Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Загалом алкани мають відносно низьку реакційну здатність. Їхні зв'язки і відносно стабільні та їх нелегко розірвати. Крім того, на відміну від більшості інших органічних сполук, алкани також не мають функціональних груп.
У цьому експерименті учні більш детально досліджують реакційну здатність алканів.
Додаткова інформація для вчителів (1/5)
Попередні знання
Учні повинні вже мати базові знання про алкани та їхню номенклатуру.
Учні мають знати основи роботи з хімічними речовинами та вміти працювати з бутановим пальником або пальником Бунзена.
Принцип
Через високу енергію взаємодії и - зв'язків їх важко атакувати. Крім того, низька полярність алканів не створює точок атаки, тому за нормальних умов з алканами реагують тільки радикали дуже високої енергії.
Додаткова інформація для вчителів (2/5)
Мета навчання
Учні мають з'ясувати, що алкани інертні, вони не реагують навіть із сильними кислотами або окиснювачами. Низька реакційна здатність алканів ґрунтується на високій енергії зв'язку і, крім того, на слабополярних зв'язках и .
Завдання
Дослідіть гептан і парафінову олію на реакційну здатність.
Додаткова інформація для вчителів (3/5)
Примітки щодо підготовки та виконання роботи
Підготовка:
Приготуйте свіжий содово-лужний розчин перманганату калію (додайте 10% розчин карбонату натрію до 5% розчину перманганату калію до світло-фіолетового кольору).
Зауваження щодо проведення експерименту:
Переконайтеся, що пробірки нагріті лише на дні і лише незначно, щоб гептан не міг спалахнути.
Додаткова інформація для вчителів (4/5)
Методичні рекомендації
Енергії зв'язку для та відносно високі для неполярних зв'язків (для порівняння : , тому їх складно атакувати. Крім того, через низьку полярність немає відповідної точки атаки ні для електрофілів, ні для нуклеофілів, тож тільки радикали дуже високої енергії реагують з алканами за нормальних умов.
Проба з перманганатом калію слугує для виявлення подвійних зв'язків (проба Байєра).
Додаткова інформація для вчителів (5/5)
Утилізація
Помістіть вміст пробірок у ємність для збору горючих органічних речовин.
Інструкції з техніки безпеки
Для цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Правила роботи з небезпечними речовинами наведено у відповідних паспортах безпеки!
Увага небезпека! Ризики, пов'язані з небезпекою
- Гептан є легкозаймистим. Під час заправки гасіть все відкрите полум'я, закривайте балон одразу після зняття і приберіть з робочого місця!
- Сірчана та азотна кислоти мають високу корозійну активність. Негайно змийте бризки, що потрапили на шкіру, великою кількістю води!
- Використовуйте захисні окуляри та рукавички!
Інформація для учнів
Мотивація
Будівельні блоки конструктора із пластику
Алкани є найпростішими органічними сполуками і тому часто використовуються як базові матеріали для подальшої переробки багатьох пластмас та інших органічних сполук. Їх реакційна здатність відіграє важливу роль, оскільки необхідно забезпечити максимально безпечну переробку цих речовин, а також зробити їх нешкідливими для споживача.
У цьому експерименті поведінка алканів під час подальшої переробки за допомогою реакцій розглядається більш детально.
Завдання
Чому алкани називають "насиченими" вуглеводнями?
Дослідіть гептан і парафінову олію на реакційну здатність.
Експериментальна установка
Обладнання
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість | |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Пробірка, 180x18 мм, лабораторне скло, 100 шт. | 37658-10 | 1 | |
| 2 | Щітка для пробірок із вовн. наконечником, d=20 мм | 38762-00 | 1 | |
| 3 | Штатив для пробірок, 12 отворів, d = 22 мм, дерево, 6 стержнів для зливу | MAU-20042200 | 1 | |
| 4 | Тримач для пробірок, до d=22 мм | 38823-00 | 1 | |
| 5 | Лабораторний маркер, водостійкий, чорний | 38711-00 | 1 | |
| 6 | Гумова пробка, d=22/17 мм, без отвору | 39255-00 | 6 | |
| 7 | Захисні окуляри, прозорі | 39316-00 | 1 | |
| 8 | Гумові рукавички, розмір 8 | 39323-00 | 1 | |
| 9 | Піпетка, з гумовим ковпачком | 64701-00 | 3 | |
| 10 | Калій марганцевокислий, 250 г | 30108-25 | 1 | |
| 11 | Рідкий універсальний індикатор, pH 1-13, 100 мл | 47014-02 | 1 | |
| 12 |
| 30154-70 | 1 | |
| 13 | Парафін, густий, 1000 мл | 30180-70 | 1 | |
| 14 | Азотна кислота, 65%, 500 мл | 30213-50 | 1 | |
| 15 | Кислота сірчана 95-97%, 500 мл | 30219-50 | 1 | |
| 16 | Вода дистильована | 31246-81 | 1 | |
| 17 | Бутановий пальник з картриджем, 220 г | 32180-00 | 1 | |
| 18 | n-Гептан, 1000 мл | 31366-70 | 1 |
Підготовка (1/2)
1. Пронумеруйте пробірки від 1 до 6, помістіть їх поруч одна з одною в штатив для пробірок (рис. 1).
Рисунок 1
Підготовка (2/2)
2.Додайте гептан у пробірки 1 - 3 (висота заповнення приблизно 1 см) (рис. 2).
3. Додайте таку саму кількість парафінової олії (рідкого парафіну) в пробірки 4 - 6 (рис. 3).
Рисунок 2
Рисунок 3
Виконання роботи (1/3)
1.Додайте краплю концентрованої сірчаної кислоти в пробірку 1 (рис. 4), краплю концентрованої азотної кислоти в пробірку 2, кілька крапель лужного розчину перманганату калію в пробірку 3 (рис. 5). Щоразу міняйте піпетку.
2.Дійте в тому ж порядку з пробірками 4-6.
Рисунок 4
Рисунок 5
Виконання роботи (2/3)
3.Додайте по краплі розчину індикатора в пробірки 1 і 2, а також 4 і 5 (рис. 6).
4. Закрийте всі пробірки пробками й обережно струсіть їх (рис. 7 і 8).
Рисунок 6
Рисунок 7
Рисунок 8
Виконання роботи (3/3)
Рисунок 9
5.Обережно нагрійте пробірки в полум'ї після видалення гумових пробок (рис. 9̣). Не допускається нагрівати рідини, що містяться в них, до температури кипіння.
Увага:Не тримайте пробірку, заповнену гептаном, отвором до полум'я пальника!
Утилізація
Помістіть вміст пробірок у ємність для збору горючих органічних речовин.
Протокол
Завдання 1
Запишіть свої спостереження.
Завдання 2
Перенесіть результати в таблицю.
№
1
2
3
4
5
6
Вміст
Гептан + сірчана кислота
Гептан + азотна кислота
Гептан + розчин перманганату калію
Парафін + сірчана кислота
Парафін + азотна кислота
Парафін + розчин перманганату калію
Результат перед нагріванням
Результат після нагрівання
Завдання 3
Питання
Завдання 4
Питання
Відсутність функціональних груп робить алкани більш активними, оскільки прості водневі зв'язки вкрай нестабільні.
Функціональні групи є більш складними та стабільними і, завдяки своїй специфічній будові та відсутності диполя, навряд чи можуть вступати в подальші реакції.
Завдання 5
Вставте слова в тексті! Насичені ____ зазвичай дуже стабільні. Оскільки всі ____ знаходяться в простих зв'язках, жодні інші сполуки або атоми не можуть бути додані до молекули через ____. Крім того, зв'язки між атомами вуглецю і водню набагато менш полярні, ніж багато функціональних ____, і тому менш здатні до реакцій.