Опыт 1, страница 162 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Растворимость спиртов в воде, горение спиртов, качественные реакции на одноатомные и многоатомные спирты

Реактивы: этанол, бутанол-1, раствор фуксина, вода, раствор глицерина, раствор этиленгликоля, 3%-ый раствор сульфата меди (ІІ), 10%-ый раствор гидроксида натрия.

Химическая посуда и лабораторное оборудование: пробирки и штатив для пробирок; фарфоровые чашки; лучинка; спички.

Техника безопасности. Требуется соблюдение правил работы с растворами кислот, щелочей и нагревательными приборами.

Ход работы

Опыт 1. Растворимость в воде

В пробирки налейте по 5 мл этанола и бутанола-1. К спиртам добавьте по 20 мл воды, окрашенной фуксином. Спирты имеют плотность меньше единицы, поэтому они образуют верхний слой. Пробирки взболтайте. При этом можно заметить, что хорошо растворяется этанол, ограниченно растворяется бутанол-1.

Задание. На основании опыта сделайте соответствующий вывод о растворимости спиртов в воде.

Опыт 1. Растворимость в воде

Решение

В ходе эксперимента сравнивается растворимость в воде двух спиртов из одного гомологического ряда: этанола ($C_2H_5OH$) и бутанола-1 ($C_4H_9OH$). Наблюдение показывает, что этанол растворяется хорошо, а бутанол-1 – ограниченно.

Растворимость спиртов в воде обусловлена их строением. Молекула спирта состоит из двух частей: полярной гидроксильной группы ($-OH$) и неполярного углеводородного радикала ($R-$). Гидроксильная группа способна образовывать водородные связи с молекулами воды, что способствует растворению (гидрофильные свойства). Углеводородный радикал, напротив, является гидрофобным ("боящимся воды") и препятствует растворению.

У этанола углеводородный радикал (этил, $C_2H_5-$) короткий. Поэтому влияние полярной гидроксильной группы преобладает, и этанол неограниченно смешивается с водой.

У бутанола-1 углеводородный радикал (бутил, $C_4H_9-$) значительно длиннее. Его большой размер и, соответственно, сильные гидрофобные свойства мешают молекулам спирта эффективно встраиваться в структуру воды. Влияние неполярной части становится сопоставимым с влиянием полярной группы, что и приводит к ограниченной растворимости.

Ответ: На основании опыта можно сделать вывод, что растворимость одноатомных спиртов в воде уменьшается с увеличением длины их углеводородного радикала. С ростом числа атомов углерода в молекуле спирта усиливаются гидрофобные свойства (влияние неполярной части), которые начинают преобладать над гидрофильными свойствами гидроксильной группы ($-OH$). Это и объясняет, почему этанол ($C_2H_5OH$) хорошо растворим в воде, а бутанол-1 ($C_4H_9OH$) – лишь ограниченно.