ZWIĄZKI ZAWIERAJĄCE TLEN

ZWIĄZKI KARBONYLU
ALDEHYDY I

Związki organiczne, których cząsteczki zawierają grupę karbonylową, nazywane są związkami karbonylowymi. W zależności od charakteru podstawników związanych z grupą karbonylową, związki karbonylowe dzielą się na aldehydy, ketony, kwasy karboksylowe i ich funkcjonalne pochodne.

ALDEHYDY

Aldehydy to związki organiczne zawierające grupę karbonylową, w której atom węgla jest związany z rodnikiem i jednym atomem wodoru, czyli ogólny wzór aldehydów. Wyjątkiem jest aldehyd mrówkowyw którym, jak widać,R= H.

Izomeria

Aldehydy charakteryzują się izomerią rodnika węglowodorowego, który może mieć łańcuch normalny (nierozgałęziony) lub rozgałęzionym, a także izomerią międzyklasową z ketonami. Na przykład ,

O II CH 3 –CH 2 –CH 2 –C I H	O II CH3–CH–C ja ja H CH 3	O II CH3 –CH2 –C	– CH3
aldehyd masłowy lub butanal	izo-olej aldehyd lub 2-metylopropanal	keton metylowo-etylowy lub butanon -2

Paragon

1. Najczęściej stosowanymi metodami wytwarzania aldehydów są utlenianie i katalityczne odwodornienie alkoholi pierwszorzędowych.

A) Utlenianie alkoholi pierwszorzędowych.
Jak widać, w wyniku dalszego utleniania powstają kwasy. Reakcje te podano już przy rozważaniu właściwości chemicznych alkoholi.

B) Odwodornienie alkoholi pierwszorzędowych. Reakcję prowadzi się przepuszczając pary alkoholu ogrzanego do 200-300°C° Z katalizatorem wykorzystującym miedź, nikiel, kobalt itp.

2. Opracowano metodę wytwarzania aldehydu octowego poprzez utlenianie etylenu tlenem atmosferycznym w obecności soli miedzi i palladu.

3. Aldehyd octowy otrzymuje się przez uwodnienie acetylenu w reakcji Kucherowa.

		O II
HC º CH + H 2 O –– HgSO 4 ® –– ® CH 3 –C
	winić Wędkarstwo alkohol	I H octowy aldehyd

Reakcja Kucherowa została już szczegółowo rozważona podczas badania właściwości chemicznych węglowodorów acetylenowych.

4. Aldehydy otrzymuje się w wyniku hydrolizy dihalogenowych pochodnych węglowodorów, ale tylko takich, w których oba atomy halogenu znajdują się przy jednym z końcowych atomów węgla.

CH 3 –CH 2 –		2H 2O® + 2 HCl
1,1-dichloropropan		1,1-propanodiol | | ¯

Kiedy woda działa na dihaloalkil w środowisku zasadowym lub kwaśnym, jej reakcja hydrolizy przechodzi przez etap tworzenia alkohol diwodorotlenowy zawierające dwie grupy hydroksylowe przy jednym atomie węgla.
Ze względu na swoją niestabilność takie alkohole w momencie tworzenia tracą wodę i tworzą aldehydy.

Właściwości fizyczne

Najprostszym aldehydem jest mrówkowy - gaz o bardzo ostrym zapachu. Inne niższe aldehydy to ciecze, które są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Aldehydy mają duszący zapach, który po wielokrotnym rozcieńczeniu staje się przyjemny, przypominający zapach owoców. Aldehydy wrzą w niższej temperaturze niż alkohole o tej samej liczbie atomów węgla. Ten C związane z brakiem aldehydów wiązania wodorowe. Jednocześnie temperatura wrzenia aldehydów jest wyższa niż temperatura wrzenia węglowodorów odpowiadająca masie cząsteczkowej, co wynika z wysokiej polarności aldehydów.
Właściwości fizyczne niektórych aldehydów przedstawiono w tabeli.

Tabela . Właściwości fizyczne niektórych aldehydów

Nazwa	Formuła	t ° zagotować., °C	t° l., °C	d 4 20
Mrówkowy aldehyd	O II H–C I H	92,0	21,0	0,815 (o 20°C)
Octowy aldehyd	O II CH3–C I H	123,5	21,0	0,780
Propionowy aldehyd	O II CH 3 – CH 2 – C I H	102,0	48,8	0,807
Olej aldehyd	O II CH 3 –CH 2 –CH 2 –C I H	99,0	75,7	0,817
Izo-oleisty aldehyd	O II CH3–CH–C ja ja CH3H	65,9	64,0	0,794

Właściwości chemiczne

Aldehydy charakteryzują się dużą reaktywnością. Większość ich reakcji wynika z obecności grupy karbonylowej. Atom węgla w grupie karbonylowej jest w stanie sp 2 - hybrydyzacja i tworzy trzy S - połączenia (jednym z nich jest komunikacja WSPÓŁ ), które znajdują się w tej samej płaszczyźnie pod kątem 120° do siebie.

Schemat budowy grupy karbonylowej

Podwójne wiązanie grupy karbonylowej ma podobny charakter fizyczny do podwójnego wiązania między atomami węgla, tj. to połączenie s- i str - wiązania, z których ostatnie tworzą p-elektrony atomów węgla i tlenu. Wiązanie wynika z większej elektroujemności atomu tlenu w porównaniu z atomem węgla C=O silnie spolaryzowane ze względu na zmianę gęstości elektronowej P - wiąże się z atomem tlenu, w wyniku czego powstaje częściowy ujemny ( D - ) , a na atomie węgla – częściowo dodatni ( d + ) opłaty: .

Ze względu na polaryzację atom węgla grupy karbonylowej ma właściwości elektrofilowe i może reagować z odczynnikami nukleofilowymi. Najważniejszymi reakcjami aldehydów są reakcje addycji nukleofilowej wiązanie podwójne grupa karbonylowa.

1. Jedna z typowych reakcji nukleofilowej addycji aldehydówJest dodatek kwasu cyjanowodorowego, prowadzące do powstania a - oksynitryle.

Reakcja ta służy do wydłużenia łańcucha węglowego i wytworzenia a - hydroksykwasy.

2. Dodatek wodorosiarczynu sodudaje substancje krystaliczne, zwane zwykle wodorosiarczynowymi pochodnymi aldehydów.

Wymienione pochodne łatwo ulegają hydrolizie w dowolnym środowisku, prowadząc do pierwotnego związku karbonylowego. Tak więc, gdy wodorosiarczynową pochodną aldehydu octowego ogrzewa się roztworem sody, powstaje sam aldehyd octowy.

Właściwość tę wykorzystuje się do oczyszczania aldehydów i izolowania ich z mieszanin.

3. Dodatek alkoholido aldehydów prowadzi do powstania półacetali – związkóww którym atom węgla jest związany zarówno z grupą hydroksylową (–OH), jak i alkoksylową (–O R ) w grupach.

Gdy półacetale traktuje się nadmiarem alkoholu w środowisku kwaśnym, powstają acetale - związki, w których atom węgla jest związany z dwiema grupami alkoksylowymi (reakcja przypomina syntezę eterów z alkoholi).

W przeciwieństwie do eterów, acetale ulegają hydrolizie pod wpływem kwasów, tworząc alkohol i aldehyd.

4. Dodatek wodorudo aldehydów przeprowadza się w obecności katalizatorów ( Ni, Co, Pd itp.) i prowadzi do powstawania alkoholi pierwszorzędowych.

Jako środek redukujący coraz częściej stosuje się wodorek litowo-glinowy. LiAlH4 i borowodorek sodu NaBH4.
Oprócz reakcji addycji na grupie karbonylowej aldehydy charakteryzują się także reakcjami utleniania.

5. Utlenianie . Aldehydy łatwo utleniają się, tworząc odpowiednie kwasy karboksylowe.

A) amoniakalny roztwór tlenku srebra[Ag(NH3)2]OH po podgrzaniu z aldehydami utlenia aldehyd do kwasu (w postaci soli amonowej), tworząc wolne metaliczne srebro. Zredukowane srebro nakłada się cienką warstwą na ścianki naczynia chemicznego, w którym prowadzona jest reakcja, uzyskując srebrne zwierciadło. Ta reakcja, zwana zatem „srebrnym lustrem”, służy reakcja jakościowa do aldehydów.

B) Inną charakterystyczną reakcją jest utlenianie aldehydów wodorotlenkiem miedzi ( II).

Po podgrzaniu niebieskiego wodorotlenku miedzi ( II ) roztworem aldehydu octowego, wytrąca się czerwony osad tlenku miedzi ( I ). W tym przypadku aldehyd octowy utlenia się do kwasu octowego, a miedź na stopniu utlenienia +2 redukuje się do miedzi na stopniu utlenienia +1. Zajmuje aldehyd mrówkowy (formaldehyd). specjalne miejsce w szeregu aldehydów. Ze względu na brak rodnika w aldehydzie mrówkowym ma go trochę specyficzne właściwości. Formaldehyd utlenia się np. do dwutlenku węgla CO2 .
Formaldehyd łatwo polimeryzuje, tworząc polimery cykliczne i liniowe. Zatem w środowisku kwaśnym tworzy cykliczny trimer - trioksymetylen.

Suchy gazowy formaldehyd w obecności katalizatorów tworzy poliformaldehyd o dużej masie cząsteczkowej. Polimeryzacja formaldehydu przypomina polimeryzację alkenów.

O –– kat ®

H I …-C I H

H I –O–C–O–… I H

––––– ®

…–H 2 C–O (H 2 C–O) n H 2 C–O–…

W roztworach wodnych formaldehyd tworzy polimer zwany paraformą.

n CH 2 = O + H 2 O ® HOCH 2 ( OCH 2 ) n-2 OCH 2 OH
(paraforma)

Szczególne znaczenie praktyczne ma reakcja polikondensacji formaldehydu z fenolem, w wyniku której powstają żywice fenolowo-formaldehydowe. Gdy katalizatory zasadowe lub kwasowe działają na mieszaninę fenolu i formaldehydu, w pozycjach orto i para zachodzi kondensacja.

Wzrost cząsteczki w wyniku kondensacji fenolu z formaldehydem zachodzi w normalnej temperaturze w kierunku liniowym.

					CH2OH /

itp.
Podsumowując, można przedstawić reakcję polikondensacji fenolu z formaldehydem w następujący sposób:

		O+(n+1)		katalizator			NH2O
				–––––––– ®

Żywice fenolowo-formaldehydowe to pierwsze przemysłowe żywice syntetyczne, których produkcję pod nazwą „Bakelite” rozpoczęto w 1909 roku. Żywice fenolowo-formaldehydowe wykorzystywane są do produkcji różnorodnych tworzyw sztucznych. W połączeniu z różnymi wypełniaczami takie tworzywa sztuczne nazywane są fenolami. Ponadto żywice fenolowo-formaldehydowe wykorzystywane są do produkcji różnorodnych klejów i lakierów, materiałów termoizolacyjnych, tworzyw drzewnych, form odlewniczych itp.

Aplikacja

Wiele już wspomniano na temat stosowania formaldehydu. Ponadto wykorzystuje się go do produkcji żywic mocznikowych w reakcji z mocznikiem, na bazie których produkowane są tworzywa sztuczne niezbędne na potrzeby elektrotechniki. Roztwory formaldehydu (formaliny) stosowane są w garbarstwie do garbowania skór, do dezynfekcji magazynów zbożowych i warzywnych, szklarni, inspektów, do zaprawiania nasion przed siewem, do przechowywania preparatów anatomicznych, a także do produkcji niektórych leków.
Aldehyd octowy jest materiałem wyjściowym do przemysłowej produkcji kwasu octowego, bezwodnika octowego, alkoholu etylowego, octanu etylu i innych cennych produktów, a po kondensacji z aminami i fenolami różnych żywic syntetycznych.

KETONY

Ketony to związki, w których grupa karbonylowa jest połączona z dwoma rodnikami węglowodorowymi. Ogólna formuła ketony, gdzie r może pokrywać się z R".

Izomeria

Ketony charakteryzują się izomerią rodników węglowodorowych, izomerią pozycji grupy karbonylowej i izomerią międzyklasową z aldehydami.

Paragon

Prawie wszystkie metody otrzymywania podane wcześniej dla aldehydów (patrz „”) mają zastosowanie również w przypadku ketonów.

1. Utlenianie alkoholi drugorzędowych.

2. Odwodornienie alkoholi drugorzędowych.

3. Hydratacja homologów acetylenu (reakcja Kucherowa).

4. Hydroliza węglowodorów dihalogenowanychzawierający oba atomy halogenu przy jednym ze środkowych atomów węgla w łańcuchu.

CH 3 –	kl I C–CH 3(2,2-dichloropropan)+ 2H2O® (2,2-propanodiol) + 2 HCl
		CH 3 –	O II C – CH3 + H2O (keton dimetylowy (aceton))

5. Ketony otrzymuje się także poprzez pirolizę soli wapniowych kwasów karboksylowych po podgrzaniu.O
II
CH3–C
I
O

Właściwości fizyczne

Niższe ketony to ciecze, które są łatwo rozpuszczalne w wodzie. Zasadniczo ketony mają przyjemny zapach przypominający kwiaty. Podobnie jak aldehydy, ketony wrzą w niższej temperaturze niż odpowiadające im alkohole, ale wyższej niż węglowodory. Właściwości fizyczne niektórych ketonów przedstawiono w tabeli.

Tabela. Właściwości fizyczne niektórych ketonów

Nazwa	Formuła	t° l., °C	t ° zagotować., °C	d 4 20
Aceton (keton dimetylowy) 42,0	102,7	0,816

Właściwości chemiczne

Podobnie jak aldehydy, ketony charakteryzują się dużą reaktywnością. Im większy ładunek dodatni na atomie węgla grupy karbonylowej, tym wyższa aktywność chemiczna aldehydów i ketonów. Rodniki, które zwiększają ten ładunek dodatni, gwałtownie zwiększają reaktywność aldehydów i ketonów, podczas gdy rodniki, które zmniejszają ładunek dodatni, mają odwrotny skutek. W ketonach dwie grupy alkilowe oddają elektrony, co wyjaśnia, dlaczego ketony są mniej aktywne w reakcjach addycji nukleofilowej w porównaniu z aldehydami.
Przykłady reakcji tego typu dla aldehydów omówiono szczegółowo wcześniej (patrz „”), dlatego podając kilka przykładów reakcji addycji nukleofilowej przy grupie karbonylowej ketonów, zwrócimy uwagę jedynie na różnice w ich właściwościach chemicznych od aldehydów.

1. Dodatek kwasu cyjanowodorowego.

R \ C=O(keton) + H– CN – KCN ® CH 3 – / R’ (keton) + H SO 3 Na ® R – / R'

OH I C-SO3Na (wodorosiarczyn pochodna ketonowa) I R'

Należy zaznaczyć, że z wodorosiarczynem sodu reagują jedynie ketony metylowe, czyli ketony posiadające grupę CH3.

3. W porównaniu do aldehydów, ketony nie reagują z alkoholami.

4. Dodatek wodoru. Dodatek wodoru do ketonów powoduje powstanie alkoholi drugorzędowych.

5. Ketony są znacznie trudniejsze do utlenienia niż aldehydy. Tlen z powietrza i słabe utleniacze nie utleniają ketonów. Ketony nie dają reakcji „srebrnego lustra” i nie reagują z wodorotlenkiem miedzi ( II ). Pod wpływem silnych utleniaczy w trudnych warunkach łańcuch węglowy cząsteczki ketonu ulega zniszczeniu w pobliżu grupy karbonylowej i powstają kwasy (czasami ketony, w zależności od struktury pierwotnego ketonu) o mniejszej liczbie atomów węgla.

Aplikacja

Najszerszy Aplikacja na skalę przemysłową ma najprostszego przedstawiciela ketonów - aceton. Aceton jest cennym rozpuszczalnikiem stosowanym w przemyśle farb i lakierów, przy produkcji sztucznego jedwabiu, folii i proszku bezdymnego. Służy również jako surowiec do produkcji kwasu metakrylowego, metakrylanu metylu (produkcja nietłukącego się szkła organicznego), ketonu metylowo-izobutylowego itp.

KONIEC SEKCJI

Struktura aldehydów i ketonów

Aldehydy- materia organiczna, którego cząsteczki zawierają grupa karbonylowa:

połączony z atomem wodoru i rodnikiem węglowodorowym. Ogólny wzór aldehydów to:

W najprostszym aldehydzie inny atom wodoru pełni rolę rodnika węglowodorowego:

Formaldehyd

Często nazywana jest grupa karbonylowa związana z atomem wodoru aldehydowy:

Ketony to substancje organiczne, w których cząsteczkach grupa karbonylowa jest połączona z dwoma rodnikami węglowodorowymi. Oczywiście ogólny wzór na ketony to:

Grupa karbonylowa ketonów nazywa się grupa ketonowa.

W najprostszym ketonie, acetonie, grupa karbonylowa jest połączona z dwoma rodnikami metylowymi:

Nazewnictwo i izomeria aldehydów i ketonów

W zależności od budowy rodnika węglowodorowego związanego z grupą aldehydową istnieją nasycone, nienasycone, aromatyczne, heterocykliczne i inne aldehydy:

Według nomenklatury IUPAC, nazwy nasycone aldehydy powstają z nazwy alkanu o tej samej liczbie atomów węgla w cząsteczce, przy użyciu przyrostka -glin. Na przykład:

Numeracja Atomy węgla głównego łańcucha zaczynają się od atomu węgla grupy aldehydowej. Dlatego grupa aldehydowa zawsze znajduje się przy pierwszym atomie węgla i nie ma potrzeby wskazywania jej położenia.

Oprócz nazewnictwa systematycznego stosowane są także trywialne nazwy powszechnie stosowanych aldehydów. Nazwy te zwykle pochodzą od nazw kwasów karboksylowych odpowiadających aldehydom.

Za tytuł ketony zgodnie z nomenklaturą systematyczną grupa ketonowa jest oznaczona przyrostkiem -On oraz liczbę wskazującą numer atomu węgla grupy karbonylowej (numeracja powinna zaczynać się od końca łańcucha najbliższego grupie ketonowej).

Na przykład:

Dla aldehydy Istnieje tylko jeden rodzaj izomerii strukturalnej - Izomeria szkieletu węglowego, co jest możliwe w przypadku butanalu, i dla ketony- Również izomeria pozycji grupy karbonylowej. Ponadto są również charakteryzowane izomeria międzyklasowa(propanal i propanon).

Właściwości fizyczne aldehydów i ketonów

W cząsteczce aldehydu lub ketonu, ze względu na większą elektroujemność atomu tlenu w porównaniu z atomem węgla, wiązanie C=O jest silnie spolaryzowane w wyniku przesunięcia gęstości elektronowej wiązania π z tlenem:

Aldehydy i ketony - substancje polarne z nadmiarem gęstość elektronów na atomie tlenu. Dolne składniki szeregu aldehydów i ketonów (formaldehyd, aldehyd octowy, aceton) są nieograniczenie rozpuszczalne w wodzie. Ich temperatury wrzenia są niższe niż w przypadku odpowiednich alkoholi. Wynika to z faktu, że w cząsteczkach aldehydów i ketonów, w odróżnieniu od alkoholi, nie ma ruchomych atomów wodoru i nie tworzą one asocjatów na skutek wiązań wodorowych.

Niższe aldehydy mają ostry zapach; aldehydy zawierające od czterech do sześciu atomów węgla w łańcuchu mają nieprzyjemny zapach; Wyższe aldehydy i ketony mają zapach kwiatowy i są stosowane w przemyśle perfumeryjnym.

Obecność grupy aldehydowej w cząsteczce determinuje charakterystyczne właściwości aldehydów.

Reakcje odzyskiwania.

1. Dodatek wodoru do cząsteczek aldehydu następuje poprzez podwójne wiązanie w grupie karbonylowej:

Produktem uwodornienia aldehydów są alkohole pierwszorzędowe, a ketony alkohole drugorzędowe.

Zatem podczas uwodornienia aldehydu octowego na katalizatorze niklowym etanol, podczas uwodorniania acetonu - 2-propanol.

2. Uwodornienie aldehydów- reakcja redukcji, w której zmniejsza się stopień utlenienia atomu węgla wchodzącego w skład grupy karbonylowej.

Reakcje utleniania.

Aldehydy można nie tylko redukować, ale także utleniać. Po utlenieniu aldehydy tworzą kwasy karboksylowe. Proces ten można schematycznie przedstawić w następujący sposób:

1. Utlenianie tlenem z powietrza. Na przykład kwas propionowy powstaje z aldehydu propionowego (propanalu):

2. Utlenianie słabymi utleniaczami(amoniakalny roztwór tlenku srebra). W uproszczonej formie proces ten można wyrazić równaniem reakcji:

Na przykład:

Proces ten dokładniej odzwierciedlają równania:

Jeżeli powierzchnia naczynia, w którym prowadzona jest reakcja, została wcześniej odtłuszczona, to powstające podczas reakcji srebro pokrywa ją równą, cienką warstwą. Dlatego reakcję tę nazywa się reakcją „srebrnego lustra”. Znajduje szerokie zastosowanie do wyrobu luster, srebrzenia ozdób i ozdób choinkowych.

3. Utlenianie świeżo wytrąconym wodorotlenkiem miedzi(II). Przez utlenienie aldehydu Cu 2+ redukuje się do Cu +. Wodorotlenek miedzi (I) CuOH powstały podczas reakcji natychmiast rozkłada się na czerwony tlenek miedzi (I) i wodę.

Ta reakcja, podobnie jak reakcja” srebrne lustro", służy do wykrywania aldehydów.

Ketonów nie utlenia się ani tlenem atmosferycznym, ani tak słabym środkiem utleniającym, jak amoniakalny roztwór tlenku srebra.

Właściwości chemiczne aldehydów i kwasów – podsumowanie

Poszczególni przedstawiciele aldehydów i ich znaczenie

Formaldehyd(metanal, aldehyd mrówkowy HCHO) - bezbarwny gaz o ostrym zapachu i temperaturze wrzenia -21°C, dobrze rozpuszczalny w wodzie. Formaldehyd jest trujący! Roztwór formaldehydu w wodzie (40%) nazywany jest formaldehydem i służy do dezynfekcji formaldehydem i octem. W rolnictwo Formalina stosowana jest do zaprawiania nasion, a w przemyśle skórzanym do zaprawiania skóry. Do produkcji wykorzystuje się formaldehyd metenamina- substancja lecznicza. Czasami jako paliwo wykorzystuje się metenaminę sprasowaną w postaci brykietów (suchy alkohol). Dużą ilość formaldehydu zużywa się przy produkcji żywic fenolowo-formaldehydowych i niektórych innych substancji.

Aldehyd octowy(etanal, aldehyd octowy CH 3 CHO) - ciecz o ostrym, nieprzyjemnym zapachu i temperaturze wrzenia 21 ° C, dobrze rozpuszczalna w wodzie. Z aldehydu octowego na skalę przemysłową wytwarza się kwas octowy i szereg innych substancji, wykorzystuje się go do produkcji różnych tworzyw sztucznych i włókien octanowych. Aldehyd octowy jest trujący!

Grupa atomów -

Zwany grupa karboksylowa lub karboksyl.

Kwasy organiczne zawierające w cząsteczce jedną grupę karboksylową to kwasy organiczne jednozasadowy.

Ogólny wzór tych kwasów to RCOOH, na przykład:

Nazywa się kwasy karboksylowe zawierające dwie grupy karboksylowe dwuzasadowy. Należą do nich na przykład kwasy szczawiowy i bursztynowy:

Istnieje również wielozasadowy kwasy karboksylowe zawierające więcej niż dwie grupy karboksylowe. Należą do nich na przykład trójzasadowy kwas cytrynowy:

W zależności od charakteru rodnika węglowodorowego dzielimy kwasy karboksylowe nasycone, nienasycone, aromatyczne.

Limit lub nasycone kwasy karboksylowe to na przykład kwas propionowy (propionowy):

lub znany już kwas bursztynowy.

Jest oczywiste, że nasycone kwasy karboksylowe nie zawierają wiązań π w rodniku węglowodorowym.

W cząsteczkach nienasyconych kwasów karboksylowych grupa karboksylowa jest związana z nienasyconym, nienasyconym rodnikiem węglowodorowym, na przykład w cząsteczkach akrylu (propenu)

CH2=CH-COOH

lub oleinowy

CH 3-(CH 2) 7 -CH=CH-(CH 2) 7 -COOH

i inne kwasy.

Jak widać ze wzoru kwasu benzoesowego, tak aromatyczny, ponieważ zawiera w cząsteczce pierścień aromatyczny (benzen):

Nazwa kwasu karboksylowego pochodzi od nazwy odpowiedniego alkanu (alkanu o tej samej liczbie atomów węgla w cząsteczce) z dodatkiem przyrostka -S— , końcówki -i ja i słowa kwas. Numeracja atomów węgla zaczyna się od grupy karboksylowej. Na przykład:

Liczba grup karboksylowych jest podana w nazwie przedrostkami di-, tri-, tetra-:

Wiele kwasów ma również historycznie ustalone lub trywialne nazwy.

Skład nasyconych jednozasadowych kwasów karboksylowych będzie wyrażony wzorem ogólnym CnH2nO2, Lub CnH2n+1COOH, Lub RCOOH.

Właściwości fizyczne kwasów karboksylowych

Niższe kwasy, czyli kwasy o stosunkowo małej masie cząsteczkowej, zawierające do czterech atomów węgla w cząsteczce, to ciecze o charakterystycznym ostrym zapachu (np. zapachu kwasu octowego). Kwasy zawierające od 4 do 9 atomów węgla są lepkimi oleistymi cieczami o nieprzyjemnym zapachu; zawierające więcej niż 9 atomów węgla w cząsteczce - ciała stałe, które nie rozpuszczają się w wodzie. Temperatura wrzenia nasyconych jednozasadowych kwasów karboksylowych wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomów węgla w cząsteczce, a co za tym idzie ze wzrostem względnej masy cząsteczkowej. Zatem temperatura wrzenia kwasu mrówkowego wynosi 100,8 ° C, kwasu octowego 118 ° C, a kwasu propionowego 141 ° C.

Najprostszym kwasem karboksylowym jest mrówkowy HCOOH, mający małą względną masę cząsteczkową (M r (HCOOH) = 46), w normalnych warunkach jest cieczą o temperaturze wrzenia 100,8 ° C. Jednocześnie butan (M r (C 4 H 10) = 58) w tych samych warunkach jest gazowy i ma temperaturę wrzenia -0,5 ° C. Jest to rozbieżność między temperaturą wrzenia a temperaturą względną masy cząsteczkowe wyjaśnione tworzenie dimerów kwasów karboksylowych, w którym dwie cząsteczki kwasu są połączone przez dwie wiązania wodorowe:

Występowanie wiązań wodorowych staje się jasne, gdy weźmiemy pod uwagę strukturę cząsteczek kwasu karboksylowego.

Cząsteczki nasyconych jednozasadowych kwasów karboksylowych zawierają polarną grupę atomów - karboksylowy

I praktycznie niepolarny rodnik węglowodorowy. Grupa karboksylowa jest przyciągana do cząsteczek wody, tworząc z nimi wiązania wodorowe:

Kwas mrówkowy i octowy są nieograniczenie rozpuszczalne w wodzie. Oczywiste jest, że wraz ze wzrostem liczby atomów rodnika węglowodorowego zmniejsza się rozpuszczalność kwasów karboksylowych.

Właściwości chemiczne kwasów karboksylowych

Ogólne właściwości charakterystyczne dla klasy kwasów (zarówno organicznych, jak i nieorganicznych) wynikają z obecności w cząsteczkach grupy hydroksylowej zawierającej silny połączenie polarne pomiędzy atomami wodoru i tlenu. Rozważmy te właściwości na przykładzie substancji rozpuszczalnych w wodzie kwasy organiczne.

1. Dysocjacja z utworzeniem kationów wodoru i anionów reszty kwasowej:

Dokładniej proces ten opisuje równanie uwzględniające udział w nim cząsteczek wody:

Równowaga dysocjacji kwasów karboksylowych jest przesunięta w lewo; jest ich zdecydowana większość słabe elektrolity. Jednakże kwaśny smak na przykład kwasu octowego i mrówkowego wynika z dysocjacji reszt kwasowych na kationy wodoru i aniony.

Jest oczywiste, że obecność „kwaśnego” wodoru w cząsteczkach kwasów karboksylowych, czyli wodoru grupy karboksylowej, determinuje także inne charakterystyczne właściwości.

2. Interakcja z metalami, stojąc w szeregu napięcia elektrochemicznego do wodoru:

W ten sposób żelazo redukuje wodór z kwasu octowego:

3. Oddziaływanie z tlenkami zasadowymi z tworzeniem się soli i wody:

4. Interakcja z wodorotlenkami metali z utworzeniem soli i wody (reakcja neutralizacji):

5. Oddziaływanie z solami słabszych kwasów z powstaniem tego ostatniego. Zatem kwas octowy wypiera kwas stearynowy ze stearynianu sodu i kwas węglowy z węglanu potasu:

6. Oddziaływanie kwasów karboksylowych z alkoholami z edukacją estry- reakcja estryfikacji (jedna z najbardziej ważne reakcje, charakterystyczne dla kwasów karboksylowych):

Oddziaływanie kwasów karboksylowych z alkoholami jest katalizowane przez kationy wodoru.

Reakcja estryfikacji jest odwracalna. Równowaga przesuwa się w kierunku tworzenia estrów w obecności środków odwadniających i gdy ester jest usuwany z mieszaniny reakcyjnej.

W odwrotnej reakcji estryfikacji, zwanej hydrolizą estrów (reakcja estru z wodą), powstają kwas i alkohol:

Jest oczywiste, że mogą reagować z kwasami karboksylowymi, czyli wchodzić w reakcję estryfikacji. alkohole wielowodorotlenowe np. gliceryna:

Wszystkie kwasy karboksylowe (z wyjątkiem kwasu mrówkowego) wraz z grupą karboksylową zawierają w swoich cząsteczkach resztę węglowodorową. Oczywiście nie może to nie wpłynąć na właściwości kwasów, które są określone przez charakter reszty węglowodorowej.

7. Reakcje wielokrotnej addycji- zawierają nienasycone kwasy karboksylowe. Na przykład reakcją dodawania wodoru jest uwodornienie. Dla kwasu zawierającego jedno wiązanie n w rodniku równanie można zapisać w ogólnej postaci:

Zatem podczas uwodornienia kwasu oleinowego powstaje nasycony kwas stearynowy:

Nienasycone kwasy karboksylowe, podobnie jak inne związki nienasycone, dodają halogeny poprzez podwójne wiązanie. Na przykład kwas akrylowy odbarwia wodę bromową:

8. Reakcje podstawienia (z halogenami)- mogą do nich wchodzić nasycone kwasy karboksylowe. Na przykład w reakcji kwasu octowego z chlorem można otrzymać różne chlorowane kwasy:

Właściwości chemiczne kwasów karboksylowych – podsumowanie

Poszczególni przedstawiciele kwasów karboksylowych i ich znaczenie

Kwas mrówkowy (metanowy) HCOOH- ciecz o ostrym zapachu i temperaturze wrzenia 100,8 °C, dobrze rozpuszczalna w wodzie.

Kwas mrówkowy trujący, powoduje oparzenia w przypadku kontaktu ze skórą! Kwas ten zawiera parzący płyn wydzielany przez mrówki.

Kwas mrówkowy ma właściwości dezynfekujące, dlatego znajduje zastosowanie w przemyśle spożywczym, skórzanym, farmaceutycznym i medycynie. Stosowany jest do barwienia tkanin i papieru.

Kwas octowy (etanowy) CH 3 COOH- bezbarwna ciecz o charakterystycznym ostrym zapachu, mieszalna z wodą w dowolnym stosunku. Wodne roztwory kwasu octowego sprzedawane są pod nazwą ocet (roztwór 3-5%) i esencja octowa (roztwór 70-80%) i znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle spożywczym. Kwas octowy jest dobrym rozpuszczalnikiem wielu substancji organicznych i dlatego stosuje się go do barwienia, produkcja skóry, w branży farb i lakierów. Ponadto kwas octowy jest surowcem do produkcji wielu ważnych technicznie związki organiczne: na przykład otrzymuje się z niego substancje stosowane do zwalczania chwastów - herbicydy. Kwas octowy jest głównym składnikiem octu winnego, któremu zawdzięcza charakterystyczny zapach. Jest produktem utleniania etanolu i powstaje z niego podczas przechowywania wina w powietrzu.

Najważniejszymi przedstawicielami wyższych nasyconych kwasów jednozasadowych są Kwasy palmitynowy C 15 H 31 COOH i stearynowy C 17 H 35 COOH. W przeciwieństwie do niższych kwasów, substancje te są stałe i słabo rozpuszczalne w wodzie.

Jednak ich sole – stearyniany i palmityniany – są dobrze rozpuszczalne i mają działanie detergentowe, dlatego nazywane są również mydłami. Oczywiste jest, że substancje te są produkowane w na dużą skalę.

Spośród nienasyconych wyższych kwasów karboksylowych najważniejszy jest kwas oleinowy C 17 H 33 COOH lub CH 3 - (CH 2) 7 - CH = CH - (CH 2) 7 COOH. Jest to ciecz przypominająca olej, bez smaku i zapachu. Jego sole znajdują szerokie zastosowanie w technice.

Najprostszym przedstawicielem dwuzasadowych kwasów karboksylowych jest kwas szczawiowy (etanodiowy). HOOC-COOH, którego sole występują w wielu roślinach, takich jak szczaw i szczaw. Kwas szczawiowy jest bezbarwny substancja krystaliczna, dobrze rozpuszcza się w wodzie. Znajduje zastosowanie w polerowaniu metali, przemyśle drzewnym i skórzanym.

Materiał referencyjny do przystąpienia do testu:

Tablica Mendelejewa

Tabela rozpuszczalności

Wśród związków organicznych zawierających tlen Świetna cena mają dwie całe klasy substancji, które zawsze bada się razem pod kątem podobieństwa w strukturze i przejawianych właściwościach. Są to aldehydy i ketony. To właśnie te cząsteczki leżą u podstaw wielu syntez chemicznych, a ich struktura jest na tyle interesująca, że ​​stała się przedmiotem badań. Przyjrzyjmy się bliżej, czym są te klasy związków.

Aldehydy i ketony: ogólna charakterystyka

Z chemicznego punktu widzenia do klasy aldehydów należy zaliczyć cząsteczki organiczne zawierające tlen w ramach grupy funkcyjnej -SON, zwanej karbonylem. Ogólny wzór w tym przypadku będzie wyglądał następująco: R-COH. Ze swej natury mogą to być zarówno związki ograniczające, jak i nieograniczające. Wśród nich są także przedstawiciele aromatyczni i alifatyczni. Liczba atomów węgla w łańcuchu rodnikowym jest dość zróżnicowana, od jednego (formaldehyd lub metanal) do kilkudziesięciu.

Ketony zawierają również grupę karbonylową -CO, ale nie jest ona połączona z kationem wodorowym, ale z innym rodnikiem, innym lub identycznym z tym w łańcuchu. Ogólny wzór wygląda następująco: R-CO-R, . Jest oczywiste, że aldehydy i ketony są podobne w obecności grupy funkcyjnej tej kompozycji.

Ketony mogą być również nasycone i nienasycone, a wykazywane właściwości są podobne do właściwości blisko spokrewnionej klasy. Można podać kilka przykładów w celu zilustrowania składu cząsteczek i odzwierciedlenia akceptowane oznaczenia formuły danych substancji.

1. Aldehydy: metanal - HCOH, butanal - CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH, fenylooctowy - C 6H 5 -CH 2 -CH.
2. Ketony: aceton lub keton dimetylowy - CH 3 -CO-CH 3, keton metylowo-etylowy - CH 3 -CO-C 2 H 5 i inne.

Oczywiście nazwa tych związków jest tworzona na dwa sposoby:

• zgodnie z racjonalną nomenklaturą według rodników wchodzących w skład składu i przyrostka klasy -al (dla aldehydów) i -on (dla ketonów);
• trywialne, ugruntowane historycznie.

Jeśli podamy ogólny wzór dla obu klas substancji, stanie się jasne, że są one względem siebie izomerami: C n H 2n O. Oni sami charakteryzują się następujące typy izomeria:

Aby rozróżnić przedstawicieli obu klas, stosuje się reakcje jakościowe, z których większość pozwala na identyfikację aldehydu. Ponieważ aktywność chemiczna tych substancji jest nieco wyższa ze względu na obecność kationu wodoru.

Struktura cząsteczki

Przyjrzyjmy się, jak aldehydy i ketony wyglądają w kosmosie. Strukturę ich cząsteczek można odzwierciedlić w kilku punktach.

1. Atom węgla bezpośrednio zawarty w grupie funkcyjnej ma hybrydyzację sp 2, dzięki czemu część cząsteczki ma płaski kształt przestrzenny.
2. W tym przypadku polaryzacja wiązania C=O jest silna. Będąc bardziej elektroujemnym, tlen przejmuje większość gęstości, koncentrując na sobie częściowo ładunek ujemny.
3. W aldehydach Połączenie O-H jest również silnie spolaryzowany, co sprawia, że ​​atom wodoru jest mobilny.

W efekcie okazuje się, że taka budowa cząsteczek umożliwia zarówno utlenianie, jak i redukcję omawianych związków. Wzór aldehydu i ketonu o redystrybuowanej gęstości elektronowej pozwala przewidzieć produkty reakcji, w których biorą udział te substancje.

Historia odkryć i badań

Podobnie jak wiele związków organicznych, aldehydy i ketony udało się wyizolować i zbadać dopiero w XIX wieku, kiedy poglądy witalistyczne całkowicie upadły i stało się jasne, że związki te można wytworzyć syntetycznie, sztucznie, bez udziału istot żywych.

Jednak już w 1661 roku R. Boyle’owi udało się uzyskać aceton (keton dimetylowy), poddając działaniu ciepła octan wapnia. Nie potrafił jednak szczegółowo zbadać tej substancji i nazwać jej, określić między innymi jej systematycznej pozycji. Dopiero w 1852 roku Williamsonowi udało się zakończyć tę sprawę i wtedy zaczęła się historia szczegółowe opracowanie i gromadzenie wiedzy o związkach karbonylowych.

Właściwości fizyczne

Zastanówmy się co właściwości fizyczne aldehydy i ketony. Zacznijmy od tych pierwszych.

1. Pierwszy przedstawiciel metanu stan skupienia- gaz, kolejnych jedenaście to ciecze, powyżej 12 atomów węgla wchodzą w skład stałych aldehydów o normalnej budowie.
2. Temperatura wrzenia: zależy od liczby atomów C, im więcej, tym wyższa. W tym przypadku im bardziej rozgałęziony łańcuch, tym niższy jest spadek temperatury.
3. W przypadku ciekłych aldehydów lepkość, gęstość i współczynniki załamania światła zależą również od liczby atomów. Im jest ich więcej, tym są wyższe.
4. Aldehydy gazowe i ciekłe bardzo dobrze rozpuszczają się w wodzie, natomiast aldehydy stałe praktycznie tego nie potrafią.
5. Zapach przedstawicieli jest bardzo przyjemny, często aromaty kwiatów, perfum i owoców. Tylko te aldehydy, w których liczba atomów węgla wynosi 1-5, są mocnymi i nieprzyjemnie pachnącymi cieczami.

Jeśli określimy właściwości ketonów, możemy również wyróżnić główne.

1. Stany agregatowe: niższymi przedstawicielami są ciecze, masywniejsze to związki stałe.
2. Zapach jest ostry i nieprzyjemny u wszystkich przedstawicieli.
3. Rozpuszczalność w wodzie jest dobra dla niższych i doskonała w rozpuszczalnikach organicznych dla wszystkich.
4. Substancje lotne, ten wskaźnik przewyższa kwasy i alkohole.
5. Temperatury wrzenia i topnienia zależą od struktury cząsteczki i różnią się znacznie w zależności od liczby atomów węgla w łańcuchu.

Są to główne właściwości rozpatrywanych związków, które należą do grupy związków fizycznych.

Właściwości chemiczne

Najważniejsze jest to, z czym reagują aldehydy i ketony, Właściwości chemiczne dane połączenia. Dlatego na pewno je rozważymy. Najpierw zajmijmy się aldehydami.

1. Utlenianie do odpowiednich kwasów karboksylowych. Formularz ogólny równania reakcji: R-COH + [O] = R-COOH. Przedstawiciele aromatyczni jeszcze łatwiej wchodzą w takie interakcje, a także są zdolni do tworzenia estrów, które mają ogromne znaczenie przemysłowe. Stosuje się następujące utleniacze: tlen, odczynnik Tollensa, wodorotlenek miedzi(II) i inne.
2. Aldehydy zachowują się jak silne środki redukujące, zamieniając się jednocześnie w nasycone alkohole jednowodorotlenowe.
3. Oddziaływanie z alkoholami tworząc acetale i półacetale.
4. Reakcje specjalne to polikondensacja. W efekcie powstają żywice fenolowo-formaldehydowe, które mają znaczenie dla przemysłu chemicznego.
5. Niektóre specyficzne reakcje z następującymi odczynnikami:

• alkalia wodno-alkoholowe;
• odczynnik Grignarda;
• wodorosiarczyny i inne.

Jakościową reakcją na tę klasę substancji jest reakcja „srebrnego lustra”. W rezultacie powstaje metaliczne zredukowane srebro i odpowiedni kwas karboksylowy. Wymaga roztworu amoniaku tlenku srebra lub odczynnika Tollinsa.

Właściwości chemiczne ketonów

Alkohole, aldehydy i ketony to związki o podobnych właściwościach, ponieważ wszystkie zawierają tlen. Jednak już na etapie utleniania staje się jasne, że alkohole są najbardziej aktywnymi i łatwo ulegającymi wpływom związkami. Ketony są najtrudniejsze do utlenienia.

1. Właściwości utleniające. W rezultacie powstają alkohole drugorzędowe.
2. Uwodornienie prowadzi również do wyżej wymienionych produktów.
3. Tautomeria ketonowo-enolowa to szczególna specyficzna właściwość ketonów polegająca na przyjmowaniu formy beta.
4. Reakcje kondensacji aldolowej z utworzeniem beta-ketoalkoholi.
5. Ketony mogą również wchodzić w interakcje z:

• amoniak;
• kwas cyjanowodorowy;
• wodorosiarczyny;
• hydrazyna;
• kwas ortokrzemowy.

Oczywiście reakcje takich interakcji są bardzo złożone, szczególnie te specyficzne. Są to wszystkie główne cechy, które wykazują aldehydy i ketony. Właściwości chemiczne leżą u podstaw wielu syntez ważnych związków. Dlatego znajomość natury cząsteczek i ich charakteru podczas interakcji jest niezwykle konieczna w procesach przemysłowych.

Reakcje addycji aldehydów i ketonów

Zbadaliśmy już te reakcje, ale nie nadaliśmy im takiej nazwy. Wszelkie oddziaływania, w wyniku których grupa karbonylowa wykazuje aktywność, można zaliczyć do addycji. A raczej mobilny atom wodoru. Dlatego w ten przypadek korzystne są aldehydy ze względu na ich lepszą reaktywność.

Z jakimi substancjami możliwe są reakcje aldehydów i ketonów poprzez podstawienie nukleofilowe? Ten:

1. Kwas cyjanowodorowy wytwarza cyjanohydryny – materiał wyjściowy do syntezy aminokwasów.
2. Amoniak, aminy.
3. Alkohole.
4. Woda.
5. Wodorosiarczan sodu.
6. Odczynnik Grignarda.
7. Tiole i inne.

Reakcje te mają ogromne znaczenie przemysłowe, ponieważ produkty są wykorzystywane w różnych obszarach działalności człowieka.

Metody uzyskiwania

Istnieje kilka głównych metod syntezy aldehydów i ketonów. Produkcję w laboratorium i przemyśle można wyrazić w następujący sposób.

1. Najpowszechniejszą metodą, także w laboratoriach, jest utlenianie odpowiednich alkoholi: pierwszorzędowego do aldehydów, wtórnego do ketonów. Jako środek utleniający mogą działać: chromiany, jony miedzi, nadmanganian potasu. Ogólna postać reakcji: R-OH + Cu (KMnO 4) = R-COH.
2. W przemyśle często stosuje się metodę polegającą na utlenianiu alkenów – oksosyntezę. Głównym czynnikiem jest gaz syntezowy, mieszanina CO 2 + H 2. Rezultatem jest aldehyd z jednym atomem węgla więcej w łańcuchu. R=R-R + CO2 + H2 = R-R-R-COH.
3. Utlenianie alkenów ozonem - ozonoliza. Wynik sugeruje również obecność aldehydu, ale także ketonu w mieszaninie. Jeśli produkty połączy się mentalnie poprzez usunięcie tlenu, stanie się jasne, który pierwotny alken został wzięty.
4. Reakcja Kucherowa – hydratacja alkinów. Obowiązkowym środkiem są sole rtęci. Jedna z przemysłowych metod syntezy aldehydów i ketonów. R≡R-R + Hg 2+ + H 2 O = R-R-COH.
5. Hydroliza węglowodorów dihalogenowanych.
6. Redukcja: kwasów karboksylowych, amidów, nitryli, chlorków kwasowych, estrów. W rezultacie powstają zarówno aldehyd, jak i keton.
7. Piroliza mieszanin kwasów karboksylowych nad katalizatorami w postaci tlenków metali. Mieszanka powinna być parująca. Istotą jest rozszczepienie cząsteczek dwutlenku węgla i wody. W rezultacie powstaje aldehyd lub keton.

Aromatyczne aldehydy i ketony wytwarza się innymi metodami, ponieważ związki te mają rodnik aromatyczny (na przykład fenyl).

1. Według Friedela-Craftsa: odczynniki wyjściowe zawierają węglowodór aromatyczny i dihalogenowany keton. Katalizator - ALCL 3. W rezultacie powstaje aromatyczny aldehyd lub keton. Inną nazwą procesu jest acylowanie.
2. Utlenianie toluenu pod wpływem różnych czynników.
3. Redukcja aromatycznych kwasów karboksylowych.

Naturalnie przemysł stara się stosować takie metody, w których surowiec jest jak najtańszy, a katalizatory mniej toksyczne. W przypadku syntezy aldehydów jest to utlenianie alkenów tlenem.

Zastosowania przemysłowe i znaczenie

Zastosowanie aldehydów i ketonów odbywa się w takich gałęziach przemysłu jak:

• farmaceutyki;
• synteza chemiczna;
• medycyna;
• strefa perfum;
• przemysł spożywczy;
• produkcja farb i lakierów;
• synteza tworzyw sztucznych, tkanin itp.

Można wyróżnić więcej niż jeden obszar, gdyż rocznie syntetyzuje się około 6 milionów ton samego formaldehydu! Jej 40% roztwór nazywa się formaliną i służy do przechowywania przedmiotów anatomicznych. Wchodzi do produkcji leki, środki antyseptyczne i polimery.

Aldehyd octowy, czyli etanal, jest również produktem produkowanym masowo. Wielkość rocznego zużycia na świecie wynosi około 4 mln ton.Jest podstawą wielu syntez chemicznych, w wyniku których powstają ważne produkty. Na przykład:

• kwas octowy i jego bezwodnik;
• octan celulozy;
• leki;
• butadien – podstawa kauczuku;
• włókno octanowe.

Aromatyczne aldehydy i ketony są składnikami wielu aromatów, zarówno spożywczych, jak i perfum. Większość z nich ma bardzo przyjemne kwiatowe, cytrusowe, ziołowe aromaty. Dzięki temu możliwe jest wytwarzanie na ich bazie:

• Odświeżacze powietrza różnego rodzaju;
• wody toaletowe i perfumowane;
• różne środki czyszczące i detergenty.

Część z nich to aromatyczne dodatki do żywności dopuszczone do spożycia. Ich naturalna zawartość w olejki eteryczne, owoce i żywice dowodzą możliwości takiego zastosowania.

Indywidualni przedstawiciele

Aldehyd taki jak cytral to ciecz o dużej lepkości i silnym aromacie cytrynowym. Występuje w naturze w olejkach eterycznych tego ostatniego. Zawiera także eukaliptus, sorgo, kebab.

Obszary jego zastosowań są dobrze znane:

• pediatria - obniżone ciśnienie wewnątrzczaszkowe;
• normalizacja ciśnienie krwi u dorosłych;
• składnik leku na narządy wzroku;
• integralna część wielu substancji aromatycznych;
• przeciwzapalne i antyseptyczne;
• surowce do syntezy retinolu;
• aromat do celów spożywczych.

Charakterystyczne właściwości chemiczne nasyconych alkoholi jednowodorotlenowych i wielowodorotlenowych, fenolu

Nasycone alkohole jednowodorotlenowe i wielowodorotlenowe

Alkohole (alkanole) to substancje organiczne, których cząsteczki zawierają jedną lub więcej grup hydroksylowych (grupy $-OH$) połączonych z rodnikiem węglowodorowym.

Ze względu na liczbę grup hydroksylowych (atomowość) alkohole dzielą się na:

- monoatomowe, na przykład:

$(CH_3-OH)↙(metanol(alkohol metylowy))$ $(CH_3-CH_2-OH)↙(etanol(alkohol etylowy))$

— dwuwodorowy (glikole), Na przykład:

$(OH-CH_2-CH_2-OH)↙(etanodiol-1,2(glikol etylenowy))$

$(HO-CH_2-CH_2-CH_2-OH)↙(propanodiol-1,3)$

— trójatomowy, Na przykład:

Ze względu na charakter rodnika węglowodorowego wyróżnia się następujące alkohole:

— limit zawierające w cząsteczce wyłącznie nasycone rodniki węglowodorowe, np.:

— Nieograniczony zawierające wiązania wielokrotne (podwójne i potrójne) pomiędzy atomami węgla w cząsteczce, na przykład:

$(CH_2=CH-CH_2-OH)↙(propen-2-ol-1 (alkohol allilowy))$

— aromatyczny, tj. alkohole zawierające w cząsteczce pierścień benzenowy i grupę hydroksylową, połączone ze sobą nie bezpośrednio, ale poprzez atomy węgla, na przykład:

Substancje organiczne zawierające w cząsteczce grupy hydroksylowe, połączone bezpośrednio z atomem węgla pierścienia benzenowego, różnią się znacznie właściwościami chemicznymi od alkoholi i dlatego są izolowane niezależna klasa związki organiczne - fenole. Na przykład:

Istnieją również alkohole wielowodorotlenowe (wielowodorotlenowe) zawierające w cząsteczce więcej niż trzy grupy hydroksylowe. Na przykład najprostszy heksaol alkoholu sześciowodorotlenowego (sorbitol):

Nazewnictwo i izomeria

Tworząc nazwy alkoholi, do nazwy węglowodoru odpowiadającego alkoholowi dodaje się przyrostek rodzajowy -ol. Liczby po przyrostku wskazują pozycję grupy hydroksylowej w głównym łańcuchu oraz przedrostki di-, tri-, tetra- itp. - ich liczba:

W numeracji atomów węgla w łańcuchu głównym pozycja grupy hydroksylowej ma pierwszeństwo przed pozycją wiązań wielokrotnych:

Począwszy od trzeciej kadencji szereg homologiczny, w alkoholach pojawia się izomeria pozycji grupy funkcyjnej (propanol-1 i propanol-2), a od czwartej - izomeria szkieletu węglowego (butanol-1,2-metylopropanol-1). Charakteryzuje je także izomeria międzyklasowa – alkohole są izomeryczne do eterów:

$(CH_3-CH_2-OH)↙(etanol)$ $(CH_3-O-CH_3)↙(eter dimetylowy)$

alkohole

Właściwości fizyczne.

Alkohole mogą tworzyć wiązania wodorowe zarówno pomiędzy cząsteczkami alkoholu, jak i pomiędzy cząsteczkami alkoholu i wody.

Wiązania wodorowe powstają, gdy częściowo dodatnio naładowany atom wodoru jednej cząsteczki alkoholu oddziałuje z częściowo naładowanym ujemnie atomem tlenu innej cząsteczki. To dzięki wiązaniom wodorowym między cząsteczkami alkohole mają nienormalnie wysoką temperaturę wrzenia w stosunku do swojej masy cząsteczkowej. Zatem propan o względnej masie cząsteczkowej wynoszącej 44 USD jest gazem w normalnych warunkach, a najprostszy alkohol, metanol, o względnej masie cząsteczkowej wynoszącej 32 USD, jest cieczą w normalnych warunkach.

Najniżsi i środkowi członkowie serii ograniczającej alkohole jednowodorotlenowe zawierające od 1 do 11 dolarów atomów węgla są cieczami. Wyższe alkohole (od $C_(12)H_(25)OH$) przy temperatura pokojowa- ciała stałe. Niższe alkohole mają charakterystyczny alkoholowy zapach i ostry smak, są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Wraz ze wzrostem rodnika węglowodorowego rozpuszczalność alkoholi w wodzie maleje, a oktanol nie miesza się już z wodą.

Właściwości chemiczne.

O właściwościach substancji organicznych decyduje ich skład i struktura. Alkohole potwierdzają ogólną zasadę. W ich cząsteczkach znajdują się rodniki węglowodorowe i hydroksylowe, zatem o właściwościach chemicznych alkoholi decyduje wzajemne oddziaływanie i oddziaływanie tych grup. Charakterystyczne dla tej klasy o właściwościach związków decyduje obecność grupy hydroksylowej.

1. Interakcja alkoholi z zasadami i metale ziem alkalicznych. Aby zidentyfikować wpływ rodnika węglowodorowego na grupę hydroksylową, należy porównać z jednej strony właściwości substancji zawierającej grupę hydroksylową i rodnik węglowodorowy z substancją zawierającą grupę hydroksylową i niezawierającą rodnika węglowodorowego , na inne. Substancjami takimi mogą być na przykład etanol (lub inny alkohol) i woda. Wodór grupy hydroksylowej cząsteczek alkoholu i cząsteczek wody można redukować przez metale alkaliczne i metale ziem alkalicznych (zastępowane przez nie):

$2Na+2H_2O=2NaOH+H_2$,

$2Na+2C_2H_5OH=2C_2H_5ONa+H_2$,

$2Na+2ROH=2RONa+H_2$.

2. Oddziaływanie alkoholi z halogenowodorami. Podstawienie grupy hydroksylowej halogenem prowadzi do powstania haloalkanów. Na przykład:

$C_2H_5OH+HBr⇄C_2H_5Br+H_2O$.

Ta reakcja jest odwracalna.

3. Międzycząsteczkowe odwodnienie alkoholi— oddzielenie cząsteczki wody od dwóch cząsteczek alkoholu podczas ogrzewania w obecności środków usuwających wodę:

W wyniku międzycząsteczkowego odwodnienia alkoholi, etery. Tak więc, gdy alkohol etylowy zostanie podgrzany z kwasem siarkowym do temperatury od 100 $ do 140 $ C $, powstaje eter dietylowy (siarkowy):

4. Interakcja alkoholi z organicznymi i kwasy nieorganiczne z tworzeniem estrów ( reakcja estryfikacji):

Reakcję estryfikacji katalizują mocne kwasy nieorganiczne.

Na przykład, gdy alkohol etylowy i kwas octowy reagują, powstaje octan etylu - octan etylu:

5. Wewnątrzcząsteczkowe odwodnienie alkoholi zachodzi podczas podgrzewania alkoholi w obecności środków odwadniających do temperatury wyższej niż temperatura odwodnienia międzycząsteczkowego. W rezultacie powstają alkeny. Reakcja ta wynika z obecności atomu wodoru i grupy hydroksylowej przy sąsiadujących atomach węgla. Przykładem jest reakcja wytwarzania etenu (etylenu) poprzez ogrzewanie etanolu powyżej 140°C w obecności stężonego kwasu siarkowego:

6. Utlenianie alkoholi zwykle przeprowadza się przy użyciu silnych środków utleniających, na przykład dwuchromianu potasu lub nadmanganianu potasu, w środowisku kwaśnym. W tym przypadku działanie utleniacza jest skierowane na atom węgla, który jest już związany z grupą hydroksylową. W zależności od charakteru alkoholu i warunków reakcji, różne produkty. Zatem alkohole pierwszorzędowe utleniają się najpierw do aldehydy, a następnie w kwasy karboksylowe:

Utlenianie alkoholi drugorzędowych wytwarza ketony:

Alkohole trzeciorzędowe są dość odporne na utlenianie. Jednakże w trudnych warunkach (silny utleniacz, ciepło) możliwe jest utlenianie trzeciorzędowych alkoholi, które zachodzi w wyniku zerwania wiązań węgiel-węgiel najbliżej grupy hydroksylowej.

7. Odwodornienie alkoholi. Kiedy pary alkoholu przepuszczane są w temperaturze 200-300°C przez katalizator metalowy, taki jak miedź, srebro lub platyna, alkohole pierwszorzędowe przekształcają się w aldehydy, a alkohole drugorzędowe w ketony:

Obecność kilku grup hydroksylowych w cząsteczce alkoholu jednocześnie determinuje specyficzne właściwości alkohole wielowodorotlenowe, które są zdolne do tworzenia rozpuszczalnych w wodzie jasnoniebieskich związków kompleksowych podczas interakcji ze świeżo przygotowanym osadem wodorotlenku miedzi (II). Dla glikolu etylenowego możemy napisać:

Alkohole jednowodorotlenowe nie mogą brać udziału w tej reakcji. Jest to zatem reakcja jakościowa na alkohole wielowodorotlenowe.

Fenol

Struktura fenoli

Grupa hydroksylowa w cząsteczkach związków organicznych może być połączona bezpośrednio z pierścieniem aromatycznym lub może być od niego oddzielona jednym lub większą liczbą atomów węgla. Można się spodziewać, że w zależności od tej właściwości substancje będą się znacznie różnić od siebie ze względu na wzajemne oddziaływanie grup atomów. Rzeczywiście, związki organiczne zawierające aromatyczny rodnik fenylowy $C_6H_5$—, bezpośrednio związany z grupą hydroksylową, wykazują szczególne właściwości, różniące się od właściwości alkoholi. Takie związki nazywane są fenolami.

Fenole to substancje organiczne, których cząsteczki zawierają rodnik fenylowy związany z jedną lub większą liczbą grup hydroksylowych.

Podobnie jak alkohole, fenole klasyfikuje się ze względu na atomowość, tj. przez liczbę grup hydroksylowych.

Fenole jednowodorotlenowe zawierają w cząsteczce jedną grupę hydroksylową:

Fenole wielowodorotlenowe zawierają więcej niż jedną grupę hydroksylową w cząsteczkach:

Istnieją inne fenole wielowodorotlenowe zawierające trzy lub więcej grup hydroksylowych w pierścieniu benzenowym.

Przyjrzyjmy się bliżej budowie i właściwościom najprostszego przedstawiciela tej klasy - fenolu $C_6H_5OH$. Nazwa tej substancji stała się podstawą nazwy całej klasy - fenoli.

Fizyczne i chemiczne właściwości.

Właściwości fizyczne.

Fenol jest substancją stałą, bezbarwną, krystaliczną, $t°_(ln.)=43°C, t°_(wrzenie)=181°C$, o ostrym, charakterystycznym zapachu. Trujący. Fenol jest słabo rozpuszczalny w wodzie w temperaturze pokojowej. Wodny roztwór fenolu nazywa się kwasem karbolowym. W przypadku kontaktu ze skórą powoduje oparzenia, dlatego z fenolem należy obchodzić się ostrożnie!

Właściwości chemiczne.

Właściwości kwasowe. Jak już wspomniano, atom wodoru grupy hydroksylowej ma charakter kwasowy. Kwasowe właściwości fenolu są wyraźniejsze niż wody i alkoholi. W przeciwieństwie do alkoholi i wody, fenol reaguje nie tylko z metale alkaliczne, ale także z zasadami z tworzeniem fenolany:

Jednakże właściwości kwasowe w fenolach są one mniej wyraźne niż w kwasach nieorganicznych i karboksylowych. Na przykład właściwości kwasowe fenolu są około 3000 $ razy słabsze niż właściwości fenolu kwas węglowy. Dlatego przepuszczając dwutlenek węgla przez wodny roztwór fenolanu sodu, można wyizolować wolny fenol:

Dodanie kwasu solnego lub siarkowego do wodnego roztworu fenolanu sodu prowadzi również do powstania fenolu:

Jakościowa reakcja na fenol.

Fenol reaguje z chlorkiem żelaza (III), tworząc intensywnie purpurowy związek kompleksowy.

Reakcja ta pozwala na jego wykrycie nawet w bardzo ograniczonych ilościach. Inne fenole zawierające jedną lub więcej grup hydroksylowych w pierścieniu benzenowym również dają jasne niebiesko-fioletowe zabarwienie w reakcji z chlorkiem żelaza (III).

Reakcje pierścienia benzenowego.

Obecność podstawnika hydroksylowego znacznie ułatwia zachodzenie reakcji podstawienia elektrofilowego w pierścieniu benzenowym.

1. Bromowanie fenolu. W przeciwieństwie do benzenu bromowanie fenolu nie wymaga dodatku katalizatora (bromku żelaza (III)).

Ponadto oddziaływanie z fenolem zachodzi selektywnie: kierowane są atomy bromu orto- i pozycje para, zastępując znajdujące się tam atomy wodoru. Selektywność podstawienia wyjaśniają omówione powyżej cechy struktury elektronowej cząsteczki fenolu.

Tak więc, gdy fenol wchodzi w interakcję z woda bromowa tworzy się biały osad 2,4,6-tribromofenol:

Reakcja ta, podobnie jak reakcja z chlorkiem żelaza(III), służy do jakościowego wykrywania fenolu.

2. Nitrowanie fenolu zachodzi również łatwiej niż azotowanie benzenu. Reakcja z rozcieńczonym kwasem azotowym zachodzi w temperaturze pokojowej. W rezultacie powstaje mieszanina orto- I para- izomery nitrofenolu:

Podczas stosowania skoncentrowanego kwas azotowy powstaje substancja wybuchowa - 2,4,6-trinitrofenol(kwas pikrynowy):

3. Uwodornienie rdzenia aromatycznego fenolu w obecności katalizatora następuje łatwo:

4.Polikondensacja fenolu z aldehydami, szczególnie w przypadku formaldehydu, zachodzi wraz z tworzeniem się produktów reakcji - żywic fenolowo-formaldehydowych i stałych polimerów.

Oddziaływanie fenolu z formaldehydem można opisać następującym schematem:

Prawdopodobnie zauważyłeś, że w cząsteczce dimeru zatrzymywane są „ruchome” atomy wodoru, co oznacza, że ​​dalsza kontynuacja reakcji jest możliwa przy wystarczającej liczbie odczynników:

Reakcja polikondensacja, te. reakcja wytwarzania polimeru, która zachodzi wraz z uwolnieniem produktu ubocznego o niskiej masie cząsteczkowej (wody), może trwać dalej (aż do całkowitego zużycia jednego z odczynników) z utworzeniem ogromnych makrocząsteczek. Proces można opisać równaniem sumarycznym:

Edukacja cząsteczki liniowe zachodzi w normalnych temperaturach. Prowadzenie tej reakcji po podgrzaniu powoduje, że powstały produkt ma rozgałęzioną strukturę, jest stały i nierozpuszczalny w wodzie. W wyniku nagrzania liniowej żywicy fenolowo-formaldehydowej z nadmiarem aldehydu otrzymuje się twarde masy plastyczne o unikalnych właściwościach. Polimery na bazie żywic fenolowo-formaldehydowych stosowane są do produkcji lakierów i farb, wyrobów z tworzyw sztucznych odpornych na ogrzewanie, chłodzenie, wodę, zasady i kwasy, o wysokiej właściwości dielektryczne. Najbardziej krytyczne i najważniejsze części urządzeń elektrycznych, obudowy zespołów napędowych i części maszyn wykonane są z polimerów na bazie żywic fenolowo-formaldehydowych. baza polimerowa płytki drukowane do urządzeń radiowych. Kleje na bazie żywic fenolowo-formaldehydowych są w stanie niezawodnie łączyć części o najróżniejszym charakterze, zachowując najwyższą wytrzymałość połączenia w bardzo szerokim zakresie temperatur. Klej ten służy do mocowania metalowej podstawy lamp oświetleniowych do szklanej żarówki. Teraz rozumiesz, dlaczego fenol i produkty na jego bazie są szeroko stosowane.

Charakterystyczne właściwości chemiczne aldehydów, nasyconych kwasów karboksylowych, estrów

Aldehydy i ketony

Aldehydy to substancje organiczne, których cząsteczki zawierają grupę karbonylową , połączony z atomem wodoru i rodnikiem węglowodorowym.

Ogólny wzór aldehydów to:

W najprostszym aldehydzie, formaldehydzie, rolę rodnika węglowodorowego pełni drugi atom wodoru:

Nazywa się grupę karbonylową związaną z atomem wodoru aldehydowy:

Substancje organiczne, w których cząsteczkach grupa karbonylowa jest połączona z dwoma rodnikami węglowodorowymi, nazywane są ketonami.

Oczywiście ogólny wzór na ketony to:

Grupa karbonylowa ketonów nazywa się grupa ketonowa.

W najprostszym ketonie, acetonie, grupa karbonylowa jest połączona z dwoma rodnikami metylowymi:

Nazewnictwo i izomeria

W zależności od budowy rodnika węglowodorowego związanego z grupą aldehydową wyróżnia się aldehydy nasycone, nienasycone, aromatyczne, heterocykliczne i inne:

Zgodnie z nomenklaturą IUPAC nazwy aldehydów nasyconych tworzy się od nazwy alkanu o tej samej liczbie atomów węgla w cząsteczce za pomocą przyrostka -glin. Na przykład:

Numeracja atomów węgla głównego łańcucha zaczyna się od atomu węgla grupy aldehydowej. Dlatego grupa aldehydowa zawsze znajduje się przy pierwszym atomie węgla i nie ma potrzeby wskazywania jej położenia.

Oprócz nazewnictwa systematycznego stosowane są także trywialne nazwy powszechnie stosowanych aldehydów. Nazwy te zwykle pochodzą od nazw kwasów karboksylowych odpowiadających aldehydom.

Aby nazwać ketony według nomenklatura systematyczna grupa ketonowa jest oznaczona przyrostkiem -On oraz liczbę wskazującą numer atomu węgla grupy karbonylowej (numeracja powinna zaczynać się od końca łańcucha najbliższego grupie ketonowej). Na przykład:

Aldehydy charakteryzują się tylko jednym rodzajem izomerii strukturalnej - izomerią szkieletu węglowego, która jest możliwa w przypadku butanalu, a dla ketonów - także izomerią położenia grupy karbonylowej. Ponadto charakteryzują się izomerią międzyklasową (propanal i propanon).

Trywialne nazwy i temperatury wrzenia niektórych aldehydów.

Fizyczne i chemiczne właściwości

Właściwości fizyczne.

W cząsteczce aldehydu lub ketonu, ze względu na większą elektroujemność atomu tlenu w porównaniu z atomem węgla, wiązanie $C=O$ jest silnie spolaryzowane ze względu na przesunięcie gęstości elektronowej wiązania $π$ w kierunku tlenu:

Aldehydy i ketony są substancjami polarnymi o nadmiernej gęstości elektronowej na atomie tlenu. Dolne składniki szeregu aldehydów i ketonów (formaldehyd, aldehyd octowy, aceton) są nieograniczenie rozpuszczalne w wodzie. Ich temperatury wrzenia są niższe niż w przypadku odpowiednich alkoholi. Wynika to z faktu, że w cząsteczkach aldehydów i ketonów, w odróżnieniu od alkoholi, nie ma ruchomych atomów wodoru i nie tworzą one asocjatów na skutek wiązań wodorowych. Niższe aldehydy mają ostry zapach; aldehydy zawierające od czterech do sześciu atomów węgla w łańcuchu mają nieprzyjemny zapach; Wyższe aldehydy i ketony mają zapach kwiatowy i są stosowane w przemyśle perfumeryjnym.

Właściwości chemiczne

Obecność grupy aldehydowej w cząsteczce determinuje charakterystyczne właściwości aldehydów.

Reakcje odzyskiwania.

Dodatek wodoru do cząsteczek aldehydu następuje poprzez podwójne wiązanie w grupie karbonylowej:

Produktem uwodornienia aldehydów są alkohole pierwszorzędowe, a ketony alkohole drugorzędowe.

Zatem podczas uwodorniania aldehydu octowego na katalizatorze niklowym powstaje alkohol etylowy, a podczas uwodorniania acetonu powstaje propanol-2:

Uwodornienie aldehydów - reakcja redukcji, przy którym stopień utlenienia atomu węgla wchodzącego w skład grupy karbonylowej maleje.

Reakcje utleniania.

Aldehydy można nie tylko redukować, ale także utleniać. Po utlenieniu aldehydy tworzą kwasy karboksylowe. Proces ten można schematycznie przedstawić w następujący sposób:

Z aldehydu propionowego (propanalu) powstaje na przykład kwas propionowy:

Aldehydy utleniają się nawet pod wpływem tlenu atmosferycznego i tak słabych środków utleniających, jak amoniakalny roztwór tlenku srebra. W uproszczonej formie proces ten można wyrazić równaniem reakcji:

Na przykład:

Proces ten dokładniej odzwierciedlają równania:

Jeżeli powierzchnia naczynia, w którym prowadzona jest reakcja, została wcześniej odtłuszczona, to powstające podczas reakcji srebro pokrywa ją równą, cienką warstwą. Dlatego tę reakcję nazywamy reakcją "srebrne lustro". Znajduje szerokie zastosowanie do wyrobu luster, srebrzenia ozdób i ozdób choinkowych.

Świeżo wytrącony wodorotlenek miedzi (II) może również działać jako środek utleniający aldehydy. Utleniając aldehyd, $Cu^(2+)$ redukuje się do $Cu^+$. Wodorotlenek miedzi (I) $CuOH$ powstały podczas reakcji natychmiast rozkłada się na czerwony tlenek miedzi (I) i wodę:

Reakcja ta, podobnie jak reakcja „srebrnego lustra”, służy do wykrywania aldehydów.

Ketonów nie utlenia się ani tlenem atmosferycznym, ani tak słabym środkiem utleniającym, jak amoniakalny roztwór tlenku srebra.

Poszczególni przedstawiciele aldehydów i ich znaczenie

Formaldehyd(metanal, formaldehyd$HCHO$ ) - bezbarwny gaz o ostrym zapachu i temperaturze wrzenia -21°C°$, dobrze rozpuszczalny w wodzie. Formaldehyd jest trujący! Roztwór formaldehydu w wodzie (40% $) nazywany jest formaldehydem i służy do dezynfekcji. W rolnictwie formaldehyd stosuje się do zaprawiania nasion, a w przemyśle skórzanym do zaprawiania skór. Formaldehyd służy do produkcji metenaminy, substancji leczniczej. Czasami jako paliwo wykorzystuje się metenaminę sprasowaną w postaci brykietów (suchy alkohol). Duża liczba formaldehyd jest zużywany do produkcji żywic fenolowo-formaldehydowych i niektórych innych substancji.

Aldehyd octowy(etanal, aldehyd octowy$CH_3CHO$ ) - ciecz o ostrym nieprzyjemnym zapachu i temperaturze wrzenia 21°C $, dobrze rozpuszczalna w wodzie. Z aldehydu octowego na skalę przemysłową wytwarza się kwas octowy i szereg innych substancji, wykorzystuje się go do produkcji różnych tworzyw sztucznych i włókien octanowych. Aldehyd octowy jest trujący!

Kwasy karboksylowe

Substancje zawierające jedną lub więcej grup karboksylowych w cząsteczce nazywane są kwasami karboksylowymi.

Grupa atomów zwany grupa karboksylowa, Lub karboksylowy.

Kwasy organiczne zawierające w cząsteczce jedną grupę karboksylową to kwasy organiczne jednozasadowy.

Ogólny wzór tych kwasów to $RCOOH$, na przykład:

Nazywa się kwasy karboksylowe zawierające dwie grupy karboksylowe dwuzasadowy. Należą do nich na przykład kwasy szczawiowy i bursztynowy:

Istnieje również wielozasadowy kwasy karboksylowe zawierające więcej niż dwie grupy karboksylowe. Należą do nich na przykład trójzasadowy kwas cytrynowy:

W zależności od charakteru rodnika węglowodorowego dzielimy kwasy karboksylowe na nasycone, nienasycone, aromatyczne.

Nasyconymi lub nasyconymi kwasami karboksylowymi są na przykład kwas propionowy (propionowy):

lub znany już kwas bursztynowy.

Jest oczywiste, że nasycone kwasy karboksylowe nie zawierają wiązań $π$ w rodniku węglowodorowym. W cząsteczkach nienasyconych kwasów karboksylowych grupa karboksylowa jest połączona z nienasyconym, nienasyconym rodnikiem węglowodorowym, np. w cząsteczkach akrylu (propenu) $CH_2=CH-COOH$ lub oleinowego $CH_3-(CH_2)_7-CH=CH —(CH_2)_7—COOH $ i inne kwasy.

Jak widać ze wzoru kwasu benzoesowego, jest on aromatyczny, ponieważ zawiera w cząsteczce pierścień aromatyczny (benzen):

Nazewnictwo i izomeria

Omówiono już ogólne zasady tworzenia nazw kwasów karboksylowych, a także innych związków organicznych. Rozważmy bardziej szczegółowo nomenklaturę jedno- i dwuzasadowych kwasów karboksylowych. Nazwa kwasu karboksylowego pochodzi od nazwy odpowiedniego alkanu (alkanu o tej samej liczbie atomów węgla w cząsteczce) z dodatkiem przyrostka -ov-, końcówki -i ja i słowa kwas. Numeracja atomów węgla zaczyna się od grupy karboksylowej. Na przykład:

Liczba grup karboksylowych jest podana w nazwie przedrostkami di-, tri-, tetra-:

Wiele kwasów ma również historycznie ustalone lub trywialne nazwy.

Nazwy kwasów karboksylowych.

Wzór chemiczny	Nazwa systematyczna kwasu	Trywialna nazwa kwasu
$H-COOH$	Metan	Mrówka
$CH_3 — COOH$	Ethanowa	Ocet
$CH_3 — CH_2 — COOH$	Propan	Propionowy
$CH_3 — CH_2 — CH_2 — COOH $	Butan	Oleisty
$CH_3—CH_2—CH_2—CH_2—COOH$	Pentaniczny	Waleriana
$CH_3—(CH_2)_4—COOH$	Heksan	Nylon
$CH_3—(CH_2)_5—COOH$	Heptan	Enantyczny
$NOOC-COOH$	Etan	Szczaw
$NOOC—CH_2—COOH$	Propan	Malonowa
$NOOC—CH_2—CH_2—COOH$	Butanediovye	Bursztyn

Po zapoznaniu się z różnorodnym i interesującym światem kwasów organicznych rozważymy bardziej szczegółowo nasycone jednozasadowe kwasy karboksylowe.

Jest oczywiste, że skład tych kwasów wyraża się wzorem ogólnym $C_nH_(2n)O_2$ lub $C_nH_(2n+1)COOH$ lub $RCOOH$.

Fizyczne i chemiczne właściwości

Właściwości fizyczne.

Niższe kwasy, tj. kwasy o stosunkowo małej masie cząsteczkowej, zawierające do czterech atomów węgla w cząsteczce, to ciecze o charakterystycznym ostrym zapachu (pamiętajcie zapach kwasu octowego). Kwasy zawierające od 4 do 9 dolarów atomów węgla to lepkie oleiste ciecze o nieprzyjemnym zapachu; zawierające więcej niż 9 dolarów atomów węgla na cząsteczkę – ciała stałe, które nie rozpuszczają się w wodzie. Temperatura wrzenia nasyconych jednozasadowych kwasów karboksylowych wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomów węgla w cząsteczce, a co za tym idzie ze wzrostem względnej masy cząsteczkowej. Na przykład temperatura wrzenia kwasu mrówkowego wynosi 100,8°C, kwasu octowego 118°C, a kwasu propionowego 141°C.

Najprostszym kwasem karboksylowym jest mrówkowy $HCOOH$, mający małą względną masę cząsteczkową $(M_r(HCOOH)=46)$, w normalnych warunkach jest cieczą o temperaturze wrzenia 100,8°C$. Jednocześnie butan $(M_r(C_4H_(10))=58)$ w tych samych warunkach jest gazem i ma temperaturę wrzenia -0,5°C$. Tę rozbieżność między temperaturami wrzenia a względnymi masami cząsteczkowymi wyjaśnia się tworzeniem dimerów kwasów karboksylowych, w których dwie cząsteczki kwasu są połączone dwoma wiązaniami wodorowymi:

Występowanie wiązań wodorowych staje się jasne, gdy weźmiemy pod uwagę strukturę cząsteczek kwasu karboksylowego.

Cząsteczki nasyconych jednozasadowych kwasów karboksylowych zawierają polarną grupę atomów - karboksylową i praktycznie niepolarny rodnik węglowodorowy. Grupa karboksylowa jest przyciągana do cząsteczek wody, tworząc z nimi wiązania wodorowe:

Kwas mrówkowy i octowy są nieograniczenie rozpuszczalne w wodzie. Oczywiste jest, że wraz ze wzrostem liczby atomów rodnika węglowodorowego zmniejsza się rozpuszczalność kwasów karboksylowych.

Właściwości chemiczne.

Ogólne właściwości charakterystyczne dla klasy kwasów (zarówno organicznych, jak i nieorganicznych) wynikają z obecności w cząsteczkach grupy hydroksylowej zawierającej silne wiązanie polarne pomiędzy atomami wodoru i tlenu. Rozważmy te właściwości na przykładzie rozpuszczalnych w wodzie kwasów organicznych.

1. Dysocjacja z utworzeniem kationów wodoru i anionów reszty kwasowej:

$CH_3-COOH⇄CH_3-COO^(-)+H^+$

Dokładniej proces ten opisuje równanie uwzględniające udział w nim cząsteczek wody:

$CH_3-COOH+H_2O⇄CH_3COO^(-)+H_3O^+$

Równowaga dysocjacji kwasów karboksylowych jest przesunięta w lewo; zdecydowana większość z nich to słabe elektrolity. Jednakże kwaśny smak na przykład kwasu octowego i mrówkowego wynika z dysocjacji reszt kwasowych na kationy wodoru i aniony.

Jest oczywiste, że obecność „kwaśnego” wodoru w cząsteczkach kwasów karboksylowych, tj. wodór grupy karboksylowej, ze względu na inne charakterystyczne właściwości.

2. Interakcja z metalami, stojąc w szeregu napięcia elektrochemicznego aż do wodoru: $nR-COOH+M→(RCOO)_(n)M+(n)/(2)H_2$

W ten sposób żelazo redukuje wodór z kwasu octowego:

$2CH_3-COOH+Fe →(CH_3COO)_(2)Fe+H_2$

3. Oddziaływanie z tlenkami zasadowymi z tworzeniem się soli i wody:

$2R-COOH+CaO →(R-COO)_(2)Ca+H_2O$

4. Interakcja z wodorotlenkami metali z utworzeniem soli i wody (reakcja neutralizacji):

$R—COOH+NaOH→R—COONa+H_2O$,

$2R—COOH+Ca(OH)_2 →(R—COO)_(2)Ca+2H_2O$.

5. Interakcja z solami jest większa słabe kwasy z powstaniem tego ostatniego. Zatem kwas octowy wypiera kwas stearynowy ze stearynianu sodu i kwas węglowy z węglanu potasu:

$CH_3COOH+C_(17)H_(35)COONa→CH_3COONa+C_(17)H_(35)COOH↓$,

$2CH_3COOH+K_2CO_3→2CH_3COOK+H_2O+CO_2$.

6. Oddziaływanie kwasów karboksylowych z alkoholami z powstawaniem estrów – reakcja estryfikacji (jedna z najważniejszych reakcji charakterystycznych dla kwasów karboksylowych):

Oddziaływanie kwasów karboksylowych z alkoholami jest katalizowane przez kationy wodoru.

Reakcja estryfikacji jest odwracalna. Równowaga przesuwa się w kierunku tworzenia estrów w obecności środków odwadniających i gdy ester jest usuwany z mieszaniny reakcyjnej.

W odwrotnej reakcji estryfikacji, zwanej hydrolizą estrów (reakcja estru z wodą), powstają kwas i alkohol:

Jest oczywiste, że reakcja z kwasami karboksylowymi, tj. Alkohole wielowodorotlenowe, na przykład glicerol, mogą również wchodzić w reakcję estryfikacji:

Wszystkie kwasy karboksylowe (z wyjątkiem kwasu mrówkowego) wraz z grupą karboksylową zawierają w swoich cząsteczkach resztę węglowodorową. Oczywiście nie może to nie wpłynąć na właściwości kwasów, które są określone przez charakter reszty węglowodorowej.

7. Reakcje wielokrotnej addycji- zawierają nienasycone kwasy karboksylowe. Na przykład reakcja addycji wodoru uwodornienie. Dla kwasu zawierającego w rodniku jedno wiązanie $π$ równanie można zapisać w ogólnej postaci:

$C_(n)H_(2n-1)COOH+H_2(→)↖(katalizator)C_(n)H_(2n+1)COOH.$

Zatem podczas uwodornienia kwasu oleinowego powstaje nasycony kwas stearynowy:

$(C_(17)H_(33)COOH+H_2)↙(\text"kwas oleinowy"))(→)↖(katalizator)(C_(17)H_(35)COOH)↙(\text"kwas stearynowy" ) $

Nienasycone kwasy karboksylowe, podobnie jak inne związki nienasycone, dodają halogeny poprzez podwójne wiązanie. Na przykład kwas akrylowy odbarwia wodę bromową:

$(CH_2=CH—COOH+Br_2)↙(\text"Kwas akrylowy (propenowy)") →(CH_2Br-CHBr-COOH)↙(\text"Kwas 2,3-dibromopropanowy").$

8. Reakcje podstawienia (z halogenami)- mogą do nich wchodzić nasycone kwasy karboksylowe. Na przykład w reakcji kwasu octowego z chlorem można otrzymać różne chlorowane kwasy:

$CH_3COOH+Cl_2(→)↖(P(czerwony))(CH_2Cl-COOH+HCl)↙(\text"kwas chlorooctowy")$,

$CH_2Cl-COOH+Cl_2(→)↖(P(czerwony))(CHCl_2-COOH+HCl)↙(\text"kwas dichlorooctowy")$,

$CHCl_2-COOH+Cl_2(→)↖(P(czerwony))(CCl_3-COOH+HCl)↙(\text"kwas trichlorooctowy")$

Poszczególni przedstawiciele kwasów karboksylowych i ich znaczenie

Mrówka(metan) kwas HTSOOKH- ciecz o ostrym zapachu i temperaturze wrzenia 100,8°C $, dobrze rozpuszczalna w wodzie. Kwas mrówkowy jest trujący Powoduje oparzenia w przypadku kontaktu ze skórą! Kwas ten zawiera parzący płyn wydzielany przez mrówki. Kwas mrówkowy ma właściwości dezynfekujące, dlatego znajduje zastosowanie w przemyśle spożywczym, skórzanym, farmaceutycznym i medycynie. Stosowany jest do barwienia tkanin i papieru.

Ocet (etan)kwas $CH_3COOH$ jest bezbarwną cieczą o charakterystycznym ostrym zapachu, mieszalną z wodą w dowolnym stosunku. Wodne roztwory kwasu octowego sprzedawane są pod nazwą ocet (roztwór 3-5% USD) i esencja octowa (roztwór 70-80% USD) i są szeroko stosowane w przemyśle spożywczym. Kwas octowy jest dobrym rozpuszczalnikiem wielu substancji organicznych i dlatego jest stosowany w farbiarstwie, garbarstwie oraz w przemyśle farb i lakierów. Ponadto kwas octowy jest surowcem do produkcji wielu ważnych technicznie związków organicznych: pozyskuje się z niego m.in. substancje stosowane do zwalczania chwastów – herbicydy.

Głównym składnikiem jest kwas octowy ocet winny, charakterystyczny zapach, który zawdzięcza właśnie temu. Jest produktem utleniania etanolu i powstaje z niego podczas przechowywania wina w powietrzu.

Najważniejszymi przedstawicielami wyższych nasyconych kwasów jednozasadowych są palmitynowy$C_(15)H_(31)COOH$ i stearynowy Kwas $C_(17)H_(35)COOH$. W przeciwieństwie do niższych kwasów, substancje te są stałe i słabo rozpuszczalne w wodzie.

Jednak ich sole – stearyniany i palmityniany – są dobrze rozpuszczalne i mają działanie detergentowe, dlatego nazywane są również mydłami. Wiadomo, że substancje te produkowane są na dużą skalę. Spośród nienasyconych wyższych kwasów karboksylowych najważniejszy jest kwas oleinowy$C_(17)H_(33)COOH$ lub $CH_3 - (CH_2)_7 - CH=CH -(CH_2)_7COOH$. Jest to ciecz przypominająca olej, bez smaku i zapachu. Jego sole znajdują szerokie zastosowanie w technice.

Najprostszym przedstawicielem dwuzasadowych kwasów karboksylowych jest kwas szczawiowy (etanodiowy).$HOOC-COOH$, którego sole występują w wielu roślinach, takich jak szczaw i szczaw. Kwas szczawiowy jest bezbarwną substancją krystaliczną, dobrze rozpuszczalną w wodzie. Stosowany jest do polerowania metali, w przemyśle drzewnym i skórzanym.

Estry

Kiedy kwasy karboksylowe reagują z alkoholami (reakcja estryfikacji), tworzą się estry:

Ta reakcja jest odwracalna. Produkty reakcji mogą oddziaływać ze sobą tworząc materiały wyjściowe - alkohol i kwas. Zatem reakcja estrów z wodą – hydroliza estrów – jest odwrotnością reakcji estryfikacji. Równowaga chemiczna, który ustala się, gdy szybkości reakcji bezpośredniej (estryfikacja) i odwrotnej (hydroliza) są równe, można przesunąć w kierunku tworzenia estrów w obecności środków usuwających wodę.

Tłuszcze- pochodne związków będących estrami gliceryny i wyższych kwasów karboksylowych.

Wszystkie tłuszcze, podobnie jak inne estry, ulegają hydrolizie:

Podczas hydrolizy tłuszczu środowisko alkaliczne$(NaOH)$ i w obecności soda kalcynowana$Na_2CO_3$ przebiega nieodwracalnie i prowadzi do powstania nie kwasów karboksylowych, ale ich soli, tzw. mydła. Dlatego nazywa się hydrolizą tłuszczów w środowisku zasadowym zmydlanie.

Aldehydy to substancje organiczne należące do związków karbonylowych zawierających grupę funkcyjną -SON, zwaną grupą karbonylową.

W zależności od charakteru szkieletu węglowodorowego cząsteczki aldehydów są nasycone, nienasycone i aromatyczne. Ich cząsteczki mogą zawierać także atomy halogenu lub dodatkowe grupy funkcyjne. Ogólny wzór nasyconych aldehydów to C n H 2 n O. Zgodnie z nomenklaturą IUPAC ich nazwy kończą się przyrostkiem -al.

Utlenianie aldehydów ma ważny w przemyśle, ponieważ dość łatwo przekształcają się w kwasy karboksylowe. W tym przypadku wodorotlenek miedzi, tlenek srebra, a nawet tlen z powietrza mogą służyć jako środki utleniające.

Struktura grupy karbonylowej

Struktura elektronowa wiązania podwójnego w grupie C=O charakteryzuje się utworzeniem jednego wiązania σ i drugiego wiązania π. Atom C znajduje się w stanie hybrydyzacji sp 2, cząsteczka ma płaską strukturę z kątami wiązań między wiązaniami około 120 0. Różnica między wiązaniem podwójnym w tej grupie funkcyjnej polega na tym, że znajduje się ono pomiędzy atomem węgla i bardzo elektroujemnym atomem tlenu. W rezultacie elektrony są przyciągane do atomu O, co oznacza, że ​​wiązanie to jest bardzo silnie spolaryzowane.

Zawartość takiego spolaryzowanego wiązania podwójnego w grupie aldehydowej można nazwać główną przyczyną wysokiej reaktywności aldehydów. W przypadku aldehydów najbardziej typowymi reakcjami jest dodanie atomów lub ich grup do wiązania C=O. A najłatwiejsze reakcje to addycja nukleofilowa. Dla aldehydów typowe są także reakcje z udziałem atomów H z grupy funkcyjnej aldehydów. Ze względu na efekt odciągania elektronów przez grupę C=O, polarność wiązania wzrasta. To z kolei jest przyczyną stosunkowo łatwego utleniania aldehydów.

Poszczególni przedstawiciele aldehydów

Formaldehyd (formaldehyd lub metanal) CH2O jest substancja gazowa o bardzo ostrym zapachu, który zwykle uzyskuje się przez przepuszczenie mieszaniny par metanolu i powietrza przez gorącą miedzianą lub srebrną siatkę. Jego 40% wodny roztwór nazywa się formaliną. Formaldehyd łatwo reaguje, z których wiele stanowi podstawę do przemysłowej syntezy wielu ważne substancje. Wykorzystywany jest także do produkcji pentaerytrytolu, wielu substancji leczniczych, różnorodnych barwników, do garbowania skór oraz jako środek dezynfekujący i dezodorant. Formaldehyd jest dość toksyczny, jego maksymalne dopuszczalne stężenie w powietrzu wynosi 0,001 mg/l.

Aldehyd octowy (aldehyd octowy, etanal) CH 3 COH jest bezbarwną cieczą o duszącym zapachu, która po rozcieńczeniu wodą nabiera owocowego aromatu. Aldehyd octowy ma wszystkie podstawowe właściwości aldehydów. Utlenianie aldehydu octowego powoduje powstanie ogromnych ilości kwasu octowego i bezwodnika octowego, różnych środków farmaceutycznych.

Akroleina (propenal) CH 2 = CH-SON, najprostszy nienasycony aldehyd jest bezbarwną, bardzo lotną cieczą. Jego opary silnie podrażniają błony śluzowe oczu i górnych dróg oddechowych. Jest bardzo toksyczny, maksymalne dopuszczalne stężenie dla jego zawartości w powietrzu wynosi 0,7 mg/m 3. Propenal jest produktem pośrednim w syntezie niektórych polimerów i jest niezbędny do produkcji niektórych leków.

Benzaldehyd (benzoaldehyd) C 6 H 5 COH jest bezbarwną cieczą o aromacie, która podczas przechowywania zmienia kolor na żółty, szybko utlenia się na powietrzu do kwasu benzoesowego. Zawarty w olejkach eterycznych roślin (neroli, paczuli) oraz w formie glukozydu - w pestkach gorzkich migdałów, wiśni, moreli i brzoskwiń. Jako substancja aromatyczna stosowana jest w przemyśle perfumeryjnym, jako składnik esencji spożywczych oraz jako surowiec do syntezy innych substancji aromatycznych (aldehyd cynamonowy, aldehyd jaśminowy).

Reakcja srebrnego lustra

Utlenianie aldehydów tlenkiem srebra jest najbardziej charakterystyczną reakcją jakościową do odpowiedniej formy grupy funkcyjnej. Reakcja ta ma swoją nazwę ze względu na cienką srebrną powłokę na ściankach probówki, która tworzy się podczas tej reakcji.

Jego istota polega na oddziaływaniu aldehydu R-СОН z amoniakalnym roztworem tlenku srebra(I), który jest rozpuszczalnym związkiem kompleksowym OH i nazywany jest odczynnikiem Tollensa. Reakcję prowadzi się w temperaturach bliskich temperaturze wrzenia wody (80-100°C). W tym przypadku aldehydy utleniają się do odpowiednich kwasów karboksylowych, a środek utleniający redukuje się do metalicznego srebra, które wytrąca się.

Przygotowanie odczynników

Aby jakościowo oznaczyć grupę -SON w aldehydach, najpierw przygotowuje się kompleksowy związek srebra. Aby to zrobić, do probówki wlej niewielką ilość roztworu amoniaku (wodorotlenku amonu) w wodzie, a następnie niewielką ilość azotanu srebra. W tym przypadku powstały osad tlenku srebra natychmiast znika:

2AgNO 3 + 2NH 3 + H 2 O -> Ag 2 O↓ + 2NH 4 NO 3

Ag 2 O + 4NΗ 3 + Η 2 O -> 2ОΗ

Bardziej wiarygodne wyniki daje odczynnik Tollensa przygotowany z dodatkiem zasady. W tym celu 1 g AgNO 3 rozpuszcza się w 10 g wody destylowanej i dodaje równą objętość stężonego wodorotlenku sodu. W rezultacie tworzy się osad Ag 2 O, który znika po dodaniu stężony roztwór wodorotlenek amonu. Do reakcji należy używać wyłącznie świeżo przygotowanego odczynnika.

Mechanizm reakcji

Reakcja srebrnego lustra odpowiada równaniu:

2OΗ + HCOΗ -> 2Ag↓ + ΗCOONΗ 4 + 3NΗ 3 + H 2 O

Warto zauważyć, że w przypadku aldehydów ta interakcja nie została dostatecznie zbadana. Mechanizm tej reakcji nie jest znany, ale zakłada się rodnikową lub jonową wersję utleniania. W przypadku wodorotlenku diaminowo-srebrowego dodatek najprawdopodobniej prowadzi do utworzenia soli diolu srebra, z której srebro jest następnie odszczepiane z wytworzeniem kwasu karboksylowego.

Aby eksperyment zakończył się sukcesem, niezwykle ważna jest czystość używanych przyborów. Wynika to z faktu, że powstałe w trakcie eksperymentu cząsteczki srebra koloidalnego muszą przylegać do powierzchni szkła, stworzyłem powierzchnia lustra. W obecności najmniejszych zanieczyszczeń będzie wypadał w postaci szarego łuszczącego się osadu.

Do czyszczenia pojemnika należy używać roztworów alkalicznych. Dlatego do tych celów można wziąć roztwór NaOH, który należy zmyć dużą ilością wody destylowanej. Na powierzchni szkła nie powinno być tłuszczu ani cząstek mechanicznych.

Utlenianie wodorotlenkiem miedzi

Reakcja utleniania aldehydów wodorotlenkiem miedzi(II) jest również dość spektakularna i skuteczna w określaniu rodzaju grupy funkcyjnej. Zachodzi to w temperaturze odpowiadającej wrzeniu mieszaniny reakcyjnej. W tym przypadku aldehydy ulegają redukcji miedź dwuwartościowa w składzie odczynnika Fehlinga (świeżo przygotowany roztwór amoniaku Cu(OH) 2) do jednowartościowego. Same ulegają utlenieniu w wyniku wprowadzenia atomu tlenu do wiązania C-H (stopień utlenienia C zmienia się z +1 na +3).

Postęp reakcji można monitorować wizualnie poprzez zmianę koloru mieszaniny roztworów. Niebieskawy osad wodorotlenku miedzi stopniowo zmienia kolor na żółty, co odpowiada wodorotlenkowi miedziawemu i dalszemu pojawieniu się jasnoczerwonego osadu Cu 2 O.

Proces ten odpowiada równaniu reakcji:

R-SON + Cu 2+ + NaOH + H 2 O -> R-COONa + Cu 2 O + 4H +

Działanie odczynnika Jonesa

Warto zauważyć, że odczynnik ten działa na aldehydy Najlepszym sposobem. W tym przypadku utlenianie nie wymaga ogrzewania i odbywa się w temperaturze 0-20 ° C przez dość krótki okres czasu, a wydajność produktów przekracza 80%. Główną wadą odczynnika Jonesa jest brak wysokiej selektywności w stosunku do innych grup funkcyjnych, a poza tym kwaśne środowisko czasami prowadzi do izomeryzacji lub zniszczenia.

Odczynnikiem Jonesa jest roztwór tlenku chromu (VI) w rozcieńczonym acetonie. Można go również otrzymać z dwuchromianu sodu. Podczas utleniania aldehydów pod wpływem tego odczynnika powstają kwasy karboksylowe.

Utlenianie przemysłowe tlenem

Utlenianie aldehydu octowego w przemyśle odbywa się poprzez ekspozycję na tlen w obecności katalizatorów - jonów kobaltu lub manganu. Najpierw powstaje kwas nadoctowy:

CH 3 -SON + O 2 -> CH 3 -COOON

On z kolei oddziałuje z drugą cząsteczką aldehydu octowego i poprzez związek nadtlenkowy wytwarza dwie cząsteczki kwasu octowego:

CH 3 -COOON + CH 3 -SON -> 2CH 3 -COOH

Utlenianie przeprowadza się w temperaturze 60-70°C i pod ciśnieniem 2,10 5 Pa.

Interakcja z roztworem jodu

Do utleniania grupy aldehydowe czasami stosuje się roztwór jodu w obecności zasady. Specjalne znaczenie Odczynnik ten bierze udział w utlenianiu węglowodanów, ponieważ działa bardzo selektywnie. Zatem pod jego wpływem D-glukoza przekształca się w kwas D-glukonowy.

Jod w obecności zasad tworzy podjodek (bardzo silny utleniacz): I 2 + 2NaOΗ -> NaIO + NaI + H 2 O.

Pod wpływem podjodku formaldehyd przekształca się w kwas metanowy: ΗСОΗ + NaIO + NaOΗ -> ΗCOONa + NaI + H 2 O.

Stosowane jest utlenianie aldehydów jodem chemia analityczna w celu określenia ich ilościowej zawartości w roztworach.

Utlenianie dwutlenkiem selenu

W przeciwieństwie do poprzednich odczynników, pod wpływem dwutlenku selenu aldehydy przekształcają się w związki dikarbonylowe, a glioksal powstaje z formaldehydu. Jeśli obok karbonylu znajdują się grupy metylenowe lub metylowe, można je przekształcić w grupy karbonylowe. Jako rozpuszczalniki SeO2 zwykle stosuje się dioksan, etanol lub ksylen.

Według jednej z metod reakcję prowadzi się w kolbie trójszyjnej połączonej z mieszadłem, termometrem i chłodnicą zwrotną. Do substancji wyjściowej pobranej w ilości 0,25 mola wkrapla się roztwór 0,25 mola dwutlenku selenu w 180 ml dioksanu oraz 12 ml H 2 O. Temperatura nie powinna przekraczać 20 ° C ( w razie potrzeby ochłodzić kolbę). Następnie, przy ciągłym mieszaniu, roztwór gotuje się przez 6 godzin. Następnie gorący roztwór przesącza się w celu oddzielenia selenu, a osad przemywa dioksanem. Po destylacji próżniowej rozpuszczalnika pozostałość frakcjonuje się. Frakcja główna jest selekcjonowana w szerokim zakresie temperatur (20-30°C) i ponownie poddawana rektyfikacji.

Autoutlenianie aldehydów

Pod wpływem tlenu atmosferycznego w temperaturze pokojowej utlenianie aldehydów zachodzi bardzo powoli. Głównymi produktami tych reakcji są odpowiednie kwasy karboksylowe. Mechanizm autoutleniania jest podobny do przemysłowego utleniania etanolu do kwasu octowego. Jednym z produktów pośrednich jest nadkwas, który reaguje z inną cząsteczką aldehydu.

Ze względu na fakt, że tego typu reakcję przyspiesza światło, nadtlenki i ślady metale ciężkie, możemy wnioskować o jego radykalnym mechanizmie. Formaldehyd w roztwory wodne Utlenia się na powietrzu znacznie gorzej niż swoje odpowiedniki, z tego względu, że występuje w nich w postaci uwodnionego glikolu metylenowego.

Utlenianie aldehydów nadmanganianem potasu

Reakcja ta przebiega najskuteczniej w badaniu wizualnym, jej przebieg można ocenić po utracie intensywności i całkowitym odbarwieniu różowego zabarwienia roztworu nadmanganianu potasu. Reakcja zachodzi w temperaturze pokojowej i pod normalnym ciśnieniem, zatem nie jest wymagana specjalne warunki. Wystarczy do probówki wlać 2 ml formaldehydu i 1 ml zakwaszonego kwasem siarkowym.Probówkę z roztworem należy dokładnie wstrząsnąć w celu wymieszania się odczynników:

5CH 3 -SON + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5CH 3 -COOH + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O

Jeśli tę samą reakcję prowadzi się w podwyższonych temperaturach, wówczas metan łatwo utlenia się do dwutlenku węgla:

5CH 3 -SON + 4KMnO 4 + 6H 2 SO 4 = 5CO 2 + 4MnSO 4 + 2K 2 SO 4 + 11H 2 O