24.02.21 г. 308, 305, 303

ГРУППА 308 ХИМИЯ

ТЕМА: Строение предельных одноатомных спиртов. Изомерия и номенклатура.

Спиртами называют соединения, содержащие одну или несколько гидроксильных групп, непосредственно связанных с углеводородным радикалом.

 Классификация спиртов

Спирты классифицируют по различным структурным признакам.

1.     По числу гидроксильных групп спирты подразделяются на

o    одноатомные (одна группа -ОН)

Например, СH₃ – OH метанол, CH₃ – CH₂ – OH этанол

o    многоатомные (две и более групп -ОН).

Современное название многоатомных спиртов - полиолы (диолы, триолы и т.д). Примеры:

двухатомный спирт – этиленгликоль (этандиол)

HO–СH₂–CH₂–OH

трехатомный спирт – глицерин (пропантриол-1,2,3)

 HO–СH₂–СН(ОН)–CH₂–OH

Двухатомные спирты с двумя ОН-группами при одном и том же атоме углерода R–CH(OH)₂ неустойчивы и, отщепляя воду, сразу же превращаются в альдегиды R–CH=O. Спирты R–C(OH)₃ не существуют.

2.     В зависимости от того, с каким атомом углерода (первичным, вторичным или третичным) связана гидроксигруппа, различают спирты

o    первичные   R–CH₂–OH,

o    вторичные   R₂CH–OH,

o    третичные    R₃C–OH.

Например:

 Типы атомов углерода

В многоатомных спиртах различают первично-, вторично- и третичноспиртовые группы. Например, молекула трехатомного спирта глицерина содержит две первичноспиртовые (HO–СH₂–) и одну вторичноспиртовую (–СН(ОН)–) группы.

3.     По строению радикалов, связанных с атомом кислорода, спирты подразделяются на

o    предельные (например, СH₃ – CH₂–OH)

o    непредельные (CH₂=CH–CH₂–OH)

o    ароматические (C₆H₅CH₂–OH)

Непредельные спирты с ОН-группой при атоме углерода, соединенном с другим атомом двойной связью, очень неустойчивы и сразу же изомеризуются в альдегиды или кетоны. 

Например,  виниловый   спирт   CH₂=CH–OH   превращается   в  уксусный альдегид CH₃–CH=O

Предельные одноатомные спирты

1. Определение

ПРЕДЕЛЬНЫЕ ОДНОАТОМНЫЕ СПИРТЫ – кислородсодержащие органические вещества, производные предельных углеводородов, в которых один атом водорода замещён на функциональную группу (-OH)

 

Общая формула:         CnH2n+1OH   или    ROH    или     CnH2n+2O

2. Гомологический ряд

Простейшие спирты
Название	Формула	Модели
Метиловый спирт (метанол)	CH3-OH
Этиловый спирт (этанол)	CH3CH2-OH

3. Номенклатура спиртов

Систематические названия даются по названию углеводорода с добавлением суффикса -ол и цифры, указывающей положение гидроксигруппы (если это необходимо). Например:

Нумерация ведется от ближайшего к ОН-группе конца цепи.

Цифра, отражающая местоположение ОН-группы, в русском языке обычно ставится после суффикса "ол".

По другому способу (радикально-функциональная номенклатура) названия спиртов производят от названий радикалов с добавлением слова "спирт". В соответствии с этим способом приведенные выше соединения называют: метиловый спирт, этиловый спирт, н-пропиловый спирт СН₃-СН₂-СН₂-ОН, изопропиловый спирт СН₃-СН(ОН)-СН₃.

4. Изомерия спиртов

Для спиртов характерна структурная изомерия:

·  изомерия положения ОН-группы (начиная с С₃);
Например:

·  углеродного скелета (начиная с С₄);
Например, изомеры углеродного скелета для C₄H₉OH:

·  межклассовая изомерия с простыми эфирами
Например,

этиловый спирт СН₃CH₂–OH и диметиловый эфир CH₃–O–CH₃

Возможна также пространственная изомерия – оптическая.

Например, бутанол-2 СH₃CH(OH)СH₂CH₃, в молекуле которого второй атом углерода (выделен цветом) связан с четырьмя различными заместителями, существует в форме двух оптических изомеров.

5. Строение спиртов

Строение самого простого спирта — метилового (метанола) — можно представить формулами:

Из электронной формулы видно, что кислород в молекуле спирта имеет две неподеленные электронные пары.

Свойства спиртов и фенолов определяются строением гидроксильной группы, характером ее химических связей, строением углеводородных радикалов и их взаимным влиянием.

Связи О–Н и С–О – полярные ковалентные. Это следует из различий в электроотрицательности кислорода (3,5), водорода (2,1) и углерода (2,4). Электронная плотность обеих связей смещена к более электроотрицательному атому кислорода:

Атому кислорода в спиртах свойственна sp³-гибридизация. В образовании его связей с атомами C и H участвуют две 2sp³-атомные орбитали, валентный угол C–О–H близок к тетраэдрическому (около 108°). Каждая из двух других 2 sp³-орбиталей кислорода занята неподеленной парой электронов.

Подвижность атома водорода в гидроксильной группе спирта несколько меньше, чем в воде. Более "кислым" в ряду одноатомных предельных спиртов будет метиловый (метанол). 
Радикалы в молекуле спирта также играют определенную роль в проявлении кислотных свойств. Обычно углеводородные радикалы понижают кислотное свойства. Но если в них содержатся, электроноакцепторные группы, то кислотность спиртов заметно увеличивается. Например, спирт (СF₃)₃С—ОН за счет атомов фтора становится настолько кислым, что способен вытеснять угольную кислоту из ее солей.

6. Физические свойства 

МЕТАНОЛ (древесный спирт) – жидкость (t_кип=64,5; t_пл=-98; ρ = 0,793г/см³), с запахом алкоголя,  хорошо растворяется в воде. Ядовит – вызывает слепоту, смерть наступает от паралича верхних дыхательных путей.

ЭТАНОЛ (винный спирт) – б/цв жидкость, с запахом спирта, хорошо смешивается с водой.

Первые представители гомологического ряда спиртов — жидкости, высшие — твердые вещества. Метанол и этанол смешиваются с водой в любых соотношениях. С ростом молекулярной массы растворимость спиртов в воде падает. Высшие спирты практически нерастворимы в воде.

Видео-опыт: Физические свойства спиртов

Особенности строения спиртов – спирты образуют водородные связи (обозначают точками) за счёт функциональной группы (-ОН)

А) Водородная связь между молекулами спиртов

Б) Водородная связь между молекулами спирта и воды

Вывод:

1) В результате у всех спиртов более высокая температура кипения, чем у соответствующих углеводородов, например, Т. кип. этанола +78° С,

а Т. кип. этана –88,63° С; Т. кип. бутанола и бутана соответственно +117,4° С и –0,5° С.

2) Способность спиртов образовывать межмолекулярные водородные связи не только влияет на их температуры кипения, но и увеличивает их растворимость в воде. Все алканы нерастворимы в воде, а низкомолекулярные спирты (метиловый, этиловый, н-пропиловый и изопропиловый) растворяются в воде неограниченно. 

3) Отсутствие газов в гомологическом ряду предельных одноатомных спиртов.

ГРУППА 305 ХИМИЯ

ТЕМА 1: Особенности взаимодействия концентрированной серной и азотной кислот с металлами. Основные способы получения кислоты.

ЗАКОНСПЕКТИРУЙТЕ УРАВНЕНИЯ РЕАКЦИЙ ИЗ ВИДЕО!

ТЕМА 2:Основания и их свойства. Испытание растворов щелочей индикаторами. Взаимодействие щелочей с солями. Разложение нерастворимых оснований. ПЛАН  1)     Определение оснований. a)     Исходя из состава, b)     Как электролита. 2)     Классификация оснований. a)     По растворимости в воде, b)     По силе электролита c)     По числу гидроксильных групп, 3)     Химические свойства оснований. a)     Действие на индикаторы, b)     Взаимодействие с кислотными оксидами, c)     Взаимодействие с кислотами, d)     Разложение при нагревании, e)     Взаимодействие с солями.     Основания – это сложные вещества, в молекулах которых атомы металла соединены с одной или несколькими гидроксильными группами. Основания – это электролиты, которые при диссоциации образуют в качестве анионов только гидроксид-ионы. NaOH ® Na+ + OH- Ca(OH)2 ® CaOH+ + OH- ® Ca2+ + 2OH- -   Существует несколько признаков классификации оснований: В зависимости от растворимости в воде основания делят на щёлочи и нерастворимые. Щелочами являются гидроксиды щелочных металлов ( Li, Na, K, Rb, Cs) и щелочноземельных металлов ( Ca, Sr, Ba ). Все остальные основания являются нерастворимыми. В зависимости от степени диссоциации основания делятся на сильные электролиты ( все щёлочи ) и слабые электролиты ( нерастворимые основания ). В зависимости от числа гидроксильных групп в молекуле основания делятся на однокислотные ( 1 группа ОН ), например, гидроксид натрия, гидроксид калия, двухкислотные ( 2 группы ОН ), например, гидроксид кальция, гидроксид меди(2), и многокислотные. Химические свойства. Ионы ОН- в растворе определяют щелочную среду. Растворы щелочей изменяют окраску индикаторов: Фенолфталеин: бесцветный ® малиновый, Лакмус: фиолетовый ® синий, Метилоранж : оранжевый ® жёлтый. Растворы щелочей взаимодействуют с кислотными оксидами с образованием солей тех кислот, которые соответствуют реагирующим кислотным оксидам. В зависимости от количества щёлочи образуются средние или кислые соли. Например, при взаимодействии гидроксида кальция с оксидом углерода(IV) образуются карбонат кальция и вода: Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3? + H2O Ca2+ + 2OH- + CO2 = CaCO3 + H2O А при взаимодействии гидроксида кальция с избытком оксида углерода(IV) образуется гидрокарбонат кальция: Ca(OH)2 + CO2 = Ca(HCO3)2 Ca2+ + 2OH- + CO2 = Ca2+ + 2HCO32- Все основания взаимодействуют с кислотами с образованием соли и воды, например: при взаимодействии гидроксида натрия с соляной кислотой образуются хлорид натрия и вода: NaOH + HCl = NaCl + H2O Na+ + OH- + H+ + Cl- = Na+ + Cl- + H2O OH- + H+ = H2O. Гидроксид меди(II) растворяется в соляной кислоте с образованием хлорида меди(II) и воды: Cu(OH)2 + 2HCl = CuCl2 + 2H2O Cu(OH)2 + 2H+ + 2Cl- = Cu2+ + 2Cl- + 2H2O Cu(OH)2 + 2H+ = Cu2+ + 2H2О. Реакция между кислотой и основанием называется реакцией нейтрализации. Нерастворимые основания при нагревании разлагаются на воду и соответствующий основанию оксид металла, например: t0 t0 Cu(OH)2 = CuO + H2 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O Щёлочи вступают во взаимодействие с растворами солей, если выполняется одно из условий протекания реакции ионного обмена до конца ( выпадает осадок), например: при взаимодействии гидроксида натрия с раствором сульфата меди(II) образуется осадок гидроксида меди(II). 2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2? + Na2SO4 2OH- + Cu2+ = Cu(OH)2 Реакция протекает за счёт связывания катионов меди с гидроксид-ионами. При взаимодействии гидроксида бария с раствором сульфата натрия образуется осадок сульфата бария. Ba(OH)2 + Na2SO4 = BaSO4? + 2NaOH Ba2+ + SO42- = BaSO4 Реакция протекает за счёт связывания катионов бария и и сульфат-анионов

ГРУППА 303 БИОЛОГИЯ

ТЕМА: Сцепленное наследование генов. Отношения ген-признак.

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме;
Урок раскрывает механизмами сцепленного наследования генов, расположенных в одной хромосоме сцеплено, а также знакомству с современной теорией наследования пола.
4.  Глоссарий по теме (перечень терминов и понятий, введенных на данном уроке);
Наследственность, Изменчивость, Локус, Аллельные гены, Генотип, Фенотип, Хромосомный набор, Сцепленное наследование, Полное сцепление, Неполное сцепление, Кроссинговер, Некроссоверные гаметы, Кроссоверные гаметы, Аутосомы, Гетеросомы, Гомогаметный, Гетерогаметный пол, Наследование сцепленное с полом, Генетическая карта хромосомы
Наследственность – свойство организмов передавать свои признаки в ряду следующих поколений.
Изменчивость – свойство организмов изменяться в пределах вида.
Локус – местоположение гена в хромосоме.
Аллельные гены – гены в гомологических хромосомах отвечающие за формирование одного признака.
Генотип – совокупность генов одного организма.
Фенотип – совокупность всех признаков организма.
Хромосомный набор – набор хромосом данного вида.
Сцепленное наследование — наследование признаков, гены которых локализованы в одной хромосоме. Сила сцепления между генами зависит от расстояния между ними: чем дальше гены располагаются друг от друга, тем выше частота кроссинговера и наоборот.
Полное сцепление — разновидность сцепленного наследования, при которой гены анализируемых признаков располагаются так близко друг к другу, что кроссинговер между ними становится невозможным.
Неполное сцепление — разновидность сцепленного наследования, при которой гены анализируемых признаков располагаются на некотором расстоянии друг от друга, что делает возможным кроссинговер между ними.
Кроссинговер – перекрест хромосом в профазе первого мейотического деления.
Некроссоверные гаметы — гаметы, в процессе образования которых кроссинговер не произошел.
Кроссоверные гаметы — гаметы, в процессе образования которых произошел кроссинговер. Как правило, кроссоверные гаметы составляют небольшую часть от всего количества гамет.
Аутосомы (от греч. Аutos- сам, сома- тело)- неполовые хромосомы, одинаковые у самца и самки.
Гетеросомы (от греч. «хетерос» - другой, иной, «сома» - тело) - половые хромосомы, по которым самец отличается от самки, или мужской организм от женского.
Гомогаметный пол – (от греч. «хомос» - одинаковый, «гаметес» - супруг) – пол, который продуцирует один сорт гамет – ХХ.
Гетерогаметный пол – (от греч. «гетерос» - другой, иной, «гаметес» - супруг) - пол, который продуцирует два разных сорта гамет – ХУ.
Наследование, сцепленное с полом,- наследование признаков, обуславливмых генами, расположенными в половых (Х или У) хромосомах (локализация генов в половых хромосомах - сцепление с полом).
Генетическая карта хромосомы – схематическое изображение относительного положения генов, входящих в одну группу сцепления.

Теоретический материал для самостоятельного изучения;

Сцепление генов - это совместное наследование генов, расположенных в одной и той же хромосоме. Количество групп сцепления соответствует гаплоидному числу хромосом, то есть у дрозофилы.

 Природу сцепленного наследования объяснил. Морган с сотрудниками. В качестве объекта исследования они избрали плодовую муху дрозофилу, которая оказалась очень удобной моделью для изучения данного феномена, так в клетках ее тела, находится только 4 пары хромосом и имеет место высокая скорость плодовитости (в течение года можно исследовать более 20-ти поколений). Итак, сцепленными признаками называются признаки, которые контролируются генами, расположенными в одной хромосоме. Естественно, что они передаются вместе в случаях полного сцепления (закон Моргана).

Полное сцепление встречается редко, обычно – неполное, из-за влияния кроссинговера (перекрещивания и обмена участками гомологичных хромосом в процессе мейоза). То есть, гены одной хромосомы переходят в другую, гомологичную ей.

Частота кроссинговера зависит от расстояния между генами. Чем ближе друг к другу расположены гены в хромосоме, тем сильнее между ними сцепление и тем реже происходит их расхождение при кроссинговере, и, наоборот, чем дальше друг от друга отстоят гены, тем слабее сцепление между ними и тем чаще возможно его нарушение.

На рисунке 1:

Слева: расстояние между генами А и В маленькое, вероятность разрыва хроматиды именно между А и В невелика, поэтому сцепление полное, хромосомы в гаметах идентичны родительским (два типа), других вариантов не появляется. 

Справа: расстояние между генами А и В большое, повышается вероятность разрыва хроматиды и последующего воссоединения крест-накрест именно между А и В, поэтому сцепление не
полное, хромосомы в гаметах образуются четырех типов - 2 идентичные             родительским (некроссоверные) + 2 кроссоверных варианта. 

                            Рис. 1

Количество разных типов гамет будет зависеть от частоты кроссинговера или расстояния между анализируемыми генами. Расстояние между генами исчисляется в морганидах: единице расстояния между генами, находящимися в одной хромосоме, соответствует 1% кроссинговера. Такая зависимость между расстояниями и частотой кроссинговера прослеживается только до 50 морганид. Частота кроссинговера между определенной парой генов – довольно постоянная величина (хотя радиация, химические вещества, гормоны, лекарства влияют на нее; например, высокая температура стимулирует кроссинговер).

 

  Пример, основанный на опытах Моргана

Рисунок 2
Фенотипы 
А-серое тело, нормальные крылья (повторяет материнскую форму) Б-тёмное тело, короткие крылья (повторяет отцовскую форму) В-серое тело, короткие крылья (отличается от родителей)
Г-тёмное тело, нормальные крылья (отличается от родителей)

В и Г получены в результате кроссинговера в мейозе. 

Рис. 2

«Гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно». 

Если скрестить мушку дрозофилу, имеющую серое тело и нормальные крылья (на рисунке самка), с мушкой, обладающей тёмной окраской и зачаточными (короткими) крыльями (на рисунке самец), то в первом поколении гибридов все мухи будут серыми с нормальными крыльями (А). Это гетерозиготы по двум парам аллельных генов, причём ген, определяющий серую окраску брюшка, доминирует над тёмной окраской, а ген, обусловливающий развитие нормальных крыльев, - доминирует над геном недоразвитых крыльев.

При анализирующем скрещивании гибрида F1 с гомозиготной рецессивной дрозофилой (Б) подавляющее большинство потомков F2 будет сходно с родительскими формами.

Это происходит потому, что гены, отвечающие за серое тело и нормальные крылья - Сцепленные гены, также как и гены, отвечающие за тёмное тело и короткие крылья, т.е. они находятся в одной хромосоме. наследование сцепленных генов называют - сцепленное наследование.

Сцепление может нарушаться. Это доказывают особи В и Г на рисунке, т. е. если бы сцепление не нарушалось, то этих особей бы не существовало, однако они есть. Это происходит в результате кроссинговера, который и нарушает сцепленность этих генов.

На рисунке 3 опыт Моргана отображен подробно.

Рис. 3