ЧЕТВЕРГ, 28.04.22 г.  408,403, 306,305

 ИНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ТЕХ, КТО  НЕ МОЖЕТ НАЙТИ СВОЮ ГРУППУ: 

СПРАВА ЕСТЬ АРХИВ. В АРХИВЕ ПО-ПОРЯДКУ РАСПОЛОЖЕНЫ ДНИ НЕДЕЛИ. ТАМ ЖЕ ВИДНЫ ДАТЫ И  НОМЕРА ГРУПП. ВЫБИРАЕТЕ ДЕНЬ СО СВОЕЙ ГРУППОЙ,  И ОН ОТКРОЕТСЯ. УРОКИ ВЫЛОЖЕНЫ ПО РАСПИСАНИЮ. НА ОДНОЙ СТРАНИЦЕ ВЫЛОЖЕН ОДИН ДЕНЬ . ВНИМАНИЕ!!! На выполнение задания отводится 1 неделя. Моя почта :   rimma.lu@gmail.com      Жду ваши фотоотчеты!

Критерии оценивания: Для получения отличной оценки обучающийся должен:- соблюдать отведенное время; - разборчиво и правильно выполнить работу. Если работа будет прислана после указанного срока , оценка будет снижаться.

ГРУППА 408 БИОЛОГИЯ 35,36

ТЕМА: Третий закон Менделя. Решение генетических задач.

Законы Менделя кратко и понятно

Открытие Менделя заложило основу генетики, науки изучающей вопросы наследования и изменения особенностей организмов. Она сгорала большую роль в развитии различных сфер человеческой деятельности.

В 19 веке австрийский ботаник и биолог Грегор Иоганн Мендель проводил исследования посевного гороха. Он смог установить, как передаются признаки по наследству. Это исследование выявило три закономерности, которые получили название «Законы Менделя».

Открытие Менделя заложило основу генетики, науки изучающей вопросы наследования и изменения особенностей организмов. Она сгорала большую роль в развитии различных сфер человеческой деятельности.

 

 

 

Содержание:

1. Закон единообразия

2. Закон расщепления

3. Закон независимого наследования признаков

4. Заключение

ЗАКОН ЕДИНООБРАЗИЯ

Порядок проведения эксперимента

Этот закон был установлен в ходе первого этапа эксперимента. Были взяты два гороха с разными особенностями – разным цветом семян. Они были обозначены как родительские растения или «РР». Одни были желтые, другие зеленые. Для чистоты эксперимента проводилось искусственное опыление.

Результат

Результатом стало появление гороха первого поколения «F1». У таких растений семена всегда были желтыми. Это значит, что второе поколение представляло собой один определенный тип и имело признаки только одного из растений первого поколения (желтый цвет в данном случае). Такие признаки называются доминантными.

Таким образом у всего второго поколения проявилось единообразие, что и дало название закону.

ЗАКОН РАСЩЕПЛЕНИЯ

Порядок проведения эксперимента

Для следующего этапа исследования использовался только горох первого поколения. Мендель высадил его и оставил без вмешательства, чтобы горох мог самостоятельно опылиться. Это позволило появиться растениям второго поколения «F2».

Результат

Из-за самостоятельного опыления появились семена желтого и зелёного цвета. А поскольку жёлтый цвет является доминантным признаком, то соотношение семян желтого цвета к зеленому составило 3 к 1.

Разделение, а точнее расщепление родительского типа на два различных, дало название второму закону.

Данный опыт помог установить, что признак одного из родителей (зеленый цвет) не исчез полностью, а просто неактивен или подавлен. За него отвечал тот же ген, что и за желтый цвет, за который отвечала часть гена – доминантный аллель. Желтый цвет в себе содержала рецессивная аллель – «а», подавляемая доминантной «А».

Поэтому строение растений:

• зеленый горох-родитель – две рецессивных аллели «аа»;

• желтый горох-родитель – две доминантных аллели «АА»;

• желтый горох первого поколения – одна доминантная и одна рецессивная аллели «Аа»;

• желтый горох второго поколения – он может содержать следующие аллели: «АА», «Аа», «аА». В них цвет обуславливается наличием доминанта;

• зеленый горох второго поколения – две рецессивных аллели «аа».

