§ 16. АЛЬДЕГІДИ

Склад молекул альдегідів розглядають як похідні алканів, у молекулах яких один атом Гідрогену біля першого атома Карбону заміщений на альдегідну групу. Винятком є перший представник цього класу — метаналь, у складі якого замість залишку алкану міститься атом Гідрогену.

Вам уже відомо, що властивості кожного класу органічних сполук визначаються характеристичною (функціональною) групою.

Розглянемо, як розподіляється електронна густина подвійного зв’язку між атомами Карбону та Оксигену. Особливість цього зв’язку полягає в його поляризації. Атом Оксигену як більш електронегативний відтягує на себе електронну густину зв’язку, унаслідок чого він набуває часткового негативного заряду δ – . На атомі Карбону концентрується частковий позитивний заряд δ + :

Масштабні моделі молекул перших двох представників альдегідів зображено на рис. 31. Така будова характеристичної (функціональної) групи зумовлює хімічну активність альдегідів.

Рис. 31. Масштабні моделі молекул альдегідів: а — метаналю; б — етаналю

Ізомерія та номенклатура альдегідів. Фізичні властивості. Альдегіди утворюють гомологічний ряд. Ознайомимося з першими чотирма представниками цього класу сполук (табл. 9).

Гомологічний ряд альдегідів та їхні фізичні властивості

Хімічні властивості етаналю. Розглянемо хімічні властивості альдегідів на прикладі етаналю.

Реакції повного й часткового окиснення. Етаналь легко окиснюється. Реакції горіння відбуваються з утворенням карбон(IV) оксиду та води. Рівняння реакції повного окиснення:

Часткове окиснення відбувається під дією амоніачного розчину аргентум(І) оксиду або за взаємодії з купрум(ІІ) гідроксидом.

Звернемося до демонстрацій.

Дослід 1. Взаємодія з аргентум(І) оксидом.

Наллємо амоніачний розчин аргентум(І) оксиду об’ємом 1-1,5 мл у чисто вимиту содою пробірку й додамо кілька крапель розчину етаналю. Нагріємо пробірку із сумішшю в склянці з гарячою водою. Через деякий час на стінках пробірки спостерігатимемо осідання металічного срібла. Рівняння реакції:

Цю реакцію можна продемонструвати віртуально. Вона дістала назву реакція «срібного дзеркала» і є якісною реакцією на альдегіди.

Дослід 2. Взаємодія із свіжоодержаним купрум(ІІ) гідроксидом.

Добудемо купрум(ІІ) гідроксид реакцією обміну між сіллю Купруму та лугом. Рівняння реакції:

Унаслідок реакції утворюється блакитний осад.

Доллємо до осаду розчин етаналю об’ємом 1-1,5 мл і нагріємо пробірку із сумішшю. Випадає жовтий осад купрум(І) гідроксиду. Ця сполука нестійка, вона одразу ж перетворюється на червоно-коричневий осад купрум(І) оксиду й воду. Рівняння реакцій:

Взаємодія альдегідів із свіжоодержаним купрум(ІІ) гідроксидом теж є якісною реакцією на альдегіди. Її можна спостерігати віртуально.

Реакції приєднання. Цей тип реакцій властивий альдегідам за положенням подвійного зв’язку в альдегідній групі. Якщо суміш етаналю та водню пропустити над нагрітим каталізатором, то етаналь відновлюється до етанолу. Рівняння реакції відновлення етаналю:

Отже, за певних умов альдегіди можуть окиснюватися й відновлюватися.

Способи добування етаналю. Вивчаючи властивості спиртів, ви ознайомилися з реакцією їх окиснення. У лабораторних умовах як окисник використовують купрум(ІІ) оксид або гідроген пероксид.

Пригадайте рівняння реакції окиснення етанолу.

Крім цього способу, застосовують також реакцію окиснення етену за наявності каталізатора. Наведемо рівняння реакції (не для запам’ятовування):

Ця реакція економічно вигідна в промисловості, бо етен добувають із метану, що є порівняно недорогою сировиною.

Етаналь добувають гідратацією етину (реакція Кучерова), рівняння цієї реакції наведено в табл. 7 (с. 38).

Альдегіди — отруйні речовини, що завдають шкоди організму людини. Метаналь використовують для виготовлення формаліну — водного розчину з домішкою метанолу, який застосовують як засіб для дезінфекції. Просочені фенолформальдегідною смолою плити, з яких виготовляють меблі, небезпечні для здоров’я людей, які перебувають у приміщеннях з такими меблями.

Для обороноздатності країни потрібне виробництво вибухових речовин. Сировиною для їх добування є метаналь.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• Альдегідам властива структурна ізомерія карбонового ланцюга. Нумерація найдовшого карбонового ланцюга починається з атома Карбону характеристичної (функціональної) альдегідної групи.

• Альдегіди — леткі рідини (за винятком метаналю) з різким запахом, розчинні у воді. Через відсутність водневих зв’язків між їхніми молекулами мають нижчі температури кипіння, ніж у відповідних спиртів.

• Альдегіди вступають у реакції повного й часткового заміщення та приєднання. Реакції часткового окиснення, що відбуваються між альдегідами та амоніачним розчином аргентум(І) оксиду й свіжоодержаним купрум(ІІ) гідроксидом, — якісні реакції на альдегіди, оскільки внаслідок першої реакції утворюється «срібне дзеркало», а внаслідок другої — червоно-коричневий осад купрум(І) оксиду Сu₂О.

• Реакції приєднання відбуваються за положенням подвійного зв’язку в альдегідній групі. Альдегіди відновлюються до спиртів.

• У лабораторних умовах альдегіди добувають окисненням спиртів.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

• 1. Поясніть склад і будову молекул альдегідів.
• 2. Охарактеризуйте характеристичну (функціональну) групу альдегідів та її вплив на фізичні властивості цих сполук.
• 3. Поясніть, як експериментально відрізнити альдегіди від інших органічних сполук. Напишіть рівняння реакцій.
• 4. Складіть рівняння реакцій за схемами:

• 5. Поясніть, як експериментально визначити речовини: а) етаналь і пропанол; б) гліцерол і етаналь; в) фенол і метаналь; г) фенол і гліцерол. Складіть рівняння реакцій, де це можливо.
• 6. Під час нагрівання етаналю з купрум(ІІ) гідроксидом випав червоно-коричневий осад масою 1,44 г. Обчисліть масу етаналю, що вступив у реакцію.
• 7. Обчисліть, який об’єм метаналю (н. у.) і масу води потрібно взяти, щоб приготувати розчин формаліну масою 200 г із масовою часткою метаналю 0,4.
• 8. Органічна речовина масою 7,2 г повністю згоріла в атмосфері кисню. Утворився карбон(IV) оксид об’ємом 8,96 л (н. у.) і вода масою 7,2 г. Густина пари речовини за етеном становить 2,57. Обчисліть і виведіть молекулярну формулу речовини.

Поширений у світі напій кока-кола містить речовини з Е-числами, які викликають небезпечні для здоров’я наслідки. Зокрема, речовини Е-950 — калій ацесульфам, який використовують з Е-951 (аспартамом). Перший — цукрозамінник, що у 200 разів солодший за сахарозу. Добрий консервант, не викликає алергії, малокалорійний. Другий — цукрозамінник для хворих на діабет, у складі якого дві амінокислоти: аспарагін і феніламін.

Е-950 містить у своєму складі речовини, які погіршують роботу серцево-судинної системи, і аспарогенову кислоту, що спричиняє збудження нервової системи та з часом може викликати звикання. Тому ці продукти не рекомендуються дітям.

Е-951 у жаркому кліматі (за температури 30 °С і вище) розкладається в газованій воді на формальдегід, метанол, фенілаланін тощо. Метанол перетворюється на формальдегід, а той — на мурашину кислоту.

Аспартам провокує такі хвороби: пухлини мозку, склероз, епілепсію, базедову хворобу, хронічне нездужання, туберкульоз і може призвести до смерті. Усі, хто захоплюється цим напоєм, мають усвідомити небезпеку для власного здоров’я.

Хімічні властивості та застосування альдегідів

Специфічність хімічних властивостей альдегідів обумовлена входить до складу речовини альдегідної групи (карбонільної групи з=О, з’єднаної з атомом водню).

Виділяють 6 реакцій: приєднувальні (в т.ч. відновлення), полімеризації, окислення, заміщення, поліконденсації і диспропорціонування. Взаємодії, що дозволяють визначити наявність альдегіду в складі суміші, звуться «якісні реакції».

Поняття альдегіду

Альдегідом називають хімічна речовина, до складу якого входить альдегідна група і вуглеводневий радикал. Загальну формулу граничного альдегіду коротко можна записати: C (n) h (2 n) O. альдегідна група завжди розташована при першому атомі вуглецю.

Підвищена полярність зв’язку С=О обумовлює дві властивості:

• високу полярність зв’язку вуглецю з воднем;
• дефіцит електронної щільності атома з альдегідної групи.

Першим в ряду альдегідів розташований формальдегід. У ньому роль вуглеводневого радикала відведена молекулі водню. Формальдегід найактивніший. Його фізичний стан в нормальних умовах газоподібний.

Альдегіди складу з (2) — з (12) в рідкому агрегатному стані, а від з (13) і вище – в твердому.

Приєднувальні реакції

Кінцеві продукти, що утворюються в результаті приєднання, різноманітні і залежать від того, з чим реагують альдегіди:

• З ціановодневою (синильної) кислотою HCN. В результаті утворюються ціаногідрини, до складу яких входить ціаногрупа і гідроксильний залишок. У складі ціангідрину на 1 атом з більше, ніж у вихідному продукті, тому взаємодія проводять для збільшення вуглецевого ланцюга.
• З 1-2 молекулами спирту з утворенням полуацеталей і ацеталей. Реакція протікає в присутності кислоти або основи.
• З реактивом Гриньяра. Після гідролізу кінцевого продукту з водою утворюються спирти. При взаємодії з формальдегідом можливе відновлення до первинного спирту, всі інші дають вторинні спирти.
• З гідросульфітом натрію. Якісна реакція проводиться для отримання альдегідів в чистому вигляді шляхом виділення їх з суміші. Гідросульфітне похідне випадає у вигляді кристалів.
• З аміаком. Взаємодія призводить до утворення імінів.

Формальдегід і ацетальдегід також взаємодіють з водою. Вода приєднується до карбонільної групи, в результаті вихідна речовина існує в гідратній формі.

Реакція відновлення

Окремий випадок приєднувальної реакції. В процесі відновлення ступінь окислення атома з альдегідної групи знижується. Відновлення відбувається в присутності каталізатора (металів: нікелю, платини, паладію) і при нагріванні. Інша назва процесу-гідрування, так як реакція протікає шляхом приєднання атомів водню. Відновлений альдегід являє собою Первинний спирт.

Реакція полімеризації

Ще одним окремим випадком приєднувальної реакції виступає полімеризація. Вона характерна для нижчих альдегідів. Розрізняють два види полімеризації:

• лінійна (відбувається в результаті випаровування або тривалого стояння);
• циклічна (вимагає втручання каталізаторів).

Продукти циклічної полімеризації залежать від умов протікання процесу. Так, ацетальдегід може утворювати як рідкий паральдегід (при кімнатній температурі проведення полімеризації), так і твердий метальдегід (при нульовій температурі). Каталізатором виступає сірчана кислота.

Реакція окиснення

Альдегіди окислюються під впливом кисню повітря або слабкого окислювача, переходячи в карбонові кислоти. Процес протікає по зв’язку С-О. Вуглець володіє позитивним зарядом, в зв’язку з чим притягує електрони водню. Тому останній проявляє високу реакційну здатність.

Якісною реакцією виступає взаємодія з аміачним розчином оксиду срібла. Кінцеві продукти: ацетат амонію, аміак, вода і чисте срібло, що осідає на кордоні судини.

Інші якісні реакції засновані на колірній індикації:

• Гідроксид міді має блакитний колір. Окислюючи альдегід, мідь (+2) відновлюється до міді (+1). Отримана основа CuOH нестійка і розпадається на оксид міді та воду. Оксид випадає у вигляді червоно-оранжевого осаду.
• Фуксиносерниста кислота безбарвна. Під впливом альдегіду розчин набуває фіолетового відтінку.
• Нагрівання розчину перманганату калію з сірчаною кислотою призведе до його знебарвлення, якщо в суміші був присутній альдегід. У рівнянні реакції формальдегіду серед кінцевих продуктів відсутня карбонова кислота, але з’являється вуглекислий газ. Це пов’язано з нестійкістю мурашиної кислоти.

Горіння альдегідів супроводжується характерним для всіх органічних елементів виділенням вуглекислого газу і води.

Реакція заміщення

Водень, зв’язаний з А-атомом вуглецю, може заміщатися галогенами. Процес має назву а-галогенування, а продукти заміщення називаються лакриматорами.

Реакція заміщення ілюструється пробою Люголя. У перенасиченому розчині йоду видає присутність альдегіду жовтий осад-йодоформ. Каталізатором виступає луг.

Реакція поліконденсації

Під час поліконденсації утворюються нові вуглецеві зв’язки, що призводить до появи високомолекулярних сполук. Процес пов’язаний з вивільненням молекул води, соляної кислоти або інших речовин.

Фенолформальдегідні смоли утворюються шляхом конденсації формальдегіду з фенолом. Молекули вихідних речовин об’єднуються в фенолспирт. Каталізатором виступає підстава або кислота. Вийшло речовина вступає у взаємодію з молекулами фенолу. Поліконденсація супроводжується виділенням води. Сконденсований продукт взаємодіє з формальдегідом. Наступний крок-реакція з фенолом, потім з формальдегідом і так далі.

Процес виробництва сечоформальдегідних смол заснований на поліконденсації альдегідів з карбамідом, меламіноформальдегідних — з меламіном.

Каталізатором альдольної конденсації є розведений розчин лугу. Карбонільні групи двох молекул об’єднуються, утворюючи альдоль.

Нагрівання альдегіду або вплив на нього кислоти обумовлює кротонову конденсацію (перехід до неграничного альдегіду з граничного через альдоль). Процес супроводжується виділенням води.

Реакція диспропорціонування

Зустрічається під назвами самоокислення-самовідновлення, або реакція Канніццаро. Умови протікання: вплив лужного середовища на альдегід, а-вуглець якого не пов’язаний з атомом водню. Продукти диспропорціонування: спирт (відновлення), карбонова кислота (окислення).

Застосування альдегідів

Хім. властивості альдегідів знайшли застосування в промисловості. Приєднувальні реакції взаємодії зі спиртом використовують для отримання ацеталей. Їх запах можна описати як приємний, квітковий.

Продукт взаємодії бутиральдегіду з полівініловим спиртом використовується при виробництві безосколкових стекол (виконує функцію клею). Продукти полімеризації використовують для виготовлення плівок, волокон. Метальдегід набув поширення в побуті (більш відомий як «сухий спирт»).

У виробництві дзеркал, прикрас, іграшок і т.п. використовується реакція срібного дзеркала (окислення ацетальдегіду аміачним розчином оксиду срібла). Виділяється в процесі реакції дорогоцінний метал осідає на стінках судини, утворюючи декоративну дзеркальну поверхню.

Лакриматори (продукти реакції заміщення) мають сльозогінну дію. Частина з них (хлорацетофенон, бромацетон, хлорпікрин та інші) використовують в поліцейських і військових цілях.

Фенолформальдегідні смоли знайшли застосування у виробництві пластмас. Меламіноформальдегідними смолами просочують матеріали для додання їм водостійкості і незминаємості. Альдольна конденсація використовується для виробництва каучуків, смол, лаків та інших речовин.

Створюємо комфортні умови для винограду: внесення добрив

Автор і редактор: Олена Н. https://floristics.info/ua/index.php?option=com_contact&view=contact&id=21 Правки: 22 листопада 2023 Перша редакція: 22 квітня 2019 🕒 6 хвилин 👀 21470 разів 💬 0 коментарів

Існує думка, що виноград – невибаглива рослина й не вимагає особливого догляду. Якоюсь мірою це так, особливо якщо ви вирощуєте виноград у багатому на корисні речовини ґрунті в теплому регіоні, де літня посуха є рідкістю. Однак слід пам’ятати, що виноград – пластична культура, що розвивається впродовж усього періоду свого життя. Виноградному кущеві за один сезон потрібно наростити й забезпечити живленням не тільки великий обсяг зеленої маси, а й часом не один десяток кілограмів дозріваючих ягід. А після збору врожаю потрібно знайти сили для визрівання і здеревіння молодих пагонів, щоб вони змогли пережити зиму, і при цьому потрібно закласти бруньки для наступного сезону.

Як ви можете допомогти виноградному кущеві виконати ці завдання?

Чим живиться виноград

Щоб створити комфортні умови для росту та розвитку винограду, потрібно не тільки регулярно поливати рослину, а й систематично вносити в ґрунт добрива: всі поживні речовини рослина бере з землі з вологою, що надходить у неї.

Ці дві операції – полив і підживлення – часто об’єднують: добрива вносять у вигляді розчинів, оскільки дощів після внесення в пристовбурні кола гранул може якийсь час і не бути, а без достатньої кількості води коренева система не засвоює мінеральні речовини.

З’ясуємо, які елементи потрібні винограду впродовж сезону та для яких цілей.

Азот: основну кількість азотних добрив уносять у ґрунт навесні, оскільки азот стимулює зростання молодих пагонів і листя. Улітку, коли починається формування грон і налив ягід, винограду потрібно вже набагато менше азоту. З серпня азот рослинам узагалі протипоказаний, тому що всі їхні сили мають бути спрямовані на дозрівання врожаю і на визрівання лози, а активній ріст пагонів у цей період тільки шкодить рослині. Азот міститься в таких добривах, як сечовина або аміачна селітра.

Фосфор у вигляді суперфосфату допомагає розвиватися квіткам, сприяє утворенню зав’язей і дозріванню ягід.

Калій більшою мірою відповідає за імунітет рослини. Він допомагає прискорити процес визрівання лози, тобто підготовки пагонів до зимівлі. Калій – основний будівельний матеріал для рослини, яка споживає цей елемент у великих кількостях, ніж будь-який інший. Основне підживлення винограду калієм здійснюють у кінці літа, та не слід забувати про внесення калію в ґрунт у стадії росту та цвітіння винограду. З калійних добрив найчастіше застосовують сульфат калію або хлористий калій.

Мідь: цей елемент підвищує стійкість лози до низьких температур, посухи та інших несприятливих умов довкілля, але якщо ви для захисту виноградника від хвороб вдаєтеся до обробок кущів мідьвмісними препаратами, додаткові підживлення міддю винограду не знадобляться.

Бор: підживлення винограду борною кислотою сприяють проростанню пилку та підвищенню вмісту цукру в ягодах.

Цинк підвищує врожайність куща.

Кореневі підживлення

Органічні добрива

Противники мінеральних комплексів воліють підживлювати виноград гноєм, компостом, пташиним послідом і деревною золою. Перепрілий гній і компост можна використовувати для осінньої закладки в прикореневу зону виноградних кущів. По зовнішньому периметру кола викопують траншею завглибшки 50 см, укладають на її дно органіку з розрахунку 1 відро на 1 метр траншеї, додають на кожен кущ близько 700 грам золи, поливають підживлення і закладають траншею землею. Такої кількості органіки винограду буде досить на кілька років.

Для проміжних підживлень використовують відстояний розчин пташиного посліду. Готують його так: послід розбавляють водою навпіл і цьому складу дають перебродити, потім одну частину настою змішують із 10 частинами води й поливають цим розчином прикореневу зону винограду, використовуючи в середньому по два відра на кущ. Гній, курячий послід, компост – цінне джерело азоту, фосфору і мікроелементів, а зола до того ж має високий уміст калію.

Мінеральні добрива

Садівники, у яких не так багато вільного часу, частіше використовують для підживлення винограду мінеральні добрива, представлені в садових павільйонах і спеціалізованих магазинах у широкому асортименті. Вони бувають як однокомпонентні (карбамід, або сечовина, наприклад, чи суперфосфат), так і багатокомпонентні (монофосфат калію, сульфат калію, Нітроамофоска та інші). Застосовують ці добрива у вигляді розчину, приготування якого вимагає строгого дотримання інструкції.

Урешті для рослини не має значення, з яких добрив, що потрапили у ґрунт, вона отримає набір матеріалу для росту та розвитку. А ось для ґрунту краща органіка, оскільки мінеральні добрива змінюють її склад на гірше. Часто впродовж сезону органічні й мінеральні підживлення поєднують або чергують.

Як і коли потрібно вносити підживлення

На кожній стадії розвитку винограду потрібен визначений набір поживних елементів, які вносять у траншеї, викопані по периметру пристовбурного кола кожного куща. Як правильно вносити в ґрунт розчин добрив? Спочатку траншею проливають відром води, потім виливають у неї відро розчинених добрив, а слідом за добривом ще відро води. Проводять підживлення у вечірні години, коли спадає спека.

Уперше добрива вносять у ґрунт за два тижні до початку сокоруху, наприкінці квітня або на початку травня. Приблизна витрата на один кущ становить 50 г азотної, 30 г калійної, 40 г фосфорної складової.

Удруге виноград підживлюють за 14 днів до початку цвітіння: в кінці весни або на початку літа під кожен кущ вносять 40 г азотного, 50 г фосфорного і 40 г калійного добрива. Якщо використовується органіка, витрата розбавленого курячого посліду становить 20-22 л на кущ, але в кожному відрі складу потрібно додатково розчинити 25 г суперфосфату і 20 г калійного добрива.

Третє підживлення знадобиться винограду, коли ягоди сягнуть розміру горошини. У кінці червня виноградний кущ удобрюють тим же складом, що й удруге. Це підживлення простимулює формування бруньок для наступного сезону.

Учетверте добрива вносять у ґрунт у стадії наливу ягід: під кожну рослину розподіляють по 50 г калійно-фосфорного комплексу.

П’яте підживлення здійснюють після збирання врожаю: для дозрівання лози та підготовки рослини до зимівлі кожен кущ підживлюють 30-40 г калійно-фосфорного добрива. З органіки можна використовувати золу, як у сухому вигляді, розсипавши її по поверхні прикореневої зони та здійснивши згодом полив, так і відразу у вигляді водного розчину.

Позакореневе підживлення

Поряд із кореневими використовуються також і позакореневі підживлення, при яких розчин корисних елементів розбризкують на надземні органи винограду. Позакореневим способом виноград зазвичай підживлюють бором, цинком, міддю й іншими мікроелементами. Обприскування проводять увечері, після заходу сонця, коли пори листя відкриті.

Категорично не можна обробляти виноград по листю вдень у спеку, оскільки можна завдати рослині опіків.

Перше обприскування здійснюють перед цвітінням, щоб запобігти опаданню зав’язі. Друге підживлення проводять після цвітіння, третє – на стадії дозрівання винограду. Позакореневе підживлення можна суміщати з обробкою винограду від хвороб.

Інформацію про те, чим можна удобрити виноград позакореневим способом, ви отримаєте з цього відеоматеріалу: