Інформація для викладачів
Опис
Експериментальна установка
Слово "алканоли" походить з номенклатури IUPAC (Міжнародного союзу теоретичної та прикладної хімії). Загальна молекулярна формула - . В органічній хімії алканоли - це група речовин, похідних від алканів (насичених вуглеводнів).
Терміни "спирт" і "алканол" не є синонімами. Термін "спирт" стосується функціональності гідроксильної групи, тоді як термін "алканол" також визначає насичений характер алкільного радикалу.
У цьому експерименті учні досліджують, як змінюються властивості спиртів за наявності кількох гідроксильних груп.
Додаткова інформація для викладачів (1/5)
Попередні знання
Учні вже повинні мати базові знання про групу речовин алканів та їх номенклатуру.
Крім того, учні мають бути ознайомлені з основами безпечної роботи з хімічними речовинами.
Принцип
Багатоатомні спирти мають схожі властивості з одноатомними алканолами, але вони мають, серед іншого, вищу температуру кипіння і значно вищу в'язкість, що свідчить про міцніші міжмолекулярні зв'язки. Крім того, багатоатомні спирти можна відрізнити від одноатомних за утворенням мідних комплексів синього кольору.
Додаткова інформація для викладачів (2/5)
Мета навчання
Учні вчаться відрізняти багатоатомні спирти від одноатомних алканолів за їхніми властивостями.
Завдання
Дослідіть деякі властивості багатоатомних спиртів.
Додаткова інформація для викладачів (3/5)
Зауваження щодо підготовки
Приготуйте 1% розчин сульфату міді (0,2 г сульфату міді на 100 мл води) і розведений розчин гідроксиду натрію (10 г NaOH на 100 мл води). Наведені концентрації не обов'язково дотримуватися в точності.
Зауваження щодо проведення експерименту
Як тільки в пробірках 1 і 2 випаде осад синього гідроксиду міді, додавання розчину натрій гідроксиду слід припинити. У пробірках 3 і 4 додавання слід припинити, коли утвориться синій комплекс.
Додаткова інформація для викладачів (4/5)
Методичні рекомендації
Зверніть увагу на те, що температуру замерзання води можна знизити до -50 °C, додавши гліколь. За необхідності можна також обговорити "винний синдром", в якому додавання діетиленгліколю мало на меті імітувати "маслянистість" високоякісних вин, яка, по суті, ґрунтується на вмісті гліцерину.
Утилізація
Осадіть іони міді у формі сульфіду і помістіть їх у контейнер для збору важких металів або помістіть всі спиртові розчини в контейнер для збору кислот і лугів.
Додаткова інформація для викладачів (5/5)
Примітки щодо оцінки
Виміряний час роботи сильно залежить від кута нахилу та кількості речовини і тому представляє лише приблизні значення.
Полівалентні алканоли здатні утворювати розчинні комплекси з гідроксидом міді. Вони також можуть утворювати сполуки включення з іншими речовинами.
Найважливішою загальною властивістю алканолів є гідрофільність. Ця властивість зменшується зі збільшенням довжини алкільного радикалу і збільшується зі збільшенням кількості гідроксильних груп. Особливо коротколанцюгові алканоли часто використовуються як розчинники завдяки своїй амфіфільності.
У старших класах на основі спостережень можна зробити висновки про силу міжмолекулярних сил (зокрема, дипольних сил, водневих зв'язків). Існують не тільки одновалентні, але й двовалентні та тривалентні алканоли. На основі алкенів та алкінів також існують алкеноли та алкіноли.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів на уроках з природничих наук.
Правила роботи з небезпечними речовинами наведено у відповідних паспортах безпеки.
Небезпеки
- Спирти легкозаймисті. Загасіть все відкрите полум'я! Одягніть захисні окуляри!
- Гліколь шкідливий для здоров'я. Не контактувати зі шкірою та не ковтати!
Інформація для учнів
Мотивація
Кольори на шкірі
Хоча деякі представники знайомі нам у повсякденному житті у вигляді алкогольних напоїв або палива, вони використовуються в багатьох інших сферах, які не здаються нам такими очевидними на перший погляд.
У цьому експерименті ми розглянемо властивості групи алканолів. Це алкани, в яких хоча б один атом Гідрогену заміщений на гідроксильну групу (ОН-групу). Загальна молекулярна формула має вигляд .
Важливою властивістю алканолів є їх амфіфільність: гідроксильна група полярна, а алкільний радикал неполярний, тому їх часто використовують як розчинники. Наприклад, алканоли використовуються як розчинники для виробництва синтетичних фарб і забезпечують економне нанесення інших компонентів фарби на основу під час фарбування або лакування.
Завдання
1. Дослідіть деякі властивості багатоатомних спиртів.
Експериментальна установка
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 2 | Стрижень штатива, нержавіюча сталь, 18/8, l = 370 мм, d = 10 мм | 02059-00 | 1 |
| 3 | Подвійна муфта | 02043-00 | 1 |
| 4 | Секундомір, цифровий, 24 години, 1/ 100 с та 1 с | 24025-00 | 1 |
| 5 | Пробірка, 180x18 мм, лабораторне скло, 100 шт. | 37658-10 | 1 |
| 6 | Щітка для пробірок із вовн. наконечником, d=20 мм | 38762-00 | 1 |
| 7 | Штатив для пробірок, 12 отворів, d = 22 мм, дерево, 6 стержнів для зливу | MAU-20042200 | 1 |
| 8 | Універсальний затискач | 37715-01 | 1 |
| 9 | Лабораторний маркер, водостійкий, чорний | 38711-00 | 1 |
| 10 | Гумова пробка, d=22/17 мм, без отвору | 39255-00 | 4 |
| 11 | Захисні окуляри, прозорі | 39316-00 | 1 |
| 12 | Піпетка, з гумовим ковпачком | 64701-00 | 2 |
| 13 | Етанол, абсолютний, 1000 мл | 30008-70 | 1 |
| 14 | Гліцерин, 250 мл | 30084-25 | 1 |
| 15 | Етиленгліколь, 250 мл | 30085-25 | 1 |
| 16 | Купрум (ІІ) сульфат-5-гідрат | 30126-25 | 1 |
| 17 | Гідроксид натрію, кульки, 1 кг | 30157-70 | 1 |
| 18 | Вода дистильована | 31246-81 | 1 |
| 19 | 1-Пропанол, 250 мл | 31754-25 | 1 |
Підготовка (1/2)
1.Зберіть штатив як показано на рис. 1-3.
2.Пронумеруйте пробірки від 1 до 4.
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 3
Підготовка (2/2)
Рисунок 4
3.Затисніть пробірку 1 під кутом 45° в універсальному затискачі (рис. 4).
Виконання роботи (1/4)
1.За допомогою піпетки нанесіть велику краплю етанолу на внутрішній край пробірки (рис. 5).
2. Виміряйте час, за який крапля стікає на дно пробірки (рис. 6).
3.Потім помістіть пробірку в штатив для пробірок і закріпіть пробірку 2 аналогічно. За допомогою порожньої піпетки додайте краплю пропанолу такого ж розміру на край пробірки, знову виміряйте час, за який крапля опуститься на дно.
4.Змініть піпетку і продовжуйте так само, як і з етиленгліколем і гліцерином у пробірках 3 і 4.
Рисунок 5
Рисунок 6
Виконання роботи (2/4)
Рисунок 7
5.Наповніть пробірки від 1 до 4 (висота заповнення приблизно 1 см) щойно використаними спиртами (рис. 7).
Виконання роботи (3/4)
6. Додайте в пробірку 1 потрійну кількість розчину мідного купоросу (рис. 8) і перемішайте рідини, ретельно струшуючи (рис. 9).
7.Потім додайте до розчину приблизно 2 мл розчину гідроксиду натрію (рис. 10).
Рисунок 8
Рисунок 9
Рисунок 10
Виконання роботи (4/4)
8.Зробіть те саме зі спиртами в пробірках 2-4.
Утилізація
Залиште пробірки в штативі для пробірок для подальшої утилізації.
Рисунок 8
Рисунок 9
Рисунок 10
Протокол
Завдання 1
Запишіть час роботи спиртів.
№
1
2
3
4
Вміст
Етанол
Пропанол
Етиленгліколь (гліколь, етанол)
Гліцерин (пропанетріол)
Тривалість
Завдання 2
Запишіть свої спостереження в другій частині експерименту.
№
1
2
3
4
Зміст
Етанол
Пропанол.
Етиленгліколь (етанол)
Гліцерин (пропанетріол)
Колір
Завдання 3
Питання
Завдання 4
Питання
Якщо порівняти два різних спирти між собою, то температури плавлення і кипіння зростають зі збільшенням кількості гідроксильних груп, оскільки тоді може утворитися більше водневих зв'язків.
В основному, багатоатомні спирти мають вищу температуру кипіння і плавлення, ніж одноатомні.
Завдання 5
Вставте слова в тексті в потрібне місце! Найважливішими представниками багатоатомних спиртів є гліцерин та ____. ____ - найпростіший триатомний спирт, який використовується у багатьох сферах повсякденного життя. Етиленгліколь - найпростіший двовалентний спирт, використовується як ____.