اختبار الخواص الكيميائية للألدهيدات. الألدهيدات والكيتونات

تحتوي المادة على مقدمة نظرية موجزة، وأمثلة على حل المشكلات والواجبات للعمل المستقل، والتي يمكن استخدامها لاختبار المعرفة في الصف العاشر، ولكن أيضًا للتحضير لامتحان الدولة الموحدة في الصف الحادي عشر. يتم توفير الإجابات للمشاكل.

تحميل:

معاينة:

الكحوليات، الألدهيدات، الكيتونات

مقدمة نظرية

الكحوليات – هذه هي مشتقات الهيدروكربونات التي يتم فيها استبدال ذرة هيدروجين واحدة أو أكثر بمجموعات الهيدروكسيل -OH.

يتم تحديد الخواص الكيميائية للكحولات بواسطة مجموعة الهيدروكسيل –OH. يمكن أن تحدث التفاعلات الكيميائية للكحولات بمشاركة المجموعة بأكملها (مع انقسام رابطة C-O) أو المضي قدمًا عند هيدروجين مجموعة الهيدروكسيل (مع انقسام الرابطة O-H)، على سبيل المثال، الأسترة رد فعل.

الفينولات – وهي مركبات عضوية ترتبط فيها مجموعة الهيدروكسيل مباشرة بذرة الكربون في حلقة البنزين. أبسط ممثل للفينولات هو الهيدروكسي بنزين أو الفينول، الذي يحتوي على مجموعة هيدروكسيل واحدة في حلقة البنزين (C 6 ح 5 −أوه).

الفينول مادة بلورية صلبة ذات رائحة مميزة، ضعيفة الذوبان في الماء. يتم تحديد الخواص الكيميائية للفينولات بواسطة مجموعة الهيدروكسيل وحلقة البنزين المرتبطة بها.

الخصائص الحمضية.تظهر الفينولات خصائص حمضية وتتفاعل مع الفلزات القلوية والقلويات:

2C 6 H 5 OH + 2Na → 2 C 6 H 5 ONa + H 2؛

C 6 H 5 OH + NaOH → C 6 H 5 ONa + H 2 O.

تفاعلات الاستبدال في حلقة البنزين. لمجموعة الهيدروكسيل تأثير كبير جدًا على حلقة البنزين، مما يزيد من تفاعلها. لذلك، يدخل الفينول بسهولة في تفاعلات الاستبدال الإلكتروفيلية (مع اتجاه البدائل فيس - و ص - المواقف). على سبيل المثال، تتم برومته بسهولة بماء البروم لتكوين 2،4،6-ترايبروموفينول.

رد فعل نوعي للفينول. أشكال الفينول مع FeCl 3 ملح معقد، ملون بنفسجي.

تحت تأثير العوامل المؤكسدة (K 2Cr2O7,KMnO4) في وجود H2SO4 تتأكسد الكحولات لتكوين الألدهيدات والكيتونات، على سبيل المثال:

3C 2 H 5 OH + K 2 Cr 2 O 7 + 4 H 2 SO 4 → Cr 2 (SO) 3 + K 2 SO 4 + 3CH 3 – SON + 7H 2 O

الأسيتالديهيد

الألدهيدات والكيتونات تحتوي على مجموعة الكربونيل C = O في الجزيء

في جزيئات الألدهيد، ترتبط مجموعة الكربونيل بجذر الهيدروكربون وذرة الهيدروجين. العضو الأول في سلسلة الألدهيدات المتماثلة هو الميثانال НСО (الفورمالدهيد) ويسمى المحلول المائي للفورمالدهيد بنسبة 40٪ الفورمالين.

في جزيئات الكيتون، ترتبط مجموعة الكربونيل بعنصرين مختلفين R−CO−R′ أو جذريين متطابقين. على سبيل المثال، ن 3 سي-سي-سي إتش 3

║ الأسيتون

حسب خواصه الكيميائيةالألدهيدات هي عوامل اختزال, والتي تتأكسد بسهولة إلى الأحماض. على سبيل المثال، عندما تتأكسد الألدهيدات بمحلول الأمونيا من أكسيد الفضة، يتكون حمض كربوكسيلي ويتم إطلاق الفضة المعدنية ("تفاعل مرآة الفضة") وهو نوعي للألدهيدات:

CH 3 -CH 2 -SON + 2OH → CH 3 -CH 2 -COOH + 2Ag↓ + 4NH 3 + H 2 O.

حمض البروبانال البروبانويك

تعتبر أكسدة الكيتونات أكثر صعوبة من أكسدة الألدهيدات وفقط مع عوامل مؤكسدة قوية. في هذه الحالة، يتم كسر سلسلة الكربون ويتم تشكيل خليط من المنتجات. لا تتفاعل الكيتونات مع المرآة الفضية.

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1.

C 2 H 4 → X → Y → C 2 H 5 −O−C 2 H 5.

الإشارة إلى ظروف التفاعل. قم بتسمية المادتين X و Y.

حل . يتم الحصول على المنتج النهائي، ثنائي إيثيل إيثر، من الكحول الإيثيلي، وبالتالي فإن المادة Y هي إيثانول. يمكنك الانتقال من الإيثيلين إلى الإيثانول من خلال مركب وسيط - مشتق الهالوجين من الإيثان (المادة X).

