Предельные одноатомные спирты: метанол и этанол. Водородная связь

Открытый урок по химии на тему

«Предельные одноатомные спирты: метанол и этанол. Водородная связь»

Цель урока: изучить свойства предельных одноатомных спиртов на примере метанола и этанола, а также рассмотреть особенности водородной связи в этих веществах.

Задачи урока:

познакомить учащихся с понятием предельных одноатомных спиртов;

рассмотреть физические и химические свойства метанола и этанола;

изучить особенности водородной связи в спиртах;

развить навыки работы с лабораторным оборудованием и реактивами;

Оборудование и материалы:

набор для составления моделей молекул

мультимедийный проектор для демонстрации презентации

Для проведения демонстрационных опытов: пробирки, колбы, стаканы; раствор этилового спирта, металлический натрий, медная проволока, концентрированная серная кислота, спиртовка, пробиркодержатель, газоотводная трубка, спички, штатив.

Ход урока

На столах у обучающихся находятся антисептик, лосьон для лица, стеклоомыватель и спиртовка.

Обратите внимания на объекты, находящиеся на столе. Как вы думаете, что их объединяет?

Вопросы: Что их объединяет?
Можете ли вы назвать их свойства?
Известны ли Вам их строение?
Можете ли Вы сказать их состав?

Учитель: верно! Сегодня в центре нашего внимания будут спирты. Название произошло от лат. spīritus «дыхание, дух, душа». И пусть дух познания и любознательности сопровождает нас сегодня.

Актуализация знаний. Чтоб наш урок прошел легко, предлагаю вспомнить некоторые понятия. (у доски работают 1 ученик, остальные выполняют задание по карточкам)

1. Соотнесите понятие и определение (приложение 1):

Изучение нового материала. 

Чтобы понять строение спиртов, давайте выясним их состав. Предлагаю обратиться к моделям молекул УВ, находящихся на ваших столах (на каждом столе находятся модели молекул метанола, этанола и пропанола (вариативно) и модели атомов кислорода и водорода).

Задание (Слайд)

Замените в молекуле УВ один атом водорода на -ОН группу.

Запишите полученную структурную формулу.

Вы получили новый класс веществ, в которых, кроме атомов углерода и водорода, содержатся атома кислорода. Такие вещества называются кислородсодержащими. К ним относятся спирты, альдегиды, карбоновые кислоты и другие вещества. Сегодня мы с вами начинаем изучать спирты. Их очень много. Но мы остановимся на предельных одноатомных.

Работа в парах

Изучите записанные вами формулы и попробуйте сформулировать определение спиртов. (Выслушиваются мнения обучающихся).

Спиртами называют производные углеводородов, в которых один или несколько атомов водорода замещены на гидроксил

Задание

Составьте общую формулу предельных одноатомных спиртов зная, что для этого необходимо в молекуле алкана заменить один атом водорода на гидроксильную группу –ОН.

C­_nH_2n+1OH→C­_nH_2n+2O или в более общем виде R-OH

Дайте название, получившимся спиртам (выслушиваются ответы)

(заносим информацию в рабочий лист)

Рассмотрим строение молекулы спирта на примере С₂Н₅ОН этилового спирта. (Слайд структурная формула этилового спирта)

Один из атомов водорода отличается от других атомов. (Вопрос учащимся – Почему?)

Следовательно, можно предположить, что он будет вести себя по-другому. На чем основано это предположение? На этот вопрос вы ответите сами, так как знаете, что кислород обладает более высокой электроотрицательностью. Он будет оттягивать на себя электроны атома водорода. Связь О-Н получается полярной. Это обозначается направленной стрелочкой:

О ← Н.

Благодаря такому распределению электронной плотности, атом кислорода получает частично отрицательный заряд, а атом водорода – частично положительный.

Так как, возникает возможность притяжения молекул спиртов друг к другу и между ними образуется химическая связь – водородная. Водородная связь оказывает влияние на физические свойства спиртов.

(Слайд )

Физические свойства этилового спирта.

1. Рассмотрите выданный вам в пробирке образец этилового спирта, понюхайте его. Что ощущаете?

2. В другую пробирку отлейте несколько капель этилового спирта с помощью пипетки добавьте 2 мл дистиллированной воды и содержимое взболтайте. Что можно сказать о растворимости этилового спирта в воде?

3. В одну пробирку налейте 1-2 дистиллированной воды, а во вторую-2мл этилового спирта и добавьте в каждую по 2-3 капли подсолнечного масла. Перемешайте содержимое пробирок. Что можно сказать о свойствах этилового спирта как растворителя?

Этанол С₂Н₅ОН – бесцветная жидкость со своеобразным запахом, легче воды (р=0,8 г/мл), кипит при т=78,3^оС, хорошо растворяется в воде и является сам растворителем многих неорганических и органических веществ.

Метанол СН₃ОН – похож по свойствам на этанол, сильный яд.

Именно эта группа -ОН в спиртах и будет определять их химические свойства, т.е. их химическую функцию.

Выполнить в формате демонстрационных опытов (при отсутствии реактивов видео-формат) и записи в рабочих листах.

Получение спиртов:

Групповая работа с текстом (класс делится на 3 группы, изучив текст, каждая группа должна записать уравнение реакции получения спирта на доске)

Группа №1:

Получение спирта при брожении глюкозы — это биохимический процесс, который используется в производстве алкогольных напитков и в некоторых других областях.

Брожение глюкозы происходит под воздействием микроорганизмов, таких как дрожжи. В процессе брожения глюкоза разлагается на спирт и углекислый газ. Это реакция, которая протекает в анаэробных условиях, то есть без доступа кислорода.

Для получения спирта необходимо создать оптимальные условия для брожения. Это включает в себя контроль контроль оптимальную температуру (обычно около 20–30 °C), достаточное количество питательных веществ и отсутствие кислорода.

Процесс брожения можно разделить на несколько этапов:

1. Подготовка субстрата. Глюкоза может быть получена из различных источников, таких как сахарная свёкла, сахарный тростник или крахмалсодержащие продукты.

2. Инкубация. Субстрат смешивают с дрожжами и помещают в ёмкость для брожения.

3. Брожение. Под воздействием дрожжей глюкоза превращается в спирт и углекислый газ.

4. Дистилляция. После завершения брожения смесь, содержащая спирт, подвергается дистилляции для отделения спирта от других компонентов.

Полученный спирт может использоваться в различных целях, включая производство алкогольных напитков, медицинских препаратов и других продуктов. Однако следует помнить, что употребление алкоголя может быть вредным для здоровья.

Начало формы

Конец формы

1. Получение этанола спиртовым брожением глюкозы

Получение этилового спирта – одна из древнейших химических реакций, открытых и используемых человеком

Группа №2

Получение спиртов щелочным гидролизом галогеналканов

Щелочной гидролиз галогеналканов — это химический процесс, который позволяет получать спирты из галогенсодержащих соединений. В ходе реакции галогеналкан (например, хлорметан или бромэтан) реагирует с сильным основанием, таким как гидроксид натрия или калия, в результате чего образуется спирт и соль галогенида.

Этот метод широко используется в органической химии для синтеза различных спиртов. Он позволяет получать как первичные, так и вторичные спирты, в зависимости от структуры исходного галогеналкана.

Преимущества метода щелочного гидролиза включают его простоту и эффективность, что делает его популярным выбором для получения спиртов в лабораторных условиях. Однако следует учитывать, что реакция может протекать с различными побочными продуктами, поэтому важно контролировать условия реакции и проводить очистку продукта для получения чистого спирта.

Щелочной гидролиз галогеналканов

При взаимодействии галогеналканов с водным раствором щелочей образуются спирты. Атом галогена в галогеналкане замещается на гидроксогруппу.

Группа №3

Гидратация алкенов

Алкены — это непредельные углеводороды, содержащие одну двойную связь. Они широко используются в химической промышленности, в том числе для получения различных органических соединений, таких как спирты.

Гидратация алкенов — это реакция присоединения воды к алкенам, которая приводит к образованию спиртов. Эта реакция является одним из основных методов получения спиртов из алкенов.

Для проведения реакции гидратации алкенов необходимо использовать катализаторы и определённые условия реакции. В качестве катализаторов обычно используются кислоты, такие как серная кислота или фосфорная кислота. Эти катализаторы помогают ускорить реакцию и увеличить выход продукта.

Условия реакции также играют важную роль в получении спиртов. Обычно реакция проводится при повышенной температуре и давлении. Это позволяет увеличить скорость реакции и улучшить выход продукта.

В результате реакции гидратации алкенов образуются спирты, которые могут быть использованы в различных областях промышленности. Например, этанол, который получают из этилена, используется в производстве алкогольных напитков, а также в качестве растворителя в фармацевтической промышленности.

Таким образом, реакция гидратации алкенов является важным методом получения спиртов, которые находят широкое применение в различных отраслях промышленности.

Гидратация (присоединение воды) алкенов протекает в присутствии минеральных кислот. При присоединении воды к алкенам образуются спирты.

Действие этанола на организм человека: (если остается время)

Влияние этанола на белок. В три пробирки налили раствор белка. В каждую пробирку добавили этанол в возрастающих концентрациях. Наблюдали денатурацию белка. Образовался осадок. Затем добавили в эти пробирки воды. В первой пробирке осадок частично растворился, в двух других остался без изменения.

Вывод : Если на белок подействовать неразбавленным спиртом, то происходит денатурация. Аналогичный процесс происходит и в организме человека под воздействием этилового спирта.

Закрепление материала. 

1. Выберите два утверждения соответствующих свойствам этанола:

А) проявляет сильные кислотные свойства

Б) получают сбраживанием сахаристых веществ

В) содержат один первичный атом углерода

Г) используют в медицине

2. Допишите уравнения реакций

А) CH₃OH + O₂ →

Б) CH₃OH + Na →

В) CH₃OH + CuO →

Домашнее задание. 

1. Решить практическую задачу:

Лосьоны для очистки кожи лица – один из самых распространенных косметических препаратов. Производители, рекламируя свой товар, уверяют, что он содержит уникальные вещества, обладающие особыми очищающими свойствами. На самом деле, основной компонент любого лосьона – спирт, и приготовить лосьоны можно самим. Состав простого лосьона для жирной кожи (в массовых долях): спирта – 20%, лимонной кислоты – 2%, ацетата алюминия – 0,3%, несколько капель духов и кипяченой воды до 100%. Спирт можно заменить водкой. Рассчитайте, сколько вам потребуется водки и других компонентов для приготовления 0,2 л такого лосьона (плотность раствора примите равной единице).

Ответ: Водка содержит 40% спирта, следовательно, ее надо взять в 2,5 раза больше, чем чистого спирта. На 100 г раствора потребуется водки 20х2,5=50 г, лимонной кислоты 2 г, ацетета алюминия 0,3 г, остальное – кипяченая вода; на 200 г раствора необходимо: 100 г водки, 4 г лимонной кислоты, 0,6 г ацетата алюминия, остальное – кипяченая вода.

2. (Дополнительное)Подготовить сообщение о применении метанола и этанола в промышленности и быту.

3. (Дополнительное)Подготовить презентацию о воздействии этанола на организм человека

Подведение итогов урока. Оценка работы учащихся, выставление отметок.

Лист Самооценки

Оценка

«3» - 6 – 8 баллов

«4» - 9 – 11 баллов

«5» - 12 – 13 баллов

Рабочий лист ученика(цы)____ 10_ класса

Тема урока ___________________________________________________________________

Спирты – это_________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Общая формула предельных одноатомных спиртов:

Атомность спирта - ___________________________________________________________

Общий способ образования названий предельных одноатомных спиртов:

алканол – ол

Номенклатура спиртов

Хочу напомнить вам, что существуют несколько номенклатур веществ (Слайд):

1. Тривиальная номенклатура – названия спиртов происходят от названий радикалов: СН₃ОН – метиловый спирт.

2. Систематическая номенклатура – названия спиртов образуются из названий предельных углеводородов добавлением суффикса –ол: СН₃ОН – метанол.

Приложение 1

1. Соотнесите понятие и определение:

Ответ: 1А2Б3В

Закрепление материала. 

1. Выберите два утверждения соответствующих свойствам этанола:

А) проявляет сильные кислотные свойства

Б) получают сбраживанием сахаристых веществ

В) содержат один первичный атом углерода

Г) используют в медицине

Ответ: БГ

2. Допишите уравнения реакций

А) 2CH₃OH + 3O₂ → 2СО₂ +4H₂O

Б) 2CH₃OH + 2Na → 2CH₃ONa + H₂

В) CH₃OH + CuO → HCHO + Cu + H₂O

Рабочий лист ученика(цы)____ 10_ класса

Тема урока «Предельные одноатомные спирты: метанол и этанол. Водородная связь»

Спирты — органические соединения, содержащие в молекуле одну или несколько гидроксильных групп (-OH)

Общая формула предельных одноатомных спиртов: С_nH_2n+1OH R-OH

Атомность спирта — это количество гидроксильных групп (ОН) в его молекуле.

Общий способ образования названий предельных одноатомных спиртов:

алканол – ол

Номенклатура спиртов

Хочу напомнить вам, что существуют несколько номенклатур веществ (Слайд):

1. Тривиальная номенклатура – названия спиртов происходят от названий радикалов: СН₃ОН – метиловый спирт.

2. Систематическая номенклатура – названия спиртов образуются из названий предельных углеводородов добавлением суффикса –ол: СН₃ОН – метанол.