ґрунтова корозія

Особливо корозійно активні грунту з високою вологістю з низьким значенням РН. і хорошою електричну провідність.

Болотисті і торф'янисті, в таких умовах якщо не вжити заходів захисту трубопроводи руйнуються за півроку.

електрична корозія

Викликається блукаючими струмами виходять від трамваях, метро, ​​електричних залізницях і різних електроустановок працюють на постійному струмі. Методи захисту від корозії:

1. захисні поверхневі покриття металів, вони бувають анодні і катодні. Залізо покрите цинком - анодна, а залізо покрите оловом - катод.

2. Створення сплавів з антикорозійними властивостями. Так наприклад якщо до стали додавати до 12% хрому то отримують не іржавіє сталь. Підсилюють також і стійкість стали: нікелю, кобальту, міді.

3. Протекторний захист і електрозахист. Суть протекторного захисту полягає в тому, що конструкцію з'єднують з протектором - більш активним металом, ніж метал конструкції. Як протектора при захисті стали використовується магній, алюміній, цинк та їх сплави.

Лекція № 11 оcнове органічної хімії.

Предмет вивчення органічної хімії

Вуглець і органічні сполуки.

Теорія будови органічних речовин А. М. Бутлерова.

Класифікація органічних сполук

Основні класи органічних сполук

Природні і синтетичні полімерні матеріали.

Органічна хімія - це розділ хімічної науки, в якому вивчаються сполуки углeрода - їх будова, властивості, способи одержання і практичного використання.

З'єднання, до складу яких входить вуглець. називаються органічними.

Крім вуглецю, вони майже завжди містять водень, досить часто - кисень, азот і галогени, рідше - фосфор, сірку і інші елементи. Однак сам вуглець і деякі найпростіші його сполуки, такі як оксид вуглецю (II), оксид вуглецю (IV), вугільна кислота, карбонати, карбіди і т.п. за характером властивостей відносяться до неорганічних сполук. Тому часто використовується і інше визначення:

Органічні сполуки - це вуглеводні (сполуки вуглецю з воднем) і їх похідні.

Завдяки особливим властивостям елемента вуглецю, органічні сполуки дуже численні. Зараз відомо понад 20 мільйонів синтетичних і природних органічних речовин, і їх число постійно зростає.

Символ С. елемент IVA групи 2-го періоду періодичної системи елементів атомний номер 6; атомна маса 12,01115. Електронна конфігурація в основному стані 1s22s22p2. Вуглець - особливий елемент. Жоден інший хімічний елемент не здатний утворювати таке різноманіття з'єднань. Причина цього многобразие в тому, що атоми вуглецю здатні:

з'єднуватися один з одним в ланцюзі різної будови: відкриті (нерозгалужені, розгалужені), замкнуті:

| | | | | | |

2) утворювати не тільки прості (одинарні), але і кратні (подвійні, потрійні) зв'язку:> С = С <- С = С - -С=С-С=С-

3) утворювати міцні зв'язки майже з будь-яким іншим елементом.

Ці унікальні властивості вуглецю пояснюються поєднанням двох чинників:

наявність на зовнішньому енергетичному рівні (2s і 2p) чотирьох електронів (тому атом вуглецю не схильний ні втрачати, ні купувати вільні електрони з утворенням іонів) і чотирьохвалентного орбіталей;

малий розмір атома (в порівнянні з іншими елементами IV групи).

Внаслідок цього вуглець утворює головним чином ковалентні, а не іонні зв'язку, і проявляє валентність, рівну 4.

Критерієм поділу сполук на органічні і неорганічні служить їх елементний склад.

До органічних сполук відносяться хімічні речовини, що містять у своєму складі вуглецеві ланцюги, в яких більшість з решти валентностей вуглецю витрачаються на зв'язок з воднем. До речі, у водню, також як і у вуглецю, число валентних електронів і орбіталей однаково. У інших елементів таке відповідність відсутня.

Органічні сполуки відрізняються від неорганічних низкою характерних особливостей:

майже всі органічні речовини горять або легко руйнуються при нагріванні з окислювачами, виділяючи СО2 (за цією ознакою можна встановити приналежність досліджуваної речовини до органічних сполук);

в молекулах органічних сполук вуглець може бути з'єднаний майже з будь-яким елементом Періодичної системи;

органічні молекули можуть містити послідовність атомів вуглецю, з'єднаних в ланцюги (відкриті або замкнуті);

молекули більшості органічних з'єднань не дисоціює на досить стійкі іони;

реакції органічних сполук протікають значно повільніше і в більшості випадків не доходять до кінця;

серед органічних сполук широко поширене явище ізомерії;

органічні речовини мають більш низькі температури фазових переходів (т.кіп. т.пл.).

Теорія будови органічних речовин А. М. Бутлерова

Основні положення теорії хімічної будови А. М. Бутлерова можна звести до наступного.

1. Всі атоми в молекулі органічної сполуки пов'язані один з одним в певній послідовності відповідно до їх валентності. Зміна послідовності розташування атомів призводить до утворення нової речовини з новими властивостями. Наприклад, складу речовини С2 Н6 Про відповідають два різних сполуки: диметиловий ефір (СН 3 -О-СН 3) і етиловий спирт (С2 Н5 ОН).

2. Властивості речовин залежать від їх хімічної будови. Хімічна будова - це певний порядок в чергуванні атомів в молекулі, у взаємодії і взаємний вплив атомів один на одного - як сусідніх, так і через інші атоми. В результаті кожна речовина має свої особливі фізичні і хімічні властивості. Наприклад, диметиловий ефір - це газ без запаху, нерозчинний у воді, t ° пл. = -138 ° C, t ° кип. = 23,6 ° C; етиловий спирт - рідина з запахом, розчинна у воді, t ° пл. = -114,5 ° C, t ° кип. = 78,3 ° C. Дане положення теорії будови органічних речовин пояснило явище ізомерії, широко поширене в органічній хімії. Наведена пара з'єднань - диметиловий ефір і етиловий спирт - один із прикладів, що ілюструють явище ізомерії.

3. Вивчення властивостей речовин дозволяє визначити їх хімічну будову, а хімічну будову речовин визначає їх фізичні та хімічні властивості.

4. Атоми вуглецю здатні з'єднаються між собою, утворюючи вуглецеві ланцюги різного виду. Вони можуть бути як відкритими, так і замкнутими (циклічними), як прямими, так і розгалуженими. Залежно від числа зв'язків, що витрачаються атомами вуглецю на з'єднання один з одним, ланцюги можуть бути насиченими (з одинарними зв'язками) або ненасиченими (з подвійними і потрійними зв'язками).

5. Кожне органічна сполука має одну певну формулу будови або структурну формулу, яку будують, грунтуючись на положенні про чотирьохвалентного вуглеці і здатності його атомів утворювати ланцюги і цикли. Будова молекули як реального об'єкта можна вивчити експериментально хімічними і фізичними методами.

А.М.Бутлеров не обмежився теоретичними поясненнями своєї теорії будови органічних сполук. Він провів ряд експериментів, підтвердивши передбачення теорії отриманням изобутана, тре. бутилового спирту і т.д. Це дало можливість А.М.Бутлеров заявити в 1864 році, що наявні факти дозволяють ручатися за можливість синтетичного отримання будь-якого органічного речовини.

В подальшому розвитку і обгрунтуванні теорії будови органічних сполук велику роль зіграли послідовники Бутлерова - В.В.Марковніков, Е.Е.Вагнер, Н.Д.Зелинский, А.Н.Несмеянов і ін.

Сучасний період розвитку органічної хімії в області теорії характеризується все зростаючим проникненням методів квантової механіки в органічну хімію. З їх допомогою вирішуються питання про причини тих чи інших проявів взаємовпливу атомів в молекулах.

В області розвитку органічного синтезу сучасний період характеризується значними успіхами в отриманні численних органічних сполук, в число яких входять природні речовини - антибіотики, різноманітні лікарські сполуки, численні високомолекулярні сполуки.

Органічна хімія глибоко проникла в сферу фізіології. Так, з хімічної точки зору вивчена гормональна функція організму, механізм передачі нервових імпульсів. Вчені впритул підійшли до вирішення питання про будову і синтезі білка.

Органічна хімія як самостійна наука продовжує існувати і інтенсивно розвиватися. Це пояснюється наступними причинами:

1. Різноманіттям органічних сполук, обумовленим тим, що вуглець на відміну від інших елементів здатний з'єднуватися один з одним, даючи довгі ланцюжки (ізомери). В даний час відомо близько 20 млн органічних сполук, в той час як неорганічних - тільки близько 700 тисяч.

2. Складністю молекул органічних речовин, що містять до 10 тисяч атомів (наприклад, природні біополімери - білки, вуглеводи).

3. Специфікою властивостей органічних сполук в порівнянні з неорганічними (нестійкістю при порівняно невисоких температурах, низькою - до 300 ° С - температурою плавлення, горючість).

4. Повільно йдуть реакціями між органічними речовинами в порівнянні з реакціями, характерними для неорганічних речовин, утворенням побічних продуктів, специфікою виділення виходять речовин і технологічним обладнанням.

5. Величезним практичним значенням органічних сполук. Вони - наша їжа і одяг, паливо, різноманітні лікарські препарати, численні полімерні матеріали і т.д.

Класифікація органічних сполук

Величезна кількість органічних сполук класифікують з урахуванням будови вуглецевого ланцюга (вуглецевого скелета) і наявності в молекулі функціональних груп.

На схемі представлена ​​класифікація органічних сполук в залежності від будови вуглецевого ланцюга.

Найпростішими представниками ациклических з'єднань є аліфатичні вуглеводні - сполуки, що містять тільки атоми вуглецю і водню. Аліфатичні вуглеводні можуть бути насиченими (алкани) і ненасиченими (алкени, алкадіени, Алкіни).

Найпростішим представником аліциклічних вуглеводнів служить циклопропан, що містить цикл з трьох вуглецевих атомів.

Ароматичний ряд об'єднує ароматичні вуглеводні - бензол, нафталін, антрацен і т.д. а також їх похідні.

Гетероциклічні сполуки можуть містити в циклі, крім атомів вуглецю, один або кілька атомів інших елементів - гетероатомов (кисень, азот, сірку і ін.).

У кожному представленому ряду органічні сполуки діляться на класи в залежності від складу і будови. Найбільш простим класом органічних сполук є вуглеводні. При заміні атомів водню у вуглеводнях на інші атоми або групи атомів (функціональні групи) утворюються інші класи органічних сполук даного ряду.

Функціональна група - атом або група атомів, що встановлюють приналежність з'єднання до класів органічних сполук і визначають найголовніші напрямки його хімічних перетворень.

З'єднання з однієї функціональної групою називаються монофункціональними (метанол СН 3 ОН), з декількома однаковими функціональними групами - поліфункціональними (гліцерин

з декількома різними функціональними групами - гетерофункціональних (молочна кислота

З'єднання кожного класу становлять гомологічні ряди. Відповідний ряд - це нескінченний ряд органічних сполук, що мають подібну будову і, отже, подібні хімічні властивості і відрізняються один від одного на будь-яке число СН2 - груп (Гомологічна різницю).

Основні класи органічних сполук наступні:

I. Вуглеводні (R-H).

II. Галогенопроїзводниє (R-Hlg).

O // IV. Ефіри прості і складні (R-O-R ', R-C). \ OR

VIII. Нітросполуки (R-NO2).

IX. Сульфокислоти (R-SO3 H).

Число відомих класів органічних сполук не обмежується перерахованими, воно велике і з розвитком науки весь час збільшується.

Всі класи органічних сполук взаємопов'язані. Перехід від одних класів сполук до інших здійснюється в основному за рахунок перетворень функціональних груп без зміни вуглецевого скелета.

Значення органічної хімії

Органічна хімія має виключно важливе пізнавальне і народногосподарське значення.

Природні органічні речовини і їх перетворення лежать в основі явищ Життя. Тому органічна хімія є хімічним фундаментом біологічної хімії та молекулярної біології - наук, які вивчають процеси, що відбуваються в клітинах організмів на молекулярному рівні. Дослідження в цій області дозволяють глибше зрозуміти суть явищ живої природи.

Безліч синтетичних органічних сполук проводиться промисловістю для використання в самих різних галузях людської діяльності. Це - нафтопродукти, пальне для різних двигунів, полімерні матеріали (каучуки, пластмаси, волокна, плівки, лаки, клеї і т.д.), поверхнево-активні речовини, барвники, засоби захисту рослин, лікарські препарати, смакові і парфумерні речовини і т .п. Без знання основ органічної хімії сучасна людина не здатна екологічно грамотно використовувати всі ці продукти цивілізації.

Сировинними джерелами органічних сполук служать: нафта і природний газ. кам'яне і буре вугілля. горючі сланці. торф. продукти сільського та лісового господарства.