ТРЕТИЙ ЗАКОН НЕЗАВИСИМОГО НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ

Порядок проведения эксперимента

Для третьего опыта Мендель использовал растения гороха с несколькими различающимися признаками: цвет семян и их гладкость. Один вид имел семена гладкие желтые, а второй – зеленые и ребристые.

В первом поколении растение приобрело следующие признаки: желтый цвет и гладкость семян.

Во втором поколении уже наблюдалось расщепление:

• желтый цвет и гладкие семена;

• желтый цвет и ребристые семена;

• зеленый цвет и гладкие семена;

• зеленый цвет и ребристые семена.

Получившийся результат говорит о том, что передача и наследование двух разных признаков не зависит друг от друга. А соответственно за гладкость отвечает другой ген, у которого своей набор аллелей. Гладкие семена обуславливаются сочетанием аллелей «BB», «Bb», «bB».

Таким образом строение растений:

• зеленый горох-родитель с ребристыми семенами – «аа» и «bb»;

• желтый горох-родитель с гладкими семенами – «АА» и «BB»;

• желтый горох первого поколения с гладкими семенами – «Аа» и «Bb»;

• желтый горох второго поколения с гладкими семенами – «АА», «Аа», «аА» в сочетании с «BB», «Bb», «bB».

• желтый горох второго поколения с ребристыми семенами – «АА», «Аа», «аА» и «bb»

• зеленый горох второго поколения с гладкими семенами – «аа» в сочетании с «BB», «Bb», «bB»;

• зеленый горох второго поколения с ребристыми семенами «аа» и «bb».

Таким образом соотношение цветов и гладкости: 9-3-3-1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе экспериментов Мендель смог установить, что любой ген может содержать рецессивную и(или) доминантную части. Она подавляет рецессивную. Обе эти части впоследствии были названы аллелями. При соединении растений с разными генами, их аллели будут передаваться независимо друг от друга, что начнет проявляться во втором поколении. Если в первом поколении растение приобретает только доминантные признаки, то во втором начнут проявляться и рецессивные. На этом и основываются три закона Менделя и это позволяет ученым-генетикам предугадывать поведение организма при размножении.

Материал взят с сайта https://nauka.club

ЗАПИШИТЕ КРАТКО ЗАКОНЫ:

Первый закон Менделя (закон единообразия): В первом поколении все гибриды одинаковы, похожи на одного из родителей.
Второй закон Менделя (закон расщепления): При скрещивание гетерозиготных гибридов первого поколения происходит расщепление признаков в соотношении 3:1.
Третий закон Менделя (закон независимого наследования признаков):  При дигибридном скрещивании расщепление по каждой паре признаков идет независимо от других признаков.

Моногибридное скрещивание — скрещивание форм, отличающихся друг от друга по одной паре изучаемых  признаков, за которые отвечают аллели одного гена.

Дигибридное скрещивание — скрещивание организмов, различающихся по двум парам альтернативных признаков, например, окраске цветков (белая, смешанная или окрашенная) и форме семян (гладкая или морщинистая).

Вспомним основные традиционные обозначения, применяемые в генетике.

Знаком «зеркало Венеры» обозначают женский пол. Знаком «копьё Марса» – мужской.

Крестик обозначает скрещивание. Буквой P (от латинского parentibus) – родительские формы. Гибридное потомство – буквой F (от латинского filios). Цифра с буквой указывает на порядковый номер поколения гибридов. Например, F1 – гибриды первого поколения.
Буквой G обозначают гаметы. Записываются они в кружках.

Итак, начнём с самого простого.

Задачи на определение типов гамет.

Задача 1. Дано: сколько и какие типы гамет может образовывать организм с генотипом AABBccDD?

Решение: гаметы имеют гаплоидный набор хромосом. Значит, в каждой из них будет по одному аллельному гену из каждой пары. Поскольку в условии нам предложен гомозиготный организм (доминантная гомозигота по первому и второму признаку, рецессивная гомозигота по третьему и доминантная гомозигота по четвёртому), аллельные гены у которого одинаковые, то и все гаметы будут одинаковыми.

