mozok.click » Хімія » Природні й синтетичні органічні сполуки
Інформація про новину
  • Переглядів: 1613
  • Автор: admin
  • Дата: 11-01-2018, 14:43
11-01-2018, 14:43

Природні й синтетичні органічні сполуки

Категорія: Хімія

— Я думаю, що треба носити вироби тільки з натуральних тканин, використовувати тільки природні речовини й узагалі обходитися без «хімії».

— Дуже дивно! А що, хіба природні органічні сполуки — не хімічні речовини? І що таке без «хімії»? Без хімії немає життя! Ми живемо завдяки хімічним реакціям у нашому організмі! І навіть те, що ти зараз роздратована, — результат хімічних процесів.

— Ти ще скажи, що кохання — це хімічні реакції...

— Точно! Це складний процес, у який залучено безліч хімічних речовин нашого організму. Так що без хімії ніяк не можна. Натуральні тканини — це дуже добре. Але є синтетичні тканини з такими характеристиками, яких у природних немає. Треба розумно все сполучати.

— Так, мабуть, ти правий. Хімічні речовини самі по собі не можуть бути гарними або поганими.

Все залежить від нас, людей, від того, як ми їх використовуємо.

ПРИРОДНІ ОРГАНІЧНІ РЕЧОВИНИ

За час вивчення органічної хімії ми вже розглянули багато органічних сполук, дізналися про деякі їхні властивості й застосування. Давайте разом згадаємо, що вже вивчено: вуглеводні, природні джерела вуглеводнів (нафта, газ, кам’яне вугілля), спирти й органічні кислоти, жири, вуглеводи (глюкоза, сахароза, крохмаль, целюлоза), амінокислоти й білки.

Однак існує ще безліч сполук, про які ми не говорили. Звичайно, розповісти про всі природні органічні речовини в одному параграфі абсолютно неможливо. Зупинимося тільки на деяких.

Вітаміни

Слово «вітаміни» походить від лат. vita — «життя» і аміни — назва класу органічних сполук. Виходить «аміни життя».

Всім відомо, що ці речовини необхідні для нормальної роботи організму. Більш докладно їхні функції ви будете вивчати в курсі біології. Дуже часто вони входять у четвертинну структуру білків — ферментів. Нестача вітамінів у організмі призводить до важких захворювань. Вітаміни містяться в рослинній і тваринній їжі. Їх одержують і синтетично у фармацевтичній промисловості. Вітаміни продають в аптеках, і застосовувати їх треба за призначенням лікаря.



Фітонциди

Слово «фітонциди» походить від грецьк. qiUTOV — «рослина» і лат. caedo — «убиваю».

Ці біологічно активні речовини синтезуються рослинами, вони вбивають або пригнічують ріст і розвиток бактерій, мікроскопічних грибів, найпростіших.

У природі фітонциди відіграють важливу роль в імунітеті рослин і в узаємовідношеннях між собою. Виділення ряду фітонцидів підсилюється в разі ушкодження рослин (рис. 106). Леткі фітонциди здатні чинити свою дію на відстані, наприклад фітонциди листків дуба, евкаліпта, сосни й багатьох інших.

Сила й спектр антимікробної дії фітонцидів досить різноманітні. Фітонциди часнику, цибулі, хрону, червоного перцю, звіробою, чебрецю та інших рослин убивають багато видів найпростіших, бактерій і нижчих грибів у перші хвилини й навіть секунди. Вони знищують найпростіших (інфузорій), багатьох комах за короткий час (години або хвилини). У молодому сосновому лісі в повітрі майже немає збудників хвороб.

У медицині їх застосовують для лікування гнійних ран, виразок, а також у разі застудних захворювань.

Речовини, що мають запахи

Сюди входять різні за своєю хімічною природою речовини. Вони надають запаху квітам і плодам рослин, а також визначають запахи тварин, можуть бути приємними й неприємними з нашої точки зору. Пахучі речовини несуть різноманітну інформацію для живих істот, вони необхідні для нормального життя рослинних і тваринних угруповань. Людина використовує аромати, які подобаються їй, насамперед у косметичній продукції, під час виробництва ароматичних речовин, у кулінарії.


Отруйні й лікарські речовини

Отрути тварин і рослин мають різну хімічну будову. У природі вони є захистом від хижаків. Людина використовує отрути в медицині, оскільки в невеликих кількостях вони чинять лікувальну дію (є старовинний вислів: «Усе є ліками й усе є отрутою. Вся справа в дозі»). Численні настоянки, відвари, мазі, таблетки тощо містять речовини, отримані з рослинних або тваринних організмів (рис. 107).

Барвники

Різні хімічні речовини складають велику групу природних барвників. Люди здавна використовували фарби, одержувані з рослин (рис. 108) і тварин. Фарбували тканини, хутра, шкіру.

Дізнайтеся більше

Ось приблизні кольори барвників, які можна отримати з рослин:

Жовтий:

♦ кора, корені й деревина барбарису — жовтий;

♦ полин — дає солом’яне й палеве забарвлення. Якщо додати галуни, колір буде лимонний;

♦ куркума — яскраво-жовтий.

Синій колір:

♦ ягоди чорниці — дають фіолетовий колір;

♦ ягоди ожини — синій колір.

Зелений колір:

♦ ягоди ялівцю;

♦ листки бузини.

Рослинними барвниками можна забарвлювати не тільки тканини. Лушпиння цибулі використовують, наприклад, для фарбування яєць на Великдень.

Дослід «Виготовлення барвника»

У невелику ємність зберіть лушпиння цибулі, приблизно на половину ємності, додайте води так, щоби лушпиння було тільки покрите, поставте на вогонь і доведіть до кипіння. Остудіть, опустіть в отриманий відвар яйця й варіть у ньому. Шкаралупа яєць набуде червоно-коричневого кольору різного відтінку залежно від концентрації відвару.

Дізнайтеся більше

Застосовували також природні барвники, які одержували з тварин: комах, молюсків-багрянок. Так, наприклад, відомий античний пурпур, виготовляли з молюсків багрянок або мурицид. Щоб одержати 1 г цієї фарби, треба було виловити з дна моря й переробити близько 10 000 цих молюсків. Червону фарбу кармін виготовляли з висушених комах — кошенілі. Ця комаха живе на трав’янистих рослинах Центральної Європи, які ростуть на піщаних і посушливих ґрунтах.

Вважають, що місяць червень дістав свою назву тому, що цього місяця починають збирання «черви» — личинок цієї комахи. Комах збирають незадовго до того, як жіноча черва (личинка) досягне зрілості, тобто в кінці червня, зазвичай на день святого Іоан-на Хрестителя (24 червня), тому в багатьох країнах народна назва цього барвника — «кров святого Іоанна». Його використовували для фарбування шовку, вовни, бавовни або льону.

Каучук

Природний полімер каучук одержують із дерева гевеї, що росте в тропічному поясі (рис. 109). Каучук має унікальні властивості: він пружний, не пропускає воду,гарний ізолятор електричного струму. Каучуконоси є й серед рослин України, але каучуку в них дуже мало.

Волокна

Про натуральні волокна ми вже говорили, коли вивчали целюлозу. Саме з неї складаються бавовняні, лляні, конопляні та інші рослинні волокна. З них виготовляють нитки, тканини, мотузки, канати і т. д. Є й волокна, які складаються з молекул білкової природи. Це вовна й шовк. Широко використовується вовна овець, кіз та інших тварин для виготовлення пряжі, а потім і одягу. Натуральний шовк — це нитки кокона метелика — шовковичного шовкопряда (рис. 110). Одяг із натуральних волокон практичний, зручний, гігієнічний.

СИНТЕТИЧНІ ОРГАНІЧНІ РЕЧОВИНИ

Синтетичні органічні речовини умовно можна розділити на дві групи: аналоги природних органічних речовин і речовини із зовсім новими властивостями, схожих на які в природі немає.

Лікарські засоби

Ми вже говорили, що більшість лікарських засобів виготовляють із рослинної або тваринної сировини. Однак синтетичні лікарські засоби іноді в багато разів за своєю біологічною активністю перевершують природні. Наприклад, антибіотики, сульфаніламідні препарати, які використовують для боротьби з інфекціями.

Отрутохімікати (пестициди)

Ця група речовин широко застосовується для боротьби з бур’янами, комахами, грибами та ін. Про користь і шкоду їх використання можна говорити тривалий час, але поки застосовують їх досить широко, тож без них ніяк не обійтися.

Волокна й тканини

Синтетичні волокна (нитки) — формують із полімерів, які не існують у природі, а отримані шляхом синтезу з природних низькомолекулярних сполук.

Як вихідну сировину для одержання синтетичних волокон використовують продукти переробки газу, нафти й кам’яного вугілля.

Одними з перших синтетичних волокон були найлон, капрон, нітрон.

Волокна найлону (аніду) і капрону мають міцність, яка значно перевершує міцність природних і штучних волокон. На сьогодні з найлону й капрону роблять панчохи, тканини, штучне хутро, канати, щітки, тканини для парашутів, килимові вироби, оббивні матеріали й т. д.

Волокно нітрон за зовнішнім виглядом схоже на вовну. Воно дуже добре зберігає теплоту, досить міцне й перевершує інші волокна за світлостійкістю. Із нього виготовляють тканини для костюмів, светрів, ковдр, спортивного одягу, а також штучне хутро тощо (рис. 111).

Одержують волокна, схожі на природні, наприклад штучний мідно-амоніаковий шовк.

Виробництво синтетичних волокон розвивається швидкими темпами. Це пояснюється доступністю вихідної сировини й розмаїтістю властивостей вихідних синтетичних полімерів. Виходять синтетичні волокна з різними властивостями. Із них виготовляють, наприклад, одяг, який є міцним, гарним, зручним, теплим, легким, не пропускає воду, не продувається вітром, зберігає тіло від перенагрівання або переохолодження, хімічного впливу та ін. Одяг із синтетичних волокон легко чистити й прати.

На сьогодні існує кілька тисяч видів хімічних волокон і нетканих матеріалів, і їх число щороку збільшується.

Пластмаси

Пластмаси (пластики) являють собою матеріали на основі природних або синтетичних полімерів. Вони здатні набувати заданої форми за нагрівання й під тиском і зберігати її після охолодження.

Виробництво пластмасових виробів вимагає менше енергії та є менш трудомістким, ніж багатьох інших матеріалів, наприклад металів. Пластичні маси здатні стати ідеальною альтернативою металам, сталі, деревині, бетону, що дозволяє істотно заощадити ці матеріали.

Ви всі добре знайомі з пластмасами. Подивіться навколо: корпус вашої ручки й телефону, пляшка для води, лінійка — це все пластмаса.

Різні види пластмаси мають різні властивості. Є такі, які витримують високі або низькі температури. Наприклад, тефлон. Його використовують, зокрема, як антипригарне покриття сковорідок і каструль (рис. 112).

Є полімери, стійкі до дії агресивних хімічних речовин (кислот і лугів). Згадайте наші дослідження поліетилену.

Деякі, навпаки, легко руйнуються хімічними речовинами.

Дослід «Розчинення пінопласту в розчиннику»

Пінопласти — це пластичні маси, начинені повітрям. Це робить їх дуже легкими, адже основна маса цих пластмас припадає на повітря.

Пінопласти виготовляють із полістирену, полівінілхлориду, феноло-формальдегідних смол, карбамідно-формальдегідних смол та ін.

Частіше може трапитися пінополістирен. Цей полімер не стійкий до органічних розчинників і дуже швидко розчиняється в них.

З урахуванням того, що пінопласт більшою частиною маси складається з повітря, в разі додавання полімеру в якийсь органічний розчинник він буквально «тане на очах».

У хімічний стакан наллємо розчинник (можна застосовувати рідину для зняття лаку з нігтів), підготуємо брусок із пінопласту. Зануримо брусок у розчинник. Пінопласт швидко розчиняється, зменшується в об’ємі й за короткий час повністю зникає.

Пластмаси не проводять електричний струм, тому їх широко використовують для ізоляції кабелів, виготовлення електроустаткування. Цікаво, що деякі полімери під час нагрівання виділяють речовини, які перешкоджають горінню. Тому така ізоляція не горить.

Вироби з пластмаси легкі, а з деяких видів — дуже міцні, міцніше сталі. Під час виробництва пластмас у сировину додають різні барвники, тому пластмасові вироби виглядають красиво. Це важливо у виготовленні побутових виробів: посуду, різних коробочок, предметів туалету (гребінці, зубні щітки та ін.), а також деталей машин, елементів, використовуваних під час будівництва й обробки будинків і т. д.

Каучуки

Синтетичні каучуки значно обійшли природний каучук за своїми властивостями: зносостійкості, стійкості до атмосферних явищ і агресивних речовин. Наведемо приклад.

Силоксанові (кремнійорганічні) каучуки використовують не тільки в техніці, але й у харчовій промисловості, сільському господарстві. На їхній основі роблять селективно-напівпроникні мембрани (СНПМ), з допомогою яких вдається збільшити строки зберігання овочів і фруктів у 1,3-3 рази й зберегти додатково більше 15 % продукції. Це пов’язане з тим, що крізь мембрану в контейнер не проникає кисень повітря й там створюється газове середовище з умістом азоту до 95 %, вуглекислого газу — до 3 % і кисню — 1-2 %. Це призводить до гальмування життєдіяльності плодів, тому що сповільнюються процеси аеробного дихання, окиснення ненасичених сполук, знижується активність мікрофлори.

У цьому стислому огляді ми не розглянули й сотої частки тих дивних нових синтетичних матеріалів, які пропонує нам хімія.

А ще є мийні, чистячі засоби, засоби гігієни й косметичні засоби, а також із догляду за одягом і взуттям, тобто все те, що називають побутовою хімією й без якої ми не можемо обійтись і дня, — це теж синтетичні органічні речовини.

Ми не все розповіли про нові будівельні матеріали з унікальними властивостями, барвники й фарби, клеї та розчинники й багато чого іншого. Про все розповісти неможливо.

Як же жити без хімії? Ніяк.


ЗАХИСТ ДОВКІЛЛЯ ВІД СТІЙКИХ ОРГАНІЧНИХ ЗАБРУДНЮВАЧІВ

Проаналізуємо характеристики тих синтетичних речовин, які ми розглянули. Майже всі вони погано руйнуються.

Наприклад, поліетилен у природі став справжньою екологічною катастрофою.

Поліетиленові вироби й інші полімерні матеріали накопичуються в навколишньому середовищі та становлять загрозу для життя рослин, тварин і людини (рис. 113). В океанах плавають цілі острови з відходів полімерних виробів. Продукти їх згоряння забруднюють атмосферу.

Отже, ці речовини будуть накопичуватися в природі та забруднювати її. Як боротися із цим? Є кілька рішень цієї проблеми:

1. Переробляти полімерні відходи й виготовляти з них нові предмети. Це гарне рішення, але не всі пластмаси можна використовувати для вторинної переробки.

2. Спалювання відходів. Тепло, отримане при цьому, можна використати, наприклад, для обігріву. Але під час спалювання полімерів утворюються отруйні речовини, які забруднюють повітря.

3. Включати до складу полімерів речовини, які прискорять їх руйнування.

4. Виготовляти полімери з «їстівних» матеріалів, які будуть перероблені бактеріями, грибами, комахами та ін.

Існують також інші пропозиції.

Зі стійких органічних забруднювачів, які ми вивчали, слід іще вказати галогенопохідні сполуки метану.

ДОМАШНІЙ ЕКСПЕРИМЕНТ

Під час виконання дослідів дотримуйтеся правил безпеки! Просимо допомоги батьків!

Дослід «Добування каучуку із соку кульбаби»

Одержимо натуральний каучук із соку кульбаби звичайної. Для цього викопаємо декілька рослин кульбаби, відріжемо корінь біля основи стебла й будемо збирати білий сік.

Цей сік багатий на натуральний каучук. Також як джерело каучуку можна використовувати кімнатну рослину — фікус каучуконосний.

Коли збереться декілька мілілітрів соку, додамо до нього розчин оцтової кислоти, перемішаємо суміш. Утворюються білі пластівці — це пластівці каучуку.

Пластівці треба промити водою й далі вивчити їхні властивості.

Досліди можуть бути досить простими. Виміряємо з допомогою лінійки на скільки шматочки отриманого каучуку розтягуються доти, доки не порвуться.

Це ми виміряли еластичність.

Перевіримо як змінюються властивості каучуку за різних температур. Для цього шматочок каучуку покладемо у пробірку й охолодимо в суміші льоду й солі.

Зробимо висновки про те, як змінилася еластичність каучуку. Інший шматочок каучуку нагріємо. Еластичність під час нагрівання змінюється.

Порівняємо розчинність отриманого каучуку в різних розчинниках. Для досліду можна скористатися водою, етанолом, бензином, гасом. У бензині каучук сильно набухає й частково розчиняється. Утворений розчин можна випробувати як клей і склеїти ним різноманітні поверхні.

ПЕРЕВІРТЕ СВОЇ ЗНАННЯ

471. Розкажіть про природні органічні сполуки, їх застосування.

472. Розкажіть про синтетичні органічні сполуки, їх застосування.

473. Розкажіть про значення органічних сполук у житті людини.

ВИКОНАЙТЕ ЗАВДАННЯ

474. Підготуйте невеликі повідомлення про нові матеріали та їх застосування.

475. Проведіть диспут про «плюси» і «мінуси» синтетичних і природних матеріалів.

 

Це матеріал з підручника Хімія 9 клас Гранкіна

 






^