Substancja chemiczna- materia jednorodna, o określonym składzie chem. skład substancji- określa wzór chem.

Roztwór- jednorodna materia, która nie ma określonego składu- skład roztworu określa jego stężenie

Roztwory- mat. Homogeniczna o składzie zmiennym, mieszanina o wymieszaniu cząsteczkowym lub jonowym, układ jednofazowy co najmniej dwuskładnikowy (subst. rozpuszczona i rozpuszczalnik)

Faza- część układu ograniczona powierzchnią graniczną

Stopień swobody- parametr, który można zmienić bez zmiany ilości faz ( w pewnych granicach ciśnienia i temp.)

Reguła faz Gibasa

f + s = n + z f- ilość faz, n- składników, s- stopni swobody

Rozpuszczalność- stężenie roztworu nasyconego w danej temp., rozpuszczalność <o,o1 mol/dm³-subst. trudno rozp.

Iloczyn rozpuszczalności- w roztworze nasyconym iloczyn stężeń jonów trudno rozp. elektrolitu jest wielkością stałą w stałej temp.

GRUPA 1- Litowce - konfiguracja: ns¹, wartościowość 1, ST. Utl. +1

Metale lekkie srebrzysto-białe, miękkie, plastyczne, ciężar właściwy rośnie ze wzrostem masy atomowej.

Nie wyst. W stanie wolnym- bardzo aktywne. Przechowywane w nafcie. Bardzo niska energia jonizacji; masa atomowa ↑→aktywność i elektrododatniość ↑ łątwo wzbudzają się w płomieniu palnika- płomień barwny.

Li- karmin- średnio rozpowszechniony

Na- żółty - popularny

K- Fiolet- popularny izotopy β promieńotwórcze

Rb-niebieski- rozproszony, rzadki, izotopy β prom

Cs- czerowny- roproszony i rzadki

OTRZYMYWANIE- elektroliza stopionych soli bardzo silne reduktory wszystkie rozkładają wodę.

Na+HOH=NaOH + 1/2H₂

2Me+ O₂=Me₂O tlenek O (-2)

2Me +O₂=Me₂O₂ nadtlenek O (-1)

Me + O₂ =MeO₂ ponadtlenek (-1/2)

MeH- wodorki jonowe

Li₂O LiOH LiCl Li₂CO₃ LiHCO₃ LiNO₃

Podobnie Na₂O, Rb₂O, Cs₂O, KO₂

Moc zasad: LiOH< NaOH< KOH< BOH< CsOH

GRUPA 2- berylowce. Metale lekkie, srebrzystobiałe, konfiguracja ns², wartościowość II, ST. utl. +2, kationotwórcze, tworzą zw. Jonowe.

Występow. Charakter płomień

Be - rzadki amfoteryczny -------

Hg- popularny zasadowy ------

Ca - popularny zasadowy ceglasty

Sr- ------------- ----------- karmin

Ba- ----------- ----------- ziel

Ra- rzadki ------------ -------

Charakter zasadowy rośnie w grupie

- bardzo aktywne nie wyst. w stanie wolnym- trudne do otrzym., elektroliza stopionych soli

- rozkładają wodę z wydzieleniem wodoru, Be- dopiero na gorąco, masa atomowa ↑→aktywność↑

Me + HOH= Me(OH)₂ +H₂

Be, Mg-przechowywane na pow.

Ca,Sr,Ba-w nafcie

BeO Be(OH)₂ BeF₂ BeSO₄ BeCO₃ Be(HCO₃)₂

MgO, CaO, SrO, BaO - tak samo jak Be

GRUPA 13 (III)- borowce. Gr. zróżnicowana. Konfiguracja ns²p¹, podstawowy ST. utl +3

B- niemetal(podobny do Si);

Al.,Ga,In,Tl-metale. Najbardziej rozpowszech:Al.

B +3nie tworzy wolnych jonów w roztw. ;

Al. +3,+1 -b. nietrwały; Ga +3, +1-nietrwały;

In +3, +1-nietrwały; Tl związki na +1 i +3

B- B₂O₃ kwasowy H₃BO₃ borany

Al.- Al₂O₃ amfoteryczny H₃AlO₃↔Al.(OH)₃ sole glinu AlCl₃ + gliniany NaAlO₂

Ga- Ga₂O₃ zasadowy Ga(OH)₃ (sł. Amfoteryczny)

In- In₂O₃ zasadowy; Tl- Tl₂O, Tl₂O₃ zasadowe TlOH, Tl(OH)₃

Masa atomowa ↑→aktywność↑

Al.- rozpowszechniony, wyst w stanie związanym; metal lekki, srebrzystobiały; dobre przewodnictwo termiczne - naczynia; składnik stopów lekkich; nieszlachetny, potencjał normalny; roztwarza się w kwasach z wydzieleniem wodoru

Al. + 3HCl→AlCl₃ + 3/2 H₂

W stężonym HNO₃- pasywacja; roztwarza się w zasadach: wodór + gliniany

2Al + 2 NaOH + 6HOH→2NaAl(OH)₄ +3H₂

Na powietrzu pasywacja warstewka Al₂O₃; metal aktywny 2Al +3/2O₂= Al₂O₃ +399 kcal/mol;

Silne powinowactwo do tlenu, silny reduktor

Zw: AlH₃ Al₂S₃ Al₂O₃

Al.(OH)₃ + HCl→AlCl₃ + HOH

Al.(OH)₃ + NaOH→NaAl(OH)₄=NaAlO₂+HOH

Hydroliza soli glinu:

AlCl₃+HOH↔Al.(OH)Cl₂ + HCl

Al³⁺ + HOH↔Al(OH)²⁺ + H⁺

Al(OH)Cl₂ + HOH ↔Al(OH)₂Cl + HCl

Al(OH)²⁺ +HOH↔Al(OH)₂⁺ + H⁺

Al(OH)₂Cl +HOH↔AL(OH)₃+ HCl

Al(OH)₂⁺ + HOH↔AL(OH)₃ + H⁺

GRUPA 13- WYŻSZE BOROWCE

Ga-podobne; In- metale ciężkie; Tl- srebrzystobiałe, łatwo topliwe

Tlenki Me₂O₃- zasadotwórczość rośnie z masą

Połączenie Tl na +1 st utl- przypominają litowce

Tl₂O TlOH Tl₂CO₃ Tl₂SO₄-rozp. w H₂O

Tl₂(CO₃)₃- nie rozp., tak jak sole Al.

GRUPA 14 -węglowce;

konfiguracja ns²p², ST utl: -4, +2, +4

C- niemetal rzadki 0,09% grafit przew.

Si- niemetal 25% w przyr. Półprzewodnik

Ge- metaloid ------------ półprzewodnik

Sn- metal ------------- przewodnik

Pb- metal ------------- przewodnik

C- odmiany alotropowe; Si- szary, twardy, podobny do grafitu; Ge- szary, połysk metaliczny, b. aktywny niż Si; Sn- 3 odmiany alotropowe, aktywny metal, reakcje z kwasem; Pb- metal ciężki, kruchy, łatwo topliwy, nieszlachetny

C i Si- tendencje do wiązań atomowych (zw. IV wartościowe); hybrydyzacja C- sp³, sp², sp; hybrydyzacja Si- sp³(tylko wiązania pojedyncze)

Tlenki- oprócz węgla- ciała stałe

C CO CO₂ kwasowy

Si SiO SiO₂ kwasowy

Ge GeO₂ kwasowy

Sn SnO SnO₂ amfoteryczny

Pb PbO PbO₂ zasadowy (zwłaszcza PbO)

C: CO₂+H₂O=H₂CO₃ sole-węglany CaCO₃

Si: SiO₂ +2NaOH→Na₂SiO₃+ H₂O

H₂SiO₃ + HOH=H₄SiO₄ krzemiany NaSiO₃

Ge H₂GeO₃, sole- germaniany

Sn SnO- amfoteryczny→ Sn(OH)₂

SnO₂-charakter kwasowy→H₂SnO₃

Pb PbO

PbO₂ Pb(OH)₄↔H₄PbO₄

C, Si, Ge- nie tworzą wolnych kationów w roztorach aniony złożone, spolaryzowane:

CO₃^2-, SiO₃^2-, SiO₄^4-, GeO₃^2-,

C, Si, Ge- połączenia na +4 i -4 st utl.

Sn i Pb- tworzą wolne kationy są kationotrwałe Sn²⁺, Sn⁴⁺, Pb²⁺;nietrwały jest Pb⁴⁺ ch. Kowalentny

Sn +2, +4; Pb +2

WYSTĘPOWANIE W PRZYRODZIE:

C- sten wolny oraz zw. -niorganiczne i organiczne

Si- tylko zw. gł. SiO₂, glinokrzemiany

Ge- rzadki; Sn- tylko jeden minerał SnO₂

Pb- kilka minerałów, trudno rozp sole ołowiu (II)

GRUPA 15- azotowce; konfiguracja ns²p³, ST utl od -3 do +5

N- -3, +3, +5- gaz, niemetal; P- -3,+3,+5, c.stałe; As- -3,+3,+5, c.stałe, metaloid; Sb +3, c.stałe; Bi- +3, c. stałe, metal

N i P- nie tworzą w roztworze wolnych kationów silnie spolaryzowane aniony NO₃^-, PO₄^3-

Najmniej aktywny N, najbardziej biały P, potem spadek aktywności

N-trudne połączenia z O i H, pozostałe- łątwo z O, trudno z H

N, P, As, Sb- z metalami- azotki, fosforki, arsenki, antymonki; Bi- z metalami stopy

WYSTĘPOWANIE:

N- stan wolny, 18 miejsce, w atmosferze 78%

P- aktywny, najbardziej rozpowszechniony z azotowców; As- stan rodzimy, bo mniej aktywny niż P; Sb- siarczki, tlenki; Si- siarczek, tlenek

ODMIANY:

N- jeden gaz; P- 3odmiany alotropowe; As- 2 odmiany, w tym jedna metaliczna; Sb- odmiana niemetaliczna i metaliczna; Bi- 1trwała odmiana, metal, ale kruchy, ciężki, zwięksa objętość przy krzepnięciu( anomalia!)

ZW.AZOTOWCÓW Z WODOREM

NH₃ amoniak (azan) N₂H₄; PH₃ fosforiak (fosfan) P₂H₄; AsH₃ arseniak (arsyna); SbH₃ stybiak ( styban); BiH₃ prwie ni istnieje, b. nietrwały

Z TLENEM

N₂O NO N₂O₃ NO₂ N₂O₅ (c. stałe)

P₂O₃ P₂O₄ P₂O₅

As₂O₃ (As₂O₅)₂

Sb₂O₃ Sb₂O₄ Sb₂O₅

Bi₂O₃ Bi₂O₅

N₂O₃+HOH= 2HNO₂

N₂O₅ +HOH= 2HNO₃

GRUPA 16- tlenowce . Silnie elektroujemne, konfiguracja ns²p⁴; ST. utl.: -2, +4, +6; ze wzrostem masy :+6 coraz mniej trwały

O- gaz nie tworzy wolnych jonów w roztworze, niemetal; S- c.stałe elne aniony -2, brak kationów, niemetal; Se- metaloid; Te- metal; Po- tworzy wolne kationy +2 i +4, metal

Występowanie:

O- 50% litosfera, atmosfera i hydrosfera, stan wolny i związany; S- druga dziewiątka, rodzima, siarczki, siarczany; pozostałe- rzadko

Se- nie tworzy minerałów, towarzyszy S;

Po- rozpad Bi

Związki tlenów z wodorem:

Wzór ciepło tworz. Kąt wiązań temp. Wrzenia

H₂O -242 kJ/mol 105⁰ 100⁰C

H₂S -20kJ/mol 92⁰ -60

H₂Se +81 kJ/mol 91⁰ -42

H₂Te +154 kJ/mol -2,3

Tlenki tlenowców

MO₂ MO₃ Inne

S SO₂ SO₃ S₂O (S₂O₃)

Se SeO₂ SeO₃

Te TeO₂ TeO₃ TeO

Po PoO₂ PoO

Kwasy tlenowe siarczki

- kwasy zawierające jeden At. Siarki:

Siarkowy (IV) H₂SO₃ SO₃^2-(w siarczanach

Siarkowy (VI) H₂SO₄

- kwasy zawierające 2 at. Siarczki

Tiosiarkowy H₂S₂O₃

GRUPA 17- fluorowce, konfiguracja ns²p⁵, duże podobieństwo w grupie

F- gaz -1 żółty

Cl- gaz -1, +1, +3 +4 +5 +6 +7 ziel- żółty

Br- ciecz -1, +1, +3 +4, +5, +6, czerwony

I- stały -1, +1, +3, +5, +7 fioletowy

At- stały

Tworzą cząsteczki dwuatomowe, substancje barwne

Występowanie: stan związany

Silnie elektroujemne(maleje w grupie)

F- najsilniej elektroujemny i najbardziej reaktywny,

silne utleniaczee (maleje ze wzrostem masy atomowej) F₂ + H₂O →2H⁺ +2F^- +1/2O₂

Cl₂ +HOH→ HCl + HOCl

I₂- najsłabszy, tlen utlenia jony jodkowe

I₂ +HOH + energia →2H⁺ + 2I^- + 1/2O₂

Związki fluorowców

Z wodorem HX: HF- ciecz; HCl- gaz; HBr- gaz; HJ- gaz

Związki kowalencyjne

W roztworach- dysocjacja- kwasy

HF_ najsłabszy kwas, mimo najbardziej jonowego charakteru

HJ- najmocniejszy

Z tlenem:

OF₂ - fluorek telnu! - pozostałe tlenki

Kwasy tlenowe (oprócz fluoru)

HOCl HOCl₂ HOCl₃ HOCl₄

HOBr HOBr₂ HOBr₃ HOBr₄

HOJ HOJ₂ HOJ₃ HOJ₄

Słabe mocne

Tworzą sole; właściwości utleniające

Roztwór koloidalny- układ dwufazowy, co najmniej dwuskładnikowy, w którym wielkość cząsteczek rozproszonych 1nm- 500nm

Poniżej 1 nm- roztwory rzeczywiste

Powyżej 500nm- zawiesiny

Graham podzielił substancje ze względu na zdolność dyfuzji

a) dobrze dyfundujące- cukier, Na, Cl

b) słabo dyfundujące- białka, skrobia

dobrze dyfundujące- dobrze krystalizują ale: zależy od układu, substancje krystalizujące też można otrzymać w postaci koloidalnej

Dyfuzja- rozprzestrzenianie się cząsteczek substancji rozpuszczonej pod wpływem tendencji do wyrównywania stężeń w roztworze.

Rozpowszechnione: przyroda ożywiona- białka, pektyny; przyroda nie ożywiona- glina, mgły, pył wulkaniczny; antropogenne- mydła, barwniki, wodorotlenki metali

Eukloidy- związki, których cząsteczki mają wymiary charakterystyczne dla układów koloidalnych- koloidy cząsteczkowe, związki wielkocząsteczkowe

Przykłady: skrobia, celuloza, kauczuk, kalogen, polimery symetryczne.

PODZIAŁ KOLOIDÓW

Faza faza

Zdyspergowana dyspergująca UKŁAD

Gaz gaz nie koloid

Ciecz gaz mgła

Ciało stałe gaz dym

Gaz ciecz piana

Ciecz ciecz emulsja, lizol

c. stałe ciecz zol

gaz c. stałe piana stała

ciecz c. stałe piana stała
c. stałe c. stałe zol stały

faza dyspergująca - woda- hydrozole

faza organiczna- organozole

Koloidy fazowe I cząsteczkowe

Fazowe- cząstka koloidalna nie jest cząsteczką

Cząsteczkowe ( eukloidy) -cząstka jest cząsteczką chemiczną

Koloidy asocjacyjne- np. oleinian sodowy

W rozcieńczonych roztworach- rozpuszczanie cząsteczkowe

W stężonych roztworach- asocjacja (siłami vender Waalsa). Powstają zespoły- micelle; nadają układowi właściwości koloidalne.

Równowaga dynamiczna:

nA=(A)n

Koloidy liofilowe- cząstki fazy rozproszonej (zdyspergowanej) łączą się z cząsteczkami ośrodka dyspergującego - solwatacja (hydratacja) np. białka, żelatyny

Koloidy liofobowe- cząstki fazy rozproszonej ni ulegają solwatacji, czynnikiem stabilizującymi- ładunek elektyczny np. zole metali, wodorotlenki metali

Metody otrzymywania koloidów:

1.Metody dyspersyjne- rozdrabnianie do wielkości cząstek koloidalnych: rozdrabnianie mechaniczne, rozpylanie w łuku Volty (zole metali); działanie ultradźwiękami, działanie promieniami IR, UV, X; rozpylanie termiczne, metody chemiczne- peptyzacja np. działanie na świeżo wytrącony osad roztworami elektrolitów

2. Metody kondensacyjne- łączenie cząstek lub jonów w zespoły ( najczęściej metody chemiczne):

Strącanie, hydroliza AlCl₃, reakcje redox, podwójna wymiana, polimeryzacja

Właściwości układów koloidalnych:

1 mechaniczne: dyfuzja→ woda; lepkość → większa niż ośrodka dyspersyjnego; wielkość cząstek → nie dają się odwirować i odfiltrować

Ultrawirówki (900 tyś xg), ultrafiltracja

2 optyczne- efekt Tyndalla

Adsorpcja światła → dla niektórych ukł. Silniejsza niż rozpraszania, zależy od stopnia rozproszenia (barwa zal od rozproszenia)

3. elektryczne

-ładunek cząsteczek- powstaje w wyniku adsorpcji jonów elektrolitu na powierzchni cząstek- podwójna warstwa elektryczna- powłoka wewnętrzna( adsorpcyjna) i zewnętrzna (dyfuzja) micella; podwójna warstwa elektryczna- skok potencjału

-elektroforeza- ruch cząstek fazy rozproszonej w polu elektycznym względem nieruchomego ośrodka dyspersyjnego

Cząstki naładowane dodatnio-do katody- kataforeza

Cząstki naładowane ujemno - do anody- anaforeza

- elektroosmoza- ruch ośrodka dyspersyjnego pod wpływem prądu elektycznego względem nieruchomej fazy rozpuszczonej

Koagulacja- zmniejszenie stopnia dyspersji układów koloidalnych łącznie cząstek fazy rozpuszczonej w większe zespoły przechodzenie zolu w żel

Koagulacja odwracalna- żel w zol(poptyzacja)

Koagulacja nieodwracalna- związana z denaturacją- zmiana struktury

Koagulacja zachodzi, gdy cząstki fazy roproszonej zostaną rozładowane ( w punkcji izoelektrycznym)

Koagulację wywołują:

Dodatek elektrolitu, dodatek koloidu o ładunku przeciwnym, naświetlanie promieniowaniem, ogrzewanie- ścinanie białka, działanie mechaniczne (wytrząsanie, mieszanie), dehydratacja (desolwatacja)- dodanie środków odwadniających np. etanolu, acetanolu; odparowywanie lub wymrażanie ośrodka dyspersyjnego

Koacerwacja- z roztworu koloidalnego wydziela się faza rozproszona (kropelki), powstaje układ dwufazowy- dwie ciecze nie mieszające się- zol stężony i zol rozcieńczony.

Zachodzi często podczas wysalania, podczas mieszanie dwóch zoli liofilowych o ładunkach przeciwnych

Synereza- wydzielanie się z osadów koloidalnych (zastygniętych żeli) fazy dyspergującej z jednoczesną redukcją objętości osadu np. serwatka z mlekiem.

Żelatynowanie (galaretowienie)- twardnienie układu na jednolitą sztywną masę

Pęcznienie- wchłanianie ośrodka dyspersyjnego przez żel- wzrost objętości i ciśnienie pęcznienia (fasola, groch)

ZJAWISKA NA GRANICY FAZ

Faza- część układu ograniczona powierzchnią graniczną

Stopień swobody- parametr, który można zmienić bez zmiany ilości faz ( w pewnych granicach ciśnienia i temperatury)

Napięcia powierzchniowe

Siły Wan der Valso- siły kohezji (spójności) działają w obrębie faz na powierzchni (granicy faz)- siły niezrównoważone

Cząsteczki lub atomy powierzchniowe znajdują się w innym stanie energetycznym niż cząsteczki wnętrza fazy

Napięcie powierzchniowe

Siła styczna do powierzchni cieczy N/m

Praca potrzebna do zwiększenia powierzchni cieczy o jednostkę J/m²

Roztwory ciecz- ciecz

Jeśli napięcia powierzchniowe obu czystych cieczy różnią się znacznie to dodanie niewielkiej ilości cieczy o niższym napięciu zmniejsza znacznie napięcie powierzchniowe roztwory.

Napięcie powierzchniowe roztworów

Dla rozcieńczonych roztworów:

Woda- substancja organiczna

Równanie Szyszykowskiego (empirycznie)

γ_o - γ =b ln(1+ac)

γ₀- nap. Powierzch. Rozpuszczalnika

γ- nap. Powierzch. Roztworu

b- stała charakt. dla szeregu homologicznego

a- aktywność kapilarna właściw (charakt dla substancji)

Substancja już w niewielkim stężeniu powodujące obniżenie napięcia powierzchniowego roztworów- SUBSTANCJE POWIERZCHN- CZYNNE

Woda jako rozpuszczalnik (duże nap. Powierzchniowe)

Powierzchniowo-czynne (kapilarnie czynne)

Alkohole, estry, kwasy tłuszczowe, etery

Reguła Troube'go

Dla homologów organicznych „powierzchniowo czynność wzrasta- regularnie każda grupa CH₂ zwiększa 3,2 razy-„czynność powierzchniową”

SKUTKI:

-obniżenie napięcia- obniżenie parowania ze zbiorników

-gromadzenie substancji na powierzchni- wzrost zanieczyszczenia

-pomiar napięcia- „czystość wody”

- obniżenie napięcia- giną ryby

POWIERZCHNIA HYDROFILOWA:

POWIERZCHNIA HYDROFOBOWA

Ogólnie en. wew danej fazy układu) składa się z:

-energii związanej z jednostką masy fazy U^m

- energii związanej z jednostką powierzchni fazy U^s

Całkowita energia- suma

U=U^m m + U^s A

m- masa fazy A- pow fazy

Energia wewn. Przypadająca na jednostkę masy

U/m=U^m +U^s* (A/m)

A/m- powierzchnia właściwa

Mało rozwinięta powierzchnia→energię powierzchniową możemy zaniedbać

Powierzchnia duża- rozwinięta

-energia powierzchniowa (m-fazowa)

- znaczna rola w układzie

Niezrównoważone siły ze strony graniczących gaz- siły powierzchniowe

Skutek- na powierzchni granicznej zmiana liczy cząstek (atomów) w porównaniu z odpowiednią objętością sąsiadujących faz

Adsorpcja FIZYCZNA- siły Von der Valse, wiązania wodorowe

Adsorpcja Chemiczna - związanie chemiczne

Adsorpcja- przenikanie substancji z jednej fazy do drugiej w wyniku dyfuzji

Rodzaje adsorpcji:

Ciecz-gaz; c.stałe- gaz; c.stałe- ciecz; ciecz-ciecz

Adsorpcja gazów na jednolitej powierzchni

Adsorbat- substancja zaadsorbowana

Adsorbent- subst. która adsorbuje

Adsorpcja gazów na jednakowej powierzchni

Freundzicha, langmuira

BET- brumauer'a, Emmett'a, Teller'a

- freundlicha-izoterma adsorpcji

Languira- adsorpcja zlokalizowana, powierzchnia jednorodna, jedna warstwa powierzchniowa,izoterma adsorbcji

BET

Adsorpcja zlokalizowana, powierzchnia jednorodna, adsorpcja wielowarstwowa, brak odzizływań pomiędzy cząsteczkami w warstwie

IZOMERY

Adsorbenty- węgiel aktywny, żel krzemiankowy, aktywny tlenek glinu

Adsorpcja z roztworów

Składniki roztworu regulują się wzajemnie z warstwy powierzchniowej

Równanie izotermy adsorpcji z roztworów 2-składnikowych:

X₁^s- ułamek molowy skł. 1 w rostw. Powierzch.

X₁- ułamek molowy skł. 1 w rozrw. Objętość

Α- współczynnik rozdzielenia

Równanie izotermy adsorpcji z roztworów 2-składnikowych

K- stała równowagi adsorpcji

ADSORPCJA JONOWOWYMIENNA-wymiana jonowa

Istnieją naturalne subst.- glinokrzemiany z gr zeolitów, niektóre gleby, które mają zdolność wymiany jonów z roztworem w którym się znajdują

Jony roztworu są zatrzymywane, a do roztworu przechodzą z minerałów inne jony tego samego znaku

Wymiana jest równoważna- adsorpcja jonowymienna

Subst. stałe, nierozpuszczalne w wodzie z zdolnościami jonowymiennymi

→ jonowe→jonity

→kationity→wymieniają kationy

→anionity→wymieniają aniony

Reakcje wymiany jonowej

Kationit: R-M₁ +M₂X↔R-M₂+M₁X

Np. R-Na +HCl→R-H+NaCl

Anonit:RH-X₂+MX₁→RH-X₁+MX₂

Np: RH-Cl +NaNO₃→RH-NO₃ +NaCl

Zdolność wymienna -ilość jonów która może być wymieniona przez jednostkę masy lub objętości jonitu

-Całkowita zdolność wymienna- liczba milivali jonów, która w najkorzystniejszych warunkach procesu mogą być wymienione na inne jony przez jednostkę masy lub objętości jonu

-Robocza zdolność wymienna - wartość praktycznie użyteczna, mniejsza od całkowitej zdolności wymiennej jonitu, charakterystyczna dla danego procesu wymiany zależna od stężenia roztworu, rodzaju jonu, temperatury

Selektywność jonów

Szereg kationów:

Na<NH₄<K<Sc<Mg<Ca<Cd<Co<Al.<Fe

Anionów

OH>SO₄>CrO₄>NO₃>PO₄>Br>Cl

Dla małej mocy jonowej

Dla dużej mocy jonowej odwrotnie.

Jonity możemy regenerować stężonym roztworem

Ekstrakcja- zjawisko przechodzenia substancji rozpuszczonej w jednym rozpuszczalniku do drugiego rozpuszczalnika, nie mieszającego się z tym pierwszym.

Aby zaszła ekstrakcja- konieczne wymieszanie cząsteczkowe

Proces powierzchniowy- zachodzi tam, gdzie zetknie się roztwór z rozpuszczalnikiem

Prawo podziału Nernust'a: K=C_A/C_B

Stosunek stężeń subst. rozpuszczonej w dwu nie mieszających się rozpuszczalnikach jest wielkością stałą w stałej temp. K- współczynnik podziału Nernst'a

Flotacja- metoda podziału składników w oparciu o różnice zwilżalności na granicy faz tworzy się napięcie powierzchniowe i elektyczne

Wykorzystanie: wzbogacanie rudmetali, siarki, ostatnio- rekultywacja gleb lub osadów dennych,

Flotacja- opracowana dokładnie technicznie- nie zawsze wiemy jak to przebiega teoretycznie

Do zbiornika wsypujemy rudę wraz z podłożem (S z kalcytem) dodajemy środków pianotwórczych, od dołu tłoczymy powietrza. Składniki, które uległy zwilżeniu opadają na dno, te które nie uległy zwilżeniu- unoszą się z pianą.Agarniemy mechanicznie. Dodanie środków powierzchniowo czynnych może zmienić uł. Składników- nawet inwersja właściwości.

Węgiel i chemia węgla

Odmiany alotropowe: grafit, diament, chaoit, flerenny i nanorurki, inne (węgiel amorficzny-sadea, metaliczny)

GRUPA 14_Węglowce

C CO

CO₂ + H₂O=H₂CO₃ sole- węglany CaCO₃

„chemia organiczna jest chemią węglowodorów i ich pochodnych”

-podstawowym pierw. W połączeniach organicznych jest węgiel. Atom węgla posiadają zdolność łączenia się pomiędzy sobą w nawet bardzo długie łańcuchy.

-te z kolei mogą być proste lub rozgałęzione, a poza tym łańcuch może ulec zamknięciu tworząc pierścień

Rzędowość atomu węgla

-atom C połączony tylko z 1 at. C- węgiel pierwszorzędowy

-at C połączony z 2 at C- drugorzędowy

-At C połączony z 3 at C- trzeciorzędowy

-At C połączony z czterema At C- czwartorzędowy lub węgiel „neo”

Podstawową grupą połączeń organicznych są związki zbudowane z At. C i wodoru, nazywane węglowodorami. Węglowodory ze względu na budowę szkieletu węglowego dzielimy na dwie główne klay: węglowodory alifatyczne i aromatyczne

Węglowodory dzielą się na:

1. alifatyczne

-nasycone : alkany C_nH_2n+2 ; cykloalkany C_nH_2n

-nianasycone: Alkany C_nH_2n ; alkadieny C_nH_2n+2 ; alkiny C_nH_2n-2

2. aromatyczne : jednopierścieniowe; o pierścieniach skondensowanych

Alkany- są to węglowodory nasycone, w których wyst. tylko pojedyncze wiązania węgiel- węgiel

Szereg homologiczny- jest to szereg zw. z których każdy następny zawiera o jedną grupę -CH₂- więcej od poprzedniego

Wszystkie nazwy alkanów charakteryzuje końcówka -AN

Np. metan CH₄, etan C₂H₆, propan C₃H₈ itd…

Wzór ogólny szregu homologicznego alkanów:

C_nH_2n+2

Izomeria- jeto to zjawisko występowania dwóch lub większej liczby związków a takim samym wzorze sumarycznym lecz różnej budowie cząsteczek

Izomeria łańcuchowa- polega na różnej budowie łańcucha cząsteczek izomerów

C₄H₁₀

C - C - C - C C - C - C

C

n- butan izo- butan

PRzedrostek n- oznacza prosty łańcuch węgla, a przedrostek izo- oznacza łańcuch rozgałęziony

Właściwości fizyczne:

-im dłuższy łańcuch węglowy, tym wyższa jest temp. wrzenia

-Alkany o 1 do 4 at ć są gazami

-Alkany o 5 do 16 at C są cieczami

-Alkany o co najmniej 17 at C są ciałami stałymi

-rozpuszczają się w rozpuszczalnikach nie polarnych i słabo polarnych (benzyna eter)

Reakcja spalania

Alkan + O₂

→CO₂+H₂O spalanie całkowite

→CO+H₂O spalanie niepełne- półspalanie

→C+H₂O sp. Niepełne- niecałkowite

Reakcja charakterystyczna

Alkany są chemicznie nieaktywne. Ulegają jedynie reakcji substancji podstawienia z chlorowcami w obecności światła

R-H + H₂ →R-X + HX

CH₄ + Br₂→CH₃Br + HBr

Reakcja otrzymywania

Metan otrzymuje się w reakcji węgliku glinu z kw. solnym

Al₄C₃ + 12HCl_aq → 4AlCl₃ + 3CH₄

Wyższe homologi z węglowodorów nienasyconych w reakcjach przyłączania wodoru

R₁-CH = Ch-R₂ + H₂→ R₁-CH₂-CH₂-R₂

R₁ i R₂ oznacza alkil lub wodór

CH₂ -CH=CH-CH₃ + H₂→ CH₃-CH₂-CH₂-CH₃

CH₄- ważna rola w środowisku (gaz cieplarniany, efekt fermentacji metanowej, ważny surowiec w przemyśle chem.)

Właściwości metanu:

-bezbarwny i bezwonny gaz, prawie dwukrotnie lżejszy od powietrza. Wyst. jako główny składnik gazu ziemnego

- pojawia się często w kopalniach stąd nazwa gaz kopalniany

- wydziela się również z bagnisk z skutek rozkładu gnijących ciał organicznych, dlatego też bywa nazywany gazem błotnym

-jest b. łatwo zapalny, a pow. Tworzy mieszaniny wybuchowe, dlatego też stanowi duże zagrożenie w górnictwie. Przy dostatecznie dużym dostępie pow. Metan spala się słabo widocznym płomieniem na CO₂ i wodę

INNE ALKANY wyst w przyrodzie:

-gaz ziemny:metan, etan, propan, wyższe do C-ropa naftowa: 30%-80% mieszaniny alkanów; n-alkany do C₃₃ izoalkany do C₁₀

-wosk pszczeli- 10% elkan

Zastosowanie

Propan-butan- gaz płynny

Izobutan- aerozole- dezodoranty

WĘGLOWODORY NIENASYCONE

Alkeny- są to węglowodory nienasycone w których wyst. podwójne wiązanie węgiel- węgiel C=C

Hybrydyzacja: sp²

Trygonalna- płaska cząsteczka

Kąty 120⁰

H H

C=C

H H

Wszystkie nazwy alkenów charakteryzuje końcówka -EN

Np.eten C₂H₄, propen C₃H₆ …, denenC₁₀H₂₀

Wzór ogólny szeregu homologicznego alkenów

C_nH_2n

IZOMERIA W ALKENACH

Izomeria łańcuchowa- polega na różnej budowie łańcucha cząsteczek izomerów

2-metyloprop-1-en CH₃-C-CH₃

CH₃

Izomeria wiązania podwójnego

CH₂=CH-CH₂-CH₃ but-1-en

CH₃-CH=CH-CH₃ but-2-en

Izomeria geometryczna (steroizomeria)

Izomer cis izomer trans

Cis-but-2-en trans-but-2-en

H H H CH₃

C=C C=C

H₃C CH₃ H₃C H

Izomery trans- bardziej trwałe

RODNIKI (-an)→yl

CH₄ metan→ metyl CH₃

C₂H₆ Etan → etyl C₂H₅

C₃H₈ propan → propyl C₃H₇

C₁₀H₂₂dekan→ decyl C₁₀H₂₂

eten CH₂=CH₂ →etyl (winyl) CH₂=CH-

propen CH₃-CH-CH₂→propenyl ( )CH₃-CH=CH

Buten CH₃-CH₂-CH=CH₂→butenyl CH₃-CH₂-CH=CH

Właściwości fizyczne:

-im dłuższy łańcuch tym wyższa temp wrzenia

-akeny o 1-4 at C są gazami, o 5-18 at. C cieczami; o co najmniej 18 at C są ciałami stałymi

Reakcja spalania

Alken + O₂

→CO₂+H₂O spalanie całkowite

→CO+H₂O spalanie niepełne- półspalanie

→C+H₂O sp. Niepełne- niecałkowite

Reakcje charakterystyczne:

Alkeny są chemicznie aktywne. Ulegają reakcji przyłączenia i powstają zw. nasycone

R₁-CH=CH-R₂ + H₂→R₁-CH₂-CH₂-R₂

CH₃-CH=CH-CH₃ + H₂→CH₃-CH₂-CH₂-CH₃

CH₃-CH=CH-CH₃ + Cl₂→CH₃-CClH-CClH-CH₃

Alkadieny (polieny)- alkeny o dwu lub więcej wiązaniach podwójnych polieny 2-wiązania- alkadieny

-ukł skumulowany CH₂=C=CH₂ propadien

-ukł sprzężony CH₂=CH-CH=CH₂ 1,3-butadien

-ukł izolowany CH₂=CH-CH₂-CH=CH₂

1,4-propadien

Znaczenie:

Ukł. sprężony CH₂=CH-CH=CH₂

1,3-butadien- substrat przy produkcji kauczuku

Węglowodory nienasycone ALKINY wiazania potrojne pomiedzy At C zawierające

H-C≡C-H

-C-C≡C-

Wzór ogólny szeregu homologicznego Alkinów

C_nH_2n-2

Charakterystyczna końcówka dla alkinów -YN

Np.etyn C₂H₂, propyn C₃H₄, butyn C₄H₆…Dekyn C₁₀H₁₈

Właściwości alkinów

Etyl(acetylen)- gaz, bezbarwny, bezwonny,palny, największe zastos. ; PROPYN-gaz; powyżej C₄ - ciecze, powyżej C₁₆ - ciała stałe

Reakcje acetylenu ( etylu)

C₂H₂ +H₂ →CH₂=CH₂ +H₂→CH₃-CH₃

C₂H₂ + HCl→CH₂=CHCl -chlorek winylu

CH₂=CH - winyl

CH₂=CHCl chlorek winylu- gaz, polimeryzacja

H H

C=C

H H

Polimeryzacja

3C₂H₂→C₆H₆

3H-C≡C-H→

Benzen

Występowanie:

Węglowodory nienasycone nie wyst. powszechnie w środ. Wyjątki: terpeny- substraty olejków eterycznych, śladowe ilości etenu, botenu, nonetu

Zastosowanie:

W przemyśle chem.- surowce do produkcji tworzyw sztucznych

Acetylen (etyn) - do produkcji trichloroetanu (TRI), w spawalnictwie, w analityce chemicznej

Węglowodory alicykliczne

-cykloalkany -wyst w ropie naftowej; cykloalkeny, cykloalkadieny

Inne pierwiastki w zw. organicznych

Fluorowce- halogenopochodne

Grupy funkcyjne

O- alkohole, ketony, kwasy, estry, etery, estry

N- zw. nitowe, aminy

P- zw. fosforowe

S- tiole, zw. sulfonowe

Reakcje:

Alkany podstawienia (substytucji)

CH₃-CH₃ + HCl→CH₃-CH₂Cl

CH₄ + Cl₂ →CH₃Cl

Mechanizmy- rodnikowy:

Cl₂ + UV→Cl^● + Cl^●

CH₄ + Cl^●→ CH₃Cl + Cl^●

WĘGLOWODORY AROMATYCZNE

Pierścieniowe

Wiązania wielokrotne- pojedyncze i podwójne

Nie wykazują właściwości zw. nienasyconych

Za macierzy- benzen

C₆H₆

Szeregi węglowodorów aromatycznych

1.pochodne benzenów

2. Policykliczne węglowodory aromatyczne

-o pierścieniach izolowanych

-o pierścieniach skondensowanych

Pochodne benzenu

Ksyleny

Toluen styren ksylen

Podst. Elektrofilowe SE

Podstawienie elektronów

-benzen- właściwości nukleofilowe

-benzen donor elektronów

Zw. aromatyczne- reakcje z jonami dodatnimi lub akceptorami elektronów czynnikami elektrofilowymi

Nitrowanie

HO-NO₂+2H₂SO₄→NO₂⁺+H₃O⁺ +2HSO₄^-

Chlorowanie Cl-Cl + FeCl₃→ Cl⁺ +FeCl₄^-

Sulfowanie HO-SO₃H→SO₃H⁺ + OH^-

Podstawniki aktywujące

-reakcja podstawienia zachodzi łatwiej

-kolejny podstawnik- położenie orto-para

Podstawniki dezaktywujące

-utrudniają podstawienie elektrfilowe

-kierują w położenie meta

Podstawniki aktywujące (orientacja orto i para)

-OH-hydroksylowa ; -OR- alkoksylowa ;-Oar-aroksylowa ; -NH₂- aminowa, -SH ; - HR₂- dialkiloaminowa ; -NH-COR- acyloaminowa ; -R- alkilowa ; -Ar-arylowa ; -F- fluoro ; -Cl_ chloro ; -Br- bromo ; -J- jodo

Podstawniki dezaktywujące o orientacji meta

-CH; -NO₂; -SO₃H; -CHO; -COOH

Wpływ pierwszego podstawnika na usytuowanie drugiego jest następujący

1. podstawniki -COOH, -NO₂, -CHO; kierują nowy podstawnik w położenie meta

2. Podstawnik -F; ---//---.w położenie para

3. Podst. -Cl; ---//---W poł. Orto i para (powstaje mieszanina dwóch izomerów) z przewagą para

4. podst. -CH₃; ---//--- w poł.orto i para z przewagą orto

5. podst. -Br, -J, -OH; ---//--- w poł orto i para; w stosunku bliskim 1:1 (skład pół na pół)

Występowanie:

Składniki kopalin- węgiel kamienny, ropa

Ropa naftowa: benzen, toluen, ksylen, etylobenzen,…

Naftalen i jego pochodne metylowe, fenantren

Węgiel kamienny: układy skondensowane o dużej liczbie pierścieni

Właściwości:

Zw. niepolarne, słabo rozp. w wodzie, dobrze rozp. w rozpuszczalnikach organicznych

Znaczenie:

Benzen, toulen, naftalen- zast. W przemyśle

Rozpuszczalniki, procesy ekstrakcji, substraty w przemyśle chem.

WWA- produkty niepełnego spalania

Halogenopochodne

-Węglowodorów alifatycznych

-Węglowodorów aromatycznych

-Zw. antropogeniczne

Chlorowcopochodne alkanów

Chlorometan -Produkcja silników

Dichlorometan-lotny rozpuszczalnik produkcja kawy bezkofeinowej

Dichlorodifluorometan freon-12

1,1,1-trichloroetan

Freony

CCl₃F; CCl₂F₂; C₂Cl₃F₃; C₂Cl₂F₄

Chlorofluorowęglowodory- 1 lub 2 at. C

Trwałe, nietoksyczne

CCl₂F₂ + hr→Cl^● + CCLF₂

Cl^● +O₃ → ClO^● +O₂

Niszczą warstwę ozonową

ClO^● + O →Cl^● + O₂

Cl^● +O₃→ClO^● + O₂

Źródło O- procesy naturalne O₃ +hr→O₂ +O

Halony

CBrF₃ ; CBrClF₂; C₂Br₂F₄

Bromofluorowęglowodory - 1lub 2 at. C

Niepalne, gaśnice

Chlorowcopochodne alkanów

1,1,1-trichloroetan- najpopularniejszy rozpuszalnik TRI Cl H

Cl - C - C - H

Cl H

Chlorowcopochodne alkenów

Monochloroeten, chlorek winylu

H Cl

C=C

H H

1,1,2-trichloroeten

Cl Cl

C=C

Cl H

3-chloropropen

H H H

C = C - C - Cl

H H

Chlorowcopochodne arylowe

Monochlorobenzen Monobromobenzen

Heksachlorobenzen 1-chloro-2-metylobeznen

Reakcje polimeryzacji

Łączenie dużej liczby takich samych cząsteczek. Charakterystyczne dla związków o wiązaniach wielokrotnych

Reakcje kopolimeryzacji-gdy mamy dwie różne cząstki

Kwas teraftalowy i glikol etylowy

Grupy funkcyjne zawierające tlen:

-OH hydroksylowa R-OH alkohole

=O H-COR aldehydy

R-CO-R ketony

R-O-R etery

-COOH karboksylowa kwasy karboksylowe

Grupy główne wg malejącego pierwszeństwa:

Kwasy karboksylowe- COOH; bezwodniki kwasowe; estry; halogenki kwasowe; amidy; nitryle; aldehydy; ketony; alkohole; fenole; tiole; aminy; iminy

ALKOHOLE

Nazwy alkoholi: R-OH i fenoli Ar-OH nazwa zw. macierzystego +Ol, diol, triol, np. metan-ol, etano-diol

-Jeśli w zw. wyst. gr. główna mająca pierwszeństwo przy wyborze gr. charakterystycznej grupy hydroksylowej mają przedrostek hydroksy- , np. kwas 2-hydroksypentanowy

-Alternatywnie nazwy alkoholi można utworzyć z nazwy grupy R- , z mazwy macierzystej w formie przymiotnikowej i słowa alkohol np. alkohol metylowy, alkohol etylowy, alkohol butylowy

Alkohole jednowodorotlenowe (monohydroksylowe):

R-O-H R- gr alkilowa, OH- gr hydroksylowa

Wzór ogólny: C_nH_2n+1OH

Metanol :H₃C-OH etanol: H₃C-H₂C-OH

Izomery: 1-propanol 2- propanol

CH₃-CH₂-CH₂ H₃C-CH-CH₃

OH OH

Przykłady:

-Alkohole jednowodorotlenowe:

CH₃-OH -metanol (alk.metylowy)

CH₃-CH₂-OH -1propanol (propan-1-ol)

Cykloheks-2-en-1-ol (cykloheks-2-enol)

3-nitrobutan-2-ol benzenol-1,2,4-triol

CH₂ - CH - CH₃

OH CH₃

Cyklopentanol 2-metylo-1-propanol

Fenylometanol alk. Salicylowy

-alkohole wyższe

CH₂ - CH₂ CH₂ - CH - CH₂

OH OH OH OH OH

Glikol etylowy (glikol) glicerol (gliceryna)

Fenol krezol naftal

Hydrochinon kwas pikrynowy

Tiole- analogi siarkowe R-SH nazywa się dodając przyrostki -riol, -ditiol, itd. Do nazwy macierzystej wodorki:

H₃C-SH

Metanodiol benzenotiol

CH₃-CH-CH₂-CH₂-SH

SH butano-1,3-ditiol

Etanol:

-bezbarwna ciecz o charakterystycznym zapachu, rozpuszczalna w wodzi I benzynie

-ma anormalnie wysoką temp. wrzenia i topnienia w stosunku do swojej masy cząsteczkowej Wiązania międzycząsteczkowe- asocjacja (oddziaływanie odmiennie naładowanych końców dipoli) i wiązań wodorowych

-nie przewodzi prądu elektrycznego

-odczyn obojętny

Wiązania wodorowe:

Właściwości fizyczne:

1. stan skupienia C1-C10 ciecze, >C10 c. stałe

2. rozpuszczalność w wodzie:

C1-C3 mieszają się z wodą w każdym stosunku

C4-C5 dobrze rozp. w wodzie

>C10 nie rozpuszczają się w wodzie

3. są stosowane jako rozpuszczalniki organiczne

4. ich gęstość ~ ~ 0,8 g/cm³

Reaktywność chemiczna alkoholi

Łatwość rozerwania wiązanie tlen- wodór (maleje od alkoholi I-rzędowych do III-rzędowych)

C_nH_2n+1 - O - H

Tworzenie alkoholanów w reakcji z aktywnymi metalami( litowcami lub berylowcami):

H₃C-H₂C-O-H +Na→H₃C-H₂C-O-Na +1/2H₂

Etanol etanolan sodu

Powstała sól ulega w wodzie hydrolizie zasadowej

H₃C-H₂C-O^-Na⁺+H₂O→H₃C-H₂C-O-H+Na⁺ +OH^-

Podstawienie gr.hydroksylowej atomem fluorowca w reakcji z kw. fluorowcowodorowymi

H₃C-OH + HBr → H₃C - Br +H₂O

Methanol bromometanol

Reak. elminacji wody prowadząca do alkenów

Reakcja utleniania alkoholi I-rzędowych do aldehydów i II-rzędowych do ketonów

H₃C-H₂C-CH₂ +CuO→H₃C-H₂C-C +Cu+H₂O

OH ↓

1-propanol utleniacz

(alk. I-rzędowy)

H₃C-HC-CH₃ +CuO→H₃C-C-CH₃ +Cu+H₂O

OH ↓ O

2-propanol utleniacz propanon(keton)

(alk II-rzędowy)

Reakcja estryfikacji z kwasami karboksylowymi i organicznymi

OTRZYMYWANIE ALKOHOLI:
- hydroliza fluorowcopochodnych alkilowych

CH₃-Cl + NaOH→CH₃-OH +NaCl

Chlorometan metanol

-addycja wody do alkenów

H₃C-CH=CH₂ +H₂O→H₃C - CH - CH₂

OH H

Propen 2-propanol

- hydroliza estrów

H-C +H₂O ↔ H₃C - OH + H-C

Mrówczan metylu metanol kw.mrówkowy

-redukcja aldehydów do alkoholi I-rzędowych

H₃C- C +H₂ → H₃C - CH₂

OH

Etanal etanol

-rakcja ketonów do alkoholi II-rzędowych

O OH

H₃C CH₃ +H₂→ H₃C -CH - CH₃

Propanon 2-propanol

Otrzymywanie na skalę przemysłową:

Etanol:

1.fermentacja alkoholowa cukru- glukozy pod wpływem enzymów wytwarzanych przez drożdże

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + CO₂↑

Glukoza etanol

2. syntetycznie przez uwodnienie etylenu

H₂C = CH₂ +H₂O → H₃C - CH₂

Etylen etanol OH

Metanol:

1.dawniej- sucha destylacja drewna czyli rozkład termiczny drewna - spirytus drzewny

2. obecnie- z gazu syntezowego

CO + 2H₂ → CH₃OH

Gaz syntezowy metanol

Wyższe alkohole:

-wyższe alkohole otrzymywane są z aminokwasów zawartych w ziemniakach oraz równolegle do etanolu podczas fermentacji alkoholowej

-dawka śmiertelna : etanol 5-10 g/kg masy ciała

Metanol : 30-200 ml

-metanol -ślepota po spożyciu 4-15 ml

Występowanie i znaczenie:

*Glikol H₂C-OH

H₂C-OH

-stosowany do wyrobu derergentów, kosmetyków w mieszankach chłodzących (borygo)

-toksyczny (dawka śmiertelna 100ml), powoduje kwasicę metaboliczną, śpiączkę

*gliceryna H₂C-OH

HC-OH

H₂C-OH

- stosowana do wyrobu farb, leków, kosmetyków (dawka śmiertelna 50ml)

*rybitol CH₂ -CH - CH - CH - CH₂

OH OH OH OH OH

-powstaje przez redukcję rybozy, jest składnikiem wit. B2-ryboflawiny

Właściwości fizyczne:

-bezbarwne, bezwonne ciecze o dużej lepkości

-higroskopijne (pochłania wilgoć)

- mają wysokie temp. wrzenia i topnienia ( ze względu na obecność wiązań wodorowych w fazie ciekłej)

-dobrze rozp. w wodzie

- glikol etylenowy jest silnie trujący

Właściwości chemiczne:

-podobnie jak alkohole jednowodorotlenowe wykazują charakter kwasowy

-reagują z Na- powstają alkoholany

-reakcja zachodzi stopniowo w zależności od ilości grup OH

Otrzymywanie glikolu

H₂C=CH₂ +Cl₂ → H₂C - CH₂

Etylen OH OH

1,2-dichloroetylen

H₂C - CH₂ +2NaOH →H₂C - CH₂ +2NaCl

Cl Cl OH OH

H₂C=CH₂ +1/2O₂→ H₂C - CH₂

O tlenek etylenu

H₂C - CH₂ + H₂O → H₂C - CH₂

O OH OH

Tlenek etylenu 1,2 etanodiol

Otrzymywanie gliceryny:

H₂C = CH-CH₃ +Cl₂ → H₂C=CH-CH₂ +HCl

Propylen Cl

1-chloropropen

H₂C =CH- CH₂ +OH^- →H₂C=CH - CH₂ +Cl^-

Cl OH

1propen-3-ol

H₂C=CH - CH₂ +H₂O → H₂C - CH - CH₂

OH OH OH OH

Gliceryna

nitroliceryna- ester, produkt reakcji gliceryny z kwasem azotowym

CH₂-OH CH₂- O - NO₂

CH-OH +3HNO₃→CH - O - NO₂ + 3H₂O

CH₂ - OH CH₂ -O- NO₂

Gliceryna nitrogliceryna

-chlesterol należy do zoosteroli

-inne alkohole: prowitamina D, Witamina A

FENOLE

Aryl - OH

-grupa funkcyjna zawiązana bezpośrednio z węglem pierścienia aromatycznego

- alkohole aromatyczne- atom H w rodniku alkilowym dowolnego alkoholu alifatycznego zastępujemy rodnikiem arylowym

- fenole- hydroksybenzeny

Fenol- monohydroksybenzen (1-hydroksybenzen)

-Krezole

o-krezol

2-metylohydroksybenzen

m- krezole p-krezole

3-metylohydroksybenzen 4-metylohydro….

Fenole- silniejsze właściwości kwasowe niż alkohole

-dysocjacja

-rakcje z zasadami - fenolany

-reakcja substytucji elektofilowej

- nitrowanie

Fenole- gurpa OH- donor eletronów

Aktywizacja pierścienia aromatycznego- substytucja elektofilowa- podstawniki w położenie orto- i para-

→chlorofenole

o-chlorofenol ; p-chlorogenol ; 2,4-dichlorofenol

pentachlorofenol-stosowany do walki z motylicą bydła, przy odzyskach bawełny -w Azji ( w Europie nie jest stosowany)

Występowanie i znaczenie:

-fenol (monohydroksybenzen) - w moczu ssaków, produkt rozkładu białek, występują w organizmach roślinnych

- fenol i krezole- właść. Bakteriobójcze,

krezole-grzybobójcze

-kwas karbolowy - roztwór wodny fenolu

Lizol- mieszanina krezolu i wodnego r-ru mydła

- chlorofenole- półprodukty, do wytwarzania preparatów grzybobójczych i chwastobójczych

- fenole występują w ściekach przemysłowych

Gazownie, koksownie, rafinerie ropy, destylarnie drewna, leki etc.

Przenikają do wód powierzchniowych

-dezynfekcja chlorem wód powierzchniowych - chlorogenole- nieprzyjemny zapach, woda niezdatna do picia już przy 10μg/l

NAFTOLE

Produkcja barwników azowych

α- naftol β- naftol

1-hydroksynaftalen 2-hydroksynaftalen

ZWIĄZKI KARBORYLOWE

-Otrzymujemy z alkoholi jednowodorotlenowych

R-C=O -C=O

H aldehyd H gr. aldehydowa

-otrzymujemy z alkoholi wielowodorotlenowych

R - C - R - C -

O keton O gr. ketonylowa

Nazwy aldehydów:

R - CHO, tworzy się dodając do nazwy zw. macierzystego (R-H) przyrostek -al., diol, triol itd.

Metan - al., etan - al.

Albo: od nazwy kwasu:

kw. mrówkowy-aldehyd mrówkowy

kw octowy- aldehyd octowy

HCHO- metanal,aldehyd mrówkowy, formaldehyd

CH₃CHO-etanal,aldehyd octowy, etanoaldehyd

CH₃CH₂CH₂CHO -butanal, aldehyd butylowy, butanoaldehyd

Właściwości aldehydów:

-Metanal- brak ronika alifatycznego , gaz

-etanal i wyższe - ciecze

-powyżej 15 at C- c. stałe

Nazewnictwo ketonów:

-ketony proste:

CH₃-CO-CH₃ keton dimetylowy, propanon, aceton

CH₃-CH₂-CO-CH₂-CH₃ keton dietylowy,

penton-3-on

Otrzymywanie aldehydów i ketonów:

H₃C-H₂C-CH₂ +CuO →H₃C-H₂C-C +Cu+H₂O

1-propanol utleniacz propanal

(Alk. I-rzędowy) (aldehyd)

H₃C - HC - CH₃ + CuO →H₃C-C-CH₃ +Cu + H₂O

OH O

2-propanol utlen. Propanon

Alk. II-rzędowy (keton)

Reakcje gr. karbonylowej:

-reakcja do odpowiednich alkoholi( I lubII rzędowych)

-rakcja przyłączania nukleofilowego NH₃, HCN, H₂O, alkoholi

-reakcje przyłączania pochodnych amoniaku (amin)

-reakcje polimeryzacji i kondensacji

Utlenianie aldehydów

R- C=O → R - C

H OH

Utlenianie ketonów:

CH₃- CH₂-CO-CH₂-CH₃→CH₃-CH₂-COOH + +CH₃-COOH

-mieszanina kwasów- propinowy I octowy

Polimeryzacja aldehydów:

nR -CHO→ - CH - O - CH - O - CH - O - CH -

R R R R

-polimer liniowy

3R -CHO→

-polimer cykliczny-trimer

Polikondensacja keronów:

CH₃ CH₃ CH₃ CH₃

C = O+H₃C-C-CH₃ +C = O→C =C-C-C=C+2H₂O

CH₃ CH₃ CH₃ CH₃

Ketony nie ulegają reakcji polimeryzacji tylko polikondensacji z wydzieleniem wody.

Występowanie i znaczenie:

-aldehydy alifatyczne- sporadycznie wyst. w organizmach roślinnych

-aldehydy nienasycone- terpenowe- składniki olejków eterycznych

-metanal-aldehyd mrówkowy, 40% r-ów wodnych- formalina, powoduje koagulację białka - preparty biologiczne

-ketony : aceton-ropuszczalnik

KWASY

Podział kwasów:

1. alifatyczne : jedno- i wielokarboksylowe, nasycone i nienasycone

2. aromatyczne: jedno- i wielokarboksylowe

3. z dodatkowymi grupami funkcyjnymi: aminokwasy i hydrokwasy

Nazewnictwo ketonów:

-kwasy monokarboksylowe

Kwas (wodór) -owy, kw. metynowy, kw. etynowy

Numeracja łańcucha- od grupy karboksylowej

-HCOOH-kwas mrówkowy-kw.metanowy

-CH₃COOH-kw. octowy, kw. etynowy

CH₃CH₂COOH -kw.propianowy, kw. propanowy

Właściwości Fizyczne:

1. stan skupienia C1-C11-ciecze, >C12- c. stałe

2.Rozpuszczalność w wodzie C1-C4-dobrze rozp w wodzie. Rozpuszczalność maleje ze wzrostem długości niepolarnego łańcucha

3. Niższe- ostry zapach i kwaśny smak. Bardziej lotne -butanowy, pentanowi- przykry zapach zjełczałych tłuszczów. Zapach zanika ze wzrostem masy cząsteczkowej

Otrzymywanie Kwasów

1.utlenianie aldehydów

R-C=O → R-C

H

2.utlenianie ketonów

CH₃ - CH₂-CO-CH₂-CH₃ →CH₃-CH₂

3.mieszanina kwasów -propianowy i octowy

Właściwości chemiczne kwasów:

- reakcje kwasów monokarboksylowych

-gr.karboksylowa= gr.hydroksylowa+karbonylowa

R-C -C

Kw, karboksylowe gr. karboksylowa

-gr. hydroksylowa -OH tendencje do odszczepiania H⁺ powstaje jon karbonylowy-COO^-

-gr.karbonylowa -C=O brak normalnej reaktywności

Dysocjacja kwasów karboksylowych

R-COOH ↔ R-COO^- +H⁺

R-COOH + H₂O ↔ R-COO^- +H₃O⁺

Reakcje z wodorotlenkami metali I grupy:

R-COOH ↔ R-COO^- +H⁺

R-COOH + NaOH ↔ R-COONa +H₂O

H-C +HONa → H-C +H₂O

Reakcje grupy karbonylowej:

Reakcja estryfikacji

R-CO-OH + H-O-R₁ → R-CO-O-R₁ +H₂O

Kwas alkohol ester

Reakcja powstawania grupy hydroksylowej

3R-CO-OH +PCl₃ → 3 R - CO - Cl +H₃PO₄

Kwas chlorek chlorek kwasowy

Fosforanu

R-CO-OH +NH₃ → R - CO - ONH₄

Kwas sól amonowa

R-CO-ONH₄ → R - CO - NH₂ + H₂O

Kwas sól amonowa

R-CO-ONH₄ → R-CO-NH₂ +H₂O

Amid kwasu

Kwas metanowy (mrówkowy)- wyjątek, pozostałe odporne na utlenianie, kwas monokarboksylowe- odporne na redukcję-tylko redukcje elektrolityczne

-kw. mrówkowy: H-CO-OH^- właściw. Redukujące

HCOOH +1/2O₂→H₂CO₃→CO₂+H₂O

-kw. etanowy(octowy)

Ciecz-ostry zapch, bardzo dobrze rozp w wodzie

Otrzymywanie: w procesie fermentacji rozcieńczonych roztworów etanolu:

CH₃-CH₂-OH + O₂→CH₃-COOH + H₂O

Tlen z powietrza + bakterie i grzyby

Kw. butanowy- masłowy- jełczenie masła

Wyższe kw. tłuszczowe- składniki

Kwasy nienasycone:

-mocniejsze od nasyconych tym mocniejsze im wiązanie podwójne bliżej gr. karboksylowej

CH₂=CH-COOH kwas propenowi (akrylowy)

-tak jak związki o wiązaniach podwójnych- polimeryzuje . Polimeryzacja kwasu akrylowego:

-zastosowanie polimeru- pokosty, kleje do szkła warstwowego

Kwas metakrylowy- H₂C=C - COOH

CH₃

ester:H₂C=C-COOCH₃ metakrylon metylu

CH₃

ALIFATYCZNE kwasy dikarboksylowe

-HOOC-(CH₂)_n-COOH krystaliczne ciała stałe lepsza dysocjacja niż monokwasy

-HOOC-COOH - kwas szczawiowy- kwas etanodiowy, propanodiowy, butanodiowy, pentanodiowy

- HOOC-COOH szczawiowy- etanowy, posiada właściwości redukujące (inne kwasy dikarboksylewe- nie)

HOOC-COOH +1/2O₂→2CO₂ +H₂O

AROMATYCZNE kwasy karboksylowe

-grupa karboksylowa- związana z węglem pierścienia aromatycznego

-substancje stałe, dość dobrze rozp w wodzie

-w roztworach zasad tworzą sole

-tworzą estry z alkoholami- wobec jenów wodoru jako katalizatora

Wyższy stopień dysocjacji niż alifatyczne

Kw.salicylowy kw.acetylosalicylowy

(o-hydroksybenzoesowy) (aspiryna)

-kwasy dikarboksylowe-flatowe

Kw.fatowy izoflatowy tereflatowy

Benzeno-1,2- benzeno1,3- benzeno1,4-

-dikarboksylowy -dikarboksylowy -dikarboks...

-reakcja kopolimeryzacji

Kwas teraftalowy i glikol etylenowy

Poliester politereftalen etylu PET

Występowanie i znaczenie:

Substancje naturalne; częściej estry i amidy; bardziej rozpowszechnione w parzystej liczbie C

Zastosowanie:

- mrówkowy- syntezy organiczne, konserwacja

-octowy- przemysł spożywcze; synteza (np. produkcja leków- aspiryny); tworzywa sztuczne-octan celulozy

-szczawiowy- odbarwianie, farbiarstwo

-benzoesowy i salicylowy- konserwanty żywności, produkcja leków

ESTRY

R-O-R

R-OH H-OH

-wzór sumaryczny -C_nH_2n+2O

-izomeryczny z alkoholami

C₂H₅OH CH₃OCH₃ C₂H₅O

E.proste →R₁-O-R₁ (CH₃OCH₃)-ester olimetylowy

e. mieszane →R₁-O-R₂

CH₃-O-C₂H₅ - ester metylowo-etylowy

CH₃

CH₃ -CH₂- O- C - CH₃ ester etyleno -i-butylowy

CH₃ 2-etoksy-2-dimetylobutan

-ester difenylowy

-1,2-diksan (produkt polimeryzacji tlenku etylenu)

-tetrahydrofuran

Właściwości fizyczne:

Lotne; trudno rozp w wodzie, dobrze rozp w rozpuszczalnikach; przyjemny „eteryczny” zapach; same są dobrymi rozpuszczalnikami

Właściwości chemiczne:

Bierne chemicznie, stąd zastosowanie jako rozpuszczalniki

Zastosowanie:

-działanie narkotyczne

-eter dietylowy :łatwo palny, narkoza chirurgiczna, rozpuszczanie żywic

-stery aromatyczno-alifatyczne: olejki eteryczne

ORGANICZE ZWIĄZKI AZOTU

Grupy funkcyjne zawierające azot:

- NH₂, grupa aminowa R-NH₂ aminy

R-CH₂- N

-NO₂, grupa nitrowa , R-NO₂ nitro alkany

Nitro związki aromatyczne R-CH₂N

-R-CN nitryle(cyjanki), R-NC izocyjanki

R-C N R-N C

Związki azotowe Ar-N=N-Ar

Pochodne azotowe:

Związki nitrowe, zw. aminy, zw. azowe, nitryle, inne-aminokwasy, amidy kwasowe, estry kwasów azotowych

Estry kwasów azotowych:

H₂C-CH₂ + H-C →H-C +H₂O

OH kw.

Etanolan mrówkowy mrówczan etylu

H₃C-CH₂ + H-O-N →H₃C-H₂C-O-N +H₂O

OH Kw

Etanol azotowy(V) azotan (V)etylu

Nitroalkany R-NO₂

R-CH₂-NO₂ I- rzędowe

CH₃-CH₂-NO₂ Nitroetan

III rzędowe 2-metylonitropropen

CH₃

CH₃ C NO₂

CH₃

Nitroalkany- właściwości:

- nitroalkany I i II rzędowe-reagują jak kwasy

R-CH₂-NO₂ +NaOH →[R-CH₂-NO₂]^- Na⁺ +H₂O

Sole rozp. w wodzie

Są „preudokwasemi” - proton od At. C

- III rzędowe -nie reagują - brak H przy At C

Hydroliza nitroalkanów:

-I rzędowe

R-CH₂-NO₂ →R-COOH + NH₂OH

Kwas +hydroksyloamina

-II rzędowe R

2R-CH-NO₂→ 2R-C=O + N₂O

Keton+tlenek azotu (I)

Nitrozwiązki aromatyczne:

-większe znaczenie niż alifatyczne

-otrzymywanie: nietowanie związków aromatycznych mieszaniną HNO₃ i H₂SO₄

O O

HO-N=O +2H₂SO₄→N=O +H₃O⁺ +2HSO₄^-

Otrzymywanie:

Jon nitroninowy jon karbonowy

Nitrowanie nitrozwiązków:

Nitrobenzen; 1,3- 1,3,5-

-dinitrobenzen -trinitrobenzen

Nitrozwiązki aromatyczne:

Ciecze lub ciała stałe; bezbarwne lub lekko żółte; nierozpuszczalne w wodzie, rozp. w rozpuszczalnikach organicznych; zapach gorzkich migdałów

Można nitrować WWA

Natralen 1-nitronaftalen

Trotyl- najważniejsza pochodna nitrowo toluenu

2,4,6-trinitrotoluen

Redukcja grupy nitrowej- aminy

Nitrobenzen → anilina

nitrobenzen→azobenzen

Aminy-pochodne amoniaku:

NH₃

Pierwszorzędowe: R-CH₂-N

Drugorzędowe: R-NH-R'

Trzeciorzędowe R-N

Przykłady:

IV rzędowe soli i zasady amoniowe

X= -OH lub reszta kwasowa

Związki trwałe

C₂H₅-NH₂ etyloamina

CH₃-NH-CH₃ dimetyloamina

CH₃-N-C₃H₇ dimetylopropyloamina

CH₃

CH₃-CH-CH₂-CH₃ butano-2-amina

NH₂ (2izomery optyczne-asymetryczny atom C)

Aminy- izomeria łańcuchowa

CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-NH₂ - Butano-1-amina

CH₃-CH-CH₂-NH₂ 2-metylopropeno-1-amina

CH₃

Aminy-otrzymywanie:

Alkilowanie amoniaku- mieszanina amin

RX +NH₃ →RNH₃⁺X^-

RNH₃⁺X^- +NaOH→R-NH₂ + NaX + H₂O

Nadmiar amoniaku- amina I rzędowa

Nadmiar halogenopochodnej - amina III rzędowa

Właściwości:

-do 2 at C- gazy - bardzo dobrze rozp w wodzie, zapch podobny do amoniaku

- 3-11 at C- ciecze- nieprzyjemny zapach ryb

- >12 at C- ciała stałe

- dłuższy łańcuch→maleje rozp w wodzie

-alifatyczne- łatwo palne

Aminy - właściwości:

I rzędowe:

-temp. wrzenia niższa niż alkoholi, ale wyższa niż węglowodorów (podobna masa)

-wiązania wodorowe N-H…N

Słabsze od wiązanie O-H…O w alkoholach

-zasadowość amin

R-NH₂ + H₂O→RNH₃⁺ + OH^-

Alifaryczne →silniejsze zasady niż amoniak

-najsilniejsze II rzędowe, najsłabsze IIIrzędowe

R-NH₂+HCl→R-NH₃⁺+Cl^- sole amioniowe

-aminy alifatyczne- b. aktywne chemicznie

I-rzędowe

R-NH₂ + HNO₂ → R-OH + N₂ + H₂O

II rzędowe

R-NH-R + HNO₂ →R-N-N=O + H⁺

R N-nitrozoamina

III rzędowe

R-N +HNO₂→R-NH ^• NO₂

Azotan trialkoloamoniowy

Amidy kwasów karboksylowych

-reakcje podstawienia grupy hydroksylowej

R-CO-OH + NH₃→R-CO-ONH₄

Kwas sól amonowa

R-CO-ONH₄ → R-CO-NH₂ + H₂O

^{Amid kwasu}

CH₃=C +NH₃→CH₃-C →CH₃-C + H₂O

^{Kwas octowy octan amonu acetomid}

-aminy aromatyczne

Amilina difenyloamina trifenyloamina

1-naftyloamina 2-naftyloamina

α-naftyloamina β- naftyloamina

aminy aromatyczne są słabymi zasadami w porównaniu do alifatycznych. Otrzymywane przez redukcję zw. nitrowych

Anilina reaguje z wieloma zw. tworząc pochodne

C₆H₅NH₂ + HCl →[C₆H₅-NH₃]⁺ Cl^-

^{Chlorek anilinowy}

C₆H₅-NH₂+HOH→[C₆H₅-NH₃]⁺OH^- jon anilinowy

Redukcja grupy nitrowej:

Nitrobenzen → azotobenzen

Związki azotowe- barwniki

Żółcień do barwienia margaryny i masła→ rakotwórcze

NITRYLE

R-CH₂-C≡N

R-C N R-N≡C

Nitryle -cyjanki izocyjanki, nie wyst. W

Ważna grupa przyrodzie, brak znaczenia

Reakcje otrzymywania:

Halogenki + cyjanki

2R-Cl + NaCN →R-CN +R-N≡C + 2NaCl

Odwadnianie amidów

R-CO-NH₂→C-CN + H₂O

Z nitryli możemy powrotem uzyskać

R-CH→R-CH-NH₂→R-COOH + NH₃

R-CH→R-CH₂-NH₂

Wyższy nitryl- acetonityl

Występowanie i zastosowanie:

CH₂=CH-NH₂ - produkcja włókien syntetycznych, kauczuk syntetyczny

Nitro- związki- rzadko, w grzybach

Aminy- powszechnie w org. roślinnych i zwierzęcych ( w tym np. morfina)

Aromatyczne- toksyczne, rakotwórcze

W przemyśle- wiele syntez

Pochodne Kw. Karboksylowych

R- C -C

Kw. karboksylowe grupa karboksylowa

Szereg pierwszeństwa grup funkcyjnych:

Kwasy karboksylowe, bezwodniki kwasowe, estry, homologi kwasowe

Pochodne kw. karboksylowych:

Tłuszcze, chlorowcokwasy, aminokwasy, hydrokwasy

Halogenki acylowe:

- reakcje z wodorotlenkami metali I grupy

R-COX X= F, Cl, B, I

Praktyczne znaczenie- chlorki

Reakcje podstawienia gr. hydroksylowej

3R-CO-OH + PCl₃→3R-CO-Cl + H₃PO₄

Kwas chlorek kwasowy

O O

CH₃-C-OH CH₃-C-Cl

Kw. etanowy=octowy chlorek etanoilu=acetylu

Estry:

R-C-O-R -C-O - grupa estrowa

O O

- otrzymywanie estrów- reakcje gr. karboksylowej, reakcja estryfikacji

R-CO-OH +H-O-R₁ ↔R-CO-OR₁ + H₂O

Kwas alkohol ester

- właściwości estrów:

Hydroliza w środowisku kwaśnym (odwracalna)

R-CO-O-R₁ + H₂O ↔R-CO-OH + R₁-OH

Hydroliza w środ. zasadowym (nieodwracalna)

R-CO-O-R₁ +KOH→R-CO-OK. + R₁-OH

Tłuszcze:

Estery kwasów tłuszczowych i gliceryny

H₂C - O- CO - R

H-C - O - CO - R'

H₂C - O - CO - R''

Kwasy wyodrębnione z tłuszczów naturalnych

-nasycone : masłowy -C-4 CH₃(CH₂)₂COOH

Laurynowy C-12 CH₃(CH₂)₁₀COOH

Palmitynowy C-16 CH₃(CH₂)₁₄COOH

Sterynowy C-18 CH₃(CH₂)₁₆COOH

Arachidowy C-20

-nienasycone: oleinowy C-19,

oleostearynowy C-18

-tłuszcze stałe- temp topnienia >298 - 303K

- oleje ciekłe- ciekłe w temp pokojowej

Stałe- głownie kwasy nasycone

Oleje- głownie kwasy nienasycone

- zwierzęce: stałe - łój, płynne - tran

-Roślinne: stałe- palmowy i koksowy, płynne : olej rzepakowy, rycynowy

Tł. Nienasycone + H₂= nasycone

Uwodornienie wobec kat. Ni-produkcja margaryny

Mydła

Sole sodowe i potasowe wyższych kw. tłuszczonych C-16, C-18

Np. palmitynowego C-16 : CH₃(CH₂)₁₄COONa

Sterynowego C-18: CH₃(CH₂)₁₆COOK

Pochodne kwasów:

Z podstawionymi rodnikami alkilowymi:

Chlorowcokwasy, aminokwasy, hydrokwasy

CH₃-CH₂-CH₂-COOH

Chlorowcokwasy

CH₃-COOH→ CH₂ - COOH →Cl₂-CH-

Cl

-COOH→Cl₃ -C-COOH

Chlorowcowanie bezpośrednie

Kwas octowy→kwas chlorooctowy→

CH₃-CH₂-COOH→CH₃-CH-COOH→CH₂-CH₂-

Cl Cl

-COOH

Kw. Propenowy (propianowy)

→kw α -chlorowpopionowy (45%)

→ kw. β- chloropropionowy ( 55%)

Hydroksykwasy

Kwas mlekowy- kwas α-hydroksypropanowy

CH₃-CH-COOH

OH

Otrzymywany z degradacji laktozy (dwucukru)

Powszczechne w przyrodzie- szczególnie

Hydroksykwasy wielokarboksywowe, jabłkowy, winowy, cytrynowy

Aminokwasy R-CH-COOH

NH₂

Aminokwasy monokarboksylowe i monoaminowe

Aminokwasy dikarboksylowe

H

Kw. amonooctowe N-CH₂-C

H

Kompleksony organiczne:

-Duża grupa związków chelatowych

- kwasy amonopolioctowe

- wiele grup aminowych w cząsteczce

NH₃ CH₃COOH

Kompleksy Chylatowe

EDTA- kwas etylenodiaminotetraoctowy (wersetowy)

HOOC-CH₂ CH₂-COOH

HOOC-CH₂ CH₂-COOH

Wiązania mieszane

Kwasy amonoorganiczne,

np. amonooctowy (NH₂CH₂COO)₂Cu

Peptydy:

-sekwencja aminokwasów

-łańcuch peptydowy

-otrzymywanie- hydroliza białek, synteza z aminokwasów

-strukturalne pośredniki między aminokwasami a białkami

przykł: insulina(hormon), penicylina(antybiotyk)

Organiczne związki siarki i fosforu

S- tlenowce P- azotowce

Grupy funkcyjne zawierające siarkę:

S- zasępuje tlen

Tiole- R-SH alkohole

-SH- gr. tiulowa lub sulfanilowa

Sylfidy R-S-R etery

Sulfozwiązki:

O O

R-S-OH R-O-S-OH R-C-S-R

O O O

Gr. sulfinowa sulfoestrowa tioestrowa

TIOLE: analogi sirkowe R-SH nazywa się dodając przyrostki -tiol, - ditiol itd. Do nazwy macierzystej wodorku

H₃C-SH - metanotiol - gaz ,

etanotiol i propanotiol - ciecze, nieprzyjemny zapach

CH₃-CH-CH₂-CH₂-SH

SH

Butano-1,3-ditiol benzenotiol

Brak wiązań wodorowych →niższe temp wrzenia niż alkohole

Otrzymywanie tioli:

-podstawienie nukleofilowe

R-X + NaSH → R-SH + NaX

- pary alkoholu + siarkowodór

CH₃-OH + H₂S →CH₃-SH + H₂O

Właściwości tioli:
silniejsze właściwości kwasowe niż alkohole

(H₂S - silniejszy kwas niż woda)

CH₃-CH₂-SH + NaOH→CH₃-CH₂-SNa+H₂O

Etanotiolansodu

-utlenianie:

R-SH + H₂O₂→R-S-S-R + 2H₂O

Disulfan

R-SH + [O] →R-SO₂H + [O] →R-SO₃H

Kw. sulfinowy kw. sulfonowy

Benzenotiole

Ar-SH+[O]→Ar-SO₂OH - kw. benzenosulfonowy

SULFIDY R-S-R

analogi estrów- proste i mieszane, bezbarwne ciecze, nierozpuszczalne w wodzie, łatwo się utleniają zastosowanie w syntezach organicznych

Cl-CH₂-CH₂-S-CH₂-CH₂-Cl -iperyt, gaz musztardowy

- kwasy sulfonowe:

O

R-S-OH → grupa sulfonowa

O

CH₃-CH₂-SO₃H →kwas etanosulfonowy

-kwasy alkilosulfonowe:

Lotne, palne; tworzą wiązania wodorowe; dobrze ropuszczlne w wodzie; silny charakter kwasowy

R-SO₂OH + PCl₃ → R-SO₃Cl + PCl₃ + HClO

Kw. Chlorek alkolosulfinylu

+NH₃→R-SO₂-NH₂ +HCl

sulfoamid

+R'-OH→R-SO₂-O-R' +HCl

ester

Alkolosulfonowy (aktywny chemicznie)

-sole kwasów sulfonowych o długich łańcuchach- środki powierzchniowoczynne- detergenty

Kwasy Arylosulfonowe:

Pochone benzenu, WWA

+NH₃→Ar-SO₂-NH₂ +HCl

Sulfoamid

+R'-OH→Ar-SO₂-O-R' + HCl

Ester

Ar-SO₂OH + PCl₃→Ar-SO₂Cl +PCl₃ +HClO

Kw. Sulfanilowy p-aminobenzenosulfonamid

-znaczenie- sulfanamid, bakteriobójcze I pochodne sulfanilamidu- madroxin, sulfaguanidyna

Sulfozwiązki

Imid o-sulfobenzeosowy

Sacharyna-sól sodowa amidu

o- sulfobenzoesowego

Grupy funkcyjne zawierające fosfor:

-etry kwasów fosforowych -P-O-C-

- związki typu -C-P-

-zw. macierzysste

FOSFINY

- PH₃ Fosforowodór (fosfan)

Pochodne- fosfiny

-R-PH₂ fosfina I rzędowa npCH₃-PH₂ metylofostan

-( R)₂-PH fosfina IIrzędowa,np.

(C₂H₅)₂-PH dietylofosfan

-(R )₃-P Fosfina IIIRzędowa

-[(R₄)P]OH IV rzędowa zasada fosfonowa

- [( R0₄P]X IV rzędowa sól fosfoniowa

- [(CH₃)₄P]OH wodorotlenek tetrametylofosfoniowy

Właściwości fosfinów:

Zasadowe jak aminy; ciecze; silny zapach; np. trifenylofosfina- zapach hiacyntów

Podatne na utlenianie OH

2R-PH₂ +3O₂→2R-P=O kw.fosforowy

OH

OH

CH₃-P=O kwas metylofosfonowy

OH

-podatne na utlenianie: P(III) →P(V)

R OH

PH+ 3O₂ →R - P=O kw. fosfinowy

R OH

OH

C₂H₅ - P = O → kwas dietylofosfinowy

C₂H₅

- podatne da utlenianie P(III)-P(V)

R R

R - P +1/2O₂→R - P = O tlenek alkilofosfanu

R R

CH₃

CH₃ - P = O tlenek trimetylofosfanu

CH₃

Pochodne kwasu fostorowego

-estry H₃PO₄- środki owadobójcze

- pochodne kwasu fosforowego (V)

R-O O

R-O OH

Kwasu tiofosforowego

R-O S

R-O OH

-estry H₃PO₄- w wodach powierzchniowych

- fosforany cukrowe, fosfolipidy, fosfoamidy, fosfoproteidy

Organiczne związki pochodzenia antropogenicznego:

- związki chloroorganiczne: alifatyczne i aromatyczne

-substancje powierzchniowo czynne- sulfaktany

-polimery- tworzywa sztuczne

- jonity- żywice jonowymienne, syntetyczne membrany półprzepuszczalne

Źródła WWA (PAH):

Procesy niepełnego spalania; spalanie paliw kopalnych- węgla ropy; przetwarzanie węgla i ropy; emisje z silników samochodowych; dym papierosowy

---