Ответ: данный организм будет образовывать один тип гамет: ABcD.

Обратите внимание. Организм даёт не одну гамету, а один тип. Самих гамет может быть разное количество. Самка луна-рыбы, например, вымётывает до 300 миллионов икринок.

Задача 2. Дано: сколько и какие типы гамет будет образовывать организм с генотипом AABbccDD?

Решение: мы видим, что этот организм гетерозиготен по второму признаку, а значит в его гаметах может оказаться как ген B, так и ген b. Получаем два варианта их распределения с остальными генами: ABcD и AbcD.

Но это самый простой пример. Если гетерозиготных аллелей (пар) несколько, то при расчёте, чтобы не перебирать все возможные варианты, пользуются несложной формулой 2n, где n – количество гетерозиготных аллелей (пар).

В нашем примере с организмом AABbccDD – одна гетерозиготная аллель – Bb. Подставляем в формулу число 1. Получаем 21 и ответ: два типа гамет.

Разберём более сложный пример.
Задача 3. Дано: сколько и какие типы гамет может образовывать организм с генотипом AaBBCcDD?

Генотип содержит две гетерозиготные аллели (пары). Подставляем в формулу 2n их количество и получаем 22. Значит, данный организм может давать четыре типа гамет.
Поскольку разные аллели могут попасть в гаметы в разных сочетаниях, перебираем их все. Главное здесь быть внимательными и не запутаться.
Вначале возьмём доминантные аллельные гены из каждой гетерозиготной пары: ABCD. А дальше, отталкиваясь от этого варианта, поочерёдно заменяем доминантные аллели рецессивными: aBCD, ABcD и вариант с двумя рецессивными аллелями: aBcD.
Ответ: четыре типа гамет: ABCD, aBCD, ABcD, aBcD.

Задачи на моногибридное скрещивание.
Полное доминирование.

Задача 1. Дано: кареглазый мужчина женился на голубоглазой женщине. У них родился голубоглазый ребёнок. Определите генотипы родителей и вероятность рождения ребёнка с карими глазами.

Решение: в задаче идёт речь об одном признаке – цвете глаз. Значит, это задача на моногибридное скрещивание. Выбираем буквенные обозначения для разного состояния генов, то есть для каждого цвета глаз. При этом учитываем, что ген кареглазости доминантный, а ген, обуславливающий голубой цвет глаз рецессивный.
Пускай А обозначает карие глаза, а ген а – голубые.
Записываем ход скрещивания условными обозначениями.
Родители Р (ставим точку и двоеточие). Обратите внимание и запомните – на первом месте всегда записывается генотип женской особи. Если поставите мужскую – это будет ошибкой. Итак, женщина голубоглазая, значит у нас может быть только один вариант генотипа – аа. То есть, женский организм – рецессивная гомозигота по данному признаку. Кареглазый мужчина может быть, как доминантной гомозиготой, так и гетерозиготой. Но так как по условию задачи у этой пары рождается голубоглазый ребёнок, значит у мужчины в гаметах будет рецессивный ген а. Записываем гетерозиготу – Аа.
Далее определяем гаметы, которые будут давать родительские формы: у матери все они будут содержать а, так как гомозиготы не дают расщепления в потомстве. Будьте здесь внимательны. Записывать нужно только тип гамет. У нас он один. А у гетерозиготного отца образуется два типа гамет: одни будут содержать А – ген кареглазости, другие – а – ген, обуславливающий голубой цвет глаз.
Определяем возможные генотипы и фенотипы детей. При слиянии сперматозоида, содержащего доминантный ген А и яйцеклетки, содержащей рецессивный ген а, развивается гетерозиготный ребёнок по данному признаку с карими глазами. Это один вариант. При слиянии половых клеток с одинаковыми рецессивными генами, будет развиваться гомозиготный ребёнок по данному признаку с голубым цветом глаз. Это второй вариант. Других генотипов у гибридов первого поколения быть не может. Значит в потомстве получаем расщепление, обусловленное гетерозиготностью отца. 50% кареглазых и 50% голубоглазых детей.

Ответ: мужчина гетерозиготен по данному признаку. Женщина - рецессивная гомозигота. Вероятность рождения в семье ребёнка с карими глазами – 50%.

Задача 2. Полидактилия у человека является доминантным признаком, а нормальное строение кистей рук – признак рецессивный. От брака мужчины, имеющего нормальное строение рук с гетерозиготной шестипалой женщиной, родились два ребёнка: пятипалый и шестипалый. Каков генотип этих детей?

Решение: обозначаем буквами доминантный и рецессивный признаки. А – полидактилия, а – нормальное строение кистей рук.
Записываем генотипы родителей. По условию задачи, женщина гетерозиготна. У мужчины известен только фенотип. Но, поскольку он имеет нормальное строение кистей рук, а ген, отвечающий за такое строение рецессивен, делаем вывод о том, что в генотипе мужчины отсутствует доминантный ген шестипалости и он является рецессивной гомозиготой по данному признаку.
Поскольку мать гетерозиготна – она даёт два типа гамет: А и а. Гомогаметный отец – один тип гамет – а.
Рассматриваем варианты слияния гамет. А и а – в результате шестипалый гетерозиготный ребёнок. Вариант а и а даст начало развитию ребёнка с нормальным строением кистей рук. Его генотип – рецессивная гомозигота. Проверяем, соблюдается ли условие задачи. Соблюдается.

Ответ: пятипалый ребёнок – рецессивная гомозигота по данному признаку, шестипалый – гетерозиготен.

Задача 3. От скрещивания комолого быка айширской породы с рогатыми коровами в первом поколении получили 18 комолых (безрогих) телят. Во втором поколении гибридов родилось 96 телят. Часть из них безрогие, а часть рогатые. Определите количество комолых телят во втором поколении и запишите ход скрещивания.

Решение: ген комолости доминирует над геном рогатости. Даже если нам это неизвестно – такой вывод можно сделать из условия задачи. В первом поколении наблюдается единообразие гибридов. А во втором происходит расщепление с проявлением признака, кодируемого рецессивным геном (второй закон Менделя). Делаем вывод о том, что ген комолости – доминантный, а ген, определяющий наличие рогов – рецессивный.
Записываем условие. Рогатые коровы могут иметь только один генотип – рецессивные гомозиготы. Комолые быки могут быть как гомозиготными, так и гетерозиготными. Но поскольку в первом поколении гибридов рецессивный признак не проявляется (18 телят – достаточное количество, чтобы это предположить с большой долей вероятности), значит мужская особь – доминантная гомозигота.
Гомозиготы дают по одному типу гамет.
В результате оплодотворения образуется единообразное потомство. 100% гетерозигот.

Скрещиваем между собой гибридов первого поколения. Родительские особи дают по два типа гамет. Для того, чтобы рассмотреть все варианты их слияния – построим решётку Пеннета. Помните? Женские гаметы записываются вертикально, а мужские горизонтально. Заполняем решётку.
Получаем расщепление по фенотипу в соотношении три к одному. Три части комолых и одна часть рогатых телят. Так как по условию, общее количество телят 96, то три части от этого количества составит 72 телёнка.

Если бы в условии задачи не было задания записать ход скрещивания, её можно было бы решить, опираясь только на второй закон Менделя. Согласно его формулировке во втором поколении гибридов наблюдается расщепление: три части особей с доминантным признаком и одна часть с рецессивным. Всё те же 72 телёнка.

Ответ: 72 телёнка.

Неполное доминирование.

Задача 1. У земляники красная окраска ягод неполно доминирует над белой. Какое потомство следует ожидать от скрещивания двух растений с розовыми ягодами? Запишите генотипы и фенотипы гибридов.

Решение: обозначим доминантный ген буквой А, а рецессивный – а. Отметим, что доминантные гомозиготы будут иметь красные ягоды, рецессивные гомозиготы – белые, а гетерозиготы – розовые.
Записываем ход скрещивания. Обе родительские формы – гетерозиготы. Так как по условию они имеют розовые ягоды. Гетерозиготы дают два типа гамет.
Строим решётку Пеннета. Определяем генотипы и фенотипы первого поколения гибридов. Обратите внимание, что при неполном доминировании (промежуточном характере наследования) расщепление по фенотипу совпадает с расщеплением по генотипу.

Ответ: 25 % доминантных гомозигот с красными ягодами, 50 % гетерозигот с промежуточной окраской плодов – розовой и 25 % рецессивных гомозигот с белыми ягодами. 

ГРУППА 403 ХИМИЯ 66,67

ТЕМА:Валентность. Химическое строение как порядок соединения атомов в молекулы по валентности. 

Слово «валентность» (от лат. «valentia») возникло в середине XIX в., в период завершения химико-аналитического этапа развития химии. К тому времени было открыто более 60 элементов. Истоки понятия «валентность» содержатся в работах разных ученых. Дж.Дальтон установил, что вещества состоят из атомов, соединенных в определенных пропорциях. Э. Франкланд, собственно, и ввел понятие валентности как соединительной силы. Ф.А. Кекуле отождествлял валентность с химической связью. А.М.Бутлеров обратил внимание на то, что валентность связана с реакционной способностью атомов. Д.И.Менделеев создал периодическую систему химических элементов, в которой высшая валентность атомов совпадала с номером группы элемента в системе. Он же ввел понятие «переменная валентность».в ОРГАНИЧЕСКИХ МОЛЕКУЛАХ УГЛЕРОД С четырехвалентен.

Основные положения теории химического строения.

В 1860-х гг.  А. М. Бутлеров сформулировал основные положения, ставшие впоследствии фундаментом теории строения органических соединений. Согласно этой теории:

• атомы  в органических молекулах соединены друг с другом  в соответствии с  валентностью, при этом углерод всегда четырехвалентен;
• порядок соединения атомов в молекуле называется химическим строением;
• свойства веществ определяются не только их составом, но и химическим строением;
• атомы в молекулах оказывают взаимное влияние друг на друга;
• исходя из строения молекулы можно предсказать свойства вещества, и, наоборот, на основании химических свойств можно предсказать строение вещества.

Углеводородные цепи могут быть как открытыми (алициклическими), так и замкнутыми (циклическими), как прямыми, так и разветвленными.

Определение

Гомологи — органические соединения, принадлежащие к одному классу веществ, обладающие сходным строением и свойствами, но отличающиеся друг от друга по составу на одну или несколько групп  и отвечающие одной общей формуле.

Способы отображения строения молекул. Формулы. Модели

Структуру вещества, то есть порядок соединения атомов в молекуле, отображает структурная формула, в которой связи между атомами (или группами атомов) изображаются в виде черточек: одна черточка означает одну связь или одну общую электронную пару. Поскольку углерод в органических соединениях всегда четырехвалентен, то  каждый атом углерода может образовывать  четыре связи (четыре черточки).

По количеству соседних углеродных атомов, атомы углерода в молекуле подразделяются на первичные (один «сосед»), вторичные (два «соседа»), третичные (три «соседа») и четвертичные (четыре «соседа»).  Так, концевые атомы в молекуле углеводородов всегда первичные, в линейных молекулах промежуточные атомы — вторичные, а в разветвленных могут появляться третичные и (или) четвертичные атомы углерода.

Для отображения органических молекул используют молекулярные или брутто-формулы, которые представляют собой сокращенную форму записи количественного и качественного состава.

Например, запись  означает, что молекула вещества состоит из 2 атомов углерода и 6 атомов водорода.  Для каждого класса органических соединений можно вывести  общую формулу, отвечающую количественному составу всех гомологов. Эту формулу называют общей формулой гомологического ряда. Вещества, принадлежащие к одному классу, отвечают одной общей формуле. 

 Сравним структурные формулы простейших углеводородов: метана, этана и пропана.

Молекулярная формула метана СН, этана СН, пропана СН. Видно, что формула этана отличается от формулы метана на одну группу СН. Аналогично, состав молекул пропана и этана также отличается на одну группу СН. Следовательно, все эти вещества являются гомологами и относятся к гомологическому ряду метана. Прибавив к формуле пропана указанную гомологическую разницу СН, получим формулу следующего представителя этого гомологического ряда — СН (бутан):

Для состава  СН можно изобразить еще одну структурную формулу:

Следовательно, веществ состава СН  должно быть два, каждому из этих веществ соответствует своя структурная формула. Если первое вещество называется бутаном или н-бутаном, то второе — изобутаном. Бутан и изобутан — изомеры, так как у них одинаковый количественный состав, но разный порядок соединения атомов. Подробно с явлением  изомерии и изомерами можно познакомиться в теме «Виды изомерии».

Для пространственного отображения структуры молекул органических веществ используют  стереохимические формулы.

Стереохимическая формула показывает пространственное расположение атомов в молекулах органических веществ.

Например, пространственное строение этана можно отобразить  стереохимической формулой или с помощью проекций Ньюмена, отображающих конформации этана, то есть расположение (поворот) метильных радикалов относительно одинарной С–С-связи: 

ГРУППА 408 ХИМИЯ 44

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 306 ХИМИЯ 53

ТЕМА: КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА.

( В МОЕМ БЛОГЕ СМ. ЗАКЛАДКИ: "РЕШАЕМ ЗАДАЧИ" И "ЗАДАЧИ ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ", ЗДЕСЬ АНАЛОГИЧНЫЕ ЗАДАЧИ С РЕШЕНИЕМ)

ЗАДАЧА1. Определите количество вещества атомного бора, содержащегося  в тетраборате натрия Na₂B₄O₇ массой 40,4 г.

ЗАДАЧА 2. Рассчитайте, какой объём воздуха потребуется, чтобы сжечь 50 м³ природного газа, содержащего 90% метана, 5% этана, 3% оксида углерода(IV) и 2% азота.

ЗАДАЧА 3.Вычислите объём ацетилена (н. у.), который может выделиться при взаимодействии 13 г карбида кальция и 7,2 г воды. Какое вещество взято в избытке?

  

ГРУППА 305 ХИМИЯ 17

ТЕМА:  Реакциям замещения и изомеризации.

Сегодня повторим типы реакций и уделим внимание реакциям замещения и изомеризации (о них надо записать в конспект, все остальное читайте, повторяйте)

Типы и механизмы реакций в органической химии.

Реагент и субстрат. 

Существуют разные системы классификации органических реакций, которые основаны на различных признаках. Среди них можно выделить классификации:

• по конечному результату реакции, то есть изменению в структуре субстрата; 
• по механизму протекания реакции, то есть по типу разрыва связей и типу реагентов. 

Взаимодействующие в органической реакции вещества подразделяют на реагент и субстрат. При этом считается, что реагент атакует субстрат. 

Определение

Реагент — вещество, действующее на объект — субстрат — и вызывающее в нем изменение химической связи. Реагенты делятся на радикальные, электрофильные и нуклеофильные.

Определение

Субстратом, как правило, считают молекулу, которая предоставляет атом углерода для новой связи. 

КЛАССИФИКАЦИЯ РЕАКЦИЙ ПО КОНЕЧНОМУ РЕЗУЛЬТАТУ (ИЗМЕНЕНИЮ В СТРУКТУРЕ СУБСТРАТА) 

В органической химии различают четыре вида реакций по конечному результату и изменению в структуре субстрата: присоединения, замещения, отщепления, или элиминирования (от англ. to eliminate — удалять, отщеплять), и перегруппировки (изомеризации). Такая классификация  аналогична классификации реакций в неорганической химии по числу исходных реагентов и образующихся веществ, с изменением или без изменения состава. Классификация по конечному результату основана на формальных признаках, так как стехиометрическое уравнение, как правило, не отражает механизм реакции. Сравним типы реакций в неорганической и органической химии.

Тип реакции в неорганической химии	Пример	Тип реакции в органической химии	Разновидность и пример  реакции
1. Соединение	${}_{\mathrm{}}{}_{\mathrm{}}\mathrm{}$	Присоединение по кратным связям	Гидрирование
			Гидрогалогенирование
			Галогенирование
			Гидратация
2. Разложение	$\mathrm{}{}_{\mathrm{}}\mathrm{}{}_{\mathrm{}}{}_{\mathrm{}}$	Элиминирование	Дегидрирование
			Дегидрогалогенирование
			Дегалогенирование
			Дегидратация
3. Замещение	$\mathrm{}$ ${}_{\mathrm{}}{}_{\mathrm{}}$	Замещение
4. Обмен (частный случай —  нейтрализация)	${}_{\mathrm{}}{}_{\mathrm{}}\mathrm{}$ = ${}_{\mathrm{}}{}_{\mathrm{}}\mathrm{}{}_{\mathrm{}}$	частный случай — этерификация
5.Аллотропизация	графит$$ алмаз $P_{\text{красн.}}\iff P_{\text{ бел.}}$ $S_{\text{ромб.}}\iff S_{\text{пласт.}}$	Изомеризация	Изомеризация алканов

Определение

Элиминирование — отщепление от молекулы органических соединений частиц (атомов или атомных групп) без замены их другими.

В зависимости от того, какие атомы отщепляются — соседние C–C или изолированные  двумя-тремя или более атомами углерода –C–C–C–C–, –C–C–C–C–C–, могут образовываться соединения с кратными связями или циклические соединения. Отщепление галогеноводородов из алкилгалогенидов либо воды из спиртов происходит по правилу  Зайцева.

Определение

Правило Зайцева: атом водорода Н отщепляется от наименее гидрогенизированного атома углерода.

Например, отщепление молекулы бромоводорода происходит от соседних атомов в присутствии щелочи, при этом образуется бромид натрия и вода.

Определение

Перегруппировка — химическая реакция, в результате которой происходит изменение взаимного расположения атомов в молекуле, перемещение кратных связей или изменение их кратности.

Перегруппировка может осуществляться с сохранением атомного состава молекулы (изомеризация) или с его изменением.

Определение

Изомеризация — частный случай реакции перегруппировки, приводящая к превращению химического соединения в изомер путем структурного изменения углеродного скелета.

Перегруппировка тоже может осуществляться по гомолитическому или гетеролитическому механизму. Молекулярные перегруппировки могут классифицироваться по разным признакам, например по насыщенности систем, по природе мигрирующей группы, по стереоспецифичности и др. Многие реакции перегруппировки имеют специфические названия — перегруппировка Кляйзена, перегруппировка Бекмана и др. 

Реакции изомеризации широко используются в промышленных процессах, например при переработке нефти для повышения октанового числа бензина. Примером изомеризации является превращение н-октана в изооктан:

 

Присоединение к несимметричным непредельным углеводородам происходит в соответствии с правилом Марковникова.

Определение

Правило Марковникова: присоединение к несимметричным алкенам молекул сложных веществ с условной формулой НХ (где Х — это атом галогена или гидроксильная группа ОН–) атом водорода присоединяется к наиболее гидрогенизированному (содержащему больше всего атомов водорода) атому углерода при двойной связи, а Х — к наименее гидрогенизированному.

Например, присоединение хлороводорода HCl к молекуле пропена ${}_{\mathrm{}}{}_{\mathrm{}}$. 

Реакция протекает по механизму электрофильного присоединения. За счет электронодонорного влияния ${}_{\mathrm{}}$-группы электронная плотность в молекуле субстрата смещена  к центральному атому углерода (индуктивный эффект), а затем по системе двойных связей — к концевому атому углерода ${}_{\mathrm{}}$-группы (мезомерный эффект). Таким образом, избыточный отрицательный заряд локализован именно на этом атоме. Поэтому атаку начинает протон водорода $$, являющийся электрофильной частицей. Образуется положительно заряженный карбеновый ион ${}_{\mathrm{}}{}_{\mathrm{}}{}^{}$, к которому присоединяется анион хлора ${}^{}$.

 РЕАКЦИИ ЗАМЕЩЕНИЯ

В ходе реакций замещения один атом или группа атомов в начальной молекуле замещается на иные атомы или группы атомов, образуя новую молекулу. Как правило, такие реакции характерны для насыщенных и ароматических углеводородов, например:

Реакции изомеризации и перегруппировка  

В ходе таких реакций происходит внутримолекулярная перестройка, т.е. переход атомов или групп атомов с одного участка молекулы в другое без изменения молекулярной формулы вещества, участвующего в реакции, например: