Этот урок проведём вместе с семьёй в канун Новруза: утром на рыбном рынке лимон убирает запах рыбы, днём яйца красят «анилиновым красителем», вечером в кипятке твердеет яичный белок. За всеми тремя событиями стоит атом азота. Мы увидим в анимациях основные свойства аминов, анилин, аминокислоты, пептидную связь и белки и решим задания ГЭЦ.
≈ 50 минутГлав: 4Заданий ГЭЦ: 5материал 11 классаКанун праздника Новруз. Ученик 11 класса с мамой рано утром идёт на бакинский рыбный рынок — к праздничному столу нужна каспийская рыба. У прилавка резкий «рыбный запах». Продавец чистит рыбу и выжимает на неё половинку лимона: «Теперь и руки пахнуть не будут».
Рыбный запах дают в основном летучий триметиламин(CH₃)₃N — «родственник» аммиака. В лимонном соке есть лимонная кислота. Что происходит с молекулами запаха при встрече с кислотой?
Продавец выжимает лимон на рыбу; волны запаха исчезают. В круге триметиламин присоединяет ион H⁺.Сначала предположиКак ты думаешь, почему лимон убирает запах? Ответ увидим в 1-й главе.
Органические вещества с атомом азота повсюду: запах рыбы, сырьё для красителей анилин, «кирпичики» белков аминокислоты и сами белки. В этом уроке проследим за ними — от неподелённой электронной пары азота до белков.
Глава 1Нитросоединения — вещества с нитрогруппой –NO₂: нитрометан CH₃NO₂, нитробензол C₆H₅NO₂. Нитробензол получают нитрованием бензола: C₆H₆ + HNO₃ H₂SO₄ (конц.), t→ C₆H₅NO₂ + H₂O. В нитрогруппе азот связан с кислородом, поэтому нитросоединения основных свойств не проявляют; при их восстановлении получаются амины.
АминыАмины — производные аммиака, в молекуле которого один, два или три атома водорода замещены углеводородными радикалами. По числу радикалов при азоте: первичныеR–NH₂ (метиламин CH₃NH₂), вторичныеR₂NH (диметиламин), третичныеR₃N (триметиламин). Общая формула предельных аминов CₙH₂ₙ₊₃N.
Название амина образуется из названий радикалов и слова «амин»: CH₃–NH–C₂H₅ — метилэтиламин. Низшие амины (метил-, диметил-, триметиламин, этиламин) — газы или летучие жидкости с запахом аммиака или рыбы, хорошо растворимы в воде.
Анимация · основные свойства аминаНеподелённая электронная пара азота присоединяет протон (H⁺) — по донорно-акцепторному механизму возникает новая связь N–H, как в ионе аммония. Поэтому водные растворы аминов имеют щелочную среду.Химические свойства аминовВопрос с рынка. Триметиламин — основание: (CH₃)₃N + H⁺ → (CH₃)₃NH⁺. С лимонной кислотой образуется соль триметиламмония — нелетучее ионное вещество, оно не переходит в воздух, поэтому запах пропадает. Тот же результат даёт промывание рыбы уксусом.
Пример 1Напишите, назовите и классифицируйте амины состава C₂H₇N.
Первичный, вторичный, третичный — это число радикалов при азоте, а не «степень» углерода.
Какие утверждения верны для амина C₄H₉ – NH – C₃H₇, в молекуле которого 5 метильных групп?1. Название — изопропил-трет-бутиламин2. В молекуле один четвертичный атом углерода3. В молекуле один вторичный атом углерода4. В молекуле 2 третичных атома углерода5. В молекуле нет метиленовых (CH₂) групп
Рисунок меняется вместе с шагами.Чем больше метильных групп в радикале, тем он разветвлённее.
Первичность/вторичность/третичность углерода определяется только числом его углеродных соседей.
Если в молекуле C₄H₉ – NH – C₃H₇ 5 метильных групп, то C₄H₉ — трет-бутильный радикал, C₃H₇ — изопропильный радикал. Название вещества — изопропил-трет-бутиламин. В его молекуле нет четвертичного атома углерода и метиленовой группы (CH₂). Число вторичных и третичных атомов углерода — по одному.Источник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 12.07.2026, IV группа специальностей (PDF)Так спрашивают на экзаменеГЭЦ · 01.06.2025
Продукты полного сгорания 9 граммов этиламина после удаления воды пропустили через избыток известковой воды, при этом один из газов смеси полностью прореагировал. Вычислите, на сколько граммов увеличилась масса сосуда с известковой водой (1) и сколько литров (н. у.) газа не вступило в реакцию с известковой водой (2). Aᵣ(C)=12, Aᵣ(O)=16, Aᵣ(N)=14, Aᵣ(H)=1
Всё, что остаётся в сосуде, входит в его массу: CO₂ остаётся в нём в виде осадка (CaCO₃) и воды.
9 гx гy литров 4C₂H₅NH₂ + 15O₂ → 8CO₂ + 14H₂O + 2N₂ x = 17,6 г4 · 45 г8 · 44 г2 · 22,4 литраy = 2,24 литра Если смесь газов, полученную после удаления воды из продуктов сгорания этиламина, пропустить через известковую воду, то газ N₂ в реакцию не вступает. Газ CO₂ же вступает в реакцию, остаётся в растворе и увеличивает массу сосуда. То есть масса сосуда увеличивается на массуCO₂: Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂OИсточник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 01.06.2025, I группа специальностей (PDF)Проверь себя
Со сколькими граммами HCl реагирует 3,1 г метиламина?
n(CH₃NH₂) = 3,1/31 = 0,1 моль = n(HCl); M(HCl) = 36,5.
Глава 2Днём дома красят новрузовские яйца. Мама купила на рынке пакетики с красителями, на них написано «анилиновый краситель». Ученик разливает красный, синий и зелёный растворы по мискам и опускает яйцо на ложке в красную — через несколько секунд яйцо становится ярко-красным.
В XIX веке первые синтетические красители получили из анилинаC₆H₅NH₂, поэтому название «анилиновый краситель» живо до сих пор. Анилин получают из нитробензола. Сколько граммов анилина получится из 24,6 г нитробензола?
Яйцо опускают в раствор красного красителя, и оно окрашивается.АнилинАнилин (фениламин) C₆H₅NH₂ — простейший ароматический амин: бесцветная маслянистая, малорастворимая в воде, ядовитая жидкость. Его получают восстановлением нитробензола — реакция Зинина (1842): C₆H₅NO₂ + 3H₂ t, кат.→ C₆H₅NH₂ + 2H₂O (в лаборатории восстановитель — Fe или Zn + HCl).
В анилине аминогруппа и бензольное кольцо влияют друг на друга. Электронная пара азота «втягивается» в π-систему кольца: поэтому анилин — основание даже слабее аммиака (лакмус не меняет окраску, но с кислотами даёт соли: C₆H₅NH₂ + HCl → [C₆H₅NH₃]Cl). Зато кольцо обогащается электронами, и анилин гораздо легче бензола вступает в замещение — с бромной водой без катализатора.
Анимация · анилин и бромная водаБром замещает водород в орто- и пара-положениях (2, 4, 6) относительно NH₂, выпадает белый осадок 2,4,6-триброманилина — качественная реакция на анилин.Пример 2Расположите метиламин, аммиак, анилин и диметиламин в порядке усиления основных свойств.
Основность — способность азота захватывать H⁺; чем «свободнее» электронная пара, тем сильнее основание.
Вопрос про яйца. M(C₆H₅NO₂) = 72 + 5 + 14 + 32 = 123 г/моль, n = 24,6/123 = 0,2 моль. По реакции Зинина n(C₆H₅NH₂) = 0,2 моль, M = 93 г/моль: m = 0,2 · 93 = 18,6 г анилина. Современные «анилиновые красители» — уже другие синтетические красители, но многие из них — азокрасители — тоже получают из производных анилина. Крася яйца, надевай перчатки: красители впитываются в кожу.
Проверь себяСколько граммов осадка образует 9,3 г анилина с бромной водой? (M(C₆H₂Br₃NH₂) = 330)
n(C₆H₅NH₂) = 9,3/93 = 0,1 моль → 0,1 моль осадка.
Глава 3Аминокислоты — соединения, в молекуле которых есть аминогруппа –NH₂ и карбоксильная группа –COOH. Положение аминогруппы относительно карбоксила обозначают греческими буквами: α (2-й углерод), β (3-й углерод). В состав белков входят 20 α-аминокислот: глицин H₂N–CH₂–COOH (аминоуксусная кислота), α-аланин CH₃–CH(NH₂)–COOH (2-аминопропановая кислота). Общая формула предельных аминокислот H₂N–CₙH₂ₙ–COOH.
Аминокислоты — бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимы в воде, плавятся с разложением при высокой температуре. Это свойства солей: молекула аминокислоты на самом деле — внутренняя соль.
Анимация · глицин — внутренняя сольВ одной молекуле есть и кислотная (–COOH), и основная (–NH₂) группа — аминокислоты амфотерны: H₂N–CH₂–COOH + HCl → [H₃N–CH₂–COOH]Cl; H₂N–CH₂–COOH + NaOH → H₂N–CH₂–COONa + H₂O.Свойства и получениеНапишите и назовите аминокислоты состава C₃H₇NO₂.
Нумерация начинается с углерода карбоксила (C1).
Со сколькими граммами NaOH реагирует 15 г глицина (M = 75 г/моль)?
n = 15/75 = 0,2 моль = n(NaOH); 0,2 · 40.
Глава 4Вечером готовят праздничный стол. Ученик варит яйца в кастрюле. Одно яйцо треснуло: прозрачный жидкий белок, вытекший из трещины, в кипящей воде за несколько секунд становится белым и твёрдым. «Белок сварился», — говорит мама.
В цепи овальбумина — главного белка яичного белка — около 385 остатков аминокислот. Сколько в этой цепи пептидных связей и сколько молекул воды нужно для её полного гидролиза? Что происходит с белком при нагревании?
В кипятке белок яйца твердеет; в круге структура белковой цепи нарушается — денатурация.Пептидная связьМежду карбоксильной группой одной аминокислоты и аминогруппой другой отщепляется вода и возникает пептидная связь–CO–NH–. Вещество из двух остатков — дипептид, из трёх — трипептид, из многих — полипептид. При образовании цепи из n аминокислот возникает n − 1 пептидных связей и выделяется n − 1 молекул воды: M(пептида) = ΣM(аминокислот) − 18(n − 1).
Анимация · образование пептидной связиЭто поликонденсация: при удлинении цепи на каждую новую связь выделяется молекула воды. Гидролиз — обратный процесс: каждую пептидную связь разрывает одна молекула воды.В лаборатории выбери аминокислоту и меняй длину цепи: как меняются формула и молярная масса пептида?
Лаборатория · конструктор пептидовАнимация · строим цепьчисло остатков аминокислот n3M(пептида) = 0 г/мольКаждый новый остаток присоединяется к цепи, «заплатив» одну молекулу воды; поэтому молярная масса пептида меньше суммы масс аминокислот на 18(n − 1).Так спрашивают на экзаменеГЭЦ · 13.07.2025Верные утверждения для вещества:1. Является дипептидом глицина2. Является дипептидом α-аланина3. На полный гидролиз 1 моль расходуется 2 моль воды4. При полном гидролизе 1 моль образуется 2 моль аминокислоты5. В молекуле 1 пептидная связь
Рисунок меняется вместе с шагами.A) 1, 3, 5B) 1, 2, 3C) 2, 3, 4D) 1, 3, 4E) 2, 4, 5Если «разрезать» пептидную связь и добавить к частям OH и H, получатся аминокислоты.
Указанное вещество — дипептид α-аланина. В молекуле дипептида 1 пептидная связь, при гидролизе 1 моль расходуется 1 моль воды и образуется 2 моль аминокислоты.Источник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 13.07.2025, IV группа специальностей (PDF)Так спрашивают на экзаменеГЭЦ · 07.06.2026
Определите n. Aᵣ(H)=1, Aᵣ(C)=12, Aᵣ(N)=14, Aᵣ(O)=16
Рисунок меняется вместе с шагами.A) 2B) 1C) 5D) 3E) 4Остатков 3, связей между ними — 2.
3 H₂N–(CH₂)ₙ–COOH→ Трипептид +2H₂O … 231 + 36 =267 Mᵣ(H₂N–(CH₂)ₙ–COOH)=267:3=89 14n + 61 = 89 14n = 28 n = 2Источник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 07.06.2026, IV группа специальностей (PDF)Белки
Сколько разных дипептидов можно получить из глицина и аланина?
Поэтому Gly–Ala и Ala–Gly — разные вещества.
Вопрос про кастрюлю. В цепи из 385 остатков 385 − 1 = 384 пептидные связи; на полный гидролиз расходуется 384 молекулы воды (в желудке и кишечнике эту работу выполняют ферменты). А в кипятке пептидные связи не рвутся: разрушаются водородные связи и другие слабые взаимодействия, цепь разворачивается, молекулы слипаются в твёрдую массу — это денатурация. Поэтому сваренный белок не становится снова прозрачным, но сохраняет пищевую ценность (аминокислотный состав).
Проверь себяКакова молярная масса тетрапептида только из остатков глицина? (M(глицина) = 75 г/моль)
4 · 75 − 3 · 18.
ПрактикумЭти задания взяты из экзаменов ГЭЦ. Сначала реши сам, затем открой «Ответ и пояснение ГЭЦ».
ГЭЦ · 01.06.2025Укажите вещество, изомерное 3-аминопропановой кислоте.
A) NH₂–(CH₂)₃–COOHB) C₂H₅COONH₄C) NH₂–(CH₂)₄–COOHD) NH₂–C(CH₃)₂–COOHE) NH₂–CH(CH₃)–COOHОтвет и пояснение ГЭЦОтвет: NH₂–CH(CH₃)–COOH, 2-аминопропановая кислота (вариант E).
3-аминопропановая кислота: H₂N – CH₂ – CH₂ – COOH H₂N – CH₂ – CH₂ – COOH и … изомерны. … оба вещества имеют формулу C₃H₇NO₂.Источник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 01.06.2025, IV группа специальностей (PDF)Итоги
Наоборот: фенильное кольцо оттягивает пару азота, анилин слабее даже аммиака.
«Аминокислота — либо кислота, либо основание».В одной молекуле и –COOH, и –NH₂: аминокислоты амфотерны, реагируют и с HCl, и с NaOH.
«На гидролиз дипептида нужно 2 моль воды — ведь аминокислот две».Воды столько, сколько пептидных связей: n − 1 = 1.
«При варке рвутся пептидные связи белка».При денатурации разрушаются лишь вторичная–четвертичная структуры; пептидные связи рвёт гидролиз.
ИтогиЗадания расположены от простых к сложным. Сначала реши сам, потом выбери вариант; пояснение откроется после ответа.
1 · Уровень 1Какое соединение — первичный амин?
К азоту присоединён один радикал: R–NH₂.
2 · Уровень 1Какая группа — пептидная связь?
Между карбоксилом и аминогруппой отщепляется вода: –CO–NH–.
3 · Уровень 2Какое основание самое слабое?
Бензольное кольцо оттягивает электронную пару азота.
4 · Уровень 2Какую окраску приобретает белок в ксантопротеиновой реакции (конц. HNO₃)?
Ароматические кольца нитруются — жёлтая окраска.
5 · Уровень ГЭЦМолярная масса трипептида только из глицина:
3 · 75 − 2 · 18 = 189 г/моль.
6 · Уровень ГЭЦСколько литров (н. у.) азота выделится при сгорании 4,5 г этиламина?
n = 4,5/45 = 0,1 моль; n(N₂) = 0,05 моль; V = 1,12 л.
Экзаменационные задания и официальные пояснения — ГЭЦ (PDF на азербайджанском языке, в уроке — в переводе):
История, сцены, примеры, задания «Проверь себя» и «Самостоятельная работа» — наши, не из материалов ГЭЦ. Задания и пояснения ГЭЦ даны в переводе с азербайджанского; знак «…» обозначает пропущенную часть.