, які після нагрівання і подальшого охолодження
втрачають пластичність та деякі інші властивості (фенолформальдегідні смоли).
Властивості полімерів залежать від молекулярної маси, хімічного складу й структури
молекул.
Основними представниками полімерних матеріалів є пластмаси, каучуки і волокна.
Пластичні конструкційні матеріали на основі органічних полімерів називають пластмасами.
За масштабами виробництва серед полімерів пластмаси посідають перше місце. Основою
їх складу є високомолекулярна сполука – полімер.
Полімеризація – процес послідовного сполучення молекул низькомолекулярної речовини з
утворенням високомолекулярної
Полімеризацією етилену і його гомологів добувають поліетилен, поліпропілен та багато
інших.
Поліконденсація – реакція утворення полімеру внаслідок взаємодії функціональних груп
молекул мономера, яка відбувається з виділенням води, амоніаку або інших
низькомолекулярних сполук
Поліконденсацією формаліну з карболовою кислотою добувають карболіт.
Пластмаси
Щоб надати полімеру потрібних властивостей і перетворити їх на пластмасу у полімерну
масу додають наступні компоненти:
o
пластифікатори – для надання еластичності і зниження крихкості;
o
барвники, які надають матеріалу потрібного забарвлення;
антистатики для запобігання накопиченню статичної електрики;
наповнювачі (кварцове і деревне борошно, мелена крейда чи слюда, волокна, азот, повітря,
папір) поліпшують механічні властивості й зменшують собівартість.
o
o
Пластмаси бувають то легкі як пух, то прозорі, як повітря, то еластичні, то надзвичайно
тверді й хімічно стійкі, механічно міцні або хрупкі, нелеткі, гігроскопічні, діелектрики, одні
не плавляться, інші – не горять, виявляють високу стійкість до агресивних середовищ,
високу витривалість до стирання. Їх пластичність дозволяє виготовляти з них вирооби
методами пластичної деформації при підвищеній температурі – гарячого пресування,
лиття під тиском.
Пластмаси замінили метал у різних виробах (деталі машин, броня), скло та папір. Біля
80% продукції електротехнічної промисловості випускається з використанням полімерів,
1/5 всіх добутих полімерів використовують у машинобудуванні. Із полімерів виготовляють
одяг, взуття, посуд, іграшки, прикраси, використовують в побуті й сільському господарстві.
Їх використовують у приладо- і машинобудуванні, радіо- і ектротехніці, телебаченні,
житловому будівництві, судно-, авто-, літако- та ракетобудуванні. У наш час створена нова
промисловість будівельних матеріалів. Деревні- і стружково-волокнисті матеріали
отримують при просочуванні смолами опилків, стружок та інших відходів деревообробної
промисловості із наступним пресуванням. Це красиві за зовнішнім виглядом, міцні і дешеві
оздоблювальні матеріали, які не поступаються за своїми властивостях дорогим деревним
породам. Цінними є склопластики, які готують просочуванням склотканини синтетичними
смолами із наступним пресуванням в листовий матеріал високої міцності. Кращі сорти
склопластиків переважають за міцністю деякі сорти легованих сталей. Вони легкі, міцні,
стійкі проти корозії. Дуже цінними синтетичними полімерами являються пінопласти, які
отримують заповненням великої частки їх об’єму повітрям чи азотом. Вони надзвичайно
легкі, мають високі тепло-, звуко-, електроізоляційні властивості.
У медицині – пластикові протези різних органів або частин тіла, пластикові мембрани в
різних органах, для виготовлення селективних агентів, здатних нести специфічні лікарські
препарати в певне місце організму без витрати їх на інші органи. Як тільки людина
навчиться синтезувати молекули, подібні ферментам, медицина зможе лікувати різні
складні захворювання.
Полівінілхлорид широко використовують для виготовлення лінолеуму, лицювальної
плитки, водопровідних труб (значно міцніших за поліетиленові), як ізоляційний матеріал
для електричних проводів. Завдяки високому вмісту хлору полівінілхлорид не підтримує
горіння (самозатухає), але незезпечний тим, що при високій температурі розкладається з
виділенням
отруйних
газів
та
діоксину.
Полістирол – для виготовлення посуду, іграшок, лицювальної плитки. Полімери стиролу
займають третє місце у світовому виробництві пластмас.
Поліпропілен міцніший за поліетилен. Це тверда, жирна на дотик речовина молочнобілого
кольору.
Використовується для виробництва деталей машин, труб гарячого
водопостачання, деталей різноманітних апаратів, плівок, побутові вироби, волокон,
високотривких ізоляційних матеріалів. Стійкість полімеру проти багаторазових вигинів й
стирання дає можливість добувати з нього міцні волокна для виготовлення канатів,
риболовних сіток, фільтрувальних тканин. Недоліком цієї пластмаси є чутливість до
світла, кисню, крихкість на холоді.
Тефлон (F2C–CF2) за особливу стійкість його назвали «органічною платиною». Він не
розчиняється ні у «царській горілці», ні в органічних розчинниках. Стійкий проти холоду й
нагрівання, світлостійкий, неотруйний. З нього виготовляють деталі машин й приладів,
апаратів, що працюють у хімічно агресивному середовищі, у харчовій та електротехнічній
промисловості, для виготовлення протезів судин, які легко затягуються клітинами тіла. З
побутових виробів нам знайомі пательні та каструлі з антипригарним тефлоновим
покриттям.
Фенолформальдегідні смоли і пластмаси на їх основі належать до найпоширеніших
термореактивних пластмас. З них виготовляють ламінат, облицювальні матеріали, лаки,
клеї тощо. Із пластмас виробляють панелі й різні деталі для радіоапаратури, корпуси
телефонних апаратів, електричні вимикачі-вмикачі, штепсельні розетки, патрони для
електроламп та інше.
Характерна властивість каучуків – висока еластичність, тобто здатність після деформації
відновлювати свою форму.
Природний каучук добувають із молочного соку деяких тропічних дерев. Вперше з
виробами із каучука познайомився Колумб і його супутники, відвідавши острів Гаїті.
Місцеві жителі Гаїті використовували для гри м’ячі, які мали дивовижні властивості –
відстрибувати від твердої поверхні. Такі м’ячі виготовляли із речовини, добутої із
молочного соку тропічного дерева гевеї. Цей сік називали као-чоу, тобто сльози дерева
(као – «дерево», чоу – «текти»), звідси і походить термін «каучук».
Найбільше каучуку добувають з гевеї, батьківщиною якої є Бразилія. На деревахкаучуконосах роблять надрізи і збирають із них молочний сік (латекс), який складається із
суміші вуглеводнів. Такий сік легко окиснюється, тому із молочного соку каучук виділяють
нагріванням або коагуляцією розчином оцтової кислоти. Природний каучук є полімером
ізопрену (2-метилбута-1,3-дієн). Це високомолекулярний ненасичений вуглеводень
елементарного складу (С5Н8)n, де n дорівнює в середньому 2500. Відносна молекулярна
маса природного каучуку коливається в межах 15000-500000.
Природний каучук має високу клейкість, еластичність, текучість, білий колір, після
коагуляції набуває жовтуватого кольору. Завдяки еластичності дуже стійкий проти зносу,
легший за воду, розчиняється у бензині. Добутий каучук мало придатний до
використання, оскільки в холодну пору року він стає крихким, а в жарку – м’ягким і липким,
при довгому зберіганні твердне. Для поліпшення механічних та хімічних властивостей
природного каучуку його вулканізують, перетворюючи на гуму. Вулканізація може бути
гарячою або холодною. При гарячій вулканізації каучук нагрівають з сіркою, при холодній –
протягом недовгого часу обробляють розчином сірки у сірковуглеці або хлористій
сірці. Атоми сірки приєднуються в місцях подвійних зв’язків і ніби «зшивають» молекули
одну з одною. Перед вулканізацією каучука використовують наповнювачі (глину, сажу,
крейду, кремнезем), різні барвники і речовини, які збільшують термін використання ґуми,
та прискорювачі вулканізації (меркаптани). У результаті процесу вулканізації утворюється
ґума, яка значно міцніша невулканізованого каучука. Вулканізований каучук еластичний,
непроникний для води і газів, міцний на розрив, не проводить електричний струм. Якщо до
каучука в процесі вулканізації добавляють більше сірки, ніж її потрібно для добування
ґуми, то утворюється ебоніт – твердий нееластичний матеріал, з якого виготовляють
деталі електротехнічного призначення.
Каучук і гуму широко використовують у виробництві шин (60%), транспортних стрічок,
прокладок, клеїв, ебонітів, гумових виробів, які використовуються у побуті, медицині,
спорті.
Основні виробники каучуку – Малайзія, Індонезія, Індія, Китай.
Синтетичні каучуки
Природний каучук добувають у значній кількості, проте цього недостатньо, щоб
задовільнити зростаючі потреби, тому вчені створили синтетичні каучуки. Уперше
синтетичний каучук у промислових масштабах було вироблено в колишньому
Радянському Союзі в 1932 р. за методом С. В. Лебедєва. Вихідною сировиною для
добування синтетичного каучука за його методом був етанол, який добували із харчової
сировини. Пари етилового спирту при температурі 400-500ºС пропускали над
каталізатором (суміш Al2O3 і ZnO, у відношенні 3:1) і отримували суміш речовин з яких
виділяли дивініл. Полімеризацією дивінілу отримували масу, яка за своїми властивостями
нагадувала природний каучук. Етапи виробництва схематично можна зобразити так:
(С6Н10О5)n (крохмаль) →
С6Н12О6 (глюкоза) →
С2Н5ОН (етанол) →
СН=СН2 (бута-1,3-дієн) → (–СН2–СН=СН–СН2–)n (каучук)
СН2=СН–
Нині бута-1,3-дієн одержують дегідруванням нормального бутану, який виділяють із
супутнього нафтового газу і продуктів переробки нафти.
Більшість реакцій полімеризації, за допомогою яких добувають каучуки, відбуваються за
участю каталізаторів. Спрощена схема реакції добування бутадієн-стирольного каучука:
n СН2=СН2–СН2=СН2 (бутадієн) + m СН2=СН–С6Н5 (стирол) → (–СН2–СН=СН–СН2–СН2–
СНС6Н5–)n
Залежно від мономерів розрізняють такі каучуки:
Назва
Бутадієновий
Ізопреновий
Мономери
Властивості, застосування
бута-1,3дієн
Характерна водо- і газонепроникність, менша
еластичність, ніж у природного. Для
виробництва кабелів, взуття, побутових виробів
2метилбута-
За еластичністю і зносостійкістю подібний до
1,3-дієн
природного. Виробництво шин
Стійкий проти окисників і високих температур,
бензинів і мастил. Виробництво деталей машин
2-хлор-бута- та апаратів, кабелів, трубопроводів для
Хлоропреновий
1,3-дієн
перекачування нафти і бензинів
Газонепроникний, зносостійкий, але
недостатньо жаростійкий. Стрічки для
транспортерів, виробництво шин, конвеєрних
Бутадієнстирольний
бута-1,3доріжок, взуття, медичних і спортивних
дієн, стирол виробів, ізоляційних матеріалів
Дивініловий
бута-1,3дієн
За еластичністю і зносостійкості кращий від
природного. Виробництво шин
Промисловість виробляє ряд інших видів каучуку, що мають як загальне так і спеціальне
призначення.
Людина довгий час широко використовує природні волокнисті матеріали із льону,
бавовни, коноплі, вовни для виготовлення одягу й різних виробів домашнього вжитку.
Однак їх стало недостатньо, щоб задовільнити зростаючі потреби. Виникла потреба в
отриманні волокон хімічним способом. Волокна – довгі гнучкі нитки, які виробляють із
природних або синтетичних полімерів і використовують для виготовлення пряжі та
текстильних виробів
Розрізняють природні (натуральні) та хімічні волокна.
Штучні волокна
Найважливішими штучними волокнами є віскозне й ацетатне. Як вихідний природний
полімер для утворення штучних волокон беруть целюлозу, виділену з деревини, або
бавовняний пух, який залишається на насінині після того, як з нього знімуть волокна
бавовни. Спочатку із целюлози готують розчин. Для цього целюлозу розчиняють у
розчинниках. У залежності від того, які розчинники використовують, добувають різні
волокна: віскозні, ацетатні, мідно-аміачні, штапельні, казеїнові. Гігроскопічність штучних
волокон невелика, але вони досить міцні.
Ацетатне волокно. При взаємодії целюлози з оцтовою кислотою в присутності сульфатної
кислоти добувають спочатку триацетат целюлозу, яку потім розчиняють у суміші
дихлоретану та етанолу. Утворений в’язкий розчин продавлюють через фільєри –
металічні ковпачки з численними отворами, цівки розчину опускаються в шахту, через яку
протитечією проходить нагріте повітря. У результаті цього розчинник випаровується й
утворюються тонкі нитки, з яких методом прядіння виготовляють ацетатний шовк.
Ацетатне волокно досить міцне, м’яке, майже не збігається під час прання, мало мнеться,
має приємний блиск, низьку теплопровідність, тому добре зберігає тепло. Недолік той, що
менш гігроскопічне ніж бавовна й накопичує статичні електричні заряди. З ацетатного
волокна виготовляють білизну, дитячий одяг, сукні, чоловічі сорочки. Його використовують
також як ізоляційний матеріал. Першу таку тканину добув француз Шардане у 1889 році.
Віскозне волокно добувають із целюлози, яку обробляють розчином лугу й сірковуглецю.
Тканина із віскозного волокна приємна на дотик, м’яка, гігроскопічна, легко й рівномірно
зафарбовується, крізь неї добре проникає повітря.
Синтетичні волокна
До синтетичних волокон належать: поліамідні (капрон, найлон, енант), поліестерні
(лавсан), поліакрилонітрильні (нітрон), поліолефінові та інші, які отримують фізикохімічною переробкою низько та високомолекулярних синтетичних сполук – продуктів
переробки нафти, природного газу, камяного вугілля та ін.
Найбільш поширеним є волокно капрон. Добувають його із капролактаму. Розплавлену
смолу пропускають крізь фільєри. Цівки смоли охолоджують, їх витягують й добувають
волокно.
Волокно має високу механічну міцність (не поступається сталі), хімічну стійкість, високу
еластичність, стійкість до стирання, стійкість до багаторазового згинання, не вбирає
вологи, тому не гниє.
Недоліком є недостатня термічна стійкість (при +250ºС плавиться). Не стійке до дії
концентрованих кислот.
Капрон використовують для виготовлення блуз, шкарпеток, шарфів, штучного хутра,
килимових виробів, рибальських сіток. У техніці із капрону виготовляють кордну тканину,
яка служить каркасом для авто- і авіапокришок, фільтрувальні матеріали. Із капронової
смоли виготовляють стійкі до спрацювання деталі для машин та механізмів. Капронові
нитки використовують як швейний матеріал в хірургії. Нитки дуже легкі. Нитка довжиною 9
км важить лише 1 г.
Волокно нітрон має високу міцність, еластичність, низьку теплопровідність, високу
світлостійкість. Нітрон стійкий до кислот, але розкладається концентрованими розчинами
лугів. Із волокна виготовляють тканини для костюмів, штучного хутра з пухнастим ворсом,
килимові покриття.
Лавсан нагадує вовну, але є міцнішим. Вироби із нього не потребують прасування. Лавсан
руйнується кислотами і лугами, але стійкий до органічних розчинників. Нитки із лавсану
використовують у сумішах із бавовною, вовною і льоном для покращення їх якості. Лаван
використовують для виготовлення трикотажу, декоративних тканин, штучного хутра,
електроізоляційних матеріалів, бензино- нафтостійких шлангів, виробництві шин.
Крім названих волокон виготовляють волокна спеціального призначення: термостійкі,
жаростійкі, надміцні, біологічно активні, бактерицидні, напівпровідникові, йоннообмінні та
інші. Наприклад: перлон – волокно міцніше за металічний дріт, витримує 30 тисяч згинів
(дріт – 20-30 згинів);хлорін – волокно високої хімічної стійкості, воно не горить, на нього не
діють луги, кислоти. Волокно використовують для виготовлення матеріалів технічного
застосування. Наприклад, фільтрувальних тканин і прокладок в хімічних апаратах; для
виготовлення спецодягу, лікувальної білизни.
Еластан (поліуретанове волокно) високоеластичне, але чутливе до дії світла, швидко
тьмяніє, тому його добавляють до багатьох тканин для покращення їх якості.
Синтетичне волокно «Лола» не горить при температурі +1200ºС, а лише розжарюється,
стійке до кислот й розчинників. Його використовують для виготовлення вогнезахисного
одягу. Термостійке волокно «Армід»витримує температуру +300ºС, +400ºС, не горить, не
плавиться, стійке до радіаційного й ультрафіолетового випромінення.
Біологічно активні волокна здатні захищати організм людини від дії мікроорганізмів або
проявляти лікувальні властивості. Якщо в полімер ввести антибіотики, то добувають
бактерицидні волокна, з яких виготовляють марлю, серветки, білизну, протези трубчастих
органів. Волокна, які випромінюють радіоактивні ізотопи використовують для лікування
деяких шкірних захворювань. Гемоактивні – для зупинки кровотечі. Виготовляють
знеболюючі, протизапальні, термостійкі волокна, волокна які не горять та інші.
Хімічних волокон відомо більше 600 тисяч з яких 60 тисяч добувають в промислових
масштабах.
Заняття 6.
Тема:Органічні сполуки і здоров’я людини.
Жири,білки,вуглеводи,вітаміни. Харчові добавки,
Е-числа. Синтетичні лікарські засоби.
Жири є цінними продуктами харчування. Жири бувають рослинного і тваринного
походження. У рослинах жир зосереджений в насінні, плодах. Ми споживаємо його у
вигляді готових жирів: бобовий, кокосовий, какаовий, пальмовий, кукурудзяний, соєвий,
соняшниковий або плодами горіхів, гарбуза, оливків тощо. Тваринні жири споживаємо у
вигляді сала (яловичий, баранячий, свинне сало, жир домашньої птиці), м’яса, риби, сиру,
сметани, масла, молока тощо.
Найважливішою властивістю жирів, як і всіх естерів, є їх гідроліз, в результаті якого вони
розщеплюються на гліцерин і відповідні карбонові кислоти. Цей процес відбувається в
організмі: жири, що входять до складу їжі, під впливом ферментів підшлункового і
кишкового соку піддаються гідролізу. Продукти гідролізу – гліцерин і карбонові кислоти –
всмоктуються в кишківнику й знову утворюють жир, необхідний організму.
Біологічна роль жирів
1 г жиру = 9,3 ккал
Жири – незамінний продукт харчування. Вони забезпечують такі життєві функції організму:
o
теплоізоляційна;
забезпечення організму енергією (1 г жиру – 9,3 ккал);
o пластичний матеріал для побудови клітинних мембран;
o сприяють проникненню жиророзчинних речовин через мембрани клітин;
o заповнення простору між клітинами, захист внутрішніх органів.
Добова норма жирів 1–1,5 г на 1 кг маси тіла.
o
При нестачі або надлишку жирів виникають порушення жирового обміну. В жировому
обміні важливу роль відіграє печінка. При надлишку жирів, стресовому стані у кров
потрапляють жирні кислоти, які накопичуються в печінці (норма жиру в печінці – 5%), що
може призвести до жирового переродження печінки. В судинах, особливо головного мозку
й нижніх кінцівках, серці утворюються атеросклеротичні бляшки, звужується русло судин,
судини стають менш еластичними, що може призвести до паралічу, інфаркту та інших
захворювань.
Рис. 5. Поперечний переріз вінцевих артерій:
1) повністю відкрита; б) частково закупорена; в) повністю закупорена.
При
нестачі
жирів
виникають
авітамінози,
хронічні
захворювання
шкіри.
Корисними для вживання є олії, які містять у своєму складі незамінні жирні кислоти (в
організмі вони не синтезуються). Ненасичені жирні кислоти, які входять до складу
оливкової олії сприяють розчиненню жовчних каменів.
Обмін жирів в організмі
Частково емульгований в ротовій порожнині жир потрапляє в шлунок й кишківник. У
шлунку під дією ферментів та кишківнику, під дією панкреатичного соку, він гідролізує на
гліцерин та жирні кислоти. Жирні кислоти нерозчинні, тому сполучаючись з жовчними
кислотами, вони утворюють розчинні комплекси, які всмокчуються в епітелій кишківника.
Тут комплекс розпадається, а жовчні кислоти через кров’яне русло потрапляють в печінку.
Гліцерин як водорозчинний також проникає в епітелій кишківника, де з гліцерину й кислот
синтезується жир тіла. Частина синтезованого жиру через кров’яне русло потрапляє в
жирову клітковину, врешті відкладаючись прозапас. Частина через кров’яне русло
потрапляє до клітин й органів. Тут відбувається гідроліз жиру, окиснення утвореного
гліцерину та жирних кислот через ряд проміжних стадій до СО2і Н2О з виділенням тепла.
Білки як компоненти їжі, їх біологічна роль
Білки – це вища форма розвитку органічних речовин, основна складова частина клітин,
вони входять до складу всіх живих організмів. Білки тіла людини складають 40–50% з
розрахунку на суху вагу. В організмі є тисячі білкових речовин, причому кожний білок
виконує строго визначену функцію. У живому організмі не існує ділянки, де б не було
білків. Вони є у крові, м’язах, мозку, навіть входять до складу емалі зубів.
Вміст білків у продуктах харчування: сир – 20-30%; соя – 35%; горох – 26%; риба, м’ясо –
20%; курячі яйця – 13%; макарони – 9-13%; гречка – 11%; пшоно – 10%; рис, хліб – 8%;
молоко – 3,5%.
Функції білків в організмі:
o
o
o
o
o
o
o
o
o
Будівельна – утворення клітин, тканин, гормонів.
Каталітична – каталізують хімічні реакції в клітинах, регулюють обмін речовин;
Транспортна – перенесення білковими тілами речовин в організмі (перенесення кисню
гемоглобіном крові).
Рухова – рух м’язів, війок, джгутиків.
Захисна – здатність антитіл знищувати хвороботворні мікроорганізми.
Енергетична – забезпечення організму енергією (12 % енергії, 1 г білка – 17,6 кДж).
Рецепторна – передача імпульсів в центральну нервову систему.
Підтримання кислотно-лужної рівноваги організму.
Приймають участь у рості та розмноженні.
Значення білків у життедіяльності організмів
В організмах тварин чи людини під час травлення білкові молекули гідролізуються до
амінокислот, які розчиняючись у водному середовищі проникають у кров й надходять до
всіх органів та тканин. Тут найбільше амінокислот витрачається на синтез білків органів й
тканин, частина йде на синтез гормонів, ферментів, а частина розкладається до кінцевих
продуктів з виділенням енергії.
Вуглеводи як компоненти їжі, їх біологічна роль
Вуглеводи складають основну частину раціону людини. Добова потреба вуглеводів 400500 г, з яких 20-30 г харчових волокон й не більше 100 г цукру.
До вуглеводів їжі належать моносахариди (глюкоза, фруктоза) та полісахариди –
крохмаль, глікоген, харчові волокна (клітковина й пектинові речовини).
Глюкоза – цінна поживна речовина. У клітинах глюкоза окиснюється до вуглекислого газу
й води. Процес окиснення проходить через цілий ряд стадій, супроводжується виділенням
енергії. Частково ця енергія виділяється у вигляді теплоти, а більша частина витрачається
на різні функції організму (скорочення м’язів, синтез речовин, секреція). У зв’язку з тим,
що глюкоза легко й швидко засвоюється, її застосовують як засіб посиленого харчування
хворих й ослаблених людей, а також при великих фізичних навантаженнях.
Крохмаль повільно розчеплюється в організмі, тому легко регулюється вміст цукру в крові
(80-100 мг в 100 мл крові). Разом з крохмалем в організм потрапляють вітаміни групи В,
мінеральні солі в складі таких продуктів як хліб, картопля.
Глікоген входить до складу м’яса, риби, печінки.
Клітковина міститься в квасолі, грибах, капусті, буряці, сухофруктах. Вона необхідна для
регуляції перистальтики кишківника, нормалізує функцію жовчновивідних протоків,
виведенню холестерину з організма.
Пектинові речовини абсорбують й виводять з організма токсичні речовини. Пектину
багато у тикві, мармеладі, повидлі. Засвоєння вуглеводів в організмі значне й складає
близько 85-98 %.
Вуглеводи їжі починають гідролізувати вже у ротовій порожнині й повний гідроліз до
моносахаридів закінчується в кишківнику під дією ферментів підшлункової залози.
Моносахариди всмокчуються стінкою кишківника, потрапляють у кров й розподіляються по
органах та тканинах в залежності від їх потреби в енергетичному й пластичному матеріалі.
Надлишок глюкози відкладається у печінці (до 150 г ), м’язах (0,2-0,7 %) у вигляді
запасного вуглеводу – глікогену. У разі потреби, наприклад, під час фізичних навантажень
глікоген перетворюється на глюкозу, яка живить організм. Частина глюкози в м’язах,
окиснюється до кінцевих продуктів – вуглекислого газу й води, при якому виділяється
енергія.
Про значення вуглеводів у життєдіяльності живих організмів свідчать основні функції, які
вони виконують:
o
o
o
o
енергетична: при окисненні вуглеводів виділяється енергія, яка на 2/3 забезпечує добову
потребу людського організму. Окиснення 1 г вуглеводів супроводжується виділенням 16,9
кДж енергії.
пластична: вуглеводи використовуються на синтез нуклеїнових кислот, органічних кислот, а з
них можуть синтезуватись замінні амінокислоти, ліпіди.
опорна: у комплексі з білками вуглеводи входять до складу хрящевих тканин та
сполучнотканинних утворень, що виконують опорні функції людини й тварин. У рослин
целюлоза та інші полісахариди входять до складу зовнішніх клітинних мембран й не тільки
захищають клітину від пошкоджень, але й утворюють скелет рослин, їх опорні тканини.
захисна функція вуглеводів полягає у тому, що вони входять до складу слизових речовин
слини, шлунково-кишкового соку, міжклітинної речовини, дихальної системи, захищають їх
від механічних й хімічних подразнень та мікроорганізмів.
регуляторна: клітковина їжі, яка міститься у значній кількості продуктів, подразнює
o
кишківник й у такий спосіб сприяє перистальтиці, тим самим покращуючи травлення.
запасна: поживні речовини відкладаються в організмах людей і тварин у вигляді глікогену, а у
рослинах – у вигляді крохмлю. Вуглеводи виконують різні функції. Наприклад, глікопротеїди
зумовлюють відмінності в групах крові, деякі вуглеводовмісні полімери є рецепторами для
з’язування різних токсинів, бактерій, вірусів, гормонів. Вуглеводи широко використовують у
народному господорстві, у харчовій промисловості, у виробництві хімічних волокон, паперу,
різних пластмас. Певна кількість похідних вуглеводів, так звані глікозиди, являють собою
групу лікувальних засобів, зокрема серцевих препаратів.
Вітаміни як компоненти їжі, їх роль в організмі
Вітаміни (лат. Vita – «життя») – це органічні сполуки, необхідні організму в незначних
кількостях для перебігу важливих біохімічних процесів.
Вітаміни є біологічними каталізаторами або реагентами хімічних процесів, які
відбуваються в організмі. До вітамінів належить понад 20 органічних речовин природного
походження, чимало їх аналогів синтезовано хімічним шляхом. До складу вітамінів
входять атоми таких елементів, як Карбон, Гідроген, Оксиген і Нітроген. Існують також
вітаміни до складу яких входять атоми інших елементів. За фізико-хімічними
властивостями вітаміни поділяють на водорозчинні і жиророзчинні. До вітамінів, які
розчиняються у жирі належать: вітаміни групи А, D, Е, К, інші – розчиняються у воді.
Основним джерелом їх надходження в організм є продукти харчування рослинного й
тваринного походження, деякі вітаміни можуть синтезуватися мікрофлорою кишківника.
Потреба у вітамінах кожної людини індивідуальна, й залежить від віку, пори року, стану
здоров’я.
Відсутність вітамінів в їжі як і їх надлишок викликає ряд важких захворювань. За нестачі
вітамінів розвивається захворюваннягіповітаміноз, при їх відсутності – авітаміноз, а при
надлишку –гіпервітаміноз. Більшість вітамінів відносно не стійкі. Вони руйнуються під
впливом високих температур, при дії міцних лугів, йонізуючого випромінювання та інших
факторів. Це слід враховувати при зберіганні та консервуванні продуктів, виготовленні
препаратів, що містять вітаміни.
Харчові добавки, Е- числа
Харчові добавки – це речовини, які додають у продукти з технологічних міркувань, щоб
подовжити термін їх придатності, змінити колір, консистенцію тощо. Буквені коди «E» (перша
буква в слові Europe) — це система, розроблена в Європі для зручності сприйняття. Нумерацію
харчових добавок розпочинають із числа 100.
Ечисла
Класифікація
Функції
E 100199
Барвники
Підсилюють чи відновлюють колір продукту
E 200-
Консерванти
Збільшують тривалість зберігання продуктів,
захищають їх від мікробів, грибків,
299
бактеріофагів
Антиоксиданти
Захищають від окиснення, наприклад, від
згіркнення жирів і зміни кольору
Стабілізатори
Зберігають задану консистенцію. Згущувачі.
Підвищують в’язкість
E 500599
Емульгатори
Створюють однорідну суміш продуктів, що не
змішуються, наприклад води й олії
E 600-
Підсилювачі смаку й
699
аромату
E 300399
E 400499
Запобігають утворенню піни чи знижують її
E 900999
Підсилюють смак й аромат
Піногасники
рівень
Поняття по синтетичні лікарські засоби
Лікарські засоби – це фармакологічні речовини дозволені уповноваженим на це органом
відповідної країни у встановленому порядку для застосування з метою лікування,
попередження чи діагностики захворювання у людини чи тварини
Багато синтетичних лікарських засобів добувають вводячи в органічні сполуки різні атоми
чи групи атомів. Вченим вдалося встановити характер лікувальної дії тих, чи інших
угрупувань атомів. Виявилося, наприклад, що багато лікарських засобів містять у своєму
складі залишок оцтової кислоти.
Лікарські препарати класифікують за фармакологічною дією, за способом застосування, за
токсичністю, за фізико-хімічними властивостями, за агрегатним станом, за терміном
зберігання та інше. За фармакологічною дією: болезаспокійливі, жарознижувальні,
антибіотики, антисептичні, сиропи від кашлю, антигістамінні, проносні, серцеві,
заспокійливі, протизапальні засоби та багато інших. Існують препарати, які виконують
декілька фармакологічних дій і можуть мати декілька назв, наприклад, аспірин. Він
відомий з давніх часів. Прототип аспірину спочатку був знайдений в рослинному світі.
Уперше його виокремили з квітів виду спіреї і активно використовували в лікуванні
ревматизму суглобів ще із середини XIX століття. Від назви рослини Salex alba або верба
біла його назвали саліциловою кислотою, пізніше присвоїли торгівельну назву – аспірин.
Пізніше його добули в лабораторних умовах і присвоїли хімічну назву ацетилсаліцилова
кислота. Добування саліцилової кислоти із фенолу у 1874 році розробив Кольбе, який
вивчив
і
його
антисептичні
властивості.
Четверта назва пояснює механізм дії даного лікарського засобу на організм. Аспірин
знімає біль, тому він належить до групи анальгетиків. Він також знижує високу
температуру, тому входить у групу жарознижувальних засобів.
Заняття 7.
Тема: Шкідливий вплив вживання
алкоголю,наркотичних речовин,тютюнокуріння на
організм людини.
Спиртні напої викликають захворювання нервової системи: руйнують нервові клітини,
гальмують мозкові центри, пов’язані з формуванням емоцій. Вживання алкогольних напоїв
спершу викликає стан ейфорії, зняття стресу, душевного задоволення. Учені встановили,
що вживання навіть невеликих доз спиртного утруднює передавання нервових імпульсів,
призводить до розладу активного мислення.
Під впливом етанолу у людини послаблюється увага, загальмовується реакція,
порушується координація рухів. Якщо доросла людина випиває 50 мл горілки,
прискорюється серцебиття, розширюються судини, знижується тиск, підвищується апетит.
100 мл горілки викликає штучне підвищення настрою в результаті збудження нервової
системи, втрату контролю над діями. При регулярному вживанні страждає пам’ять,
інтелект, з’являються гнів, роздратування, втрата інтересу до повноцінного життя,
депресії, людина поступово деградує. Порушується гормональна діяльність різних органів,
на основі порушення нервової системи розвиваються психози, відомі як «біла гарячка» й
«галюцинації».
Якщо в кров потрапляє 0,15% алкоголю, наступає втрата контролю над м’язами, при
наявності 0,3% – втрата свідомості; при 4-5% – відбувається параліч дихання й смерть.
Алкоголізм – захворювання, що характеризується систематичним паталогічним потягом
до вживання спиртних напоїв, розвитком психічної і фізичної залежності від алкоголю. У
разі тривалого перебігу хвороба супроводжується стійкими психічними й соматичними
розладами, що призводить до смерті.
Шкода, якої завдає алкоголь:
o
o
o
o
o
o
o
відмирання клітин мозку, втрата пам’яті, агресивність, деградація;
погіршення зору, мови, координації рухів;
рак ротової порожнини, горла, грудних залоз, печінки;
імовірність серцевої недостатності, м’язова слабкість;
накопичення жирів у печінці, збільшення в розмірі, поява рубців, цироз;
послаблення імунної системи, виразки, запалення підшлункової залози;
небезпека народити фізично чи розумово відсталу дитину для вагітних.
Спиртні напої можуть приносити задоволення. Але якщо людина не знає міри, алкоголь
стає причиною пригнічення, різних захворювань й навіть смерті.
Шкідливим вважається таке вживання алкоголю, яке тягне за собою якісь негативні
наслідки. Алкоголь послаблює в людини самоконтроль й стриманість. Деколи під впливом
спиртного людина не здатна правильно розцінити чиїсь дії чи слова, тому у відповідь
може повестися агресивно.
Наркотиком вважається кожна речовина рослинного чи синтетичного походження, яка при
введенні в організм може змінити одну чи декілька функцій та внаслідок багаторазового
вживання призвести до психічної або фізичної залежності
Поняття наркоманія походить від двох грецьких слів: narke – сон, заціпеніння і mania –
потяг, пристрасть, божевілля. Цим терміном позначають ненормальний стан організму,
викликаний уживанням певних речовин (наркотиків). Усі наркотики за походженням можна
розділити на дві групи – природні і синтетичні. Природні можуть бути заспокійливими або
збуджуючими в залежності від дії. Синтетичні – це всі речовини, які з’явилися після 1939
року.
Найпоширенішими
видами
наркоманії
напоїв), тютюнопаління ( пристрасть до
є алкоголізм (пристрасть
до
нікотину) фізична залежність
спиртних
до яких
розвивається повільно.
Відома велика кількість наркотичних речовин фізична залежність від яких розвивається
дуже швидко. До таких речовин належать наркотики на основі конопель (гашиш,
міріхуана), маку (морфін, героїн), коки (кокаїн) та інші.
Хворобливий стан наркоманів, зумовлений припиненням вживання наркотиків
називають абстинентним синдромом, або ломкою. Поновлення вживання наркотика
рятує від цих відчуттів на нетривалий час. Людина стає наркотично залежною. У випадку
відсутності наркотику людина катується, і щоб виправити настрій або поліпшити стан,
наркоман намагається знайти його за будь-яку ціну. Відсутність наркотику, до якого
людина звикла і від якого стала психологічно залежною, може найдраматичнішим чином
вплинути на все його життя. Потреба в наркотику стає найголовнішою в житті наркомана,
він перестає виконувати свої обов’язки, кидає сім’ю і друзів, концентруючи всі свої
інтереси на добуванні та вживанні наркотиків. Серед молодих людей хворих на СНІД, 70%
–
наркомани.
Через
шкідливий
вплив
наркотиків
наркомани
втрачають
здоров’я, деградують як особистості, не слідкують за своїм зовнішнім виглядом. Лікування
наркоманів часто не має успіху через позицію самих хворих.
Нікотин – це нітрогненовмісна органічна сполука гетероциклічної будови. Найбільший
його вміст у листках тютюну. У чистому вигляді нікотин – це прозора масляниста пекуча
рідина неприємного запаху, гірка на смак, добре розчиняється у воді, спирті й легко
проникає крізь слизові оболонки порожнини рота, носа, бронхів, шлунку. Одна з
найсильніших рослинних отрут. Смертельна доза для людини – 50-70 мг на кілограм
маси тіла.
Це отруйна речовина, яка викликає запаморочення, нудоту, шум у голові, головний біль,
підвищене серцебиття, загальну слабкість, тремтіння рук, інтенсивне слиновиділення,
блювання. Поступово організм пристосовується до нікотину й куріння не викликає таких
відчуттів. Нікотин завдає великої шкоди нервовій системі й мозку, знижуючи обсяг пам’яті,
точність виконання математичних дій, здатність до навчання, негативно впливає на
серцево-судинну і дихальну системи, спричиняє різні захворювання, укорочує вік людини.
При курінні нікотин розкладається лише частково, тому з димом потрапляє в організм
курця, а також поширюється в повітрі й наражає на небезпеку інших людей. Шкідлива дія
тютюну не обмежується нікотином. Встановлено, що в процесі термічного розкладу
нікотину і інших речовин, які містяться у тютюні, при палінні утворюється від 900 до 1200
твердих і газоподібних сполук. Першою від тютюнового диму потерпає зубна емаль. На
ній з’являються мікроскопічні тріщинки, поверхня зубів покривається тютюновим
дьогтем, унаслідок чого зуби стають жовтуватого кольору, а з ротової порожнини під час
розмови відчувається специфічний запах. Разом з тютюновим димом утворені
сполуки осідають на верхніх дихальних шляхах, легенях і надходять у кров. Хронічні
подразнення слизової оболонки голосових зв’язок змінюють тембр голосу, він втрачає
чистоту й милозвучність, що дуже добре помітно у паліїв, які зловживають курінням.
Потрапивши до легень, значна частина їх адсорбується альвеолами. Через це з’являється
кашель, мокроти, задишка, бронхіт та інші захворювання дихальної системи не тільки
паліїв, але й тих людей, які знаходяться з ними в приміщенні. В медицині людей, які не
палять, але отруюються димом від паліїв, називають пасивними паліями. Шкідливість
тютюнового диму для таких людей більша, оскільки організм тих, що палять,
пристосувався і виробив захисні дії проти нікотину. Головною причиною «тютюнового»
кашлю стають краплі дьогтю, що осіли в легенях. Внаслідок подразнення слизової
оболонки бронхів і трахеїв тютюновим димом розвивається їх хронічне запалення (бронхіт
і трахеїт). Тому палії частіше хворіють на запалення легень, туберкульоз, захворювання у
них мають тяжкий перебіг.
При тютюнопалінні виникають запальні процеси травного тракту, і як наслідок біль у
шлунку, втрата апетиту, хронічні гастрити, виразки. Учені встановили, що паління – один
з основних чинників, які призводять до того, що розвивається рак легень, злоякісні
новоутворення язика, гортані, стравоходу, шлунку, сечового міхура.
Відповідно з основною дією, шкідливі речовини, що містяться в тютюновому димі, і що
впливають на організм, об’єднані в 4 групи: 1) канцерогенні речовини; 2) подразнюючі
речовини; 3) отруйні гази; 4) отруйні алкалоїди.
Заняття 8.
Тема: Органічні сполуки в побуті. Побутові
хімікати. Мило. Синтетичні мийні засоби. Органічні
розчинники.
У побуті ми практично щоденно зустрічаємося з продуктами хімічної промисловості та
хімічними процесами. Це – прання білизни, миття посуду, догляд за підлогою та меблями,
застосування клею, готування їжі, особиста гігієна, прибирання та ремонт помешкання,
догляд за рослинами і квітами, за транспортними засобами та інше. Нині побутова хімія –
це самостійна галузь промисловості. Щороку у світі виробляється більше 30 млн. товарів
побутової хімії. Побутові хімікати – це речовини або суміші речовин, що використовують у
побуті з певною метою окремо або у складі композицій.
Щоб легше орієнтуватися у величезній розмаїтості цих товарів, вони класифікуються на
групи.
За призначенням їх можна розділити на такі групи:
o синтетичні мийні засоби;
o засоби для вибілювання, підсинювання і підкрохмалювання виробів із тканин;
o засоби для видалення плям;
o засоби чищення та дезинфекції;
o полірувальні засоби;
o засоби для догляду за транспортом (автомобілями, мотоциклами, велосипедами тощо);
o засоби для догляду за виробами зі шкіри та замші;
o засоби для склеювання;
o засоби для знищення побутових комах та гризунів;
o засоби для захисту рослин від шкідників та боротьби з бур’янами;
o мінеральні добрива;
o лакофарбові матеріали;
o фотохімічні товари;
o шкільно-письмові товари;
o інші товари побутової хімії.
За агрегатним станом побутові хімікати бувають рідкі і тверді.
За концентрацією основної речовини товари побутової хімії поділяють на готові до
застосування і концентрати, які перед використанням розчиняють у воді, або розбавляють
водою чи іншим розчинником у зазначеному на упаковці співвідношенні.
За способом застосування розрізняють препарати вузького цільового призначення
(підбілювачі), декількох цільових призначень (наприклад, відбілювання і дезінфекції).
За ступенем небезпеки, яку вони можуть виявляти для людей під час застосування,
побутові хімікати можна умовно поділити на чотири групи:
o безпечні побутові хімікати;
o побутові хімікати, що виявляють певну небезпеку;
o
o
вогненебезпечні побутові хімікати;
отрійні побутові хімікати.
Попереджувальні позначки про характер небезпеки, що
застосовуються на упаковках побутових хімікатів:
Речовина, що подразнює слизові оболонки (літерні позначки: Хn абоХі).
Їдка (корозійно-небезпечна) речовина (літерна позначка: С).
Вибухонебезпечна речовина (літерна позначка: Е).
Вогненебезпечна речовина (літерна позначка: F).
Токсична речовина (літерна позначка: Т).
Окисник (літерна позначка: О).
Склад мила та його мийна дія
Мила – це солі лужних елементів і вищих карбонових кислот, переважно стеаринової та
пальмітинової з добавками барвників, запашних речовин, антисептиків, тощо.
Властивості мила залежать не лише від природи жирної кислоти, яка входить до її складу,
але й від катіона: натрієві солі є твердими речовинами, калієві – рідкими. Більшість
властивостей мила, наприклад, твердість, розчиненість у воді залежить від його жирового
складу. Так пальмітинова кислота надає милу твердості і гарні піноутворюючі якості, а
олеїнова кислота – розчинність у холодній воді і миючу здатність. Стеаринова кислота
посилює миючу здатність мила у гарячій воді. Якщо атомів Карбону в аніоні солі менше
10, то сполука не виявляє мийної дії, а якщо більше 20, то сіль практично нерозчинна у
воді.
Під час розчинення мила у воді відбуваються такі процеси:
1. Емульгування жирів. Бруд містить жир або його включення. Утворений при гідролізі
мила луг емульгує жир, перетворює його в дрібні краплинки, які відокремлюється від
поверхні тканини разом з аніонами кислоти і попадають у водний розчин.
2. Зменшення поверхневого натягу на межі вода – поверхня тканини. Отже, при митті
відбуваються такі процеси:а) відрив часток бруду від мийної поверхні;б) перехід часток
бруду в розчин;в) утримання часток бруду в розчині й усунення можливостей їх
повторного прилипання.
Синтетичні мийні засоби (СМЗ) – складні суміші, які крім мийної основи, містять різні
добавки
Синтетичні мийні засоби є солями іншої хімічної природи й у твердій воді не утворюють
нерозчинних сполук. Це і рідке мило, шампуні, гелі для душу, піна для ванн, пральні
порошки, пасти та інші. До складу СМЗ крім мийної основи входять ензими, відбілювачі,
стабілізатори піни, пом’якшувачі та ін.
Органічні розчинники, їх застосування.
Розчинники – рідини, які застосовують для розчинення різних речовин, здебільшого
твердих. Всі розчинники поділяють на дві групи: неорганічній органічні. Серед
неорганічних розчинників найбільше практичне значення має вода, що є універсальним
розчинником. Органічні розчинники менш універсальні. Кожний з них розчиняє лише
обмежену кількість твердих або рідких речовин.
Використання органічних розчинників
Органічні
розчинники
широко
застосовують
у
різних
галузях
промисловості
–
лакофарбовій, текстильній, виробництві пластмас, вибухових речовин, медицині, у
сільському господарстві та інших.
У лакофарбовій промисловості застосовуються для доведення до робочої в’язкості різних
оздоблювальних матеріалів – грунтівок, шпаклівок і лаків. Крім того, вони
використовуються для миття апаратури, інструментів і рук працюючого.
Скипидар прискорює сушіння масляних покриттів, розчиняє віск, сірку, фосфор, солі
жирних кислот.
Уайт-спірит (лаковий гас) утворюється в процесі перегонки нафти, займає проміжне
положення між бензиновою і гасовою фракцією.
Бензен зазвичай містить домішки толуолу
й
ксилолу,
у
воді
нерозчинний,
вогненебезпечний, утворює в повітрям вибухові суміші. Пари бензену отруйні. Добре
розчиняє каніфоль, каучук, камфору.
Бутиловий спирт є добрим розчинником лаків, покращує їх розлив.
Етилетиленгліколь хороший розчинник для нітроцелюлози. Має малу швидкість
випаровування, що для нітролаків дуже важливо – плівка лаку виходить гладкою, з гарним
блиском і легко полірується.
Як розчинник етиловий спирт має широке застосування в фармацевтичній технології, в
основному для виготовлення розчинів для зовнішнього і внутрішнього використання, а в
багатьох випадках для приготування ін’єкційних ліків. Спиртові розчини з масовою
часткою спирту 15-20% мають бактерицидні властивості, що дозволяє застосовувати їх з
метою дезинфекції аптечного посуду, хірургічних інструментів, рук. У фармакологічному
відношенні спирт є представником групи речовин наркотичної дії. Розчин етилового
спирту будь-якої концентрації зберігають в добре закупорених пляшках в прохолодному
місці, далеко від вогню.
Гліцерин використовують для виготовлення лікарських препаратів. В гліцерині добре
розчинні – танін, атропін сульфат, ацетилсаліцилова кислота, калій йодид, анестезин,
цинк сульфат та інші. Гліцерин нерозчинний у жирних маслах, практично нерозчинний в
естерах, але змішується з водою і етанолом. Розчинення лікарських речовин у гліцерині
проводять на водяній бані (40-50°С).
Заняття 9.
Тема:Генетичний зв’язок між класами органічних
сполук.
Вуглеводні мають важливе наукове і практичне значення. По-перше, уявлення про
будову та властивості цих речовин є підґрунтям для вивчення органічних сполук інших
класів, оскільки молекули будь-яких органічних речовин містять вуглеводневі фрагменти.
По-друге, знання властивостей вуглеводнів дозволяє зрозуміти виняткову цінність цих
сполук як вихідної сировини для синтезу найрізноманітніших органічних речовин, що
широко використовуються людиною.
Вуглеводні містяться в земній корі в складі нафти, кам’яного й бурого вугілля,
природного й супутнього газів, сланців і торфу. Запаси цих корисних копалин на Землі не
безмежні. Однак дотепер вони витрачаються переважно як паливо (двигуни внутрішнього
згоряння, теплові електростанції, котельні), і лише незначна частина — як сировина в
хімічній промисловості. Так, до 85 % загального видобутку нафти витрачається на
одержання паливно-мастильних матеріалів і лише близько 15 % застосовується як хімічна
сировина. Тож найважливішим завданням є пошук і розробка альтернативних джерел
енергії, які дозволять більш раціонально використовувати вуглеводневу сировину.
Особливості будови вуглеводнів
Завдяки особливостям будови та властивостей Карбону його сполуки з Гідрогеном є
досить численними й різноманітними. Це зумовлено низкою структурних факторів.
Атоми Карбону здатні з’єднуватися між собою в ланцюги різної будови:
і різної довжини: від двох атомів Карбону (етан CH3 - CH3, етилен CH2 = CH2,
ацетиленCH
CH) до сотень тисяч (поліетилен, поліпропілен, полістирол та інші
високомолекулярні сполуки).
За однакової кількості атомів Карбону в молекулах вуглеводні можуть відрізнятися
числом атомів Гідрогену.
Що таке ізомерія?
Тому самому елементному складу молекул (одній молекулярній формулі) може
відповідати кілька різних речовин — ізомерів.
Побудуйте структурні формули ізомерів, що мають молекулярну формулу C4H8, і
назвіть їх.
Численність і розмаїтість вуглеводнів
Класифікацію вуглеводнів здійснюють за такими структурними ознаками,
визначають властивості цих сполук:
1) будова карбонового ланцюга (карбонового скелета);
2) наявність у ланцюзі кратних зв’язків C = C і C
Що таке гомологічний ряд?
C (ступінь насиченості).
що
Завдання 1. Складіть ланцюжок перетворень за схемою для конкретного вуглеводню.
Завдання 2. Напишіть рівняння реакцій, необхідних для здійснення перетворень:
C2H6
C2H4
C2H5Cl
C4H10
CO2
Завдання 3. Напишіть рівняння реакцій, необхідних для здійснення перетворень:
Завдання 4. Напишіть рівняння реакцій, необхідних для здійснення перетворень:
C
CH4
CH3Cl
Завдання 5. Речовину А одержують за схемою:
Ця речовина:
а) оцтова кислота;
в) амінооцтова кислота;
C2H6
C2H4
б) бензен;
г) хлороцтова кислота.
Завдання 6. За наведеною схемою перетворень напишіть і вкажіть номер
перетворення, у результаті якого відбувається взаємодія органічної сполуки з
хлороводнем:
етан
хлоретан
етанол
кислота
етаналь
етанова кислота
аміноетанова кислота
хлоретанова
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа