Как из соли получить другую соль. Из чего делают соль? Как измерить массу соли и объем воды для приготовления раствора

Уже алхимики знали, что и земли, и щёлочи могут быть «нейтрализованы» кислотой. В результате такого процесса выделяется вода, а кислота и щёлочь превращаются в соль. Например, гидроксид кальция «гасится» соляной кислотой (можно сказать и наоборот: кислота «гасится» гидроксидом): Са(ОН)2 + 2НС1 = СаС12 + 2Н2O (образовалась соль — хлорид кальция); Ва(ОН)2 + H2SO4 = BaSO4 + Н2O (образовался сульфат бария); NaOH + НС1 = NaCl + + Н2O (образовался хлорид натрия).

В этих реакциях «кислотный признак» (атом водорода) соединился с «основным признаком» (группой ОН) с образованием воды.

То есть и кислота, и основание «исчезли», и в результате реакции нейтрализации получилась вода и хлорид натрия — нейтральное (то есть ни кислотное, ни щелочное) вещество.

Количественный закон для реакций нейтрализации впервые чётко сформулировал немецкий химик Иеремия Вениамин Рихтер (1762-1807) в конце XVIII века. В соответствии с этим законом, кислоты и основания реагируют друг с другом в строго определённых соотношениях.

Хлорид натрия — это обычная (поваренная) соль.

Солями стали называть и другие нейтральные продукты взаимного «уничтожения» кислот и оснований, причём далеко не все соли солёные, как хлорид натрия. Так, в реакции серной кислоты и основания — гидроксида железа Fe(OH)2 образуются соль FeSO4 — сернокислое железо (современное название — сульфат железа (II)) и вода: H2SO4 + Fe(OH)2 = FeSO4 + Н2O. Если серная кислота будет реагировать с гидроксидом трёхвалентного железа, Fe(OH) то получится другая сернокислая соль железа — сульфат железа (III): 3H2SO4 + + 2Fe(OH)3 = Fe2(SO4)3 + 6Н2O.

Запишем для тренировки ещё одну реакцию нейтрализации щёлочи органической (уксусной) кислотой: СН3СООН + NaOH = CH3COONa + H2O; в отличие от неорганических солей, в этой формуле атом металла принято записывать в конце.

Как видим, соли состоят из катиона металла, который «пришёл» из щёлочи, и аниона кислотного остатка, который «взялся» из кислоты. Вообще-то соли можно получать и без участия щелочей и кислот, например, из меди и серы при высокой температуре образуется сульфид меди: Си + S = CuS. Эта же соль образуется, если через раствор медного купороса пропускать сероводород (в воде он образует сероводородную кислоту): CuSO4+H2S = CuS + H2SO4.

Соли получаются не только в реакциях кислоты со щёлочью, но также в реакции кислоты с основным оксидом: H2SO4 + FeO = FeSO4 + Н2O; в реакции основания с кислотным оксидом: 2NaOH + СO2 = Na2CO3 + Н2O; в реакции кислотного оксида с основным: СаО + SiO2 = CaSiO, (эта реакция идёт при сплавлении веществ). Соль может образоваться и непосредственно при взаимодействии металла с кислотой; в этой реакции также выделяется водород.

Например, железо при растворении в серной кислоте образует соль — сульфат железа: Fe + H2SO4 = FeSO4 + Н2. С помощью именно этой реакции получали водород для наполнения воздушных шаров во времена Лавуазье.

В случае щелочных и щёлочноземельных металлов их реакцию с сильными кислотами, например реакцию натрия с соляной кислотой 2Na + 2НС1 = 2NaCl + + Н2, можно проводить только на бумаге, чтобы избежать несчастных случаев при взрыве. Конечно, не все кислоты и не все металлы вступают в такие реакции.

Прежде всего, металлы должны быть активными; к ним относятся щелочные и щёлочноземельные металлы (натрий, калий, кальций), магний, алюминий, цинк, в меньшей степени — железо, хром и др. С другой стороны, есть немало металлов, устойчивых к действию большинства кислот. Это в первую очередь так называемые благородные металлы — золото, платина, родий, иридий и др. Некоторые более активные металлы могут вытеснять из их солей менее активные, при этом получается другая соль, например: Fe + CuSO4 = FeSO4 + Сu. По способности вытеснять друг друга из растворов солей металлы можно расположить в ряд, который иногда называют рядом активности (а раньше называли вытеснительным рядом).

Соли получаются и в случае «перекрёстных» реакций, когда основный оксид реагирует с кислотой, а кислотный оксид реагирует с основанием. В этих реакциях образуются (если, конечно, реакция пойдёт, что бывает не всегда) соль и вода: ZnО + 2НС1 = ZnС12 + Н2О; SО2 + Ва(ОН)2 = BaSО3 + Н2О. Последнюю реакцию легче понять, представив её двухступенчатой.

Пусть сначала сернистый ангидрид прореагирует с водой: SO2 + Н2О = H2SО3 и образует сернистую кислоту, а затем эта кислота уже сможет вступить в обычную реакцию нейтрализации с гидроксидом бария. Возможны и реакции между солями.

Но такие реакции идут не всегда.

Например, они пойдут, если в результате реакции образуется осадок: Na2SО4 + ВаС12 = 2NaCl + BaSО4v (сульфат бария в воде не растворяется). Если же в реакции между двумя солями осадка не образуется, то такая реакция не пойдёт.

Например, если смешать сульфат натрия с хлоридом не бария, а цинка, то получится просто смесь солей: Na2SО4 + ZnС12 = 2NaCl + ZnSО4.

А можно ли из соли получить «обратно» металл, не используя другой, более активный металл?

Такой процесс возможен, если через раствор (например, медного купороса) или расплав (например, поваренной соли) пропустить электрический ток. Таким способом в промышленности и получают многие металлы: натрий, алюминий, медь и др. Активные металлы (натрий, калий и др.) с водой реагируют, поэтому таким способом их нельзя получить из водного раствора — только из расплава, причём в отсутствие кислорода.

Наконец, некоторые соли, образованные слабыми кислотами, могут реагировать с сильными кислотами, которые «вытесняют» слабые. Примером может служить реакция серной кислоты с карбонатом натрия (содой).

Карбонат — это соль слабой угольной кислоты Н2СО3, поэтому сильная серная кислота вытесняет слабую угольную из её солей: Na2СO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2CО3.

Угольная кислота не только слабая, но и неустойчивая (это разные понятия, например, борная кислота Н3ВО3 очень слабая, но вполне устойчивая), и выделившаяся в упомянутой реакции угольная кислота сразу же распадается на воду и углекислый газ: Н2СО3 = Н2О + СО2. Поэтому химики практически никогда не записывают в качестве продукта реакции формулу Н2СО3, а сразу пишут СО2 + Н2О.

Инструкция

В лесу соль можно добыть из древесной золы. Для этого вам лучше взять лиственные породы, идеальный вариант – орешник. Сухие поленья и ветки сожгите в костре до золы.

Насыпьте ее в большой котелок и залейте теплой кипяченой водой, перемешайте. Эта смесь должна достаточно долго отстояться – 3-4 часа или всю ночь. Попробуйте раствор на вкус. Он должен быть соленым.

Добавляйте его в блюда или выпарите. Для этого верхний слой аккуратно слейте и поставьте на огонь. У вас останется сухой осадок в виде песка. Этим веществом можно «солить» пищу.

В мае в лесу поищите кислицу обыкновенную, она же борщовка или заячья соль. Довольно плотные скопления этого растения можно найти возле стволов взрослых елей, в тенистых и влажных местах.

У этой травы нет стеблей, толстые листочки в виде сердечка растут сразу от корней. Щепотка кислицы может заменить не только соль, но и заварку, лимон, уксус. То есть в эта здорово обогатит вкус вашей пищи.

Чтобы получить кристаллики соли, нужно выпарить сок кислицы. Растение с поздней и до раннего лета. Кислица полностью расправляет все свои три листочка, когда на нее не падают солнечные лучи. В жаркую погоду травка увядает.

В лесу можно найти и солончаки. Это будут места с низким плодородием, там растут полынь, солянки, прутняк, лох, тамарикс. Корни трав в солончаках покрывает белый налет.

Или же насыпьте полведра солончакового грунта и залейте его водой, тщательно размешайте. Когда раствор настоится, отлейте осторожно воду, а грунт выбросьте. В ведро добавьте новой земли и залейте ее старой соленой водой. Когда получится концентрированный раствор, выпарите его и получите соль.

Источники:

• Заметки «диванного выживальщика»: Соль

Получить соль можно в процессе выпаривания природных или искусственных растворов.

Промышленное соли включает четыре стадии:

• получение растворов


• очищение


• выпаривание растворов


• процесс сушки раствора и выделение соли.

Чтобы соль, необходимо природные рассолы, которые были извлечены в глубоких буровых скважинах, путем выведения щелочи их соляных пород. Рассолы подготавливают, растворяя каменную соль . В рассол входят вещества как: магний, гидрокарбонаты кальция, сульфаты, оксиды железа. Поэтому при изготовлении поваренной соли высокого качества к составу первоначального рассола предъявляются очень строгие требования. Очищение растворов от примесей можно осуществить следующими методами:

1. термический


2. содово-известковый


3. содово-известково-сульфатный


4. содовый

Содово-известково-сульфатное очищение происходить в две стадии. Сначала при помощи сульфата натрия и извести из растворов убирают кальций и магний. На втором стадии с углекислого газа и соды высвобождают от гипса – наиболее рентабельный метод. В термической обработке снижается растворимость растворов, которые нагревают при высоких температурах. К тому же, во время нагревания происходит из рассолов сероводород, удаляя органические примеси.

Много лет соль получали путем выварки. Сейчас широко применяется метод вакуумной-выпарки в специальном вакуумном аппарате, а также агрегате погружного горения - камера опускается в раствор, при этом выходящие газы проходят через рассол.

Стоит отметить, что рассолы поваренной соли представляю довольно агрессивную среду. Металлы взаимодействуют в изготовления соли при высоких температурах. Такие условия создавали старорусские варницы у древних славян. Это производство было достаточно трудоемким, но при этом сформировалась целая система из пограничных областей и торговых центров.

Видео по теме

Источники:

• получение соли в 2019

Первое, что следует сделать, заблудившись в лесу , – успокоиться. Второе – начинать поиски человеческого жилья. Но просто идти по лесу, не разбирая дороги, - верный способ заблудиться еще больше. Значит нужно разбить временный лагерь и использовать его как отправную точку, оставляя следы на деревьях, чтобы в случае необходимости вернуться к началу поисков. Лагерь поможет выжить в те дни, которые необходимы для организации поисково-спасательных работ. Что же должно быть в лагере? Шалаш, костер и питьевая вода. С шалашом и костром все понятно, а вот где в лесу взять воду ?

Инструкция

Многое зависит от типа леса. Если лес лиственный и влажный, а почва в нем травянистая, то поиски воды не составят . В таких лесах нередки ручьи и источники. В большинстве случаев достаточно просто прислушаться, чтобы услышать неподалеку звук журчащего ручья.

Если вы в хвойном и сухом лесу с песчаной почвой, все будет сложнее. Впрочем, и тут выход есть. Следует помнить, что вода всегда течет. А течет куда? Правильно – вниз. Отправляйтесь в том направлении, куда идет уклон. Увидев любой спуск, двигайтесь по нему. Вы должны идти по низинам и ложбинкам, выбирая те же места, которые выбрала бы вода. Ищите на земле следы пересохших ручьев и дождевых размывов. Через некоторое время вы убедитесь, что отыскать следы путей, по которым когда-то текла вода, не так уж сложно. В конце концов, через несколько часов вы неизбежно выйдете к ручью или реке.

Если под рукой у вас по счастью оказался нож (или даже лопатка), вы можете поступить еще проще. Вам необязательно идти по низинам далеко, можно спуститься в первый же глубокий овраг и выкопать на дне ямку. Она может быть неглубокой – полметра вполне достаточно для того, чтобы в ней собралась кружка-другая воды. Пить ее, следует с осторожностью. Лучше вскипятить такую воду или добавить в нее несколько крупинок марганцовки из походной аптечки.

Если у вас при себе нашелся кусок полиэтилена для укрывания , можете считать, что вам повезло. Полиэтилен – замечательный инструмент для сбора самой лучшей и чистой воды – дождя и росы. Его следует растянуть на нескольких шестах так, чтобы он образовал нечто вроде стока к одному из углов. Края полиэтиленового листа заверните наверх и зафиксируйте расщепленными палочками. Нижний угол выведите в любую емкость: канистру, фляжку или кружку. Если пойдет дождь, у вас не будет недостатка в воде. Но даже в ясную утром на полиэтилене соберется 150-200 грамм росы.

Видео по теме

В условиях дикой природы решающим фактором выживания станет именно умение развести огонь при помощи подручных материалов. Многие посещали в школе уроки основ безопасности жизнедеятельности, но, увы, немногие могут воспроизвести полученные когда-то навыки на практике. А ведь способов добыть огонь в лесу довольно много, и любой из них в опасный момент сможет спасти вам жизнь.

Инструкция

Каждая полученная искра будет на вес , поэтому заранее позаботьтесь о растопке и топливе, чтобы слабенький огонек смог без проблем превратиться в костер. В качестве растопки можно использовать высушенную траву, мелкие щепки, кусочки мха или лишайника, пух растений и т.п. Растопка понадобится, чтобы искорку превратить в , поэтому ищите материалы, которые быстро загораются и хорошо горят. Прекрасным топливом станут сухие веточки различных деревьев.

Если предстоит разводить костер в ветреную погоду, то растопку можно положить между двух бревнышек. Дополнительным плюсом будет наличие у вас жидкости для розжига костра.

Конечно, если у вас есть спички, то вопрос разведения костра в условиях леса незначительным. Главное не забывайте, что в таких условиях важна каждая спичка, не тратьте их зря. А при необходимости даже расщепляйте спички пополам для экономии. Но что же , если спички промокли?

Способ 1. Оптические линзы.
В солнечную погоду огонь достаточно легко можно развести при помощи любой выпуклой оптической линзы. Это могут быть окуляры очков, линза фотоаппарата, подзорной трубы, бинокля и т.п. Через линзу сфокусируйте луч на растопке. Выберите то, что загорится быстрее всего. Старайтесь не двигать рукой.

Способ 2. Огниво и кремень.
В пасмурную погоду в лесу развести огонь сложнее. Если у вас под рукой окажется кусок кремня, то добыть желанную искру вы сможете при помощи любого куска стали. Например, подойдет стальной нож.
Высечь искры можно и обычными двумя камнями, просто процесс будет дольше и сложнее. В этом случае нужно искать камень, который сможет высечь больше искр, чем другие. Помните, что искра достаточно мала. Она должна быть направлена на трут, который может очень быстро загореться.

Способ 3. Порох.
Возможно, вам пришлось задержаться в лесу во время охоты на диких зверей. Тогда вы сможете развести огонь при помощи из патронов. Если есть возможность выстрелить, то оставьте в гильзе половину пороха, а вместо пули заткните гильзу кусочком ткани. При выстреле таким необычным патроном на землю упадет тлеющий лоскут, им вы и сможете поджечь подготовленную растопку. Если выстрелить по каким-либо причинам невозможно, то подожгите порох при помощи искр, высекаемых камнями.

Под термином "кристалл" следует понимать вещество, в котором мельчайшие частицы, атомы, располагаются в определенном порядке. Они образуют кристаллическую решетку - трехмерно-периодическую упорядоченную пространственную укладку.

Вследствие этого внешне кристаллы имеют вид правильных симметричных многогранников. Они могут сильно различаться по форме и иметь от четырех и до нескольких сотен граней, которые пересекаются под определенными углами друг с другом.

Соль - представитель семейства кристаллов

Одним из таких твердых тел с упорядоченным симметрическим строением является обычная соль.

Она представляет собой пищевой продукт, встречающийся в природе в виде минерала под названием галит. Большое ее количество находится в и других соленых источниках. Если вы рассмотрите при помощи микроскопа или лупы крупинки соли, то заметите, что они имеют плоские грани. А значит, находятся в кристаллическом состоянии. В этой статье мы расскажем о том, как сделать кристалл из соли самостоятельно. На самом деле это несложно. Чтобы понять, как происходит образование кристаллов соли, то есть процесс кристаллизации, предлагаем вам осуществить интересный опыт в домашних условиях. Ребенку желательно выполнять его под руководством взрослого. Помните, что форма кристалла соли может быть различной, в том числе кубической, призматической или любой другой - более сложной. Тем не менее грани соли всегда пересекаются под прямым углом.

Расскажем о том, как сделать кристалл из соли: необходимые расходные материалы и инструменты

Ну что же, давайте приступим к работе. Какие материалы и инструменты нам понадобятся для проведения этого интересного опыта? Конечно, вода, прозрачные стеклянные стаканы, веревочка или толстая нить, деревянная лопатка. Также следует подготовить стержень шариковой ручки или обычный карандаш.

А самое главное - нужно запастись терпением. Дело в том, что процесс кристаллизации требует времени - около трех недель. Как сделать кристалл из соли? Возьмите хорошую соль, без примесей. Желательно приобрести продукт чистотой не ниже 98%, в противном случае опыт может не удаться. Если в составе соли будет большое количество разнообразных примесей, то экземпляр получится некрасивый и будет иметь изъяны. из соли начнем с приготовления сильно концентрированного раствора. Нальем в стакан или банку теплую воду (200 мл) и начнем добавлять соль. Не забываем постоянно помешивать жидкость деревянной лопаткой. Это необходимо для того, чтобы соль хорошо растворялась. После того как раствор будет готов (определить это можно по тому, что вносимая соль перестала растворяться в стакане с водой при обычном помешивании), следует подогреть смесь. Наполним кастрюльку водой, поставим на огонь, подогреем воду. После чего аккуратно поместим в нее стакан с концентрированным солевым раствором и подождем, пока он нагреется.

Продолжаем работу по выращиванию красивых солевых кристаллов

Затем вынимаем наш стеклянный стакан из кастрюли и оставляем его в покое.

На стержне шариковой ручки (карандаше) закрепляем нить, к которой привязываем маленький кристаллик соли. Кладем стержень на стакан и погружаем в раствор веревочку с "затравкой". Именно на этом кристаллике соли будет расти наш красивый экспонат. Вот и все, теперь остается только ждать. Стакан ставим в теплое место и следим каждый день за процессом кристаллизации. Ни в коем случае нельзя трясти, переворачивать или поднимать емкость с раствором. Постепенно кристалл вырастет и станет достаточно большим. Когда это произойдет, можно аккуратно вынимать его из раствора. Советуем обсушить его салфеткой, но будьте крайне осторожны - ваш экземпляр очень хрупок. Обрежьте лишнюю нить и покройте кристалл бесцветным лаком, чтобы продлить срок его "жизни". Теперь вы знаете, как получить кристаллы соли в домашних условиях. Надеемся, у вас получится повторить наш несложный опыт.

Кристаллы из опыт по созданию красивого экспоната

Если вы хотите вырастить крупные, ровные и красивые образцы - обратите внимание на следующий опыт. Для работы вам потребуются такие материалы и инструменты:

• прозрачный стакан;
• вода;
• морская соль;
• бумага;
• салфетка;
• деревянная лопатка;
• плоский камешек среднего размера.

Технология процесса выращивания кристалла такова. Сначала налейте в стакан не слишком горячую воду и начинайте насыпать в нее морскую соль, постепенно, по одной чайной ложке. При этом не забывайте мешать лопаткой. Соль необходимо добавлять в жидкость до тех пор, пока она не прекратит растворяться. Теперь берем салфетку и процеживаем через нее полученный раствор. Это делается для того, чтобы соринки не мешали образованию ровного и красивого образца.

Процесс создания крупных солевых кристаллов

Как сделать кристалл из соли: после фильтрации кладем в раствор небольшой камешек (можно заменить гайкой) и ставим охлаждаться. Помните, что чем медленнее будет остывать наша соленая жидкость, тем больше по размеру получатся кристаллы. Желательно прикрыть стакан бумагой и поставить его в темное место, защищенное от сквозняков. Спустя двое-трое суток вы увидите, как ваш камешек обрастет маленькими кристалликами. Внимательно следите за тем, чтобы раствор все время полностью покрывал "затравку". Также следует еженедельно очищать жидкость от пыли и лишних кристаллов, формирующихся на дне стакана. По мере испарения нужно доливать в емкость сильно концентрированный Следите за тем, чтобы он был чистым и нехолодным (комнатной температуры). Кроме того, необходимо периодически удалять корку, появляющуюся на дне емкости. Спустя две-три недели ваш кристалл достигнет примерно 2-3 см в длину. А для того чтобы получить более крупный экземпляр, потребуется больше времени - порядка 6 недель.

Корректируем кристаллы соли

Помните, что у вас могут и не получиться сразу красивые и ровные кристаллы. В любом деле нужна практика. Советуем вам аккуратно корректировать кристаллизацию образцов, убирая не очень красивые наросты. Сделать это можно при помощи острого ножа, соскабливая им лишнее. Также, используя вазелин, можно прекратить формирование граней. При необходимости слой вазелина можно удалить с образца ацетоном. Когда ваш кристалл дорастет до нужной величины, можно аккуратно вынимать его из раствора. После этого следует мягко протереть грани салфеткой. Покрыть образец можно лаком для волос: так ваш кристалл станет менее хрупким, ломким и надолго сохранит свой красивый внешний вид.

Оригинальная поделка из кристаллов поваренной соли

В домашних условиях вы можете не только вырастить обычный солевой кристалл, но и сделать интересную поделку. Для этого вам потребуются такие инструменты и материалы:

• вода;
• поваренная соль;
• проволока;
• нитки;
• фильтровальная бумага;
• банка - 2 шт.;
• кастрюля;
• деревянная лопатка.

Работу начнем с растворения соли в воде. Вносим ее в жидкость небольшими порциями, добавляя следующую только после окончательного растворения предыдущей. Когда соль перестанет растворяться, переходим к следующему этапу. Берем кастрюлю, наполняем водой и ставим емкость на плиту на небольшой огонь. В нее помещаем банку с солевым раствором. Следим за процессом нагрева. Продолжаем растворять соль, доведя температуру до 65 градусов. Все, выключаем газ, но пока не вынимаем банку из кастрюли. Дело в том, что разница температур может привести к тому, что стеклянная тара лопнет. После остывания раствора можно смело доставать банку из кастрюли.

Фильтрация раствора и кристаллизация

После этого приступаем к очищению раствора от примесей. Берем чистую банку и закрепляем на ее горлышке фильтровальную бумагу. Теперь аккуратно переливаем раствор в новую емкость. Все нерастворенные кристаллики соли и примеси остаются на фильтровальной бумаге. У нас получается чистый раствор. Теперь ставим банку с жидкостью в прохладное место и делаем "затравку". Берем медную проволоку и выполняем из нее любую фигуру животного, цветок, веточку, звездочку. Обматываем проволоку нитью. Помещаем заготовку в банку с солевым раствором, накрываем емкость салфеткой, оставляя лишь небольшой зазор. Вот и все, остается только ждать, пока произойдет выращивание кристаллов из соли. После того как проволока обрастет, можно доставать ее из раствора. Делать это нужно очень осторожно, так как кристаллы соли могут ломаться.

Известно большое число реакций, приводящих к образованию солей. Приведем наиболее важные из них.

1. Взаимодействие кислот с основаниями (реакция нейтрализации):

N аОН + Н NO 3 = N а NO 3 + Н 2 О

Al (OH ) 3 + 3НС1 = AlCl 3 + 3Н 2 О

2. Взаимодействие металлов с кислотами:

F е + 2 HCl = FeCl 2 + Н 2 

Zn + Н 2 S О 4 разб. = ZnSO 4 + Н 2 

3. Взаимодействие кислот с основными и амфотерными оксидами:

С uO + Н 2 SO 4 = С uSO 4 + Н 2 О

ZnO + 2 HCl = Zn С l 2 + Н 2 О

4. Взаимодействие кислот с солями:

FeCl 2 + H 2 S = FeS  + 2 HCl

AgNO 3 + HCI = AgCl  + HNO 3

Ba(NO 3 ) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4  + 2HNO 3

5. Взаимодействие растворов двух различных солей:

BaCl 2 + Na 2 SO 4 = Ва SO 4  + 2N аС l

Pb(NO 3 ) 2 + 2NaCl = Р b С 1 2  + 2NaNO 3

6. Взаимодействие оснований с кислотными оксидами (щелочей с амфотерными оксидами):

Са(ОН) 2 + СО 2 = СаСО 3  + Н 2 О,

2 N аОН (тв.) + ZnO Na 2 ZnO 2 + Н 2 О

7. Взаимодействие основных оксидов с кислотными:

Са O + SiO 2 Са SiO 3

Na 2 O + SO 3 = Na 2 SO 4

8. Взаимодействие металлов с неметаллами:

2К + С1 2 = 2КС1

F е + S F е S

9. Взаимодействие металлов с солями.

Cu + Hg(NO 3 ) 2 = Hg + Cu(NO 3 ) 2

Pb(NO 3 ) 2 + Zn = Р b + Zn(NO 3 ) 2

10. Взаимодействие растворов щелочей с растворами солей

CuCl 2 + 2NaOH = Cu(OH) 2 ↓+ 2NaCl

NaHCO 3 + NaOH = Na 2 CO 3 + H 2 O

1. Применение солей.

Ряд солей являются соединениями необходимыми в значительных количествах для обеспечения жизнедеятельности животных и растительных организмов (соли натрия, калия, кальция, а также соли, содержащие элементы азот и фосфор). Ниже, на примерах отдельных солей, показаны области применения представителей данного класса неорганических соединений, в том числе, в нефтяной промышленности.

N аС1 - хлорид натрия (соль пищевая, поваренная соль). О широте использования этой соли говорит тот факт, что мировая добыча этого вещества составляет более 200 млн. т.

Эта соль находит широкое применение в пищевой промышленности, служит сырьем для получения хлора, соляной кислоты, гидроксида натрия, кальцинированной соды (Na 2 CO 3 ). Хлорид натрия находит разнообразное применение в нефтяной промышленности, например, как добавка в буровые растворы для повышения плотности, предупреждения образования каверн при бурении скважин, как регулятор сроков схватывания цементных тампонажных составов, для понижения температуры замерзания (антифриз) буровых и цементных растворов.

КС1 - хлорид калия. Входит в состав буровых растворов, способствующих сохранению устойчивости стенок скважин в глинистых породах. В значительных количествах хлорид калия используется в сельском хозяйстве в качестве макроудобрения.

Na 2 CO 3 - карбонат натрия (сода). Входит в состав смесей для производства стекла, моющих средств. Реагент для увеличения щелочности среды, улучшения качества глин для глинистых буровых растворов. Используется для устранения жесткости воды при ее подготовке к использованию (например, в котлах), широко используется для очистки природного газа от сероводорода и для производства реагентов для буровых и тампонажных растворов.

Al 2 (SO 4 ) 3 - сульфат алюминия. Компонент буровых растворов, коагулянт для очистки воды от тонкодисперсных взвешенных частиц, компонент вязкоупругих смесей для изоляции зон поглощения в нефтяных и газовых скважинах.

N а 2 В 4 О 7 - тетраборат натрия (бура). Является эффективным реагентом - замедлителем схватывания цементных растворов, ингибитором термоокислительной деструкции защитных реагентов на основе эфиров целлюлозы.

B а S О 4 - сульфат бария (барит, тяжелый шпат). Используется в качестве утяжелителя (  4,5 г/см 3) буровых и тампонажных растворов.

Fе 2 SO 4 - сульфат железа (П) (железный купорос). Используется для приготовления феррохромлигносульфоната - реагента-стабилизатора буровых растворов, компонент высокоэффективных эмульсионных буровых растворов на углеводородной основе.

F еС1 3 - хлорид железа (Ш). В сочетании со щелочью используется для очистки воды от сероводорода при бурении скважин водой, для закачки в сероводородсодержащие пласты с целью снижения их проницаемости, как добавка к цементам с целью повышения их стойкости к действию сероводорода, для очистки воды от взвешенных частиц.

CaCO 3 - карбонат кальция в виде мела, известняка. Является сырьем для производства негашеной извести СаО и гашеной извести Ca(OH) 2 . Используется в металлургии в качестве флюса. Применяется при бурении нефтяных и газовых скважин в качестве утяжелителя и наполнителя буровых растворов. Карбонат кальция в виде мрамора с определенным размером частиц применяется в качестве расклинивающего агента при гидравлическом разрыве продуктивных пластов с целью повышения нефтеотдачи.

CaSO 4 - сульфат кальция. В виде алебастра (2СаSО 4 · Н 2 О) широко используется в строительстве, входит в состав быстротвердеющих вяжущих смесей для изоляции зон поглощений. При добавке к буровым растворам в виде ангидрита (СаSО 4) или гипса (СаSО 4 · 2Н 2 О) придает устойчивость разбуриваемым глинистым породам.

CaCl 2 - хлорид кальция. Используется для приготовления буровых и тампонажных растворов для разбуривания неустойчивых пород, сильно снижает температуру замерзания растворов (антифриз). Применяется для создания растворов высокой плотности, не содержащих твердой фазы, эффективных для вскрытия продуктивных пластов.

N а 2 Si О 3 - силикат натрия (растворимое стекло). Используется для закрепления неустойчивых грунтов, для приготовления быстросхватывающихся смесей для изоляции зон поглощений. Применяется в качестве ингибитора коррозии металлов, компонента некоторых буровых тампонажных и буферных растворов.

AgNO 3 - нитрат серебра. Используется для химического анализа, в том числе пластовых вод и фильтратов буровых растворов на содержание ионов хлора.

Na 2 SO 3 - сульфит натрия. Используется для химического удаления кислорода (деаэрация) из воды в целях борьбы с коррозией при закачке сточных вод. Для ингибирования термоокислительной деструкции защитных реагентов.

Na 2 Cr 2 О 7 - бихромат натрия. Используется в нефтяной промышленности в качестве высокотемпературного понизителя вязкости буровых растворов, ингибитора коррозии алюминия, для приготовления ряда реагентов.

Способы получения солей

Рассмотрим важнейшие способы получения солей.

1. Реакция нейтрализации . Этот способ уже неоднократно встречался в предыдущих параграфах. Растворы кислоты и основания смешивают (осторожно!) в нужном мольном соотношении. После выпаривания воды получают кристаллическую соль. К примеру:

2 . Реакция кислот с основными оксидами . Этот способ получения солей упоминался в параграфе 8-3. Фактически, это вариант реакции нейтрализации. К примеру:

3 . Реакция оснований с кислотными оксидами (см. параграф 8.2). Это также вариант реакции нейтрализации:

В случае если пропускать в раствор избыток СО 2 , то получается избыток угольной кислоты и нерастворимый карбонат кальция превращается в растворимую кислую соль – гидрокарбонат кальция Са(НСО 3) 2:

СаСО 3 + Н 2 СО 3 = Са(НСО 3) 2 (раствор)

4 . Реакция базовых и кислотных оксидов между собой :

5 . Реакция кислот с солями . Этот способ подходит, к примеру, в том случае, в случае если образуется нерастворимая соль, выпадающая в осадок:

6 . Реакция оснований с солями . Для таких реакций подходят только щелочи (растворимые основания). В этих реакциях образуется другое основание и другая соль. Важно, чтобы новое основание не было щелочью и не могло реагировать с образовавшейся солью. К примеру:

7 . Реакция двух различных солей . Реакцию удается провести только в том случае, в случае если хотя бы одна из образующихся солей нерастворима и выпадает в осадок:

Выпавшую в осадок соль отфильтровывают, а оставшийся раствор упаривают и получают другую соль. В случае если же обе образующиеся соли хорошо растворимы в воде, то реакции не происходит: в растворе существуют лишь ионы, не взаимодействующие между собой:

NaCl + KBr = Na + + Cl - + K + + Br -

В случае если такой раствор упарить, то мы получим смесь солей NaCl, KBr, NaBr и KCl, но чистые соли в таких реакциях получить не удается.

8 . Реакция металлов с кислотами . В способах 1 – 7 мы имели дело с реакциями обмена (только способ 4 – реакция соединœения. Но соли образуются и в окислительно-восстановительных реакциях. К примеру, металлы, расположенные левее водорода в ряду активности металлов (таблица 8-3), вытесняют из кислот водород и сами соединяются с ними, образуя соли:

9 . Реакция металлов с неметаллами . Эта реакция внешне напоминает горение. Металл "сгорает" в токе неметалла, образуя мельчайшие кристаллы соли, которые выглядят, как белый "дым":

10 . Реакция металлов с солями . Более активные металлы, расположенные в ряду активности левее , способны вытеснять менее активные (расположенные правее ) металлы из их солей:

Алканы

Алканы - углеводороды, в молекулах которых атомы связаны одинарными связями и которые соответствуют общей формуле С n Н 2n+2 . В молекулах алканов всœе атомы углерода находятся в состоянии sр 3 -гибридизации. Это означает, что всœе четыре гибридные орбитали атома углерода одинаковы по форме, энергии и направлены в углы равносторонней треугольной пирамиды - тетраэдра. Углы между орбиталями равны 109°28" Вокруг одинарной углерод-углеродной связи возможно практически свободное вращение, и молекулы алканов могут приобретать самую разнообразную форму. В развернутом состоянии такие молекулы имеют зигзагообразную форму с углами при атомах углерода, близких к тетраэдрическому (109°280, к примеру в молекуле н -пентана. Особо стоит напомнить о связях, при помощи которых построены молекулы алканов. Все связи в молекулах алканов одинарные. Перекрывание происходит по оси, соединяющей ядра атомов, т. е. это Þ-связи. Связи углерод-углерод являются неполярными и плохо поляризуемыми. Длина С-С связи в алканах равна 0,154 нм. Связи С-Н несколько короче. Электронная плотность немного смещена в сторону более электроотрицательного атома углерода, т. е. связь С-Н является слабополярной. Отсутствие в молекулах предельных углеводородов полярных связей приводит к тому, что они плохо растворяются в воде, не вступают во взаимодействие с заряженными частицами (ионами). Наиболее характерными для алканов являются реакции, протекающие с участием свободных радикалов. Гомологический ряд метана Как вы уже знаете, гомологи - это вещества, сходные по строению и свойствам и отличающиеся на одну или более групп СН2. Предельные углеводороды составляют гомологический ряд метана.

Изомерия и номенклатура Для алканов характерна так называемая структурная изомерия. Структурные изомеры отличаются друг от друга строением углеродного скелœета. Как вам уже известно, простейший алкан, для которого характерны структурные изомеры, - это бутан. Основы номенклатуры ИЮПАК уже обсуждались. В этой части параграфа она будет рассмотрена подробнее для алканов. 1. Выбор главной цепи Формирование названия углеводорода начинается с определœения главной цепи - самой длинной цепочки атомов углерода в молекуле, которая является как бы ее основой. 2. Нумерация атомов главной цепи Атомам главной цепи присваивают номера. Нумерация атомов главной цепи начинается с того конца, к которому ближе стоит заместитель (структуры А, Б). В случае если заместители находятся на равном удалении от конца цепи, то нумерация начинается от того конца, при котором их больше (структура В). В случае если различные заместители находятся на равном удалении от концов цепи, то нумерация начинается с того конца, к которому ближе старший (структура Г). Старшинство углеводородных заместителœей определяется по тому, в каком порядке следует в алфавите буква, с которой начинается их название: летил (-СН3), затем пропил (-СН2-СН2-СН3), этил (-СН2-СН3) и т. д.Обратите внимание, что название заместителя формируется заменой суффикса -ан на суффикс -ил в названии соответствующего алкана. 3. Формирование названия В начале названия указывают цифры - номера атомов углерода, при которых находятся заместители. В случае если при данном атоме находится несколько заместителœей, то соответствующий номер в названии повторяется дважды через запятую (2,2-). После номера через дефис указывают количество заместителœей (ди - два, три - три, тетра - четыре, пента - пять) и название заместителя (метил, этил, пропил), затем без пробелов и дефисов - название главной цепи. Главная цепь принято называть как углеводород - член гомологического ряда метана (метан, этан, пропан и т. д.).

Названия веществ, структурные формулы которых приведены выше, следующие: структура А 2-метилбутан

структура Б З-метилгексан

структура В 2,2,4-тприметилпентап

структура Г З-метил-5-этилтептан Получение 1. Выделœение углеводородов из природного сырья. Источниками предельных углеводородов, как вы уже знаете, являются нефть и природный газ. Основной компонент природного газа - простейший углеводород метан, который используется непосредственно или подвергается переработке. Нефть, извлеченная из земных недр, также подвергается переработке, ректификации, крекингу. Больше всœего углеводородов получают при переработке нефти и других природных источников. Но значительное количество ценных углеводородов получают искусственно, синтетическими способами. 2. Изомеризация. Наличие катализаторов изомеризации ускоряет образование углеводородов с разветвленным скелœетом из линœейных углеводородов:

Добавление катализаторов позволяет несколько уменьшить температуру, при которой протекает реакция. 3. Гидрирование (присоединœение водорода) алкенов. Как уже было сказано, в результате крекинга образуется большое количество непредельных углеводородов с двойной связью - алкенов. Уменьшить их количество можно, добавив в систему водород и катализаторы гидрирования - металлы (платина, палладий, никель): СН3 - СН2 - СН = СН2 + Н2 -> СН3 - СН2 - СН2 - СН3 Крекинг в присутствии катализаторов гидрирования с добавлением водорода принято называть восстановительным крекингом. Основными его продуктами являются предельные углеводороды. В заключение добавим, что повышение давления при крекинге (крекинг высокого давления) позволяет уменьшить количество газообразных (СН4-С4Н10) углеводородов и повысить содержание жидких углеводородов с длиной цепи 6-10 атомов углерода, которые составляют основу бензинов. Мы рассмотрели несколько промышленных способов получения алканов, которые являются основой промышленной переработки основного углеводородного сырья - нефти. Теперь обсудим несколько лабораторных способов получения алканов. 4. Декарбоксилирование натриевых солей карбоновых кислот. Нагревание натриевой соли уксусной кислоты (ацетата натрия) с избытком щелочи приводит к отщеплению карбоксильной группы и образованию метана: СН3СОNа + NаОН СН4 + Nа2С03 В случае если вместо ацетата натрия взять пропионат натрия, то образуется этан, из бутаноата натрия - пропан и т. д. RСН2СОNа +NаОН -> RСН3 + Nа2С03 5. Синтез Вюрца. При взаимодействии галогеналканов с щелочным металлом натрием образуются предельные углеводороды и галогенид щелочного металла, к примеру: 2СН3СН2Вг + 2Nа -ʼʼ>СН3СН2СН2СН3 + 2NаВг Действие щелочного металла на смесь галогенуглеводородов (к примеру, бромэтана и бромметана) приведет к образованию смеси алканов (этана, пропана и бутана). Реакция, на которой основан синтез Вюрца, хорошо протекает только с галогеналканами, в молекулах которых атом галогена присоединœен к первичному атому углерода. 6. Гидролиз карбидов . При обработке некоторых карбидов, содержащих углерод в степени окисления -4 (к примеру, карбида алюминия), водой образуется метан: Аl4С3 + 12Н20 = ЗСН4 + 4Аl(ОН)3 Физические свойства Первые четыре представителя гомологического ряда метана - газы. Простейший из них - метан - газ без цвета͵ вкуса и запаха (запах ʼʼгазаʼʼ, почувствовав который нужно звонить по телœефону 04, определяется запахом меркаптанов - серусодер-жащих соединœений, специально добавляемых к метану, используемому в бытовых и промышленных газовых приборах, для того чтобы люди, находящиеся рядом с ними, могли по запаху определить утечку). Углеводороды состава от С5Н12 до С15Н32 - жидкости, более тяжелые углеводороды - твердые вещества. Температуры кипения и плавления алканов постепенно увеличиваются с возрастанием длины углеродной цепи. Все углеводороды плохо растворяются в воде, жидкие углеводороды являются распространенными органическими растворителями.

Химические свойства 1. Реакции замещения. Наиболее характерными для ал-канов являются реакции свободнорадикального замещения, в ходе которых атом водорода замещается на атом галогена или какую-либо группу. Приведем уравнения наиболее характерных реакций. Галогенирование: СН4 + С12 -> СН3Сl + HCl В случае избытка галогена хлорирование может пойти дальше, вплоть до полного замещения всœех атомов водорода на хлор: СН3Сl + С12 -> HCl + СН2Сl2 дихлорметан хлористый метилен СН2Сl2 + Сl2 -> HCl + CHCl3 трихлорметан хлороформ СНСl3 + Сl2 -> HCl + ССl4 тетрахлорметан четыреххлористый углерод Полученные вещества широко используются как растворители и исходные вещества в органических синтезах. 2. Дегидрирование (отщепление водорода). При пропускании алканов над катализатором (Pt, Ni, А1203, Сг2O3) при высокой температуре (400-600 °С) происходит отщепление молекулы водорода и образование алкена: СН3-СН3 -> СН2=СН2 + Н2 3. Реакции, сопровождающиеся разрушением углеродной цепи. Все предельные углеводороды горят с образованием углекислого газа и воды. Газообразные углеводороды, смешанные с воздухом в определœенных соотношениях, могут взрываться. Горение предельных углеводородов - это свободнора-дикальная экзотермическая реакция, которая имеет очень большое значение при использовании алканов в качестве топлива. СН4 + 2O2 -> С02 + 2Н2O + 880кДж

В общем виде реакцию горения алканов можно записать следующим образом:

Реакции термического расщепления лежат в базе промышленного процесса - крекинга углеводородов. Этот процесс является важнейшей стадией переработки нефти. При нагревании метана до температуры 1000 °С начинается пиролиз метана - разложение на простые вещества. При нагревании до температуры 1500 °С возможно образование ацетилена. 4. Изомеризация. При нагревании линœейных углеводородов с катализатором изомеризации (хлоридом алюминия) происходит образование веществ с разветвленным углеродным скелœетом:

5. Ароматизация. Алканы с шестью или более углеродными атомами в цепи в присутствии катализатора циклизуются с образованием бензола и его производных:

В чем причина того, что алканы вступают в реакции, протекающие по свободнорадикальному механизму? Все атомы углерода в молекулах алканов находятся в состоянии sр 3 -гибридизации. Молекулы этих веществ построены при помощи ковалентных неполярных С-С (углерод-углерод) связей и слабополярных С-Н (углерод-водород) связей. В них нет участков с повышенной и пониженной электронной плотностью, легко поляризуемых связей, т. е. таких связей, электронная плотность в которых может смещаться под действием внешних воздействий (электростатических полей ионов). Следовательно, алканы не будут реагировать с заряженными частицами, так как связи в молекулах алканов не разрываются по гетеролитическому механизму.Наиболее характерными реакциями алканов являются реакции свободнорадикального замещения. В ходе этих реакций атом водорода замещается на атом галогена или какую-либо группу. Кинœетику и механизм свободнорадикальных цепных реакций, т. е. реакций, протекающих под действием свободных радикалов - частиц, имеющих неспаренные электроны, - изучал замечательный русский химик Н. Н. Семенов. Именно за эти исследования ему была присуждена Нобелœевская премия по химии.

Обычно механизм реакции свободнорадикального замещения представляют тремя основными стадиями: 1. Инициирование (зарождение цепи, образование свободных радикалов под действием источника энергии - ультрафиолетового света͵ нагревания). 2. Развитие цепи (цепь последовательных взаимодействий свободных радикалов и неактивных молекул, в результате которых образуются новые радикалы и новые молекулы). 3. Обрыв цепи (объединœение свободных радикалов в неактивные молекулы (рекомбинация), ʼʼгибельʼʼ радикалов, прекращение развития цепи реакций).

Семенов Николай Николаевич

(1896 - 1986)Советский физик и физикохимик, академик. Лауреат Нобелœевской премии (1956). Научные исследования относятся к учению о химических процессах, катализе, цепных реакциях, теории теплового взрыва и горении газовых смесей.

Рассмотрим данный механизм на примере реакции хлорирования метана: СН4 + Сl2 -> СН3Сl + НСl Инициирование цепи происходит в результате того, что под действием ультрафиолетового облучения или при нагревании происходит гомолитический разрыв связи Сl-Сl и молекула хлора распадается на атомы: Сl: Сl -> Сl· + Сl· Образовавшиеся свободные радикалы атакуют молекулы метана, отрывая у них атом водорода: СН4 + Сl· -> СН3· + НСl и превращая в радикалы СН3·, которые, в свою очередь, сталкиваясь с молекулами хлора, разрушают их с образованием новых радикалов: СН3· + Сl2 -> СН3Сl + Сl· и т. д. Происходит развитие цепи. Наряду с образованием радикалов происходит их ʼʼгибельʼʼ в результате процесса рекомбинации - образования неактивной молекулы из двух радикалов: СН3· + Сl· -> СН3Сl

Сl· + Сl· -> Сl2 СН3· + СН3· -> СН3-СН3 Интересно отметить, что при рекомбинации выделяется ровно столько энергии, сколько крайне важно для разрушения только что образовавшейся связи. В связи с этим рекомбинация возможна только в том случае, в случае если в соударении двух радикалов участвует третья частица (другая молекула, стенка реакционного сосуда), которая забирает на себя избыток энергии. Это дает возможность регулировать и даже останавливать свободнорадикальные цепные реакции.Обратите внимание на последний пример реакции рекомбинации - образование молекулы этана. Этот пример показывает, что реакция с участием органических соединœений представляет собой достаточно сложный процесс, в результате которого, наряду с основным продуктом реакции, очень часто образуются побочные продукты, что приводит к крайне важно сти разрабатывать сложные и дорогостоящие методики очистки и выделœения целœевых веществ. В реакционной смеси, полученной при хлорировании метана, наряду с хлорметаном (СН3Сl) и хлороводородом, будут содержаться: дихлорметан (СН2Сl2), трихлорметан (СНСl3), тетрахлорметан (ССl4), этан и продукты его хлорирования. Теперь попытаемся рассмотреть реакцию галогенирования (к примеру, бромирования) более сложного органического соединœения - пропана. В случае если в случае хлорирования метана возможно только одно моно-хлорпроизводное, то в этой реакции может образоваться уже два монобромпроизводных:

Видно, что в первом случае происходит замещение атома водорода при первичном атоме углерода, а во втором - при вторичном. Одинаковы ли скорости этих реакций? Оказывается, что в конечной смеси преобладает продукт замещения атома водорода, который находится при вторичном углероде, т. е. 2-бромпропан (СН3-СНВг-СН3). Давайте попытаемся объяснить это.Для того чтобы это сделать, нам придется воспользоваться представлением об устойчивости промежуточных частиц. Вы обратили внимание, что при описании механизма реакции хлорирования метана мы упомянули радикал метил - СН3·? Этот радикал является промежуточной частицей между метаном СН4 и хлорметаном СН3Сl. Промежуточной частицей между пропаном и 1-бромпропаном является радикал с неспаренным электроном при первичном углероде, а между пропаном и 2-бромпропаном - при вторичном.

Радикал с неспаренным электроном при вторичном атоме углерода (б) является более устойчивым по сравнению со свободным радикалом с неспаренным электроном при первичном атоме углерода (а). Он и образуется в большем количестве. По этой причинœе основным продуктом реакции бромирования пропана является 2-бром-пропан - соединœение, образование которого протекает через более устойчивую промежуточную частицу. Приведем несколько примеров свободнорадикальных реакций: Реакция нитрования (реакция Коновалова)

Реакция применяется для получения нитросоединœений - растворителœей, исходных веществ для многих синтезов. Каталитическое окисление алканов кислородом Эти реакции являются основой важнейших промышленных процессов получения альдегидов, кетонов, спиртов непосредственно из предельных углеводородов, к примеру: СН4 + [О] -> СН3ОН

Применение Предельные углеводороды, в особенности метан, находят очень широкое применение в промышленности (схема 2). Οʜᴎ являются простым и достаточно дешевым топливом, сырьем для получения большого количества важнейших соединœений. Соединœения, полученные из метана, самого дешевого углеводородного сырья, применяют для получения множества других веществ и материалов. Метан используют как источник водорода в синтезе аммиака, а также для получения синтез-газа (смесь СО и Н2), применяемого для промышленного синтеза углеводородов, спиртов, альдегидов и других органических соединœений. Углеводороды более высококипящих фракций нефти используются как горючее для дизельных, турбореактивных двигателœей, как основа смазочных масел, как сырье для производства синтетических жиров и т. д. Приведем несколько промышленно значимых реакций, протекающих с участием метана. Метан используют для получения хлороформа, нитрометана, кислородсодержащих производных. Спирты, альдегиды, карбоновые кислоты могут образовываться при непосредственном взаимодействии алканов с кислородом исходя из условий проведения реакций (катализатора, температуры, давления):

Как вы уже знаете, углеводороды состава от С5Н12 до С11Н24 входят в бензиновую фракцию нефти и применяются в основном как горючее для двигателœей внутреннего сгорания. Известно, что наиболее ценными компонентами бензина являются изомерные углеводороды, так как они обладают максимальной детонационной устойчивостью. Углеводороды при контакте с кислородом воздуха медленно образуют с ним соединœения - перекиси. Это медленно протекающая свободнорадикальная реакция, инициатором которой является молекула кислорода:

Обратите внимание на то, что гидропероксидная группа образуется при вторичных атомах углерода, которых больше всœего в линœейных, или нормальных, углеводородах. При резком повышении давления и температуры, происходящем в конце такта сжатия, начинается разложение этих перекисных соединœений с образованием большого числа свободных радикалов, которые ʼʼзапускаютʼʼ свободнорадикальную цепную реакцию горения раньше, чем это крайне важно. Поршень еще идет вверх, а продукты горения бензина, которые уже успели образоваться в результате преждевременного поджига смеси, толкают его вниз. Это приводит к резкому уменьшению мощности двигателя, его износу.Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, основной причиной детонации является наличие перекисных соединœений, способность образовывать которые максимальна у линœейных углеводородов.Наименьшей детонационной устойчивостью среди углеводородов бензиновой фракции (С5Н14 - С11Н24) обладает к-гептан. Наиболее устойчив (т. е. в наименьшей степени образует перекиси) так называемый изооктан (2,2,4-триметилпентан). Общепринятой характеристикой детонационной устойчивости бензина является октановое число. Октановое число 92 (к примеру, бензин А-92) означает, что данный бензин обладает теми же свойствами, что и смесь, состоящая из 92% изооктана и 8% гептана. В заключение можно добавить, что использование высокооктанового бензина дает возможность повысить степень сжатия (давление в конце такта сжатия), что приводит к повышению мощности и КПД двигателя внутреннего сгорания.

17. Спирты

Строение Спиртами (или алканолами) называются органические вещества, молекулы которых содержат одну или несколько гидроксильных групп (групп -ОН), соединœенных с углеводородным радикалом.

По числу гидроксильных групп (атомности) спирты делятся на: ‣‣‣ одноатомные ‣‣‣ двухатомные (гликоли) ‣‣‣ трехатомные.

По характеру углеводородного радикала выделяют следующие спирты: ‣‣‣ предельные, содержащие в молекуле лишь предельные углеводородные радикалы ‣‣‣ непредельные, содержащие в молекуле кратные (двойные и тройные) связи между атомами углерода ‣‣‣ ароматические, т. е. спирты, содержащие в молекуле бензольное кольцо и гидроксильную группу, связанные друг с другом не непосредственно, а через атомы углерода.

Органические вещества, содержащие в молекуле гидрок-сильные группы, связанные непосредственно с атомом углерода бензольного кольца, существенно отличаются по химическим свойствам от спиртов и в связи с этим выделяются в самостоятельный класс органических соединœений - фенолы. К примеру, гидроксибензол фенол. Подробнее со строением, свойствами и применением фенолов мы познакомимся позже. Существуют и полиатомные (многоатомные) спирты , содержащие более трех гидроксильных групп в молекуле. К примеру, простейший шестиатомный спирт гексаол (сорбит).

Следует заметить, что спирты, содержащие две гидроксильные группы при одном атоме углерода, неустойчивы и самопроизвольно разлагаются (подвергаются перегруппировке атомов) с образованием альдегидов и кетонов:

Непредельные спирты, содержащие гидроксильную группу у атома углерода, связанного двойной связью, называются еколами. Нетрудно догадаться, что название этого класса соединœений образовано из суффиксов -ен и -ол, указывающих на присутствие в молекулах двойной связи и гидроксильной группы. Енолы, как правило, неустойчивы и самопроизвольно превращаются (изомеризуются) в карбонильные соединœения - альдегиды и кетоны. Эта реакция обратима, сам процесс называют кето-енольной таутомерией. Так, простейший енол - виниловый спирт чрезвычайно быстро изомеризуется в уксусный альдегид. По характеру атома углерода, с которым связана гидроксильная группа, спирты делятся на: ‣‣‣ первичные, в молекулах которых гидроксильная группа связана с первичным атомомуглерода ‣‣‣ вторичные, в молекулах которых гидроксильная группа связана с вторичным атомом углерода ‣‣‣ третичные, в молекулах которых гидроксильная группа связана с третичным атомом углерода, к примеру: Номенклатура и изомерия При образовании названий спиртов к названию углеводорода, соответствующего спирту, добавляют (родовой) суффикс -ол. Цифрами после суффикса указывают положение гидроксильной группы в главной цепи, а префиксами ди-, три-, тетра- и т. д. - их число:

Начиная с третьего члена гомологического ряда, у спиртов появляется изомерия положения функциональной группы (пропанол-1 и пропанол-2), а с четвертого - изомерияуглеродного скелœета (бутанол-1; 2-метилпропанол-1). Стоит сказать, что для них характерна и межклассовая изомерия - спирты изомерны простым эфирам.

рода, входящий в гидроксильную группу молекул спиртов, резко отличается от атомов водорода и углерода по способности притягивать и удерживать электронные пары. Благодаря этому в молекулах спиртов имеются полярные связи С-О и О-Н. Физические свойства спиртов

Учитывая полярность связи О-Н и значительный частичный положительный заряд, локализованный (сосредоточенный) на атоме водорода, говорят, что водород гидроксильной группы имеет ʼʼкислотныйʼʼ характер.
Размещено на реф.рф
Этим он резко отличается от атомов водорода, входящих в углеводородный радикал. Необходимо отметить, что атом кислорода гидроксильной группы имеет частичный отрицательный заряд и две неподелœенные электронные пары, что дает возможность спиртам образовывать особые, так называемые водородные связи между молекулами. Водородные связи возникают при взаимодействии частично положительно заряженного атома водорода одной молекулы спирта и частично отрицательно заряженного атома кислорода другой молекулы. Именно благодаря водородным связям между молекулами спирты имеют аномально высокие для своей молекулярной массы температуры кипения. Так, пропан с относительной молекулярной массой 44 при обычных условиях является газом, а простейший из спиртов - метанол, имея относительную молекулярную массу 32, в обычных условиях жидкость. Низшие и средние члены ряда предельных одноатомных спиртов, содержащие от одного до одиннадцати атомов углерода, - жидкости. Высшие спирты (начиная с С 12 Н 25 ОН) при комнатной температуре - твердые вещества. Низшие спирты имеют характерный алкогольный запах и жгучий вкус, они хорошо растворимы в воде. По мере увеличения углеводородного радикала растворимость спиртов в воде понижается, и ок-танол уже не смешивается с водой. Химические свойства Свойства органических веществ определяются их составом и строением. Спирты подтверждают общее правило. Их молекулы включают в себя углеводородные и гидроксильные радикалы, в связи с этим химические свойства спиртов определяются взаимодействием и влиянием друг на друга этих групп. Характерные для данного класса соединœений свойства обусловлены наличием гидроксильной группы. 1. Взаимодействие спиртов со щелочными и щелочноземельными металлами. Для выявления влияния углеводородного радикала на гидроксильную группу крайне важно сравнить свойства вещества, содержащего гидроксильную группу и углеводородный радикал, с одной стороны, и вещества, содержащего гидроксильную группу и не содержащего углеводородный радикал, - с другой. Такими веществами бывают, к примеру, этанол (или другой спирт) и вода. Водород гидроксильной группы молекул спиртов и молекул воды способен восстанавливаться щелочными и щелочноземельнымиметаллами (замещаться на них).

С водой это взаимодействие идет значительно активнее, чем со спиртом, сопровождается большим выделœением тепла, может приводить к взрыву. Это различие объясняется электронодонорными свойствами ближайшего к гидроксильной группе радикала. Обладая свойствами донора электронов (+I-эффектом), радикал несколько повышает электронную плотность на атоме кислорода, ʼʼнасыщаетʼʼ его за свой счет, уменьшая тем самым полярность О-Н-связи и ʼʼкислотныйʼʼ характер атома водорода гидроксильной группы в молекулах спиртов по сравнению с молекулами воды. 2. Взаимодействие спиртов с галогеноводородами. Замещение гидроксильной группы на галоген приводит к образованию галогеналканов. К примеру: С2Н5ОН + НВг <-> С2Н5Вг + Н2O Данная реакция обратима. 3. Межмолекулярная дегидратация спиртов - отщепление молекулы воды от двух молекул спирта при нагревании в присутствии водоотнимающих средств

В результате межмолекулярной дегидратации спиртов образуются простые эфиры. Так, при нагревании этилового спирта с серной кислотой до температуры от 100 до 140 °С образуется диэтиловый (серный) эфир.
Размещено на реф.рф
4. Взаимодействие спиртов с органическими и неорганическими кислотами с образованием сложных эфиров (реакция этерификации):

Реакция этерификации катализируется сильными неорганическими кислотами.К примеру, при взаимодействии этилового спирта и уксус-аой кислоты образуется уксусноэтиловый эфир - этилацетат:

5. Внутримолекулярная дегидратация спиртов происходит при нагревании спиртов в присутствии водоотнимающих средств до более высокой температуры, чем температура межмолекулярной дегидратации. В результате ее образуются алкены. Эта реакция обусловлена наличием атома водорода и гидроксиль-ной группы при сосœедних атомах углерода. В качестве примера можно привести реакцию получения этена (этилена) при нагревании этанола выше 140 °С в присутствии концентрированной серной кислоты. 6. Окисление спиртов обычно проводят сильными окислителями, к примеру дихроматом калия или перманганатом калия в кислой среде. При этом действие окислителя направляется на тот атом углерода, который уже связан с гидроксильной группой. Учитывая зависимость отприроды спирта и условий проведения реакции могут образовываться различные продукты. Так, первичные спирты окисляются сначала в альдегиды, а затем в карбоновые кислоты:

Третичные спирты достаточно устойчивы к окислению. При этом в жестких условиях (сильный окислитель, высокая температура) возможно окисление третичных спиртов, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ происходит с разрывом углерод-углеродных связей, ближайших к гидроксильной группе. 7. Дегидрирование спиртов. При пропускании паров спирта при 200-300 °С над металлическим катализатором, к примеру медью, серебром или платиной, первичные спирты превращаются в альдегиды, а вторичные - в кетоны:

Присутствием в молекуле спирта одновременно нескольких гидроксильных групп обусловлены специфические свойства многоатомных спиртов, которые способны образовывать растворимые в воде ярко-синие комплексные соединœения при взаимодействии со свежеполученным осадком гидроксида меди(II).Одноатомные спирты не способны вступать в эту реакцию. По этой причине она является качественной реакцией на многоатомные спирты. Алкоголяты щелочных и щелочноземельных металлов подвергаются гидролизу при взаимодействии с водой. К примеру, при растворении этилата натрия в воде протекает обратимая реакция С2Н5ОNа + НОН <-> С2Н5ОН + NаОН равновесие которой практически полностью смещено вправо. Это также подтверждает, что вода по своим кислотным свойствам (ʼʼкислотномуʼʼ характеру водорода в гидроксильной группе) превосходит спирты. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, взаимодействие алкоголятов с водой можно рассматривать как взаимодействие соли очень слабой кислоты (в данном случае в данном качестве выступает спирт, образовавший алкоголят) с кислотой более сильной (эту роль здесь играет вода). Спирты могут проявлять основные свойства при взаимодействии с сильными кислотами, образуя соли алкилоксония благодаря наличию неподелœенной электронной пары на атоме кислорода гидроксильной группы:

Реакция этерификации обратима (обратная реакция - гидролиз сложного эфира), равновесие смещается вправо в присутствии водоотнимающих средств.Внутримолекулярная дегидратация спиртов протекает в соответствии с правилом Зайцева: при отщеплении воды от вторичного или третичного спирта атом водорода отрывается от наименее гидрированного атома углерода. Так, дегидратация бутанола-2 приводит к бутену-2, а не бутену-1. Наличие в молекулах спиртов углеводородных радикалов не может не сказаться на химических свойствах спиртов. Химические свойства спиртов, обусловленные углеводородным радикалом, различны и зависят от его характера. Так, всœе спирты горят; непредельные спирты, содержащие в молекуле двойную С=С связь, вступают в реакции присоединœения, подвергаются гидрированию, присоединяют водород, реагируют с галогенами, к примеру, обесцвечивают бромную воду, и т. д. Способы получения 1. Гидролиз галогеналканов. Вы уже знаете, что образование галогеналканов при взаимодействии спиртов с галогено-водородами - обратимая реакция. По этой причине понятно, что спирты бывают получены при гидролизе галогеналканов - реакции этих соединœений с водой. Многоатомные спирты можно получить при г

Способы получения солей - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Способы получения солей" 2017, 2018.