Metodichka po химии

Предисловие.
Будучи огорчен качеством преподавания химии в РНИИМУ, и тем более способом
последующего контроля качества образования – тестами, я решил оказать посильную помощь
студентам в сдаче оных. Пособие представляет собой краткую, насколько возможно, инструкцию,
как, минимально загрузив голову, таки сдать этот окаянный тест. Я исследовалбольшое их
количество, обобщил результаты. Вопросы были мной разделены на темы в таком порядке, в
каком вы их изучали или якобы изучали, кому как повезло. На каждый вид вопросов я постарался
дать ответ, в меру научный, чтобы все-таки не слишком уйти от своих химических корней, но и
достаточно ясный, чтобы он мог быть воспринят среднестатистическим студентом РНИИМУ.
Теперь я представляю свой труд на суд и пользование широкой общественности, надеюсь, моё
творение сможет послужить к чьей-нибудь пользе.
Заранее благодарен за адекватные комментарии, дополнения и исправления к тексту.
Текст создан исключительно из гуманных соображений и распространяется безвозмездно.
Удачи, ни пуха ни пера, дорогие любители химии.
Федоров Алексей, «Леша-химик»
15.01.2015
1 модуль, общая, неорганическая и физическая химия.
Тема 1. Способы выражения концентрации раствора.
Введение. Весьма полезно будет иметь под рукой таблицу из голубой методички. Там есть, в
случае чего и определений молярности-моляльности, и формулы этих ваших моляльностей.
Типичные вопросы:
1. Молярная концентрация.
Пример:
Внезапная задача.
Как с этим бороться:
Формула с=n/V, гдеc-молрная концентрация, моль/л,n-количество вещества, моль, Vобъем, обязательно в л (!). Среднестатистический вопрос – необходимо вычислить массу
растворенного вещества, если известно с и V, причем объем обычно в мл. Сначала из
первой формулы вычисляем количество вещества, умножаем объем на молярность,
(объем нужно перевести в литры, для этого мили литры делят на 1000). Затем по
известной формуле n=m/M находят массу, умножают молярную на количество вещества.
Можно все сразу объединить в одну формулу, m=cVM, просто все перемножить, только
объем в литры все равно надо перевести. Встречаются более редкие вариации этой
задачи, например найти количество моль, это даже легче, решается в одно действие.
2. Масса, плотность и объем.
Пример:
Ответ D, догадались же?
Как с этим бороться:
Масса (m), плотность(ρ)и объем(V) раствора (внимание, НЕ растворенного вещества)
связаны соотношениями: m=Vρ, V=m/ρ, ρ=m/V, с чем мы вас и поздравляем.
3. Растворимость.
Пример:
?
Не помню, еще перед новым годом находил один какой то вопрос.
Как с этим бороться:
Растворимость газов увеличивается
температуры, там вроде про это было.
4. Размерности физических величин.
Пример:
Массовая доля - %! Ура, товарищи!
с
увеличением
давления
и
уменьшением
Как с этим бороться:
Вы таки долго будете смеяться, но масса измеряется в граммах и килограмах, объем в
милилитрах и литрах, плотность в г/мл. Остальные размерности концентраций, как
например моляльностьмоль/кг растворителя, могут быть найдены в методичке.
5. Массовая доля.
Пример:
Примерчик.
Как с этим бороться:
Массовая доля ω, масса растворенного вещества m(X) и масса раствораm (р-р) связаны
нехитрым соотношением ω=m(X)/m(р-р), из чего следует, что m(X)= ω·m(р-р), а m(p-p) =
m(X)/ω. Чего же вам еще более? Из сложного, периодически встречались в 1 модуле
хитровыкрученные задачи, где требовалось узнать массу воды, которую надо добавить к
раствору с известной массой и массовой долей, чтобы разбавить его до тоже известной
массовой доли. Ну, например от 15% до 10%. Решались проще всего подбором. Находим,
сколько растворенного вещества в 15% растворе, затем прибавляем 1ое количество воды к
нему (растворенное вещество остается той же массы, а вот масса раствора увеличивается
за счет долитой воды) и смотрим, получилось 10% или нет. И так далее. Но в итоговом я
таких не видел. Математика все таки великая вещь.
6. Неизвестный пока науке вид задач.
Пример:
?
Неизвестен.
Как с этим бороться:
Пока непонятно.
Тема 2. Термодинамика.
Введение: Крайне зловещая и непонятная тема, впрочем, в физической химии понятных и нет.
Оперирует страннымы бессмысленными функциями – энтальпией, энтропией и энергией Гиббса.
Типичные вопросы:
1. Энтальпия образования и сгорания.
Пример:
Путаный вопрос. Правильно – А, С не правильно потому, что образуется 2 молекулы аммиака,
остальное неправильно потому, что аммиак получают не из простых веществ.
Как с этим бороться:
Надо осознать, что энтальпия образования этого вещества относится к реакции
образования 1 молекулы (1 моля) этого вещества из простых веществ. То есть энтальпия
образования метана, например, относится к реакции С + 2Н2 = СН4, и никаких других
реакций. Реакции могут получаться очень странные, если кто-нибудь хорошо помнит ЕГЭ,
то может заметить, что некоторые из этих реакций противоречат тому, чему учат в школе,
и невозможны в жизни. Не надо смущаться этим, у термодинамики – своя атмосфера.
Энтальпия реакции сгорания вещества относится к реакции сгорания 1 молекулы этого
вещества до СО2, Н2О, SO2, N2 и других оксидов, если в веществе были другие атомы.
Внимание на определения, молекула и в сгорании и в образовании должна быть только
одна, это важно.
2. Верные и неверные утверждения.
Пример:
Жестокая, жестокая термодинамика…
Как с этим бороться:
Никак, смиритесь, это безнадежно. Не рассчитывайте даже на интуицию, если хоть одна из
4 формулировок будет с ошибкой, вам не зачтут вопрос, но надо быть минимум
победителем «Битвы экстрасенсов», чтобы угадать все 4.
Кратко отвечу на то, что нашел. А-неверно, виды энергии превращаются как раз в
эквивалентных количествах, В-неверно, при растворении энтропия возрастает, С-верно,
смотреть ниже, D-неверно, все энтальпии сгорания, и энтальпия нейтрализации
отрицательны. Есть легенда, что должно быть 2 верных и 2 неверных ответа, но я считаю,
что это неправильно, бывает всякое. Еще есть подозрение, что кое-где ответы перепутаны,
и даже если ответить правильно с точки зрения химии, то нет уверенности, что это будет
правильно с точки зрения кафедры.
3. При каких температурах (высоких, низких, любых, никаких) возможна реакция?
Пример:
Пример переформатирования в сторону усложнения. Читаем слитно условие+А, получается
Н=0, S<0, возможен при любой температуре. Сравниваем с таблицей ниже, понимаем, что
получили неверное утверждение, при таких функциях процесс невозможен. Повторяем, читаем
слитно условие+В, и так далее, до тех пор, пока не получим верного утверждения. Варианты,
где есть G, могут рассматриваться отдельно от условия, потому что с Gвсе просто, см. ниже.
Как с этим бороться:
Исходная предпосылка всех этих вопросов – Второй Закон Термодинамики, говорящий,
что в закрытой системе возможен только процесс, в котором ΔG<0, а процесс ΔG>0,
естественно невозможен при любых температурах. Изначально все запросто сводилось к
таблице вида:
Энтальпия ΔН Энтропия ΔS Возможность протекания реакции
<0 или =0
>0 или =0
При любых температурах*
<0 или =0
<0 или =0
Ни при каких температурах*
>0
>0
При высоких температурах
>0
<0
При низких температурах
*-при условии, что обе функции не равны нулю.
Сейчас все несколько сложнее, нужно просто прочитать вопрос слитно вместе с вариантом
ответа, и оценить, верное ли получилось суждение.
4. Критерий возможности.
Пример:
?
Где то потерялся.
Как с этим бороться:
Перед Новым годом видел такие вопросы, но не заскринил, а сейчас не могу найти. Вроде
ничего особенного не было. См выше.Возможен только процесс, в котором ΔG<0, а
процесс ΔG>0, естественно невозможен
5. Неизвестный пока науке вид задач.
Пример:
?
Нету.
Как с этим бороться:
Пока неизвестно.
Тема 3. Химическое равновесие.
Введение. Простая по сути, но удивительно занудная тема. Перепутать уменьшение с
увеличением, а сдвиг равновесия влево со сдвигом вправо и зафейлить то, что вы поняли –
пустяковое дело. Будьте бдительны!
Надо отметить на всякий случай, как влияют разные факторы на сдвиг равновесия.
Условные знаки: ↑-увеличивается, ↓- уменьшается, →-смещается вправо, ←-смещается влево, Кс
– константа химического равновесия, Т- температура, Р – давление, с – концентрация.
1) Влияние температуры
А) Если реакция ΔН>0 эндотермическая, то при↑Т равновесие → и Кс↑
при↓Т равновесие ← и Кс ↓
Б) Если реакция ΔН<0 экзотермическая, то при↑Т равновесие ← и Кс ↓
при↓Т равновесие → и Кс↑
2) Влияние давления.
А) При↑Р равновесие смещается в сторону образования меньшего количества газов.
Например, для реакции N2 (газ) + 3 H2 (газ) = 2 NH3 (газ), с ↑ давления равновесие смещается
вправо, потому что слева 4 молекулы газов (3+1), а справа только 2.
Б) При ↓Р равновесие сместится в сторону образования большего количества газов.
Внимание! Жидкости и твердые вещества не считаются за газы! Неожиданно, правда? Если
газов в разных частях реакции поровну, тогда давление не будет влиять на такую реакцию.
Р не влияет на Кс вообще никогда, иногда задают такой вопрос.
3) Влияние концентраций
При ↑с(исх веществ) равновесие →
При ↓с(исх веществ) равновесие ←
При ↑с(продуктов) равновесие ←
При ↓с(продуктов) равновесие →
Концентрция не влияет на Кс
4) Влияние катализатора
Не влияет на сдвиг равновесия и Кс
Типичные вопросы:
1. Кс и Пс, направление реакции.
Пример:
Самая жесть этой темы. Обратите внимание, концентрации твердых веществ не даны, потому что
они не ставятся в формулу, а в жизни не имеют смысла. Концентрация может применяться только к
растворенному веществу, а твердое вещество – не растворено.Пс=0,01/0,05=0,2. Пс<Кс, ну и вывод…?
Как с этим бороться:
Самый сложный вопрос. Алгоритм действий подробно описан в голубой методичке,
коэффициенты
могу его только просто повторить. 1. Рассчитываем Пс =
Спродукты
коэффициенты
Сисходные вещества
, то есть
концентрации продуктов, в степенях, равных коэффициентам, разделить на
концентрации исходных веществ, тоже в степенях, равных коэффициентам. Например,
для реакции 2 NO + O2 = 2 NO2 оно будет рассчитываться так: Пс=с(NO2)2/с(NO)2с(О2).
Внимание, концентрации даны дурацким способом, не перепутайте, где чья
концентрация. Внимание! Степени не потеряйте! Потом сравниваем рассчитанноеПс с
данным Кс. Если Пс>Kcто реакция идет влево, еслиПс<Kc то реакция идет вправо, если
Пс=Kc реакция находится в равновесии.
2. Смещение равновесия при влиянии давления.
Пример:
Геморрой. Верно – В. Обратите внимание на D, там вообще нет газов.
Как с этим бороться:
Все описано во введении, главное не перепутайте повышение и понижение давление,
а из веществ смотрите только на газы.
3. Смещение равновесия при влиянии температуры, ΔН, Т, Кс и смещение равновесия.
Пример:
Пример как раз обратного рассуждения, если при ↑Т Кс↑, то реакция…?
Как с этим бороться:
Опять же, все описано во введении. Верны будут как прямые суждения, типа «для
экзотермической реакции при повышении температуры константа равновесия
уменьшается», так и обратные типа «если для реакции при повышении температуры
константа равновесия уменьшается, то реакция экзотермическая». Чтобы жизнь не
казалась слишком легкой, придумали такое усложнение: иногда спрашивают про
энтальпию не прямой, а обратной реакции. Например, для некоей обратимой реакции
с ростом температуры константа равновесия увеличивается. Ежу понятно, прямая
реакция эндотермическая. А вот обратная реакция – экзотермическая. Будьте
бдительны, враг не дремлет.
4. Смещение равновесия при влиянии концентраций.
Пример:
Сорян, забыл заскринить.
Как с этим бороться:
См. введение, тут вроде бы без переподвыподвертов.
5. Неизвестный пока науке вопрос.
Пример:
нету
Как с этим бороться:
Пока неизвестно.
Тема 4. Осмос.
Введение. Очень легкая тема. Расчеты строятся на формуле сосм=i·c, где сосм–осмолярность, c–
молярная концентрация, а i – изотонический коэффициент Вант-Гоффа, собственно самая соль
этой темы. i равен количеству ионов, на которые распадается электролит при диссоциации.
Например, для NaCli=2, для CaCl2 i=3 (кальций и два иона хлора), для Na2SO4тожеi=3, для K3PO4i=4.
Для слабых электролитов (HNO2, CH3COOH) iявляется дробным числом больше одного но меньше
2, приблизительно 1,3. Для неэлектролитов (С6Н12О6, сахароза, мочевина (NH2)2CO) i=1. Чем
больше с и i, тем больше осмолярность. Осмотическое давление рассчитывается π=сосмRT, где π –
осмотическое давление, кПа, R=8,31, Т = температура в градусах Кельвина.
Типичные вопросы:
1. Верные-неверные утверждения
Пример:
Очередная угадайка.
Как с этим бороться:
Никак. Как всегда никак. По примеру: А-верно, если прочитать введение, следующий
вопрос и подумать, то можно догадаться почему, В-верно, часто это вижу, и таки да, чем
больше степень дисперсности, тем больше осмотическое давление. Аналогично еще
попадаются гидролизующийся белок, там с течением времени осмотическое давление
возрастает и полимеризующаяся какая то фигня, там наоборот, осмотическое давление
падает. С-неверно, такие размеры у ультрамикрогетерогенных систем, микрогетерогенные
10-4 – 10-5. D-неверно, в изотоническом растворе эритроциты сохраняют форму и размер. В
гипотоническом они набухают (лизис), в гипертоническом сморщиваются (плазмолиз).
Зато все остальное – элементарно.
2. Изо-, гипо- и гипертонические растворы.
Пример:
Верно – С. 0,05*3=0,05*3.
Как с этим бороться:
Изотонические растворы – растворы с одинаковойосмолярностью. Если у одного раствора
давление больше то он гипертонический, а у другого раствора меньше и он
гипотонический. В основном стоит задача найти пару изотонических растворов. Лихо
определяем коэффициенты iдля приведенных веществ, перемножаем их на данные
концентрации (цифры там обычно такие, что все это можно и в уме сделать), получаем
осмолярности, сравниваем, находим два одинаковых – ура-ура.
3. Изменение осмотического давления (осмолярности) в ряду.
Пример:
Коэффициенты iпо веществам равны 1, 2 и3, ряд осмолярностей получается 0,2*1<0,2*2<0,2*3,
возрастает.
Как с этим бороться:
Полный аналог предыдущего по способу решения, чуть иная форма. Определяем
коэффициенты i, перемножаем их на концентрации и смотрим, как меняется
осмолярность в полученном ряду.
4. Пока неизвестный науке тип вопроса.
Пример:
?
нету.
Как с этим бороться:
Пока неизвестно.
Тема 5. Поверхностное натяжение, ПАВ, ПНВ, ПИВ и адсорбция.
Введение. Опять какая-то зловещая муть, плохо поддающаяся систематизации.
Типичные вопросы:
1. Выбрать ПАВ (ПНВ, ПИВ) из списка веществ.
Пример:
Из представленного ПАВ будет гексановая кислота и бутиламин, ПНВ-глицерин, ПИВ-гидроксид
калия, он то и нужен.
Как с этим бороться:
ПАВ – понижают поверхностное натяжение с ростом концентрации, ПНВ – не влияют, ПИВ
- увеличивают.К ПАВ относятся органические вещества, содержащие гидрофильную и
гидрофобную части (это где то в другом месте еще было нужно) – то есть органические
вещества, состоящие из радикала (метил, этил, пропил, …) и полярной группы – амин,
спирт, кислота, и т. д. Еще ПАВ – желчь и фосфолипиды. К ПНВ относятся органические
вещества с только полярными группами – глицерин, углеводы (сахароза, глюкоза). К ПИВ
относятся неорганические электролиты, хлориды натирев и калиев всяких. И т.д.
2. Адсорбция (возможно, σ) ПАВ по величине радикала.
Пример:
Сорян, забыл заскринить.
Как с этим бороться:
Пример проявления правила Дюкло-Траубе. С ростом радикала поверхностная активность
повышается, поверхностное натяжение понижается, а адсорбция этих ПАВ усиливается.
Такие дела. На всякий случай, радикалы в порядке возрастания: метил, этил, пропил,
бутил, пентил, гексил, гептил, октил, нонил, децил.
3. Адсорбция, влияние Р, Т и с.
Пример:
.
Как с этим бороться:
Нужно иметь в виду, что на адсорбцию влияют:
1) При↑Т адсорбция уменьшается, а с ↓Т, естественно, увеличивается.
2) При↑Р адсорбция повышается, а с ↓Р - уменьшается.
3) При↑с адсорбция повышается до определенного значения, а с ↓с - понижается.
На величину предельной адсорбции не влияет только масса адсорбента.
4. Полярное-неполярное, адсорбция.
Пример:
?
Видел один раз, подумал, что не так важно.
Как с этим бороться:
Скажу как есть, потому что вариант такого вопроса видел только один. На неполярном
адсорбенте лучше всего адсорбируются неполярные адсорбаты из полярной среды, ну и
наоборот, на полярном лучше всего адсорбируется полярное из неполярного.
5. Пока неизвестный науке тип вопроса.
Пример:
?
нету.
Как с этим бороться:
Пока неизвестно
Тема 6. Химическая кинетика.
Введение. Весьма мудреный раздел, в моём родном РХТУ им. Менделеева вообще считается
самым сложным предметом. Судя по тестам в 1 модуле, так оно и было, но концентрация треша и
угара в итоговом тесте намного ниже. С чем это связано – непонятно. То ли я плохо проверил
вопросы теста, то ли кафедра решила смилостивиться и выпилила самые зловещие вопросы.
Типичные вопросы:
1. Энергия активации последовательных реакций.
Пример:
Муть.
Как с этим бороться:
Если кафедра таки хотела выпилить самые сложные и оставить самые простые вопросы, то
с этим они промахнулись. Вопрос суров и сложен по внешнему виду, но прост в алгоритме.
Просто нужно найти в дебрях учебников фразу, что самая медленная (лимитирующая)
стадия в последовательных реакциях – это стадия с наибольшей энергией активации. Если
лимитирующая стадия первая, то больше всего будет продукта С, а если лимитирующая
вторая- то В, это распространяется и на последовательные, и на параллельные реакции.
2. Константа скорости и несколько утверждений.
Пример:
Мутная константа скорости.
Как с этим бороться:
Снова скажу как есть: константа зависит от температуры и наличия катализаторов и
ингибиторов, и, естественно, от природы веществ реагирующих и не зависит ни от чего
иного, например не зависит от концентрации реагирующих веществ и давления.
3. Неизвестный вид вопросов.
Пример:
Мда... Обратите внимание на третий пример, там про уменьшение скорости, а не повышение.
Как с этим бороться:
По примеру – скорость реакции в газовой фазе зависит от природы реагирующих веществ,
концентраций реагирующих веществ (с увеличением концентрации растет скорость),
температуры (с увеличением Т растет скорость) и давления (с увеличением Р растет
скорость). Скорость реакции в растворе, буде таковая попадется, зависит от всего того же
кроме давления. Энергия активации, где то я ее видел, зависит от природы реагирующих
веществ, наличия катализаторов (понижают ее) и ингибиторов (повышают ее). Вроде все.
Тема 7. Электролиты.рН.
Введение: На самом деле, хорошо помогает справляться с этим - осознать теорию БренстедаЛоури. Кислота – отдает (донор) Н+, основание – присоединяет Н+, но эта теория настолько проста
и охватывает все разделы, что понять ее не получается. Еще нужен список «Сильные и слабые
кислоты и основания». Это тайное знаниеинформацияесть где то в таблице голубой методичке.
Всегда спрашивайте себя, что за хуйню электролит я вижу? Важнейшим навыком в этой теме
является способность отличать виды электролитов друг от друга. На всякий случай, приведу это
тут:
Тип
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Пример
Среда
Сильная кислота
H2SO4, HNO3, HCl…
Кислая, рН<7
Сильное основание
КОН, NaOH, LiOH, Ba(OH)2…
Щелочная, рН>7
Соль сильное основание + сильная кислота KNO3, NaCl, Li2SO4…
Нейтральная, рН=7
Слабая кислота
HNO2, H2CO3, H3PO4, H2S…
Кислая, рН<7
Слабое основание
NH3, CH3NH2, Cu(OH)2, Fe(OH)3… Щелочная, рН>7
Соль сильное основание + слабая кислота
KNO2, CH3COONa, Li2CO3…
Щелочная, рН>7
Соль слабое основание + сильная кислота
NH4Cl, [CH3NH3]2SO4…
Кислая, рН<7
Соль слабое основание + слабая кислота
Fe2S3, (NH4)2CO3…
Нейтральная, рН≈7
Всегда держите в голове, что есть кислоты сильные, есть слабые, есть основания сильные, есть
слабые, а соли – продукты их взаимодействия – образованы кислотой (сильной или слабой) и
основанием (тоже сильным или слабым). Ахтунг!!! Если вы не поняли то, попытки решить эти
задачибессмысленны.
Типичные вопросы:
1. Какие свойства – кислоты, основания или и те и те – проявляет частица
Пример:
Кислоты и основания…
Как с этим бороться:
Вроде и просто, а вроде и сложно. Кислота может отдать Н+, а основание принять его.
Соответственно, чтобы отдать Н+, его нужно предварительно иметь. Кислота – это что то с
Н, способное его отрывать (Н2S,HS, H3PO4, H2PO4, HPO4, NH4+… то есть или кислоты с хотя бы
1 Н, или слабые основания с присоединенным лишним Н) а основания – обычно чтонибудь с «-», чтобы лучше присоединять Н+, хотя и не обязательно. (Хорошие основания =
полностью обезводороженые остатки кислот или собственно разные основания ОН, NH3,
CO3, PO4)
2. Расположить вещества в порядке возрастания/убывания рН
Пример:
Ряд разных электролитов. Представлены, уже верно расположенные по возрастанию рН:
сильная двухосновная кислота (H2SO4), сильная одноосновная кислота (HNO3), соль слабого
основания и сильной кислоты (Al2(SO4)3), слабое основание (NH3).
Как с этим бороться:
Тут может хорошо помочь шкала электролитов по возрастанию рН:
Сильная двухосновная кислота (H2SO4)>
сильная одноосновная кислота (HCl)>
слабая кислота (список) >
соль сильной кислоты и слабого основания >
соль сильной кислоты и сильного основания >
соль сильного основания и слабой кислоты >
слабое основание (список) >
сильное одноосновное основание (KOH, NaOH…) >
сильное двухосновное основание (Ba(OH)2)
Смотрим, какие у нас 4 электролита, определяем их тип и располагаем в соответствии со
шкалой.
3. Соотнесите вещества с цифрами рН.
Пример:
Суровые электролиты.
Как с этим бороться:
Аналогично предыдущему вопросу, но вместо порядка возрастания-убывания надо
соотносить с цифрами рН. Самый кислый электролит соотносят с самой маленькой из
данных цифр и далее идут по возрастанию. Определяйте тип электролитов грамотно, не
путайте соли с кислотами, а сильные кислоты со слабыми кислотами.
4. Соотнести вещества с областями рН.
Пример:
Области рН. Электролиты в порядке как даны: соль сильного основания и слабой кислоты,
слабая кислота, соль слабого основания и слабой кислоты.
Как с этим бороться:
Даже легче, чем предыдущие вопросы. Определяем тип электролитов опять, и из табл
узнаем, у какого электролита какая область рН.
5. Гидролиз солей.
Пример:
И тут тоже номенклатура, уже неорганических веществ. Ну что за твою мать?.
Как с этим бороться:
А вот так:
Тип
1.
2.
3.
4.
Гидролиз
Среда
Соль сильное основание + сильная кислота Нет
Нейтральная, рН=7
Соль сильное основание + слабая кислота
По аниону
Щелочная, рН>7
Соль слабое основание + сильная кислота
По катиону
Кислая, рН<7
Соль слабое основание + слабая кислота
И по катиону, и по аниону
Нейтральная, рН≈7
Определили тип электролита (умеем же?), и автоматом определяется тип гидролиза.
Сильно запутывает ситуацию то, что соли даны через названия. Вспоминаем, что такое
есть сульфат, сульфит и сульфид, и прочие радости ЕГЭшно-школьной жизни.
6. Неизвестный тип задачи.
Пример:
?
нет.
Как с этим бороться:
Пока неизвестно.
Тема 8. Буферные растворы.
Введение.Средней запутанности тема. Буферный раствор – система, сохраняющая рН примерно
постоянным при добавлении небольших количеств кислот и щелочей и разбавлении. Достигается
это за счет особой, химической магии. Буферный раствор содержит пару веществ: сопряженную-
кислоту и сопряженное-основание. Если к буферному раствору добавляют злую сильную кислоту,
ее нейтрализует сопряженное-основание, а если к этому же раствору добавляют сильную щелочь,
то ее нейтрализует уже сопряженная-кислота. При этом сами сопряженные кислота и основание
друг друга не нейтрализуют, они же сопряженные. Подробнее, с примерами – методичка.
Типичные вопросы:
1. Интервал буферного действия.
Пример:
Просто, очень просто.
Как с этим бороться:
Просто. Интервал буферного действия – это область рН от рКа-1 до рКа+1. То есть если
рКа=6, то интервал от 5 до 7. И т. д. Трабл может получиться, если у кислоты несколько
рКа. В этом случае находим буферную систему в таблице примеров в голубой
методичке, а из формулы справа узнаем, какая константа должна использоваться для
расчетов. Например, гидрофосфатная – по рКа2. Фэйл – если такой системы нет в этой
таблице.
2. Частица в буферной системе.
Пример:
Гидрофосфат коварен.
Как с этим бороться:
Вопрос относится к предыдущей теме про электролиты. Если частица способна
отдавать Н+, то кислота, принимать – основание. Вот и гадайте на примере НРО4.
Отдать способен, ведь есть же РО4. И принять способен, потому что Н2РО4 тоже
существует. Значит, и кислота и основание. Хотя таковое гадание делать просто
удается далеко не всегда. Глядя на диполярную форму глицина +NH3CH2COO- сразу и не
поймешь, могут ли отрываться вся эта куча водородов и может ли присоединяться еще
один лишний. Такие дела.
3. Какие системы являются буфферными.
Пример:
Такие вот примеры.
Как с этим бороться:
Буферными будут системы, состоящими из сопряженной-кислоты и сопряженногооснования. Это пара веществ, отличающимися на 1 Н, у кислоты есть, у основания нету.
NH3/NH4, CH3COOH/CH3COO, H2PO4/HPO4, и так далее. Естественно, водород не может
отсутствовать просто так, он или чем то замещен, или еще как-то, поэтому можно
ожидать что типа CH3COOH/CH3COONa и т.д. Исключения – сильные кислоты. Система
HCl/NaCl, по внешним признакам похожая на буферную, на самом деле не буферная.
4. Виды буферных систем.
Пример:
Какая то путанная хрень.
Как с этим бороться:
Слабая кислота – вы должны узнавать ее, если честно изучили предыдущую тему.
Слабые основания – тоже, в таком же случае. Амфолиты – это буферные системы на
основе аминокислот, это самые большие формулы. Кислая и средняя соль – то что
осталось, но! Не перепутайте со слабой кислотой, у кислых солей кислоты
многоосновные (Н3РО4, Н2СО3), а под слабыми кислотами обычно дают только
одноосновные. (СН3СООН).
5. Неведомый тип вопроса.
Пример:
?
нету
Как с этим бороться:
Бояться и надеяться на лучшее.
Тема 9. Комплексные и малорастворимые соединения…
Введение. Тема, которую никто никогда толком не понимал, поэтому не буду давать обобщений,
перейдем сразу к примерам.
Типичные вопросы:
1. Концентрация комплексообразователя,
устойчивости, константа нестойкости.
Пример:
устойчивость
комплексов,
константа
Какая то очереднаяхуйняочень сложное задание.
Как с этим бороться:
Чем больше Куст (константа устойчивости) или чем меньше Кнест, тем:
устойчивее комплекс;
меньше концентрация иона комплексообразователя.
Блин, капец как внимание! Не перепутайте, что увеличивается, а что уменьшается!!! Это
очень просто сделать. Читайте внимательно условия мелким шрифтом написанные, это
важно. В примере нужно расположить комплексы в порядке повышения устойчивости, а
из теории известно, что чем меньше Кнест, тем устойчивее комплекс. Значит, комплекс с
самой большой Кнест будет первым и самым неустойчивым, а дальше в порядке
уменьшения Кнест. Отдельная проблема – сравнение таких ебанутых оригинальных цифр.
Сначала сравнивают степени десяток. Поскольку матан знает мало кто, на всякий случай
напоминаю, что -10 это меньше, чем -8, но зато +10 больше +8. Если степени одинаковые,
то сравнивают уже числа перед десяткой.
2. Виды комплексных соединений.
Пример:
Блять! Сколько можно косячить?.
Как с этим бороться:
Нейтральные – комплексы не содержащие т.н. внешней сферы, то есть за квадратными
скобками ничего нет. Катионные – содержат внешнюю сферу-анион (ОН, Cl..), анионные –
содержат внешнюю сферу-катион (К, Na…), смешанные – двое квадратных скобок. Еще
попадались аква-комплексы – содержат Н2О уже в квадратных скобках, циано содержат
CN-ион, хелатные – en (этилендиамин), амино-комплексы содержат NH3.
3. Более полное осаждение иона.
Пример:
Пример.
Что то я не заскринил
Как с этим бороться:
Для более полного осаждения надо добавлять второй ион или тот электролит, который его
содержит. Например, для более полного осажденияCaиз насыщенного раствора CaSO4
надо было бы добавить что-нибудь, где есть SO4, H2SO4например.
4. Растворимость малорастворимых веществ при добавлении хорошо растворимых.
Пример:
.
Как с этим бороться:
Если добавляют электролит, содержащий такой же ион, какой есть в малорастворимом
веществе, растворимость уменьшается (как в примерах – к насыщенному раствору
AgIдобавили AgNO3и т.п.). Если ионы разные – растворимость практически не изменяется.
5. Неизвестный тип вопроса.
Пример:
?
нет.
Как с этим бороться:
Пока непонятно.
Тема 10. Потенциал, ЭДС.
Введение. Тоже мрачная, путанная тема, порождение сумрачного немецкого гения Нернста.
Наиболее нелюбима мной в институтские годы, даже более, чем кинетика
Типичные вопросы:
1. Увеличение/уменьшение оксислительного/восстановительного потенциала.
Пример:
За что нам это?
Как с этим бороться:
Итак.
Окислительный потенциал увеличивается при:
1) Уменьшении рН
2) Увеличении концентрации исходных растворимых веществ (в примере это Н+)
3) Уменьшении концентрации продуктов (в примере это Mn2+) кроме самой воды.
4) Увеличении температуры (пока этого ни разу не было)
Окислительный потенциал уменьшится при:
1) Увеличении рН
2) Уменьшении концентрации исходных растворимых веществ (в примере это Н+)
3) Увеличении концентрации продуктов (в примере это Mn2+) кроме самой воды.
4) Уменьшении температуры (пока этого ни разу не было)
Восстановительный потенциал увеличится при:
1) Увеличении рН
2) Уменьшении концентрации исходных растворимых веществ (в примере это Н+)
3) Увеличении концентрации продуктов (в примере это Mn2+) кроме самой воды.
4) Уменьшении температуры (пока этого ни разу не было)
Восстановительный потенциал уменьшится при:
1) Уменьшении рН
2) Увеличении концентрации исходных растворимых веществ (в примере это Н+)
3) Уменьшении концентрации продуктов (в примере это Mn2+) кроме самой воды.
4) Увеличении температуры (пока этого ни разу не было
Бдительные товарищи наверняка заметят, что эти списки сделаны методом ctrl + c, ctrl + v.
Не перепутайте уменьшение с увеличением, тут, как всегда, это легко сделать.
2. Системы окислители и восстановители.
Пример:
Правильное D.
Как с этим бороться:
Из двух систем воостановитель та, у которой потенциал меньше, а окислитель,
соотетственно та, у которой потенциал больше. При решении таких задач на реакции и
системы лучше даже не смотреть, а смотреть только на ϕ (или Е0). Сравниваем данную
изначально систем с каждым вариантом и находим то, о чем спрашивали. В примере
просят определить, в отношении какой системы данная может быть восстановителем.
Сравниваем данную (Е0=1,09) с А (Е0=0,25) и понимаем, что в такой паре данная система
восстановитель (это не подходит) а система А – восстановитель. Это не подходит.
Повторяем эту операцию, пока не получим, что нужно.
3. Неизвестный тип вопроса..
Пример:
?
нет.
Как с этим бороться:
Пока неизвестно.
Тема 11. Ультрамикрогетерогенные системы. Мицеллы.
Введение. Тут главное – научится строить мицеллы, потому что 1 из 50 вопросов точно будет про
них. Кароч. Мицелла образуется в результате обменной реакции, в которой выпадает осадок,
таблица растворимости в помощь. Например, AgNO3+NaCl=NaNO3+AgCl. При этом один из двух
исходных электролитов должен быть взят в избытке, а то мицелла не получится. У нас будет NaCl.
Дальше все просто, берем заготовку мицеллы, вот такую:
{[(m…)n…(n-x)…]…}
И заполняем ее содержимым. После mпишется всегда осадок, он по мицелльному называется
агрегат, в нашем примере AgCl. Дальше внимание, самый сложный момент! – идет ион,
одинаковый в осадке и в избытке. У нас это будет Cl, по мицелльски это называется
потенциалопределяющий ион. Дальше – ион, который тоже в избытке, но не
потенциалопределяющий, и дальше еще раз он же, в моем примере это Na, называется
противоион.Итого:
{ [ ( mAgCl ) nCl- (n-x) Na+ ] Na+ }
Потенциалопределяющий ион определяет заряд мицеллы, если он +, то и мицелла считается +, а
хули вы хотели, потенциалопределяющий же. Если мицелла «+» то идет к катоду, «-» к аноду.
Агрегат + потенциалопределяющий ион = ядро, все, что в квадратных скобках = гранула. Все
полностью = мицелла. Потенциалопределяющий+первыйпротивоион = плотный адсорбционный
слой, второй противоион=диффузный слой. Так решаются задачи, когда известно, что в избытке, а
определить надо потенциалопределяющий и противо-ион. Иногда бывают обратные задачи,
когда известенпротивоион, или потенциалопределяющий, а построить надо мицеллу.
Рассуждение обратное, что в противоионах, то и в избытке было.
Типичные вопросы:
1. Мицелла, строение.
Пример:
Красота.
Как с этим бороться:
Прочитать и понять введение к этому разделу, запомнить и научиться строить мицеллы
быстро и находить в них составные части: агрегат-ядро-гранулу и т.д.
2. Правило Шульце-Гарди.
Пример:
Как то так.
Как с этим бороться:
Само правило утверждает, что:
1) Коагуляцию вызывают ионы, противоположные по знаку заряду гранулы
2) Коагулирующая способность возрастает с ростом заряда, пропорциональность 6
степени.
По первой части все ясно, на тему второй части попадаются порой знатные финты ушами.
Например, В похоже на нее, но только наоборот. Или было про соотнесение
коагулирующих способностей ионов с зарядами 1 и 3, соотношение получается
16:36=1:729. Всего не угадаешь, включайте голову.
3. Стабилизация систем.
Пример:
Жесть.
Как с этим бороться:
Общих методов тут нет, к сожалению, надо читать умную книжку и по данным там
определениям ориентироваться. По примерам: агрегативная устойчивость повышается
при добавлении ПАВ, этот вид устойчивости – устойчивость против объединения частиц.
Седиментационная устойчивость – устойчивость к оседанию частиц, при этом
седиментационный и диффузионный потоки уравновешены.
4. Образование ДЭС и поверхностная энергия.
Пример:
Болтовня.
Как с этим бороться:
Никак, только прочитав кучу умного текста и осмыслив его. В вопросах нет
последовательности, их нельзя решать как одинаковые типовые задачи. Беда-беда. Первый
пример – С, ну просто вот так есть и все, второй – тоже С, третий - А. Такова природа, вопросы
почему в рамках этого пособия неуместны, хотя я мог бы и ответить.
2 модуль, Органика
Тема 1. Номенклатура.
Введение. Обязательно нужно иметь в голове/под рукой обе таблицы по органике из голубой
методички, а так же дополнить их недостающими веществами: сложными эфирами, сложными
тиоэфирами, амидами, иминами, полуацеталями, ацеталями, альдолями.
Типичные вопросы:
1. Поставить в соответствие класс и формулу.
Пример:
Блин… что же такое альдимин и кетоимин?!?Спойлер - это А и Dсоответственно.
Довольно сложная разновидность вопросов такого типа.
Как с этим бороться:
элементарно, берем методичку и определяем по таблице, к какому классу какое вещество
относится, есть гидроксильная группа – спирт, карбоксильная- кислота и т. д. Если в
названии суффикс «ен» – то это алкен, «ол» – спирт и т. д. Суффикс «ат» характерен для
сложных эфиров, оцените формиат, ацетат, пропионат. Важно извлечь связку: название
класса-общая формула-приставка/суффикс в названии. Сложные случаи: двухатомный
спирт НО-СН2-СН2-ОН, дикарбоновая кислота НООС-СООН, ангидрид
, ну, может,
еще какая хрень попадется, типа ацетилфосфата или ацетилкофермента А, ацеталейполуацеталей (кстати, вот и на примере они), гуглите и обрящете.
2. Назвать по радикально-функциональной номенклатуре.
Пример:
Fail… вариант А – ответ вопросом на вопрос? А вы не верили в еврейский заговор
Ай. Ответ – гидроксиацетон, это патология не соответствующая алгоритму. Надеюсь,
подобного больше нет
fail. Что же в итоге надо назвать? А еще эти люди запрещают нам ошибаться. Ответ – D.
Вещество, которое дано в варианте А, называется дивинилкетон.
Как с этим бороться:
Для начала неплохо бы иметь под рукой/в голове таблицу радикалов и научиться отличать
классы веществ друг от друга: спирты, амины, карбоновые кислоты, кетоны и проч. Освоив
сию грамоту (вы же не халтурили в п. 1?), название по радикальной номенклатуре дается
легко: называем радикалы, из которых состоит формула и добавляем название класса.
С2Н5-ОН = этиловый спирт, СН3-О-СН3 = диметиловый эфир, N(СН3)3 = триметиламин,
СН3-СН(-ОН)-СН2-СН3 = вторбутиловый спирт (извините, формула трудно читается, нету у
меня сейчас хорошего редактора, чтобы красивую формулу нарисовать. Кафедра
ОБОХимии, впрочем, тоже не особо заморачивается редактором химических формул, так
что привыкайте).Еще нам попадался прикол про орто-, мета- и пара-изомеры бензола.
Орто = заместители расположены на соседних углах, мета=через один угол, пара=через
два угла, напротив друг друга. И еще прикол – карбоновые кислоты и альдегиды по
непонятной причине в радикально-функциональной номенклатуре надо называть
традиционными названиями: муравьиный альдегид, ацетальдегид, пропионовыйальдеид
– ряд альдегидов, муравьиная, уксусная, пропионовая, масляная – ряд кислот.
Дополнительный бонус – нам может быть дана не формула, а название по заместительной
номенклатуре, по которому нужно сначала понять, что это за неведомая хуйня вещество, а
потом уже называть его по радикальной номенклатуре. О том, как бороться с
заместительной номенклатурой, см. ниже.
3. Назвать по заместительной номенклатуре.
Пример:
Пропаналь такой пропаналь.
Как с этим бороться:
Заместительная номенклатура отлично описана в голубых методичках, но еще раз, для тех
кто не осилил. Находим самую длинную из возможных углеродных цепей, находим
функциональные (характеристические) группы, из них выбираем старшую (она обычно и
единственная, если нет – смотрим правило старшинства групп), нумеруем цепь от старшей
группы, строим название по схеме: приставки = радикалы и младшие группы с номерами,
где они находятся, корень = длина главной цепи (метан, этан, пропан и т. д.,вы ведь
сдавали ЕГЭ и знакомы с этой херней, мои дорогие любители химии?), суффиксы «ан»,
«ен» и «ин» соответственно означают одинарные, двойные или тройные связи в главной
цепи,суффикс = название старшей группы. Все эту фигню ценную информацию конкретно
можно при желании извлечь из таблиц в голубой методичке. Классический пример – наш
старый знакомый вторбутиловый спирт СН3-СН(-ОН)-СН2-СН3. По заместительной
номенклатуре он будет называться бутанол-2. (Приставок нет, т.к. нет радикалов и
младших групп, ОН-единственная и старшая поэтому, дает суффикс «ол».Нумерация
углеродной цепи слева направо, чтобы ОН стояло у второго, а не третьего атома, бутанол-3
и бутанол просто без номера было бы ошибкой). Не путайте заместительную и
радикальную номенклатуру. Не иначе, как из вредности, вам дано две номенклатуры. В
разных номенклатурах одно и то же вещество будет называться по разному, что будет
приводить к ошибкам.
4. Указать, какая группа есть у данного класса.
Пример:
Какую же группу содержит альдегид?
Как с этим бороться:
Блин, да это даже несерьезно обсуждать, я вас умоляю. Берете голубую методичку, вторая
таблица, и вам откроется дивный мир органической химии, вы узнаете, что альдегиды
содержат карбонильную группу, карбоновые кислоты – карбоксильную, простые эфиры –
алкоксильную и т.д., и т.п. Главное, не забудьте – вы еще до сих пор умеете отличать
классы органических веществ, на этой необоснованной мысли построена вся методичка.
5. Вопрос о родоначальных структурах.
Пример:
Вот и пропионовая кислота нарисовалась…
Как с этим бороться:
Довольно занудный вопрос. Насколько я могу судить, на кафедре ОБОХимии до сих пор
нет внятного представления о том, что такое родоначальная структура, поэтому стоит
иметь в виду следующее: родоначальная структура – это гомологический ряд карбоновых
кислот, муравьиная, уксусная, пропионовая и прочее, что может быть найдено в табл. №1
голубой методички. То есть если вы видите что то типа H2N-CH2-COOH, и осознаете, что 1)
это аминокарбоновая кислота 2) количество атомов «С» в нейсовпадает с уксусной
кислотой; то вы можете констатировать, что родоначальная структура для этой
поебенибиологически значимой молекулы (аминокислота глицин) – это уксусная кислота.
Еще родоначальными структурами могут быть производные бензола: анилин, фенол,
бензальдегид и бензойная кислота. Увы, не привожу их тут, ибо не могу рисовать здесь
«гайки». Так вот, если к, например, бензольному кольцу подцеплен ОН – то это фенол, а
если еще какая-нибудь группа NO2 –то это нитрофенол, а фенол для него родоначальная
структура. Получилось довольно путано. Пока более простого объяснения мы не
придумали, но мы работаем над этим.
6. Укажите характеристические группы в соединении
Пример:
Нитро- и гидроксильная группы затаились в молекуле
Как с этим бороться:
Элементарно. Вы же не забыли, какие бывают группы, ну же? Смотрим на формулу и
мысленно вычленяем из нее, как правило, две функциональные группы.
7. Амид (фенол, ненасыщенное соединение и т.п.) – это …
Пример: забыл заскринить, извините.
Как с этим бороться:
Довольно стремный вопрос. Мне попались фенол и амид, вероятно, есть еще варианты.
Надо обладать какой никакой, а все таки логикой, чтобы догадаться, что N,NдиметилацетАМИД относится к классу амидов, и какими никакими, а знаниями+логикой,
чтобы указать, что фенол содержит гидроксильную группу, связанную с ароматическим
кольцом
Тема 2. Электронное строение.
Введение: обязательно нужна таблица электронных эффектов, помещена в голубой методичке в
третьей теме. Все заместители до бензола называем электронодонорными и пишем как ЭД, после
бензола – электроноакцепторными и называем ЭА. Сам бензол, сука такая, в разных ситуациях
может проявлять свойства как ЭД, так и ЭА.
Типичные вопросы:
1. Истинность утверждений
Пример:
Смиритесь, дорогие любители химии, это безнадежно…
Как с этим бороться:
Никак, смиритесь, это не дано большинству студентов РНИМУ. Строить какие-то
глобальные зависимости мне лень с моей стороны было бы безответственно без наличия у
вас фундаментальной базы и знания теории Брёнстеда-Лоури, однако кратко могу
написать некоторые верные утверждения:
- ЭД заместители понижают кислотность и усиливают основность,
- ЭА заместители напротив, усиливают кислотность и понижают основность,
- чем сильнее кислота, тем больше Ка, меньше рКа и меньше рН ее раствора,
- более сильной кислоте соответствует более слабое сопряженное основание,
- чем сильнее основание, тем большеКв, меньше рКв, меньше Квн+, больше рКвн+, больше рН
раствора,
- более сильному основанию соответствует более слабая сопряженная кислота.
-ЭД заместители повышают стабильность катионов и радикалов, понижают устойчивость
анионов за счет делокализации отрицательного заряда.
-ЭА заместители повышают стабильность анионов, но понижают стабильность катионов и
радикалов.
И не пытайтесь повторить это дома.
2. Виды гибридизации
Пример:
Узнали sp2 иsp3?
Как с этим бороться:
Легкий вопрос. Если у углерода все связи одинарные, а он сам какой нибудь СН3, то это
sp3-гибридизация, если у углерода есть двойная связь, типа «СН2=СН-…» или бензольное
кольцо, то это sp2-гибридизация Еще гибридизированы таким образом катионы, радикалы
и анионы. Надо иметь в виду, что если вещество СН3-СН=СН2, то в нем есть и sp2-,и sp3гибридизации. Но вообще, вы же сдавали ЕГЭ и наверняка разбираетесь в гибридизации?
Там это проходят.
3. Виды сопряжений.
Пример:
Таки да, оба вида сопряжений
Как с этим бороться:
успокоиться, расслабиться, осознать, что все не так сложно, как вы пытаетесь это себе
представить. Итак, сопряжения бывают р–π (читается как «пэ-пи») и
π–π (читается как «пи-пи», хе-хе). π-π сопряжения могут быть реализованы соседством
двух двойных связей, разделенных одной одинарной, схематично х=х-х=х, х-любые атомы,
возможно, даже и разные. Например, СН2=СН-СН=СН2 – классика π-π сопряжений, а
СН2=СН-СН=О уже не классика, но тоже вариант. Частный случай π-π сопряжения – бензол.
р-πсопряжения чуть сложнее, реализуются от соседства двойной связи и атома с
неподеленной электронной парой (N, O, S, Cl, Br, I, С- внимание! да это Сс минусом!), или
атома с неспаренным электроном (С. это с с точкой наверху), или атома с пустой
орбиталью (С+ атом С с плюсом). Схематично х=х-у, где х-это атомы углерода, а учтонибудь из перечисленных атомов. Например СН2=СН-О-СН3. Внимание еще раз!
Возможна реализация обоих видов сопряжения, например в анилине (привет, первая
тема) – бензол сам по себе π-π сопряженная система, а бензол с атомом N – еще и р-π
сопряжение образует.
4. Электронные эффекты заместителя.
Пример:
Классика-классика. +I.Вероятнее всего, очередной fail. По изначальному замыслу вопрос должен
допускать несколько вариантов ответа, ведь у каждой (кроме алкила) группы есть оба
эффекта (IиM)
Классика-классика. Починили, наконец-то, теперь можно дать два варианта ответа, что и
требуется тут, -I и +M.
Как с этим бороться:
Важнейшая тема. Для нее то как раз и нужна таблица заместителей. Итак, электронные
эффекты бывают индуктивные (I) и мезомерные(М), и те, и другие бывают «+» и «-». Замес
этого вопроса как раз и заключатся в том, чтобы узнать, когда какой знак. С индуктивными
все просто, берем и смотри в таблице, у какого заместителя он какой. Нужно вам узнать
индуктивный эффект у СН3 – берем и узнаем, что для СН3, как и для остальных алкильных
радикалов (вы ведь в курсе, что СН3-алкильный радикал?) индуктивный эффект +I.
Казалось бы, все просто? А вот хуй. Не торопитесь с выводами. Мезомерный эффект
существует только в сопряженных системах. Вот, например, NH2. По таблице –Iи +M. В
молекуле СН3-NH2 нет системы сопряжения (см п. 3.), поэтому только –I. А вот в анилине
система сопряжения будет, там будет и –Iи +M.
5. Устойчивость частиц.
Пример:
Номенклатура. Кто-нибудь знает, что такое трет.бутил-катион?
Опять fail. Не, ну правда, сколько можно косячить? И снова все дано названиями, а не
формулами.
Как с этим бороться:
Как ни странно, но утверждения, данные в п. 1, имеют место применяться тут. Кратко –
суть:есть катионы (+), радикалы (.), анионы (-). Устойчивость катионов и радикалов
повышается ЭД-заместителями и понижается ЭА (смотрим таблицу, вспоминаем, что это).
Катион или радикал без ничего – средне устойчив. Один СН3-так себе, чуть лучше. Два
СН3- лучше. Три СН3 - совсем хорошо. Один СН=СН2 – намного лучше, чем даже три СН3.
Один С6Н5 (то есть фенильный радикал, то есть гайка) – вообще заебись наиболее
устойчивый радикал или катион. Всякая ЭА-хрень, типа СF3,С(=О), COOH, NO2 – снижает
устойчивость катионов и радикалов. Пример правильного ряда: CH2+-COOH<СН3+<CH2+CH3<CH+(CH3)2<C+(CH3)3<CH2+-CH=CH2<CH2+-C6H5. По анионам – все наоборот. ЭА –
повышают устойчивость, ЭД – понижают. Чем больше С=О и СF3 находится рядом с
катионом, тем он устойчивее. При этом следует, однако, иметь в виду нюанс: СН3-Оменее устойчив, чем С6Н5-О-. Фенил же более ЭД, чем метил, скажете вы. А такова
двойственная природа фенила, отвечу я, где то он ЭД, а где то ЭА.
Зловещая суть фенила: в отношении катионов и радикалов он ЭД, в отношении анионов
ЭА.
6. Уменьшение/увеличение кислотных/основных свойств в ряду.
Пример:
Хоть тут все правильно. Самое слабое основание – аминобензальдегид (гайка и альдегид – два
ЭА заместителя, уменьшающие основность амина ниже плинтуса), сильнее – анилин (одна ЭА
группа), еще сильнее – метиланилин (ЭА+ЭД заместители для амина) и самый сильный в ряду –
метиламин (только ЭД).
Как с этим бороться:
То же, что и предыдущий вопрос, но со своей атмосферой. Итак. Кислоты – это ОН (спирт),
SH(тиол) или СООН (карбоксильная группа), именно в таком порядке увеличивается их
кислотность. Почти независимо от прочих факторов ОН<SH<СООН в смысле кислотности.
На силу кислот влияют группы, прикрепленные к кислоте. Вы таки будете смеяться, но и тут
есть смысл обратиться к п. 1. И, таки да, ЭД заместители понижают кислотность, а ЭА – ее
повышают. Ну не чудо ли? Для примера – правильный ряд кислот по силе СН3-ОН<C6H5OH*<O2N-C6H4-OH*<СН3-СООН<H-COOH<Cl-CH2-COOH<Cl2-CH-COOH<Cl3C-COOH.
(*- и снова фенил.Oн ЭД для катионов, радикалов, но для кислот-оснований – ЭА)
Основаниями являются атомы Nв аминогруппах, в отличие от кислот, тут без вариантов,
что упрощает задачу. ЭД-повышают основность, ЭА-понижают, (фенил=ЭА для оснований).
Правильный ряд по силе оснований: O2N-C6H4-NH2<C6H5-NH2 <NH3 <CH3-NH2 < (CH3)2NH
Тема 3. Реакции SR, AE, SE.
Введение. Внимание, товарищи. Чем дальше, тем сложнее. Дальше идут реакции, для работы с
ними требуется какое никакое воображение и понимание простейшего принципа, в реакции одни
связи обрываются, другие образуются, одни и те же атомы соединяются иначе – и это дает нам
новое вещество. Надеюсь, в школе вас чему-нибудь научили, мои юные любители химии. Иначе
дальше работать будет вообще нереально. Часть заданий дано в формулах, часть в названиях, но
вы как то с горем пополам разобрались в номенклатуре, так что теперь придется применить
полученные знания на практике. Не думаете же вы, что я смогу вам подробно объяснить, что
такое диэтиловый эфир, или пропен-2-овая кислота, или 1-метилциклогексен-1, когда они вам
встретятся? Их много, а я один.
Типичные вопросы:
1. Гидратация, гидрогалогенирование и правило Марковникова.
Пример:
Обратно к школьно-егэшным радостям…
К бутену, однако, у остальных молекул – ЭА заместители.
Как с этим бороться:
Гидратация – реакция присоединения воды к кратной (двойной) связи. Подробнейшим
образом изучается в школе. Вместе с ней изучают и правило Марковникова. Водород
при гидратации присоединяется к более гидрированному атому, а ОН (галоген в случае
гидрогалогенирования) – к менее гидрированному. Правило Марковникова
нарушается в случае, если у двойной связи есть ЭА (вот и вторая тема в ход пошла)
заместитель. Например, СН2=СН-СООН (акриловая кислота) гидратируется против
правило Марковникова. Это значит, что водород присоединяется к менее
гидрированному атому (это будет средний С), а ОН к более гидрированному (то есть
левому С). Итак, реакция: СН2=СН-СООН + Н2О → НО-СН2-СН2-СООН. Думать надо
супербыстро, и реакции просчитывать в уме. Такие дела.
2. Два дебильных утверждения, ЕГЭ-стайл.
Пример:
Дебильные утверждения весьма дебильны сложны.
Как с этим бороться:
Утверждения реально дебильны. Берем голубую методичку, открываем ее на начале 3
(или 4) темы. Там найдете вы кучу определений, и про гидратацию, и про субстрат, и
еще 100500 единиц всякой всячины. Подозреваю, что утверждения писались по этому
списку.
3. Субстраты и типы реакций, механизмы.
Пример:
Узнали функциональные группы, алкан в пропане, бензол в бензойной кислоте, алкен в
пропеновой кислоте?
Те же яйца, но в профиль. Алкен, конечно же, вступает в говноэлектрофильное
присоединение.
Как с этим бороться:
Тут главное помнить, что вы еще до сих пор умеете различать классы органических
веществ. Конкретно в этом месте вам надо отличать алканы и алкильные радикалы от
алкенов и от ароматических углеводородов, т.е. бензола. Дальше все просто: алкилы
вступают в SRрадикальное замещение,алкены -AEэлектрофильное присоединение,
бензол -SEэлектрофильное замещение.
4. Орто, мета и пара-ориентанты.
Пример:
Опять школьная классика.
Как с этим бороться:
Вторая тема снова возвращается. ЭД заместители приводят к ускорению/облегчению
реакции SE, да еще и являются орто и пара ориентантами. ЭА замесители приводят к
замедлению реакции SE, и по совместительству – метаориентанты.
5. Гидропероксиды.
Пример:нету, не заскринил
Как с этим бороться:
Попалось 1 раз. Поэтому говорю, как есть: есть надо ртом в реакции алкильного
радикала с кислородом, инициированной свободным радикалом, образуется
гидропероксид.
Тема 4. Реакции SN. Свойства соединенийсσ – связью…
Унылая, безрадостная тема. Много непонятных, бессмысленных вопросов.
Типичные вопросы:
1. Алкилирующий реагент
Пример:
Вот она – унылость в полный рост.
Как с этим бороться:
Определение, как всегда, есть в методичке. Алкилирующими могут быть или
галогеналканы типа СН3-Cl, C2H5-Br или триметилсульфониевая хрень (не пугайтесь, вы
почти наверняка знакомы) [(CH3)3S+]Cl- или Br-. Ну, очень изредка,алкилирующим может
быть СН3-О-SO2-СН3, но что-то я ее не встречал пока. В биохимии, конечно,свои
акилирующие реагенты, но это у вас будет уж точно в следующей серии.
2. Уходящая группа.
Пример:
И кто же ты, уходящая группа? Куда же ты уходишь?
Как с этим бороться:
Уходящая группа, как правило, уходит от алкилирующего реагента, хотя и не всегда. В этом
случае уходящая группа это галоген Cl, Br или диметилсульфид (CH3)2S для
триметилсульфония. В более запущенных случаях уходящая группа может быть Н2О, в еще
более запущенных N=N-O, но, надеюсь, до этого не дойдет.
3. Ряды увеличения/уменьшения нуклеофильности
Пример:
Тоже классика, но уже не школьная
Как с этим бороться:
Легко. Сила нуклеофиловувеличивается в ряду S<O<N. То есть СН3SH<CH3OH<CH3NH2. При
одинаковых атомах-нуклеофилах ЭД заместители усиливают нуклеофильность, а ЭАпонижают.
4. Реакции дезаминирования.
Пример:
Опять номенклатура все портит.Кстати, очередной косяк. В реакции (СН3)2СН-СН2-NH2 + HNO2
→ (СН3)2СН-СН2-ОН + N2 + Н2О, продукт называется 2-метилпропанол-1, а не бутанол.
Прикиньте, исходное вещество изобутил = 4 атома С, а продукт метил бутан = 5 атомов С,
возможно ли такое?
Как с этим бороться:
Для успешной борьбы с этим видом реакций надо осознать, что: амин + азотистая кислота
= спирт. Все бы ничего, но иногда вопрос с названием может быть нерешаемым (как в
примере).
5. Реакции спирт + галогеноводород.
Пример:
И опять номенклатура.
Как с этим бороться:
Аналогично предыдущему пункту, нужно осознать, что: спирт + галогеноводород (HCl, HBr)
= галогеноалкан. Хотя опять же, номенклатуру никто не отменял. Вот если СН3-СН(ОН)-СН3
+ НСl = СН3-СН(Сl)-СН3 + Н2О в виде реакции выглядит еще более менее приемлемо, хотя
бы можно увидеть, что куда делось, то если сказать, что из изопропилового спирта
получился 2-хлорпропан – то это уже просто можно мозг вывихнуть. Особенно в этом
примере умиляет, что название исходного вещества дано по радикально-функциональной
номенклатуре, а продукта – по заместительной (см. пример). Такие дела.
6. Реакция элиминирования галогеналкан + спиртовой раствор щелочи.
Пример:
И опять названия. Зато алкен в ответах единственный.
Как с этим бороться:
Шаблон реакции такой: галогеналкан + щелочи спиртовой раствор = алкен + хлорид
натрия + вода. Целевой продукт – алкен, его и ищем в вариантах. Если повезет, он там
даже один будет.
7. Реакция обмена галогеналкан + водный раствор щелочи.
Пример:
Опять глюки с номенклатурой, нужно понять, что такое 2-бромо, 2-метилбутан. Из него
получится 2метил…ол-2, а не 1.
Как с этим бороться:
Опять шаблон: галогеналкан + щелочи водный (сравн. С п. 6!) раствор = спирт + натрия
хлорид, целевой продукт – спирт, ищем его среди ответов.
8. Реакция обмена галогеналкан + какая то хрень с натрием.
Пример:
Да, получится тиол, но вот какой еще поди догадайся. (Спойлер – пропантиол-2)
Как с этим бороться:
На самом деле это то же самое принципиально, что и п. 7, та же самая реакция обмена
(замещения), а отличия – косметические, с целью запутать. Вместо NaOH – NaOCH3
(продукт будет простой эфир), NaSH (продукт тиол), NaSCH3 (продукт сульфид). Суть такова
же: R-галоген + Na-хрень = R-хрень + Na-галоген, уж простите за размытость
формулировки. Ну, напримерCH3-Cl + Na-SCH3 = CH3-S-CH3 + NaCl.
9. Дегидратация.
Пример:
Как раз пример с правилом Зайцева, довольно сложный. Тут получитсябутен-2.
Как с этим бороться:
Очередной шаблончик: спирт = алкен + вода. Вот и выбирайте алкен, и будет вам счастье.
Бойтесь, если в вариантах два алкена, там уже думать надо, правило Зайцева вспоминать
(если вкратце и примитивно – образуется алкен с двойной связью в середине цепи)
10. Алкилирование аминов/аммиака
Пример:
Зловещий вопрос, что-то не то вам досталось. Спойлер – ответ этиламин.
Как с этим бороться:
Смиритесь, никак. Всегда происходит присоединение радикала к атому азота, хоть он в
амине, хоть в аммиаке. Если азот один и нет каких то других подозрительных штук типа
температуры, щелочей NaOH/KOH – то наверняка получится аммоний, если есть два азота
и прочие подозрительные штуки, то получится амин, а уж какой – угадать весьма сложно, а
в этом то и есть загвоздка. Надо очень хорошо разобраться, сколько каких радикалов тут
будет.
Тема 5. Реакции альдегидов, кетонов, карбоновых кислот и их
производных.
Введение. Концентрация треша, угара и содомии в данной теме достигает апогея. Уже одного
только факта, что в старые добрые времена эта тема была разделена на две (коими в сути она и
является, альдегиды и кетоны это одна отдельная тема, а карбоновые кислоты – другая) и
проходилась в два занятия, а ныне объединена в одну – должен настраивать вас, мои маленькие
любители химии, на понимание того, что дело реально плохо. Шутки кончились, вопросы весьма
разнообразны, и требуют включать голову.
Типичные вопросы:
1. Полуацетали, ацетали, полутиоацетали, тиоацетали. Что такое. Синтез, гидролиз.
Пример:
Итак, вот она – жопа химии. Правильный ответ – С.
Как с этим бороться:
Надо усвоить шаблоны:
- альдегид/кетон + спирт (1 молекула) = полуацеталь (синтез)
- полуацеталь = альдегид + спирт (1 молекула) (гидролиз)
- альдегид/кетон + спирт (2 молекулы, избыток) = ацеталь (синтез)
- ацеталь = альдегид/кетон + спирт (2 молекулы) (гидролиз)
- альдегид/кетон + тиол (1 молекула) = полутиоацеталь (синтез)
- полутиоацеталь = альдегид/кетон + тиол (1 молекула) (гидролиз)
- альдегид/кетон + тиол (2 молекулы, избыток) = тиоацеталь (синтез)
- тиоацеталь = альдегид/кетон + тиол (2 молекулы) (гидролиз)
Кроме того, надо еще все-таки представлять формулы всей этой радости (вы же точно не
халтурили на первой теме?), причем их имеют обычай рисовать таким черезжопным
способом, чтобы ацеталь-полуацеталь было узнать ну никак не возможно. Если по сути, то
полуацеталь это ОН и ОR, а ацеталь это два OR (R-любой радикал, СН3 и дальше) у одного
атома С. Крепитесь, товарищи и надейтесь на лучшее, иногда фиг поймешь, что от тебя
вообще хотят.
2. Имины. Что такое. Синтез, гидролиз.
Пример:
Жопа химии №2. Бонус – названия продуктов по хрен пойми какой номенклатуре. Спойлер –
ответ А.
Как с этим бороться:
Опять шаблончик:
- Альдегид/кетон + амин = имин (синез)
- Имин = альдегид/кетон + амин (гидролиз)
На фоне ацеталей выглядит еще не так люто, хотя все равно та еще хрень. Ищите формулы,
чтобы представлять, какие они бывают, нарисовать тут все многообразие не получится, но
вот пример СН3-СН=N-СН3, суть двойная связь азот-углерод.
3. Расщепление β-кетоэфира
Пример:
Зловещие вопросы.
Как с этим бороться:
Внешне выглядит стремно, но суть проста: при расщеплении такого эфира может
получиться только два ацил (это включает ацетил, пропионил и прочие «ил»-ы)
кофермента. Происходит разрыв связи С-С, обратное конденсации. Вот на это и два
кофермента и ориентируемся.
4. Сложные эфиры, Сложные тиоэфиры, Амиды, синтез, свойства, кислый гидролиз,
щелочной гидролиз.
Пример:
Опять ничего не понятно, все в названиях. Ответ –В+С
Сложный эфир весьма непрост.
Как с этим бороться:
В целом, довольно проблематично. Чтобы охватить все возможные случаи, надо понять
суть нуклеофильного замещения в производных карбоновых кислот. Если поверхностно,
то:
Карбоновая кислота + спирт = сложный эфир (название на «ат» заканчивается) (синтез)
Сложный эфир = карбоновая кислота + спирт (кислый гидролиз)
Сложный эфир = соль карбоновой кислоты + спирт (щелочной гидролиз)
Карбоновая кислота + тиол = сложный тиоэфир (синтез)
Сложный тиоэфир = карбоновая кислота + тиол (кислый гидролиз)
Сложный тиоэфир = соль карбоновой кислоты + тиол (щелочной гидролиз)
Карбоновая кислота + аммиак/амины = амид (синтез)
Амид = карбоновая кислота + аммиак/амины (гидролиз)
*А ведь есть еще ангидриды, фосфаты, синтез амидов и эфиров из ангидридов,
ацилкоферментов, реакции – тысячи их…
Ну, и конечно, при встрече всех их надо узнавать по формуле и названию, а сие может
оказаться большой проблемой, сами видите, какие там названия ебанутые сложные, тут
рисовать формулы неудобно, они все должны быть похожи на «двузубые вилки»
5. Альдолное присоединение-расщепление.
Пример:
Инфернальный ужас №1
Инфернальный ужас №2
Как с этим бороться:
Поверхностно дело о присоединении обстоит так: альдеги/кетон + альдегид/кетон =
альдоль (альдоли - альдегидоспирты/кетоспирты (3 или β-гидрокси…аль), довольно
просто. Это реакция присоединения, с образованием связи С-С, взаимодействия двух
карбонильных соединений. Но при попытке разобраться в деталях: СН-кислотном центре,
механизме реакции, роли щелочного катализа или хотя бы просто понять, что к чему
присоединяется – вам откроется бездна инфернального ужаса, куда лучше не заглядывать,
а если заглянуть – уже никогда не станешь прежним…
6. Зловещий вопрос.
Пример:
Хтонический ужас №1. Ответ – уксусная кислота, реакция НООС-СН2-СООН = СН3-СООН + СО2.
Хтонический ужас №2. Ответ – А. На самом деле вопрос относится к 4 теме, но кому от этого
легче?
Хтонический ужас №3. Ответ – А. Ацилирующий реагент, как правило, ацил что-нибудь, а
субстрат ацилирования – спирт или амин.
Как бороться:
Никак, смиритесь, дорогие любители химии. Как я уже говорил, тема апокалиптична по
замыслу, и можно ждать любой неведомой хрени (Карбоксилированиедекарбоксилирование, макроэргические связи и прочее…). Остается только надеяться, что
тебе, мой юный друг, она не встретиться в таких количествах, чтобы похоронить тебя под
своим весом.