عندما يتفاعل الإيثيلين مع بروميد الهيدروجين يتكون البروموإيثان:

C 2 H 4 + HBr → C 2 H 5 Br.

يتحلل البرومويثان إلى كحول بواسطة محلول مائي من NaOH:

C 2 H 5 Br + NaOH → C 2 H 5 OH + NaBr.

عند تسخين الإيثانول إلى 140 درجة مئوية في وجود حمض الكبريتيك كمحفز، يتكون ثنائي إيثيل إيثر:

C 2 H 5 OH → C 2 H 5 −O−C 2 H 5 + H 2 O. (t,H +)

مثال 2. ما كتلة برووكسيد الصوديوم التي يمكن الحصول عليها من تفاعل 15 جم من بروبانول-1 مع 9.2 جم من الصوديوم؟

حل . نكتب معادلة التفاعل بين 1-بروبانول ومعدن الصوديوم:

2CH 3 −CH 2 −CH 2 −OH + 2Na → 2CH 3 −CH 2 −CH 2 −ONa + H 2 .

تحديد مقادير مادة 1- البروبانول والصوديوم:

υ (ج3ح7 أوه) = م/ م = 15/60 = 0.25 مول؛

υ (نا) = م/م=9.2/23 = 0.4 مول (نا)

ويترتب على معادلة التفاعل أن عدد مولات الكحول والصوديوم يجب أن يكون متساويا، وبالتالي يتم تناول الصوديوم بكثرة.

وبناء على معادلة التفاعل نكتب:

υ (C 3 H 7 ONa) = υ (C 3 H 7 OH)؛ υ (C3H7ONa) = 0.25 مول.

حدد كتلة بروبيلات الصوديوم التي يمكن الحصول عليها:

م (C3H7ONa) = υ(C3H7ONa) ∙M (C3H7ONa);

م (C3H7ONa) = 0.25 ∙ 82 = 20.5 جم.

مثال 3. الفورمالين هو محلول مائي من الفورمالديهايد بنسبة 40٪. احسب كتلة الميثانول التي يجب أكسدتها للحصول على 600 جرام من الفورمالديهايد.

حل . نحسب كتلة الفورمالديهايد المطلوبة لتحضير الفورمالديهايد:

م (CH 2 O) = 40*600/100 = 240 جم.

كمية المادة المطلوبة الفورمالديهايد تساوي

υ (CH2O) = 240/30 = 8 مول.

نؤلف معادلة أكسدة الميثانول:

CH 3 OH + [O] → CH 2 O + H 2 O.

من معادلة التفاعل يترتب على ذلك υ (CH 3 أوه) = υ(CH 2 O)؛ υ(CH2O) = 8 مول.

كتلة الميثانول المطلوبة هي

م (CH 3 OH) = υ(CH 3 OH) ∙ M (CH 3 OH) ؛

م (CH 3 OH) = 8 ∙ 32 = 256 جم.

مشاكل وتمارين للحل المستقل

1 . عندما يتفاعل 1-بيوتانول مع الصوديوم المعدني الزائد، يتم إطلاق الهيدروجين ليحتل حجم 2.8 لتر في الظروف العادية. تحديد كمية مادة البيوتانول-1 التي تفاعلت.

(الجواب: 0.25 مول).

2. قم بتسمية المادتين X وY واكتب معادلات التفاعل التي يمكنك من خلالها إجراء التحويلات التالية:

أ) بروبانول-1 → X → بروبانول-2؛

ب) الإيثانول → Y → 1،2-ثنائي كلورو الإيثان.

الإشارة إلى ظروف التفاعل.

3 . لإنتاج الميثانول، تم استخدام 2 م3 من أول أكسيد الكربون (II) و5 م3 من الهيدروجين في الظروف العادية. تم الحصول على 2.04 كجم من الكحول. تحديد العائد الكحول. (الإجابة: 71.4%).

4 . ارسم معادلات التفاعل التي يمكن استخدامها لإجراء التحويلات التالية:

C → CH 4 → C 2 H 6 → C 2 H 4 → C 2 H 5 OH → C 2 H 5 OHa.

5. حدد كتلة فينولات الصوديوم، التي يمكن الحصول عليها من تفاعل 4.7 جم من الفينول مع 4.97 مل من محلول NaOH 35% (ρ = 1.38 جم/مل). (الجواب: 5.8 جرام).

6. اكتب معادلات التفاعل التي يمكن استخدامها لإجراء التحويلات التالية:

كلورو إيثان ← إيثانول ← إيثيلين ← بروبانال.

7. عند أكسدة 13.8 جم من الإيثانول مع كمية زائدة من أكسيد النحاس (II)، تم الحصول على ألدهيد كانت كتلته 9.24 جم أوجد ناتج منتج التفاعل. (الجواب: 70٪).

8. حدد كتلة الفضة التي سيتم الحصول عليها إذا تمت إضافة 50 جم من محلول مائي من البروبانال بنسبة 11.6% إلى كمية زائدة من محلول الأمونيا من أكسيد الفضة. (الجواب: 21.6 جرام).

9. ما كمية المادة HCHO الموجودة في محلول مائي 30% وحجمه 3 لتر وكثافته 1.06 جم/مل؟ (الجواب: 31.8 مول).

10. تم استخدام 280 مل من الأسيتيلين للحصول على الأسيتالديهيد الذي كان مردوده 80٪. ما كتلة الفضة التي يمكن تكوينها بإضافة كل الألدهيد الناتج إلى كمية زائدة من محلول الأمونيا من أكسيد الفضة؟ (الجواب: 1.08 جم).

11. ارسم معادلات التفاعل التي يمكن استخدامها لإجراء التحويلات التالية:

C → CaC 2 → C 2 H 2 → C 2 H 4 → C 2 H 6 → C 2 H 5 Cl → C 2 H 5 OH.

12. عندما تمت أكسدة 6 جم من المستحضر الفني للإيثانال بمحلول أمونيا من أكسيد الفضة، تم تكوين 20 جم من المعدن. تحديد الكسر الشامل (%) للإيثانال في الإعداد الفني. (الإجابة: 67.9%). ج أوه ج أو

13. اصنع معادلات التفاعل التي يمكن استخدامها لإجراء التحولات التالية: الميثان ← الأسيتيلين ← الأسيتالديهيد ← الكحول الإيثيلي ← الأسيتالديهيد.

14. ارسم معادلات التفاعل باستخدام التفاعلات التي يمكنها إجراء التحولات التالية:

C → CH 4 → C 2 H 2 → C 6 H 6 → C 6 H 5 Cl → C 6 H 5 OH.

16. ارسم معادلات التفاعل التي يمكن استخدامها لإجراء التحويلات التالية:

الأسيتالديهيد → الإيثانول → الإيثيلين → الأسيتيلين → الأسيتالديهيد.

17. اكتب معادلات التفاعل التي يجب إجراؤها لإجراء التحولات التالية:

أ) CH4 → X → CH3OH → CH3−O−CH3؛

ب) الإيثانول ← الإيثيلين ← Y ← الإيثانول.

قم بتسمية المادتين X و Y.

18. عند تجفيف البروبانول -2، يتم الحصول على البروبيلين، الذي يزيل لون ماء البروم الذي يزن 200 جم. يبلغ الجزء الكتلي من البروم في ماء البروم 3.2%. حدد كتلة البروبانول-2 المأخوذة للتفاعل. (الجواب: 2.4 جرام).

(الجواب: 11.28 جم).

20. ارسم معادلات التفاعل التي يجب إجراؤها لإجراء التحويلات التالية: البروبين → X → الأسيتون.

قم بتسمية المادة X، مع الإشارة إلى ظروف التفاعل.

الألدهيدات– المواد العضوية التي تحتوي جزيئاتها على مجموعة الكربونيل ج = س، متصلة بذرة الهيدروجين وجذر الهيدروكربون.
الصيغة العامة للألدهيدات هي:

في أبسط الألدهيد، الفورمالديهايد، تلعب ذرة هيدروجين أخرى دور جذر الهيدروكربون:

غالبًا ما تسمى مجموعة الكربونيل المرتبطة بذرة الهيدروجين الألدهيدات:

الكيتونات– المواد العضوية في جزيئاتها التي ترتبط فيها مجموعة الكربونيل بجذرين هيدروكربونيين. من الواضح أن الصيغة العامة للكيتونات هي:

تسمى مجموعة الكربونيل من الكيتونات مجموعة الكيتو.
في أبسط الكيتونات، الأسيتون، ترتبط مجموعة الكربونيل بجذرين من الميثيل:

التسميات والأيزومرية للألدهيدات والكيتونات

اعتمادًا على بنية الجذر الهيدروكربوني المتصل بمجموعة الألدهيدات، يتم تمييز الألدهيدات المشبعة وغير المشبعة والعطرية والحلقية غير المتجانسة والألدهيدات الأخرى:

وفقًا لتسمية IUPAC، يتم تكوين أسماء الألدهيدات المشبعة من اسم ألكان له نفس عدد ذرات الكربون في الجزيء باستخدام اللاحقة -al.على سبيل المثال:

يبدأ ترقيم ذرات الكربون في السلسلة الرئيسية بذرة الكربون في مجموعة الألدهيد. ولذلك، فإن مجموعة الألدهيد تقع دائما عند ذرة الكربون الأولى، وليس هناك حاجة للإشارة إلى موقعها.

إلى جانب التسميات المنهجية، تُستخدم أيضًا أسماء تافهة للألدهيدات المستخدمة على نطاق واسع. عادة ما تكون هذه الأسماء مشتقة من أسماء الأحماض الكربوكسيلية المقابلة للألدهيدات.

لتسمية الكيتونات وفقًا للتسمية المنهجية، يتم تحديد مجموعة الكيتو باللاحقة -هوورقم يشير إلى عدد ذرة الكربون من مجموعة الكربونيل (يجب أن يبدأ الترقيم من نهاية السلسلة الأقرب إلى مجموعة الكيتو). على سبيل المثال:

تتميز الألدهيدات بنوع واحد فقط من الأيزومرية الهيكلية - ايزومرية الهيكل العظمي الكربوني، وهو أمر ممكن مع البوتانال، وبالنسبة للكيتونات أيضًا ايزومرية موضع مجموعة الكربونيل. وبالإضافة إلى ذلك، فهي تتميز بالأيزومرية بين الطبقات (البروبانال والبروبانون).

الخصائص الفيزيائية للألدهيدات

في جزيء الألدهيد أو الكيتون، بسبب زيادة السالبية الكهربية لذرة الأكسجين مقارنة بذرة الكربون، تنشأ الرابطة ج = سعالية الاستقطاب بسبب التحول في كثافة الإلكترون π - الروابط مع الأكسجين :

الألدهيدات والكيتونات هي مواد قطبية ذات كثافة إلكترونية زائدة على ذرة الأكسجين. الأعضاء السفلية في سلسلة الألدهيدات والكيتونات (الفورمالدهيد، الأسيتالديهيد، الأسيتون) قابلة للذوبان في الماء بشكل غير محدود. نقاط غليانها أقل من تلك الخاصة بالكحولات المقابلة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه في جزيئات الألدهيدات والكيتونات، على عكس الكحول، لا توجد ذرات هيدروجين متحركة ولا تشكل روابط هيدروجينية. الألدهيدات السفلية لها رائحة نفاذة. الألدهيدات التي تحتوي على أربع إلى ست ذرات كربون في السلسلة لها رائحة كريهة. الألدهيدات والكيتونات الأعلى لها روائح زهرية وتستخدم في صناعة العطور .

الخواص الكيميائية للألدهيدات والكيتونات

إن وجود مجموعة ألدهيد في الجزيء يحدد الخصائص المميزة للألدهيدات.

1. ردود الفعل الاختزالية.

تتم إضافة الهيدروجين إلى جزيئات الألدهيد من خلال الرابطة المزدوجة في مجموعة الكربونيل. ناتج هدرجة الألدهيدات هو كحولات أولية، والكيتونات هي كحولات ثانوية. وهكذا، عند هدرجة الأسيتالديهيد على محفز النيكل، يتكون الكحول الإيثيلي، وعند هدرجة الأسيتون، يتكون 2-بروبانول.

هدرجة الألدهيدات- تفاعل اختزال تقل فيه حالة أكسدة ذرة الكربون الموجودة في مجموعة الكربونيل.

2. تفاعلات الأكسدة. لا يمكن اختزال الألدهيدات فحسب، بل أيضًا أكسد. عندما تتأكسد الألدهيدات تشكل الأحماض الكربوكسيلية.

الأكسدة بواسطة الأكسجين الجوي. على سبيل المثال، يتكون حمض البروبيونيك من ألدهيد البروبيونيك (البروبانال):

الأكسدة مع عوامل مؤكسدة ضعيفة(محلول الأمونيا من أكسيد الفضة).

إذا تم إزالة الشحوم من سطح الوعاء الذي يتم فيه التفاعل مسبقًا، فإن الفضة المتكونة أثناء التفاعل تغطيه بطبقة رقيقة متساوية. وهذا يجعل مرآة فضية رائعة. لذلك، يسمى هذا التفاعل تفاعل "المرآة الفضية". يستخدم على نطاق واسع لصنع المرايا والزخارف الفضية وزينة شجرة عيد الميلاد.

3. تفاعل البلمرة:

n CH 2 =O → (-CH 2 -O-) n paraforms n=8-12

تحضير الألدهيدات والكيتونات

تطبيق الألدهيدات والكيتونات

الفورمالديهايد(الميثانال، ألدهيد الفورميك) H 2 C=O:
أ) لإنتاج راتنجات الفينول فورمالدهايد؛
ب) الحصول على راتنجات اليوريا فورمالدهايد (اليوريا)؛
ج) بوليمرات بولي أوكسي ميثيلين؛
د) تخليق الأدوية (يوروتروبين)؛
ه) مطهر.
و) مادة حافظة للمستحضرات البيولوجية (بسبب القدرة على تخثر البروتينات).

الأسيتالديهيد(إيثانال، أسيتالديهيد) CH 3 CH = O:
أ) إنتاج حمض الخليك.
ب) التخليق العضوي.

الأسيتون CH 3 -CO-CH 3:
أ) مذيب للورنيش والدهانات وخلات السليلوز.
ب) المواد الخام لتركيب المواد العضوية المختلفة.

الألدهيدات والكيتونات- هذه مشتقات هيدروكربونية تحتوي على مجموعة كربونيل وظيفية شركة

في الألدهيدات، ترتبط مجموعة الكربونيل بذرة هيدروجين وجذر واحد، وفي الكيتونات مع جذرين.

الصيغ العامة:

وترد في الجدول أسماء المواد المشتركة لهذه الفئات. 10.

الميثانال هو غاز عديم اللون ذو رائحة خانقة حادة، وقابل للذوبان بدرجة عالية في الماء (الاسم التقليدي لمحلول 40٪ هو الفورمالين)، وهو سام. الأعضاء اللاحقون في سلسلة الألدهيدات المتماثلة هم السوائل والمواد الصلبة.

أبسط الكيتون هو البروبانون -2، المعروف باسم الأسيتون، وهو في درجة حرارة الغرفة سائل عديم اللون برائحة الفواكه، نقطة الغليان = 56.24 درجة مئوية. يمتزج جيداً مع الماء.

تعود الخواص الكيميائية للألدهيدات والكيتونات إلى وجود مجموعة الكربونيل CO؛ فهي تدخل بسهولة في تفاعلات الإضافة والأكسدة والتكثيف.

نتيجة ل الانضمام

الهيدروجين ل الألدهيداتتتشكل الكحولات الأولية:

عندما يتم تخفيضه بالهيدروجين الكيتوناتتتشكل الكحولات الثانوية:

رد فعل الانضمام

يستخدم هيدروسلفيت الصوديوم لعزل وتنقية الألدهيدات، حيث أن منتج التفاعل قابل للذوبان قليلاً في الماء:

(يتم تحويل هذه المنتجات إلى الألدهيدات بفعل الأحماض المخففة).

أكسدةتمر الألدهيدات بسهولة تحت تأثير الأكسجين الجوي (المنتجات هي الأحماض الكربوكسيلية المقابلة). الكيتونات مقاومة نسبيًا للأكسدة.

الألدهيدات قادرة على المشاركة في التفاعلات تركيز

وهكذا فإن تكثيف الفورمالديهايد مع الفينول يحدث على مرحلتين. أولاً يتم تكوين منتج وسيط وهو الفينول والكحول في نفس الوقت:

ثم يتفاعل الوسيط مع جزيء فينول آخر لإنتاج المنتج التكثيف

– راتنج الفينول فورمالدهيد:

التفاعل النوعي لمجموعة الألدهيد هو تفاعل "المرآة الفضية"، أي أكسدة مجموعة C(H)O مع أكسيد الفضة (I) في وجود هيدرات الأمونيا:

يستمر التفاعل مع Cu(OH)2 بشكل مشابه عند التسخين، ويظهر راسب أحمر من أكسيد النحاس (I) Cu2O.

التحضير: الطريقة الشائعة للألدهيدات والكيتونات هي نزع الهيدروجين (أكسدة) الكحوليات. عند نزع الهيدروجين أساسي

يتم الحصول على الكحول الألدهيدات

وعند نزع الهيدروجين من الكحولات الثانوية - الكيتونات

عادة، تحدث عملية نزع الهيدروجين عن طريق التسخين (300 درجة مئوية) فوق النحاس المسحوق جيدًا:

أثناء أكسدة الكحولات الأولية قويالعوامل المؤكسدة (برمنجنات البوتاسيوم، ثاني كرومات البوتاسيوم في بيئة حمضية) تجعل من الصعب إيقاف العملية في مرحلة إنتاج الألدهيدات؛ تتأكسد الألدهيدات بسهولة إلى الأحماض المقابلة:

العامل المؤكسد الأكثر ملاءمة هو أكسيد النحاس (II):

الأسيتالديهيد في صناعة

تم الحصول عليها بواسطة تفاعل كوتشيروف (انظر 19.3).

الألدهيدات الأكثر استخدامًا هي الميثانال والإيثانال. ويستخدم الميثانال في إنتاج البلاستيك (الفينوبلاست) والمتفجرات والورنيش والدهانات والأدوية. الإيثانال هو المادة الوسيطة الأكثر أهمية في تركيب حمض الأسيتيك والبوتادين (إنتاج المطاط الصناعي). أبسط الكيتون، الأسيتون، يستخدم كمذيب لمختلف الورنيش، وخلات السليلوز، وفي إنتاج الأفلام والمتفجرات.

اختيار المواد الهيكلية للجهاز والدعامات
يجب أن تعمل المعدات الخاصة بعمليات تكرير النفط والبتروكيماويات الحديثة في درجات حرارة منخفضة وعالية، وضغط ميكانيكي كبير، وفي بيئات عمل عدوانية. لذلك يا زميل...

طرق الحصول على الجسيمات النانوية
بدأت دراسة الهياكل النانوية بشكل مكثف منذ حوالي عشرين عامًا، وتحتل بالفعل مكانًا معينًا في مجال التطبيق. على الرغم من أن كلمة تكنولوجيا النانو جديدة نسبيًا، إلا أن الأجهزة...

خاتمة
عند الضغط الطبيعي، يوجد تعديل معيني واحد فقط للبزموت (معلمات الشبكة ذات الفترة a = 0.4746 نانومتر والزاوية = 57.23 درجة). عندما ينصهر البزموت، يقل حجمه (مثل الثلج)، ثم...

المجموعة الأولى من الخصائص هي تفاعلات الإضافة. في مجموعة الكربونيل، هناك رابطة مزدوجة بين الكربون والأكسجين، والتي، كما تتذكر، تتكون من رابطة سيجما ورابطة باي. بالإضافة إلى التفاعلات، تنكسر رابطة باي وتتكون رابطة سيجما، واحدة مع الكربون والأخرى مع الأكسجين. تتركز الشحنة الموجبة الجزئية على الكربون، والشحنة السالبة الجزئية على الأكسجين. ولذلك، فإن جسيم الكاشف سالب الشحنة، وهو الأنيون، يرتبط بالكربون، ويرتبط جزء موجب الشحنة من الجزيء بالأكسجين.

أولاًخاصية الهدرجة، إضافة الهيدروجين.

يحدث التفاعل عند تسخينه. يتم استخدام محفز الهدرجة المعروف لك بالفعل: النيكل. يتم الحصول على الكحولات الأولية من الألدهيدات والكحولات الثانوية من الكيتونات.

في الكحولات الثانوية، ترتبط مجموعة الهيدروكسيو بذرة كربون ثانوية.

ثانيةخاصية الترطيب، إضافة الماء. هذا التفاعل ممكن فقط بالنسبة للفورمالدهيد والأسيتالديهيد. الكيتونات لا تتفاعل مع الماء على الإطلاق.

تتم جميع تفاعلات الإضافة بطريقة تنتقل من الموجب إلى الناقص والناقص إلى الموجب.

كما تتذكر من الفيديو الخاص بالكحول، فإن وجود مجموعتين من الهيدروكسو في ذرة واحدة يكاد يكون وضعًا مستحيلًا؛ فمثل هذه المواد غير مستقرة للغاية؛ لذا فإن هاتين الحالتين المحددتين - هيدرات الفورمالديهايد والأسيتالديهيد - ممكنة، على الرغم من وجودهما في المحلول فقط.

ليس من الضروري معرفة ردود الفعل نفسها. على الأرجح، قد يبدو السؤال في الامتحان وكأنه بيان للحقيقة، على سبيل المثال، تتفاعل المواد مع الماء ويتم سردها. من بينها، قد تشمل القائمة الميثانال أو الإيثانال.

ثالثإضافة خاصية حمض الهيدروسيانيك.

مرة أخرى، زائد يذهب إلى ناقص، وناقص إلى زائد. وتسمى المواد الناتجة هيدروكسينيتريل. مرة أخرى، رد الفعل في حد ذاته غير شائع، لكنه خاصية تستحق المعرفة عنها.

الرابعإضافة خاصية الكحولات.

هنا مرة أخرى، لا تحتاج إلى حفظ معادلة التفاعل عن ظهر قلب، كل ما عليك فعله هو أن تفهم أن مثل هذا التفاعل ممكن.

كالعادة في تفاعلات الإضافة إلى مجموعة الكربونيل، زائد إلى ناقص، وناقص إلى زائد.

الخامستفاعل الخاصية مع هيدروسلفيت الصوديوم.

ومرة أخرى، رد الفعل معقد للغاية، فمن غير المرجح أن تتمكن من تعلمه، ولكن هذا هو أحد ردود الفعل النوعية على الألدهيدات، لأن ملح الصوديوم الناتج يترسب. وهذا هو، في الواقع، يجب أن تعرف أن الألدهيدات تتفاعل مع هيدروسلفيت الصوديوم، وهذا سيكون كافيا.

وينتهي هذا بالمجموعة الأولى من ردود الفعل. المجموعة الثانية هي تفاعلات البلمرة والتكثيف المتعدد.

2. البلمرة والتكثيف المتعدد للألدهيدات

أنت على دراية بالبلمرة: مطاط البولي إيثيلين والبوتادين والأيزوبرين والبولي فينيل كلورايد - وهي منتجات تجمع العديد من الجزيئات (المونومرات) في سلسلة بوليمر واحدة كبيرة واحدة. وهذا هو، يتم الحصول على منتج واحد. أثناء التكثيف المتعدد، يحدث نفس الشيء، ولكن بالإضافة إلى البوليمر، يتم الحصول على منتجات ذات وزن جزيئي منخفض، على سبيل المثال، الماء. وهذا يعني أنه تم الحصول على منتجين.

لذا، السادسبلمرة الممتلكات. ولا تدخل الكيتونات في هذه التفاعلات، بل إن بلمرة الفورمالديهايد فقط لها أهمية صناعية.

تنكسر رابطة pi وتتشكل رابطة سيجما مع المونومرات المجاورة. والنتيجة هي بوليفورمالدهيد، ويسمى أيضًا بارافورم. على الأرجح، قد يبدو سؤال الامتحان مثل هذا: تدخل المواد في تفاعلات البلمرة. وهناك قائمة بالمواد التي قد تشمل الفورمالديهايد.

الخاصية السابعة هي التكثيف المتعدد. مرة أخرى: أثناء التكثيف المتعدد، بالإضافة إلى البوليمر، يتم الحصول أيضًا على مركب منخفض الوزن الجزيئي، على سبيل المثال، الماء. يتفاعل الفورمالديهايد مع الفينول بهذه الطريقة. للتوضيح، نكتب أولاً المعادلة بجزيئين من الفينول.

ونتيجة لذلك، يتم تشكيل مثل هذا الديمر وتقسيم جزيء الماء. الآن دعونا نكتب معادلة التفاعل في الصورة العامة.

منتج التكثيف المتعدد هو راتنج الفينول فورمالدهايد. لديها مجموعة واسعة من التطبيقات، من المواد اللاصقة والورنيشات إلى البلاستيك ومكونات الألواح الخشبية.

الآن المجموعة الثالثة من الخصائص - تفاعلات الأكسدة.

3. أكسدة الألدهيدات والكيتونات

ثامنالتفاعل في القائمة العامة هو تفاعل نوعي لمجموعة الألدهيد - الأكسدة بمحلول الأمونيا من أكسيد الفضة. رد فعل "المرآة الفضية". سأقول على الفور أن الكيتونات لا تدخل في هذا التفاعل، بل الألدهيدات فقط.

تتأكسد مجموعة الألدهيد إلى مجموعة الكربوكسيل الحمضية، ولكن في وجود الأمونيا وهي قاعدة، يحدث تفاعل التعادل على الفور ويتم الحصول على خلات الأمونيوم الملحية. تترسب الفضة، وتغطي الجزء الداخلي من أنبوب الاختبار وتكوّن سطحًا يشبه المرآة. يحدث رد الفعل هذا في امتحان الدولة الموحدة طوال الوقت.

وبالمناسبة، فإن نفس التفاعل يكون نوعياً بالنسبة للمواد الأخرى التي تحتوي على مجموعة الألدهيدات، مثل حمض الفورميك وأملاحه، وكذلك الجلوكوز.

تاسعالتفاعل أيضًا نوعي لأكسدة مجموعة الألدهيد مع هيدروكسيد النحاس المترسب حديثًا. وهنا سأشير أيضًا إلى أن الكيتونات لا تدخل في هذا التفاعل.

بصريا، سيتم أولا ملاحظة تكوين راسب أصفر، ثم يتحول إلى اللون الأحمر. توجد في بعض الكتب المدرسية معلومات تفيد بأنه يتم أولاً تكوين هيدروكسيد النحاس، وهو ذو لون أصفر، ثم يتحلل بعد ذلك إلى أكسيد النحاس الأحمر وماء. لذلك هذا غير صحيح - وفقا لأحدث البيانات، أثناء عملية هطول الأمطار، يتغير حجم جزيئات أكسيد النحاس، والتي تصل في النهاية إلى الأحجام الملونة باللون الأحمر. يتأكسد الألدهيد إلى الحمض الكربوكسيلي المقابل. يحدث رد الفعل في كثير من الأحيان في امتحان الدولة الموحدة.

التفاعل العاشر: أكسدة الألدهيدات بمحلول برمنجنات البوتاسيوم المحمض عند تسخينها.

يتغير لون المحلول. تتأكسد مجموعة الألدهيد إلى مجموعة الكربوكسيل، أي أن الألدهيد يتأكسد إلى الحمض المقابل. بالنسبة للكيتونات، ليس لهذا التفاعل أي معنى عملي، حيث يتم تدمير الجزيء والنتيجة هي خليط من المنتجات.

من المهم أن نلاحظ أن ألدهيد الفورميك، الفورمالديهايد، يتأكسد إلى ثاني أكسيد الكربون، لأن حمض الفورميك المقابل له هو في حد ذاته غير مقاوم للعوامل المؤكسدة القوية.

ونتيجة لذلك، ينتقل الكربون من حالة الأكسدة 0 إلى حالة الأكسدة +4. اسمحوا لي أن أذكرك أن الميثانول، كقاعدة عامة، في مثل هذه الظروف يتأكسد إلى الحد الأقصى لثاني أكسيد الكربون، متخطيا مرحلة كل من الألدهيد والحمض. يجب أن نتذكر هذه الميزة.

الحاديه عشرتفاعل الاحتراق والأكسدة الكاملة. يحترق كل من الألدهيدات والكيتونات ويتحول إلى ثاني أكسيد الكربون والماء.

دعونا نكتب معادلة التفاعل في الصورة العامة.

وفقًا لقانون حفظ الكتلة، يجب أن يكون عدد الذرات الموجودة على اليسار مساويًا لعدد الذرات الموجودة على اليمين. لأنه في التفاعلات الكيميائية، الذرات لا تختفي، لكن ترتيب الروابط بينها يتغير ببساطة. ومن ثم، سيكون عدد جزيئات ثاني أكسيد الكربون مساويًا لعدد ذرات الكربون في جزيء مركب الكربونيل، لأن الجزيء يحتوي على ذرة كربون واحدة. وهذا هو، ن جزيئات ثاني أكسيد الكربون. سيكون عدد جزيئات الماء أقل بمرتين من ذرات الهيدروجين، أي 2n/2، وهو ما يعني n فقط.

هناك نفس العدد من ذرات الأكسجين على اليسار واليمين. على اليمين يوجد 2n من ثاني أكسيد الكربون، لأن كل جزيء يحتوي على ذرتي أكسجين، بالإضافة إلى n ماء، ليصبح المجموع 3n. على اليسار يوجد نفس العدد من ذرات الأكسجين 3n، لكن إحدى الذرات موجودة في جزيء الألدهيد، مما يعني أنه يجب طرحها من المجموع للحصول على عدد الذرات لكل أكسجين جزيئي. اتضح أن ذرات 3n-1 تحتوي على أكسجين جزيئي، مما يعني أن عدد الجزيئات أقل بمرتين، لأن الجزيء الواحد يحتوي على ذرتين. هذا هو (3n-1)/2 جزيئات الأكسجين.

وهكذا قمنا بتجميع معادلة احتراق مركبات الكاربونيل بشكل عام.

وأخيرا الثاني عشرالخاصية المتعلقة بتفاعلات الاستبدال الهلجنة في ذرة الكربون ألفا. دعونا ننتقل مرة أخرى إلى بنية جزيء الألدهيد. يسحب الأكسجين كثافة الإلكترونات إلى نفسه، مما يخلق شحنة موجبة جزئية على الكربون. وتحاول مجموعة الميثيل تعويض هذه الشحنة الموجبة بإزاحة الإلكترونات من الهيدروجين إليها عبر سلسلة من روابط سيجما. تصبح رابطة الكربون والهيدروجين أكثر قطبية وينكسر الهيدروجين بسهولة أكبر عند مهاجمته بواسطة كاشف. ويلاحظ هذا التأثير فقط بالنسبة لذرة الكربون ألفا، أي الذرة المجاورة لمجموعة الألدهيد، بغض النظر عن طول جذر الهيدروكربون.

وبهذه الطريقة، من الممكن الحصول، على سبيل المثال، على 2-كلورواسيتالدهيد. ومن الممكن استبدال ذرات الهيدروجين بثالث كلورو إيثانال.

يستخدم الفينول كمادة خام لإنتاج البلاستيك والراتنجات، والمنتجات الوسيطة لصناعة الطلاء والورنيش والصناعات الدوائية، وكمطهر.

الألدهيدات والكيتونات- هذه مشتقات هيدروكربونية تحتوي على مجموعة كربونيل وظيفية شركة. في الألدهيدات، ترتبط مجموعة الكربونيل بذرة هيدروجين وجذر واحد، وفي الكيتونات مع جذرين.

الصيغ العامة:

وترد في الجدول أسماء المواد المشتركة لهذه الفئات. 10.

الميثانال هو غاز عديم اللون ذو رائحة خانقة حادة، شديد الذوبان في الماء (الاسم التقليدي لمحلول 40٪ هو الفورمالين)،سامة. الأعضاء اللاحقون في سلسلة الألدهيدات المتماثلة هم السوائل والمواد الصلبة.

أبسط الكيتون هو بروبانون -2، المعروف باسم الأسيتون،في درجة حرارة الغرفة - سائل عديم اللون برائحة الفواكه، نقطة الغليان = 56.24 درجة مئوية. يمتزج جيداً مع الماء.

تعود الخواص الكيميائية للألدهيدات والكيتونات إلى وجود مجموعة الكربونيل CO؛ فهي تدخل بسهولة في تفاعلات الإضافة والأكسدة والتكثيف.

نتيجة ل الانضمامالهيدروجين ل الألدهيداتتتشكل الكحولات الأولية:

عندما يتم تخفيضه بالهيدروجين الكيتوناتتتشكل الكحولات الثانوية:

رد فعل الانضماميستخدم هيدروسلفيت الصوديوم لعزل وتنقية الألدهيدات، حيث أن منتج التفاعل قابل للذوبان قليلاً في الماء:

(يتم تحويل هذه المنتجات إلى الألدهيدات بفعل الأحماض المخففة).

أكسدةتمر الألدهيدات بسهولة تحت تأثير الأكسجين الجوي (المنتجات هي الأحماض الكربوكسيلية المقابلة). الكيتونات مقاومة نسبيًا للأكسدة.

الألدهيدات قادرة على المشاركة في التفاعلات تركيز. وهكذا فإن تكثيف الفورمالديهايد مع الفينول يحدث على مرحلتين. أولاً يتم تكوين منتج وسيط وهو الفينول والكحول في نفس الوقت:

ثم يتفاعل الوسيط مع جزيء فينول آخر لإنتاج المنتج التكثيف- راتنج الفينول فورمالدهيد:

رد فعل نوعيعلى مجموعة الألدهيد - تفاعل "المرآة الفضية"، أي أكسدة مجموعة C(H)O مع أكسيد الفضة (I) في وجود هيدرات الأمونيا:

يستمر التفاعل مع Cu(OH) 2 بشكل مشابه عند التسخين، ويظهر راسب أحمر من أكسيد النحاس (I) Cu 2 O.

إيصال: الطريقة العامة للألدهيدات والكيتونات – نزع الهيدروجين(أكسدة) الكحولات. عند نزع الهيدروجين أساسييتم الحصول على الكحول الألدهيداتوأثناء نزع الهيدروجين من الكحولات الثانوية - الكيتونات. عادة، تحدث عملية نزع الهيدروجين عن طريق التسخين (300 درجة مئوية) فوق النحاس المسحوق جيدًا:

أثناء أكسدة الكحولات الأولية قويالعوامل المؤكسدة (برمنجنات البوتاسيوم، ثاني كرومات البوتاسيوم في بيئة حمضية) تجعل من الصعب إيقاف العملية في مرحلة إنتاج الألدهيدات؛ تتأكسد الألدهيدات بسهولة إلى الأحماض المقابلة:

العامل المؤكسد الأكثر ملاءمة هو أكسيد النحاس (II):

الأسيتالديهيد في صناعةتم الحصول عليها بواسطة تفاعل كوتشيروف (انظر 19.3).

الألدهيدات الأكثر استخدامًا هي الميثانال والإيثانال. ميثانالتستخدم لإنتاج البلاستيك (الفينوبلاست) والمتفجرات والورنيش والدهانات والأدوية. إيثانال– المنتج الوسيط الأكثر أهمية في تركيب حمض الأسيتيك والبوتادين (إنتاج المطاط الصناعي). أبسط الكيتون، الأسيتون، يستخدم كمذيب لمختلف الورنيش، وخلات السليلوز، وفي إنتاج الأفلام والمتفجرات.

الأحماض الكربوكسيلية هي مشتقات هيدروكربونية تحتوي على المجموعة الوظيفية COOH ( الكربوكسيل).

الصيغو العناوينيتم عرض بعض الأحماض الكربوكسيلية الشائعة في الجدول. أحد عشر.

الأسماء التقليدية للأحماض HCOOH ( الفورميك)، CH 3 كوه (خل)،ج6 ح5 كوه (البنزويك)و (COOH) 2 (أكساليك)يوصى باستخدامها بدلاً من أسمائها المنهجية.

الصيغو العناوينوترد بقايا الحمض في الجدول. 12.

لتسمية أملاح هذه الأحماض الكربوكسيلية (وكذلك استراتها، انظر أدناه)، عادة ما تستخدم الأسماء التقليدية، على سبيل المثال: